周彪，王德政

（中國礦業(yè)大學（北京）應急管理與安全工程學院，北京）

火災作為最常見、最普遍的災害之一，在給人民的生命財產安全造成損害的同時，更阻礙著經濟發(fā)展和社會穩(wěn)定。在建筑結構復雜、人口高度密集、新材料種類繁多的當下，一旦發(fā)生火災，極易釀成重大安全事故，火災調查作為調查火災發(fā)生原因、界定相關責任的有效手段，對于火災預防顯得格外重要。然而當前社會快速發(fā)展，火災發(fā)生的種類不斷增多，火災成因也愈加復雜，調查火災的難度也與日俱增，需要更多專業(yè)性人才來保證工作順利開展[1]。為了應對人才缺口，許多高校開辦了火災調查的相關課程。作為我校消防工程專業(yè)的核心課程，《火災調查》的主要內容包含火災現(xiàn)場的保護與勘驗、火災痕跡物證鑒定、原因分析、損失核定、火災責任認定及后續(xù)處理等。開設該課程旨在借助真實案例講解實際情況下的分析流程，使學生了解并掌握火災調查的基礎理論，培養(yǎng)專業(yè)技能，為學生將來走向工作崗位打下基礎。

同時，社會的就業(yè)形勢日益嚴峻，而目前的教育體系卻仍然依靠課堂口述教學和學生被動灌輸?shù)膶W習形式，這種形式已經無法滿足培養(yǎng)高質量人才的需要，亟需一個新的教育框架和模式以培養(yǎng)符合未來社會需求的人才。中國經濟向著高質量的方向發(fā)展，而科技創(chuàng)新是提高社會生產力和綜合國力的戰(zhàn)略支撐，后疫情時代迫切需要激發(fā)青年的創(chuàng)新精神。為了使青年具備創(chuàng)建一個更具包容性、凝聚力和生產力的世界所需要的技能，世界經濟論壇（World Economic Forum）在2020 年 1 月發(fā)布了一份題為《未來學校：為第四次工業(yè)革命定義新的教育模式》的報告，面向數(shù)字網絡世界，提出滿足工業(yè)4.0需求的“教育 4.0”框架構想，對高質量的學習進行了重新定義。教育4.0框架下，要求青年人掌握以下八個關鍵技能：全球公民技能（Global Citizenship Skills）、創(chuàng)新創(chuàng)造技能（Innovation and Creativity Skills）、技術技能（Technology Skills）、人際關系技能（Interpersonal Skills）、可及性和包容性學習（Accessible and Inclusive Learning）、基于問題和協(xié)作的學習（Problem-based and Collaborative Learning）、個性化和自定進度的學習（Personalized and Self-paced Learning）、終身學習和學生自驅動的學習（Lifelong and Student-driven Learning）。為此教育體系不僅要更新學習內容，更要對教學方法進行創(chuàng)新，做到游戲化教學（Gamification Teaching）、體驗式教學（Experiential Teaching）、與計算機有關的教學（Computer-related Teaching）、具身化教學（Embodied Teaching）、多元文化教學（Multicultural Teaching）[2]。新時期的青年不能再是被動地接收知識，更要去主動學習，養(yǎng)成終身學習意識，通過學習創(chuàng)新，在社會變革中不斷發(fā)展。

然而，傳統(tǒng)的火災調查課程授課以借助PPT的理論教學為主，借助圖片視頻使學生了解火災調查環(huán)節(jié)。但是通過近年來的學生反饋，發(fā)現(xiàn)許多學生缺乏對學到的技術運用的訓練，理論知識與實際應用脫節(jié)現(xiàn)象嚴重，傳統(tǒng)的教學方法難以繼續(xù)取得滿意的效果，該現(xiàn)象與教學目標相悖。伴隨著我國教育信息化的改革取得顯著成效，“互聯(lián)網+教育”這一模式得到了社會的認可。本文以我校《火災調查》的教學為切入點，指出目前火災調查相關課程教學中存在的部分問題，進一步提出了引入虛擬現(xiàn)實（VR）技術的相關改進措施，希望豐富課堂教學內容，加強學生實操能力，促進《火災調查》高校教學的信息化改革，為相關教學工作提供思路。

一 《火災調查》課程教學現(xiàn)狀

《火災調查》是我校消防工程專業(yè)開設于大三學年的課程，在這個階段，學生經過兩年的培養(yǎng)已有了一定的知識儲備，并且即將面對外出實習，亟需掌握更多專業(yè)性的技能。趙春提出一種線上線下CRI（Combine，Resign ＆ Independent）式教學模式，包含教學準備、線上教學、線下翻轉、練習實踐、考核評價、評估改進六個大的教學環(huán)節(jié)[3]。但是目前的《火災調查》課程教學在這些教學環(huán)節(jié)中存在以下諸多問題：

（一） 教學有效性不佳

《火災調查》課程十分重視學生是否可以靈活運用知識，學生能否將獲得的知識和技能理解充分，并將其在現(xiàn)實中轉化為成果對于一門工程技術類課程顯得尤為重要。實際火災現(xiàn)場情況復雜，大部分現(xiàn)場因為火焰灼燒以及滅火行動導致現(xiàn)場環(huán)境雜亂，若過火時間長建筑結構遭到破壞還可能存在相當高的安全風險，在勘查過程中常需要大量的人力物力用于分離現(xiàn)場的痕跡物證，同時也意味著調查人員需要用較高的專業(yè)能力。但是無論在線上教學還是線下課堂上僅能通過圖片與老師的講述向學生展示火場，這種程度的介紹難以讓學生對火災痕跡物證鑒定產生深刻的認識，“到達現(xiàn)場后該從哪里開展工作”“該怎樣在最小程度破壞現(xiàn)場的前提下分離出證據”“現(xiàn)場廢墟中哪些是有用的證據，哪些是干擾判斷的因素”等等，學生聽課效果不理想且不知道所學的知識該如何運用。這種低效的學習模式直接影響到學生對該課程的重視程度，學生會覺得自己學習是做“無用功”而不去鉆研，導致學生專業(yè)素養(yǎng)與實操能力均有待提高。

（二） 教學場所的固化

《火災調查》要求培養(yǎng)出的學生具有較強實踐性，但在教學過程中卻只有在教室里學習，而火災現(xiàn)場的危險性又限制了學生們進行實地感受火場的機會，學生不可能前往現(xiàn)場切身地去感受火災后的情況，也就產生了學生畢業(yè)后到達工作崗位，從來沒有親眼看到過火災現(xiàn)場到底是什么樣的狀態(tài)。因而，課程實習環(huán)節(jié)常年缺失，單一的課堂教學與練習實踐的缺失，使學生的認知局限于紙面，學生似乎只會紙上談兵，知識抽象難以理解也降低了學生的學習興趣。同時，當前全球新冠疫情反復，如果當?shù)匾驗槌霈F(xiàn)疫情停課將嚴重打亂教學計劃，而作為替代方案的線上教學只能通過軟件進行視頻口述和影像資料播放，也減少了師生互動和實踐體驗[4]，教學質量不佳。

（三） 教學互動性有限

課堂上主要以教師講述為主，與學生的交流局限于提問這類單方面交互，這種模式下課堂氛圍不活躍，學生對于課堂的參與感不強，思考局限在了“如何回答問題上”而不是“如何發(fā)現(xiàn)并提出問題”。長此以往，互動的不足將限制學生自主學習的積極性并影響學生的發(fā)散思維，學生缺少創(chuàng)新能力與學習興趣，只會按部就班地處理已有的知識，而不能推動火災調查學向前發(fā)展，達不到開設該課程的目標和要求。同樣由于疫情，線上課程下，師生互動的缺失讓課堂缺乏感染力，學生的課堂注意力直線下降，并且原本課堂上師生之間的交流讓老師可以及時指導，適當鼓勵，對學生對癥下藥，因材施教，目前的線上課堂卻缺乏這一環(huán)節(jié)，學生在課堂上如果對某些知識點沒有理解充分無法課下及時與老師討論，而火災調查的知識架構邏輯性較強，一個知識點沒有理清會影響后續(xù)的學習，長期惡性循環(huán)會使知識盲區(qū)越來越大，最終學生因為沒有得到老師第一時間的幫助，喪失了學習信心，無法調動學習熱情，最終產生厭學情緒。種種不便讓本就實踐性較強的火災調查課程教學雪上加霜。

（四） 課程考核與評價形式單一

目前本課程的考試為傳統(tǒng)閉卷筆試形式，教師主要根據教材上的內容出題，閉卷形式的限制讓題目更多側重于課本基礎知識的，落實與鞏固。學生在不參考課本資料的環(huán)境下獨立完成考試，最終打分時筆試成績占總分的 70 %，剩余部分老師通過課程通勤率和課后作業(yè)完成情況來評定。由于筆試分數(shù)的高占比，學生的學習重心常放在記憶給定的考試重點，但是本課程側重點并不是學生記憶書本知識的技巧，而是考核實踐能力。通勤率在學生沒有逃課的前提下得分相同，并不具有辨識度。課后作業(yè)部分多采用案例分析的形式撰寫事故報告，本意是讓學生去運用所學知識去分析火災事故，但是互聯(lián)網上關于火災現(xiàn)場的資料屈指可數(shù)且不成體系，大部分找到的都是一些新聞報道，其對火場的描述更傾向于文學性的描述而非專業(yè)性的側寫，通過采訪部分學生得到的反饋來看，學生找到適合分析的案例難度極大。

繼互聯(lián)網引發(fā)第三次工業(yè)革命之后，以大數(shù)據驅動的人工智能技術正在推動第四次工業(yè)革命，伴隨著中國科技創(chuàng)新的“井噴式”爆發(fā)，知識和信息的容量越來越大，各個鄰域都在向信息化、數(shù)字化轉型。在學習資源幾何式增長的今天，如何用有限的時間去學習這無限的知識似乎成為了多數(shù)人共同的焦慮，傳統(tǒng)教育行業(yè)受到了巨大沖擊，似乎無論是教學理念、還是教學形態(tài)和方法都不再適用于當前的環(huán)境，將信息技術深度融入教學成為每一個教育從業(yè)者的共識。目前，許多學科都在積極思考在這次工業(yè)革命中該如何提升教學效率，升級教學模式，在基于數(shù)字化技術進行學科升級。目光放回火災調查課程，近年來在5G 等信息技術催化下快速發(fā)展的VR技術在實現(xiàn)火災調查信息化方面具有較高的潛力。

二 基于VR技術的《火災調查》教學改革

VR全稱為Virtual Reality，翻譯為虛擬技術，也稱虛擬環(huán)境技術，目前公認該概念最早由作家Stanley G.Weinbaum在其科幻小說Pygmalion's Spectacles中提出。它是利用計算機進行復雜的運算，模擬生成三維的虛擬世界，在該世界中為用戶提供以視覺為主的多重感官模擬，讓使用者產生身歷其境的感覺。這一高技術模擬系統(tǒng)被認為是多媒體最高級別的應用。是匯合了計算機技術、計算機圖形、計算機視覺、視覺生理學、視覺心理學、仿真技術、微電子技術、立體顯示技術、傳感與測量技術、語音識別與合成技術、人機接口技術、網絡技術及人工智能技術等多種高新技術之集大成者[5]。而在2019年具備高速率，低延時，大容量傳播特點的5G技術問世之后，VR行業(yè)也將迎來新的發(fā)展機遇。

目前VR教育已被列入我國教育信息化“十三五”規(guī)劃，國內許多高校對VR技術引進課堂進行探索，丁點點等人探討了VR技術與BIM技術在土木施工教學的應用[6]，王宜衡等人分析了VR和AR技術在麻醉學教學中的應用前景[7]。可以看到，隨著“互聯(lián)網+”的發(fā)展，教育與信息技術正在更進一步地融合，在傳統(tǒng)教育的基礎上，構建互聯(lián)網時代的新教育體系，樹立新的教育發(fā)展觀。據三星美國分公司和德國GfK在2016年聯(lián)合發(fā)布的調查報告顯示“只有2 %的教師”使用過虛擬現(xiàn)實教學，目前更多人對應用這項技術到教育行業(yè)還停留在旁觀階段，《火災調查》具有高實踐性，涉及學科領域廣等特點，在這次教育升級中更應當做“第一個吃螃蟹的人”。VR技術在其教學中具有很好的應用前景。筆者提出以下基于VR技術的教學改革建議，以期解決上述問題。

1.為了讓學生擺脫抽象的了解知識，需要讓學生更真實地感受火災現(xiàn)場。然而，真實復原火場環(huán)境需要較高的資金投入和場地支持，這一點在傳統(tǒng)的教育環(huán)境下幾乎是不可能完成的。但是在信息技術蓬勃發(fā)展的今天，搭建 VR 技術實驗室為解決這一問題提供了有效途徑，技術人員通過 VR 設備采集真實火場環(huán)境信息并借助軟件構建開放、立體、精確且不斷優(yōu)化的三維火場場景，成本可以大幅縮減，并且擺脫了大面積的場地限制。老師還可以將不同場景下的規(guī)范化流程表現(xiàn)通過 VR 全景攝影設備進行記錄，讓學生對于規(guī)范動作一目了然，提高學生對火災調查的理解，實現(xiàn)深度學習。并且 VR 影像可以多角度反復播放，也節(jié)省教師的教學壓力。學生從二維書本學習轉向三維沉浸式體驗火災環(huán)境，不再局限圖片來捕捉關鍵信息，有利于學生對火災調查知識的理解與掌握，教學效果事半功倍。

2.通過大數(shù)據采集與計算機技術就可以全方位立體的復原不同時空下的各類火災場景，突破了空間限制，課堂不再局限于教師，學生不需要親自前往火災現(xiàn)場，既節(jié)省了交通成本也不必擔心現(xiàn)場可能的風險因素，數(shù)字世界中的老師。同時系統(tǒng)可以生成多套火災場景以供隨時切換，適應不同的教學需要，在過去傳統(tǒng)教學中，由于空間限制，無法提供整合各種元素的場景滿足教學需求，而VR技術突破空間限制，可以實現(xiàn)多場景的無縫切換，現(xiàn)實世界與虛擬空間相融合，有效的解決學生實踐困難，缺少現(xiàn)場教學的問題，彌補傳統(tǒng)課堂的不足，帶來豐富多元的課堂體驗。而隨著5G傳輸技術的普及，同一時間不同空間的VR課堂成為可能，學生可以借助軟件設備（例如 ClassVR）鏈接在同一時間的虛擬在線環(huán)境中，教師遠程指導學習，學生也可以在線交流協(xié)作促進學生之間的溝通交流，身臨其境的上課感受有效解決疫情帶來的種種不便。

3.學生在VR設備中可以與場景直接進行交互，平時傳統(tǒng)課堂上一些難以通過口述或只能依靠圖片進行傳達的知識如今可以借助VR設備可以讓學生親身感受，例如尋找火災痕跡并分析，通過針對性地模擬現(xiàn)場環(huán)境，讓學生在復雜的環(huán)境中自主搜尋關鍵信息，不僅能有效鍛煉學生的專業(yè)技能，老師也可以及時找到學生的知識盲點。學生身臨其境的學習這些過去難以實操的知識點，并可以與場景進行交互來加深對學習內容的印象，老師也能夠在虛擬場景下“手把手”引導學生運用所學的方法去完成調查目標。真正意義上讓學生把知識和現(xiàn)實有效連接起來，實現(xiàn)沉浸式學習，可以說這才是教育的理想狀態(tài)。這種教學模式不僅能夠豐富教學內容，提高學生的課堂參與感，鍛煉了學生的自主思考能力，更高效地理解所學的內容，也大大節(jié)省了過去線下教學所需要的時間成本。同時教學中科技感的設備的加入也很好的改善了原有教學過程的枯燥，大大刺激學生學習的主動性，激發(fā)學生的學習興趣。

4.借助VR平臺增加實踐考核環(huán)節(jié)，使學生在VR環(huán)境下對不同的火場證據進行分析，教師再根據行為規(guī)范及分析結果打分，既合理豐富了考試模式，也促進學生對知識的掌握，促進學生將知識運用到實踐中。而這種考核方式也并不會像傳統(tǒng)紙面考試那么死板，不會讓學生只有去死記硬背課本上的知識才能通過考試。學生在考核中并不會感受到枯燥反而會覺得更像是一場知識競賽游戲，學生可以在保持嚴謹?shù)膽B(tài)度的同時以較為輕松的心態(tài)參與考核，并且可以設置以小組合作的形式進行的考核項目，有助于學生相互溝通，鍛煉協(xié)作能力。并且系統(tǒng)軟件帶來的科學合理的評估機制，也可以讓學生感受到考核的公平性，更加重視課程，刺激自主學習積極性，營造良好的學習氛圍。

三 結語

國之重器，教育為基，在推進教育現(xiàn)代化的號召下，筆者分析了對現(xiàn)階段《火災調查》課程存在的問題，進一步闡釋了VR技術在《火災調查》教學的應用優(yōu)勢，不僅能夠提高教學有效性，降低教學成本與風險，更能提高學生課堂參與感與學習興趣，提升學生的實踐能力。其中最重要的是VR技術提供了讓學生將所學內容運用到實際的機會，培養(yǎng)學生動手能力，真正實現(xiàn)知識遷移。將VR技術運用到《火災調查》教學中符合新時代“互聯(lián)網+”教育的學習理念，虛實融合的教學模式充分利用了最新的信息技術，完善了學習者的知識結構，不僅滿足教育者的教學需求，更提高了教育效率。隨著VR技術的繼續(xù)發(fā)展，其在多元化教學領域的應用勢在必行，為培養(yǎng)滿足第四次工業(yè)革命時代所需的應用型、技術型人才保駕護航。