范志鋒徐敬青崔 平

（1.武昌工學(xué)院智能制造學(xué)院，湖北 武漢 430065；2.陸軍工程大學(xué)石家莊校區(qū)，河北 石家莊 050003）

0 引言

末制導(dǎo)炮彈是將制導(dǎo)技術(shù)、光電技術(shù)等相關(guān)技術(shù)應(yīng)用到常規(guī)炮彈上而產(chǎn)生的一種可制導(dǎo)彈藥。在長(zhǎng)期儲(chǔ)存中，為確保其性能，需要利用專用檢測(cè)儀器對(duì)其內(nèi)部的光電器件進(jìn)行檢測(cè)。末制導(dǎo)炮彈檢測(cè)操作過(guò)程較為煩瑣，操作人員需要經(jīng)過(guò)專門(mén)的培訓(xùn)才能勝任該項(xiàng)工作。為培養(yǎng)畢業(yè)學(xué)員的崗位任職能力，陸軍工程大學(xué)石家莊校區(qū)彈藥工程專業(yè)將末制導(dǎo)炮彈檢測(cè)的內(nèi)容納入專業(yè)綜合實(shí)踐的課程教學(xué)中。

傳統(tǒng)的末制導(dǎo)炮彈檢測(cè)實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，學(xué)員需要操作末制導(dǎo)炮彈檢測(cè)儀和檢測(cè)彈。單純利用末制導(dǎo)炮彈檢測(cè)儀和檢測(cè)彈進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)存在的主要問(wèn)題是：一方面，實(shí)物數(shù)量少，難以滿足一人一套；另一方面，學(xué)員在不熟悉末制導(dǎo)炮彈檢測(cè)操作流程的情況下，即使有多套實(shí)物，教員難以對(duì)每套實(shí)物的操作學(xué)員進(jìn)行監(jiān)督指導(dǎo)，容易造成誤操作而釀成事故。受上述因素的影響，該教學(xué)內(nèi)容在實(shí)施過(guò)程中，教員只能在演示實(shí)踐教學(xué)的基礎(chǔ)上，抽取部分學(xué)員進(jìn)行實(shí)踐操作，其他學(xué)員只能對(duì)實(shí)踐內(nèi)容進(jìn)行觀摩，教學(xué)效果不太理想。

為解決當(dāng)前末制導(dǎo)炮彈檢測(cè)實(shí)踐教學(xué)存在的突出問(wèn)題，提高教學(xué)效果，本文在開(kāi)發(fā)末制導(dǎo)炮彈檢測(cè)虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，探索虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)模式在末制導(dǎo)炮彈檢測(cè)實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用。

1 教學(xué)條件開(kāi)發(fā)

開(kāi)展末制導(dǎo)炮彈檢測(cè)虛實(shí)結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)，除了需要使用傳統(tǒng)的末制導(dǎo)炮彈檢測(cè)儀和檢測(cè)彈等教學(xué)條件外，核心是開(kāi)發(fā)一套末制導(dǎo)炮彈檢測(cè)虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)。

1.1 系統(tǒng)功能與模塊

末制導(dǎo)炮彈檢測(cè)虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。目前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要分為四類：桌面虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、增強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)?？紤]費(fèi)用和成本，末制導(dǎo)炮彈檢測(cè)虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)采用桌面虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。使用該系統(tǒng)時(shí)，只需要搭建一個(gè)局域網(wǎng)，將該系統(tǒng)安裝在一臺(tái)服務(wù)器上，學(xué)員就可以通過(guò)訪問(wèn)該系統(tǒng)的Web地址，用鼠標(biāo)進(jìn)行人機(jī)交互操作，從而實(shí)現(xiàn)多人在線同時(shí)訓(xùn)練。

為了確保訓(xùn)練效果，整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)5大功能模塊：訓(xùn)練幫助、靜態(tài)展示、訓(xùn)練演示、虛擬訓(xùn)練、訓(xùn)練考核。

訓(xùn)練幫助模塊，以文字和圖片等形式，介紹了系統(tǒng)的功能、檢測(cè)操作步驟、系統(tǒng)操作使用說(shuō)明等內(nèi)容。為方便學(xué)員下機(jī)后自學(xué)，該模塊提供下載和打印功能。

訓(xùn)練考核模塊，采用交互操作的形式，對(duì)學(xué)員實(shí)施考核，在考核結(jié)束后，能自動(dòng)進(jìn)行評(píng)分，并顯示扣分步驟。

1.2 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)流程

末制導(dǎo)炮彈檢測(cè)虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)基于Unity 3D、3D MAX、Dreamweaver、Photoshop和Apowersoft等軟件進(jìn)行開(kāi)發(fā)。開(kāi)發(fā)流程如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)流程

1.3 系統(tǒng)主要界面

開(kāi)發(fā)完成的系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)登錄界面、檢測(cè)選擇界面、操作主界面等，如圖2～圖4所示。

圖2 系統(tǒng)登錄界面

圖4 操作主界面

其中檢測(cè)選擇界面上有兩個(gè)選擇按鈕，一個(gè)是電阻檢測(cè)，另一個(gè)是性能檢測(cè)。點(diǎn)擊相應(yīng)的按鈕即可進(jìn)入對(duì)應(yīng)的操作主界面。電阻檢測(cè)和性能檢測(cè)的操作主界面基本相同，只是操作內(nèi)容不同。

2 教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)

依托開(kāi)發(fā)完成虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)以及已有的末制導(dǎo)炮彈檢測(cè)儀和檢測(cè)彈等教學(xué)條件，結(jié)合教學(xué)進(jìn)度，對(duì)末制導(dǎo)炮彈檢測(cè)實(shí)踐教學(xué)的主要環(huán)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)。開(kāi)展虛實(shí)結(jié)合教學(xué)，一般按照先虛后實(shí)的步驟進(jìn)行。

2.1 虛擬訓(xùn)練環(huán)節(jié)

在開(kāi)展末制導(dǎo)炮彈檢測(cè)實(shí)踐教學(xué)時(shí)，首先利用虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)開(kāi)展教學(xué)。

將開(kāi)發(fā)的虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)安裝在一臺(tái)服務(wù)器上，每名學(xué)員通過(guò)連接服務(wù)器的計(jì)算機(jī)終端，在瀏覽器上輸入虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)的Web地址，即可進(jìn)入系統(tǒng)登錄界面。

按照教員的要求，每名學(xué)員按照?qǐng)D5所示的流程進(jìn)行虛擬訓(xùn)練。

圖5 虛擬訓(xùn)練流程

學(xué)員進(jìn)入系統(tǒng)登錄界面（見(jiàn)圖2）后，輸入登錄密碼，進(jìn)入檢測(cè)選擇界面（見(jiàn)圖3），首先進(jìn)行電阻檢測(cè)訓(xùn)練，電阻檢測(cè)訓(xùn)練完成后，再進(jìn)行性能檢測(cè)訓(xùn)練。電阻檢測(cè)和性能檢測(cè)兩個(gè)項(xiàng)目均按照訓(xùn)練幫助、靜態(tài)展示、訓(xùn)練演示、虛擬訓(xùn)練和訓(xùn)練考核的步驟進(jìn)行，其中訓(xùn)練演示、虛擬訓(xùn)練和訓(xùn)練考核3個(gè)模塊的操作均按照檢測(cè)、撤收兩個(gè)階段進(jìn)行。

圖3 檢測(cè)選擇界面

電阻檢測(cè)和性能檢測(cè)的每個(gè)階段訓(xùn)練考核總分?jǐn)?shù)為100分。在訓(xùn)練考核過(guò)程中，若學(xué)員沒(méi)有得到100分，首先要查看打分板，熟悉自己的扣分步驟，然后重新進(jìn)行考核。為使學(xué)員正確掌握末制導(dǎo)炮彈檢測(cè)的所有操作流程，要求每名學(xué)員每個(gè)項(xiàng)目每個(gè)階段的考核分?jǐn)?shù)為100分，虛擬訓(xùn)練才正式結(jié)束。

2.2 實(shí)物訓(xùn)練環(huán)節(jié)

在虛擬訓(xùn)練結(jié)束后，利用末制導(dǎo)炮彈檢測(cè)儀和檢測(cè)彈進(jìn)行實(shí)物訓(xùn)練。受條件限制，實(shí)際上可用的實(shí)物只有一套。

在虛擬訓(xùn)練過(guò)程中，所有學(xué)員已經(jīng)掌握了末制導(dǎo)炮彈檢測(cè)的全部操作流程，結(jié)合已有的實(shí)物條件，實(shí)物訓(xùn)練時(shí)，只進(jìn)行演示實(shí)踐教學(xué)。

演示實(shí)踐教學(xué)時(shí)，由教員進(jìn)行講解，隨機(jī)抽取8名學(xué)員配合進(jìn)行操作。8名學(xué)員的分組見(jiàn)表1所示。

表1 學(xué)員分組表

在教員講解時(shí)，實(shí)時(shí)配合教員進(jìn)行操作的學(xué)員有2名，其他所有學(xué)員在旁邊進(jìn)行觀摩。教員每講解一步，配合的學(xué)員操作一步，直至檢測(cè)全過(guò)程結(jié)束。

3 教學(xué)體會(huì)

在2期畢業(yè)學(xué)員的綜合實(shí)踐課程中，運(yùn)用虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)模式開(kāi)展了末制導(dǎo)炮彈檢測(cè)實(shí)踐教學(xué)，激發(fā)了學(xué)員的興趣，提高了學(xué)員學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，達(dá)到了良好的教學(xué)效果，受到學(xué)員的一致好評(píng)。

總體感覺(jué)，虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)模式在末制導(dǎo)炮彈檢測(cè)實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用具有如下特點(diǎn)。

（1）以虛擴(kuò)實(shí)，拓展了教學(xué)資源。虛實(shí)結(jié)合教學(xué)模式的應(yīng)用，降低了末制導(dǎo)炮彈檢測(cè)實(shí)踐教學(xué)的成本，建立了包括文字、圖片、動(dòng)畫(huà)、視頻、實(shí)物等多樣化的教學(xué)資源，營(yíng)造了安全可靠的教學(xué)環(huán)境。

（2）以虛助實(shí)，提高了教學(xué)效果。虛實(shí)結(jié)合教學(xué)模式的應(yīng)用，使學(xué)員能夠?qū)δ┲茖?dǎo)炮彈檢測(cè)的全過(guò)程、全方位進(jìn)行學(xué)習(xí)。在虛擬訓(xùn)練環(huán)節(jié)，學(xué)員除了學(xué)習(xí)操作流程之外，還可以學(xué)習(xí)檢測(cè)設(shè)備工具的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，對(duì)檢測(cè)設(shè)備工具有更加直觀的認(rèn)識(shí)，從而加深對(duì)實(shí)踐操作的理解；在實(shí)物訓(xùn)練環(huán)節(jié)，學(xué)員受到了真實(shí)操作環(huán)節(jié)環(huán)境的熏陶，克服了單純虛擬實(shí)踐教學(xué)產(chǎn)生的不踏實(shí)虛擬感，達(dá)到了鞏固檢測(cè)操作知識(shí)的目的。

4 結(jié)語(yǔ)

將虛擬仿真技術(shù)引入末制導(dǎo)炮彈檢測(cè)實(shí)踐教學(xué)中，解決了傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)存在的教學(xué)資源不足、教學(xué)效果不佳等問(wèn)題。虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)模式，使學(xué)員有更好的操作體驗(yàn)，提高了學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，增加了實(shí)踐教學(xué)的交互性，全面培養(yǎng)了學(xué)員末制導(dǎo)炮彈檢測(cè)的實(shí)踐能力。下一步，應(yīng)加大類似彈藥虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)力度，擴(kuò)展虛擬結(jié)合教學(xué)模式的應(yīng)用范圍。