摘要：当前背景下，虚拟现实技术在诸多领域都得到了运用，它是现代化信息教学的重要手段之一。由于在安全仿真教学实践中需要较强的空间想象能力和实操参与程度，因此本文重点介绍了虚拟现实技术在安全仿真教学领域的理论教学实践，以期为各专业培养具有新工科思维的创新型人才提供参考。
关键词：虚拟现实技术；增强现实技术；仿真教学；虚拟拆装
引言：
早在20世纪80年代美国的Jaron Lanier就提出了虚拟现实技术（也称为VR），这是一种综合的信息技术，它结合了多媒体技术，数字图像处理技术，计算机图形学，并在人工智能领域也在逐步应用。
1 VR技术概述
所谓的VR技术，其实就是虚拟现实技术的简称。虚拟现实技术是一种现代化信息教学的重要手段，它通过计算机跟踪器捕捉操纵者的行为动作、视觉特性等信息以及虚拟场景中被操控对象的状态信息进行实时的人机交互。虚拟现实技术作为一种实用技术，目前已被广泛应用于计算机图形学、建筑设计、娱乐等领域，并正在逐步渗透到教育领域。但是，此项技术在安全仿真教学领域的应用并不广泛，还需要继续加强，使其应用优势得到充分体现。
2基于VR技术的安全仿真教学平台
2.1强调可操性，体现信息化的教学思路
安全教育虚拟仿真教学平台坚持以学生为中心的实验教学理念；始终围绕“服务学生、服务教学”的目标；采取“以虚代实、以虚补实和以虚验实”的虚实结合方式；将不能或难以实现的场景虚拟化、枯燥的知识和技能学习趣味化；以学生自主学习、在三维实景中学习、操作、考察学习效果。可以贯穿整个学习环境，可学、可练、可测，可自学、可教学、可考评，环环相扣，让使用者身临其境、全程参与，既体验学习正确的操作方式，也真实感受操作失误造成的严重后果，让学生建立起实验操作过程中有可能发生的安全事故的感性认知，并通过实训，培养学生安全防范意识。
2.2强调体验性，体现前瞻性的教学手段
安全仿真教学过程采用VR技术，坚持情景式、闯关式、沉浸式和娱乐式的学习理念，利用三维仿真技术对实验的环境、设备、材料等进行模型构建，并配合手柄、头盔、VR眼镜等人机交互技术手段实现在虚拟场景中进行各种实验操作，为参训学员打造身临其境的学习体验。教学过程中，当学员进入教学模式后，系统就会通过语音和智能标签来引导学员完成模拟操作。另外，系统会以动画的形式对作业步骤进行一一讲解，通过具体的画面进行教学。除了在仿真模拟场景漫游外，学员还可以操控VR手柄控制设备的开关，进行作业相应步骤的操作等。在操作的同时，系统会记录学员的操作过程，如果学员操作有误，系统还会以逼真的灾害场景提示，并及时纠正错误的操作步骤，如在虚拟仿真的逃生和操作单元中，最严重的误操作后果有“爆炸”和“死亡”等三维实景虚拟情景。
2.3强调模块化，体现系统性的教学内容
以培训学员为中心，以需求为导向，从真实案例进行取材，结合培训内容和目标，构建多个基本教学功能单元，主要包括作业标准化理论知识学习、安全隐患查找，安全设施使用知识学习，安全设施与仪器使用隐患查找，灾害后果体验等。上述基本单元的知识点均匹配隐患查找的仿真考试，倡导教和考相结合。
2.4强调开放性，体现服务性的教学功能
安全仿真教学过程中，通过三维情景隐患查找仿真和三维互动实训，涵盖了安全设施设备完好性、作业环境与管理合规性、作业人员过程操作规范性、等方面问题。以闯关的形式，巧妙地将注意事项及易错点做成陷阱，每个实训项目设置了约20项左右的错误操作，学员须根据自己学习的理论知识。在实景仿真环境下排查安全隐患，在最短的时间内找到全部的错误操作[1]。模块内可设置错误点提示或非提示模式（考评单元），支持任意时间的自主学习，也可用于安全知识竞赛。学员可以在具有真实沉浸感与交互性的虚拟实验场景中，通过VR眼镜及手柄和场景里的物件进行交互，体验实时信息反馈，进行多种实验操作。如火灾逃生、消防器材使用、受限空间闪爆及安全自救等参数化虚拟实训，学员可以自由行走、探索、操作灭火器材、扑灭着火点，全方位掌控多样化的体验；演练逃生和自救方法，包括孰悉的环境、一般环境和特殊环境的逃生和自救。在灭火实训场景中，根据学员在三维情景下的应急反应状况不同，后果不同。逃生方法不当，或者路线不当，或者超时，会有“牺牲”警示，渲染仿真情景下的实验效果。
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2.4.3考核评定中考练结合，分层次测验
安全仿真教学过程可配套提供多层次、有针对性、动态化的评价体系，运用在线考试系统完成自主设置考试模式的设定，可设定任意分值，任意题量，允许学员参与不同形式，不同层次的考试[2]。如可在三维虚拟仿真情景训练项目进行考核，考核模式下系统会关闭提示功能，学员必须在规定的时间内完成作业操作，以此来检验学员对作业内容掌握的熟练程度。系统还会按照科学的考核机制对学员完成情况进行数据分析，学员出现操作错误或者未完成的情况都会进行相应的扣分记录，最后给出客观的考核评分。题目难易程度可以根据学员专业设定，考试系统支持多次考试，记录最高成绩 [3]。
结束语：
总之，VR技术将传统教育培训模式进行分解，引领着培训学员进入一个可重构的培训模式，让枯燥无味的传教、授教变得生动有趣，让生涩难懂的知识变得易于理解，冲破了传统培训模式的束缚，开拓了培训教育手段的新空间，确立了非现实性的合理化、超越与创新的新平台、新空间。
参考文献：
[1]唐文秀.基于VR技术的费托合成安全演练培训系统开发[J].信息与电脑(理论版),2018(24):113-115.
[2]吴元忠.基于VR技术的电力安全执规仿真系统开发[J].通信电源技术,2018,35(02):23-26.
[3]卢信文.数字水印图像实现产品技术安全保护仿真[J].计算机仿真,2017,34(10):334-337.
[4]智丽娜,韩晓东.虚拟现实技术在煤矿安全培训中的研究进展[J].计算机时代,2017(09):67-68+71.
作者信息：
李洪伟，男，山东青岛，工程师，现从事石油化工安全监管技术研发与应用方面的工作。