楊睿 范雯杰 孫景榮

摘 要：通過(guò)氣象教育領(lǐng)域的虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)，思考和梳理了虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，提出了統(tǒng)一設(shè)計(jì)、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一部署的平臺(tái)建設(shè)思路，為提升虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的建設(shè)能力做出了積極的探索。

關(guān)鍵詞：虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)；氣象教育；建設(shè)思路；建設(shè)經(jīng)驗(yàn)

中圖分類號(hào)：G724 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著《國(guó)務(wù)院關(guān)于加快發(fā)展現(xiàn)代職業(yè)教育的決定》（國(guó)發(fā)〔2014〕19號(hào)）文件的出臺(tái)，國(guó)家對(duì)于提高信息化水平、支持與專業(yè)課程配套的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用的要求，再一次將虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的建設(shè)推向了一個(gè)新的高度。面對(duì)如此強(qiáng)烈的建設(shè)需求，如何有針對(duì)性地建設(shè)好具有實(shí)用價(jià)值的虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，從而滿足紛繁復(fù)雜的虛擬實(shí)訓(xùn)需求已經(jīng)迫在眉睫。

一、建設(shè)虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的現(xiàn)實(shí)意義

虛擬實(shí)訓(xùn)作為一種全新的教學(xué)模式，打破了空間和時(shí)間的限制，為學(xué)員營(yíng)造出一種身臨其境的學(xué)習(xí)氛圍，讓學(xué)員有一個(gè)自由發(fā)展的空間。與傳統(tǒng)的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)相比，虛擬實(shí)訓(xùn)教學(xué)具有以下優(yōu)勢(shì)：

一是改善教學(xué)環(huán)境。虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的應(yīng)用是現(xiàn)代教育技術(shù)發(fā)展的一個(gè)飛躍，它改變了傳統(tǒng)的教學(xué)方式，突顯自主學(xué)習(xí)的氛圍，學(xué)員必須通過(guò)自身的探索來(lái)得到知識(shí)和技能，這對(duì)激發(fā)學(xué)員的求知欲望，改變以往那種被動(dòng)的學(xué)習(xí)方式具有極大的扭轉(zhuǎn)作用。

二是節(jié)約辦學(xué)成本。傳統(tǒng)教學(xué)往往由于經(jīng)費(fèi)的限制，使得許多實(shí)驗(yàn)都無(wú)法進(jìn)行或流于表面。而利用虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，學(xué)員便可隨時(shí)隨地進(jìn)行實(shí)訓(xùn)學(xué)習(xí)，獲得與在現(xiàn)實(shí)環(huán)境同樣的體驗(yàn)，大幅節(jié)約了師資、設(shè)備、場(chǎng)地等費(fèi)用，使辦學(xué)成本得到很好的控制。

三是規(guī)避安全風(fēng)險(xiǎn)。傳統(tǒng)教學(xué)中儀器設(shè)備的維護(hù)和使用、電路的維修和排查等操作往往會(huì)帶來(lái)各種危險(xiǎn)，而學(xué)員在虛擬實(shí)訓(xùn)環(huán)境中，則可以放心地去做各種實(shí)驗(yàn)，特別是對(duì)于某些事故和故障的再現(xiàn)與模擬，極大地解決了某些具有危險(xiǎn)性實(shí)訓(xùn)不可視、不可摸、不可入的問(wèn)題。

四是激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)是根據(jù)真實(shí)的操作流程和步驟，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，按照實(shí)際的數(shù)據(jù)資料以動(dòng)畫(huà)和交互的形式逼真地模擬不同的教學(xué)環(huán)境，讓學(xué)員可以全身心地投入到學(xué)習(xí)過(guò)程中。

二、虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的建設(shè)思路

中國(guó)氣象局氣象干部培訓(xùn)學(xué)院在《中國(guó)氣象局氣象干部培訓(xùn)學(xué)院發(fā)展規(guī)劃規(guī)劃（2011～2020年）》中提出要充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)在培訓(xùn)中的作用，提高培訓(xùn)效益，并將虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)列為干部學(xué)院未來(lái)現(xiàn)代化建設(shè)的重點(diǎn)發(fā)展方向之一。目前已建設(shè)完成“自動(dòng)氣象站虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)”，正在著手建設(shè)“雷達(dá)虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)”。在虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的建設(shè)方面積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。提出了從整體出發(fā)、統(tǒng)籌規(guī)劃、合理安排的建設(shè)思路，將各類不同虛擬實(shí)訓(xùn)的教學(xué)特點(diǎn)抽離出來(lái)，做到“三個(gè)統(tǒng)一”：即統(tǒng)一設(shè)計(jì)、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一部署，從而避免出現(xiàn)平臺(tái)功能重復(fù)、雜亂無(wú)章、難以管理的局面。平臺(tái)整體框架如圖1所示：

（一）統(tǒng)一設(shè)計(jì)

統(tǒng)一的教學(xué)模式設(shè)計(jì)是建設(shè)各類虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的基礎(chǔ)，一個(gè)良好的設(shè)計(jì)能夠?qū)⒃痉蛛x的平臺(tái)有機(jī)地整合成在一起，從而將教學(xué)內(nèi)容更加清晰地進(jìn)行呈現(xiàn)，為學(xué)員帶來(lái)一個(gè)更好的用戶體驗(yàn)感。尤其是面對(duì)各類虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)截然不同的教學(xué)內(nèi)容和表現(xiàn)形式，在設(shè)計(jì)上我們更應(yīng)該有一個(gè)統(tǒng)一的規(guī)劃。通過(guò)氣象虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的建設(shè)，提出了一種“虛擬學(xué)習(xí)+虛擬實(shí)訓(xùn)+虛擬考核”的教學(xué)模式，其對(duì)應(yīng)了了解、掌握、應(yīng)用三種不同層面的教學(xué)要求。其中虛擬學(xué)習(xí)模塊通過(guò)三維動(dòng)畫(huà)演示、虛擬引導(dǎo)教學(xué)操作以及傳統(tǒng)的輔助圖文資料等內(nèi)容為學(xué)員營(yíng)造一個(gè)自主的理論學(xué)習(xí)環(huán)境；虛擬實(shí)訓(xùn)模塊則充分利用三維仿真的特點(diǎn)，逼真再現(xiàn)實(shí)際業(yè)務(wù)中的各種操作情況，為學(xué)員提供一個(gè)自由的虛擬訓(xùn)練環(huán)境；虛擬考核模塊則將重點(diǎn)放在檢驗(yàn)學(xué)員的實(shí)際動(dòng)手能力上，讓學(xué)員不再面對(duì)枯燥的理論試卷，從而促進(jìn)學(xué)員掌握解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

（二）統(tǒng)一管理

如果說(shuō)統(tǒng)一設(shè)計(jì)是基礎(chǔ)，那么統(tǒng)一管理則是關(guān)鍵，其直接影響了虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)最終的運(yùn)行效果。首先對(duì)于學(xué)員來(lái)講，他們很想第一時(shí)間迅速找到適合自己的學(xué)習(xí)內(nèi)容，但當(dāng)他們面對(duì)各類零散的虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)時(shí)會(huì)變得茫然失措，從而嚴(yán)重影響學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)也不利于學(xué)員進(jìn)行系統(tǒng)地學(xué)習(xí)和訓(xùn)練；其次對(duì)于教師來(lái)講，當(dāng)面對(duì)各類不同的虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)時(shí)，難以進(jìn)行有效的教學(xué)管理和課程安排，每一次布置學(xué)員名單時(shí)都需要在各類系統(tǒng)中來(lái)回切換，同時(shí)針對(duì)某一個(gè)通用的資源也難以進(jìn)行有效共享。因此，在建設(shè)氣象虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)時(shí)，按照統(tǒng)一設(shè)計(jì)、統(tǒng)一管理的思路搭建每種不同類型的自動(dòng)氣象站和雷達(dá)虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，同時(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)統(tǒng)一的虛擬實(shí)訓(xùn)管理平臺(tái)，并通過(guò)用戶管理、課程管理等主要功能，將各類不同平臺(tái)統(tǒng)一納入進(jìn)來(lái)，同時(shí)還預(yù)留出靈活的擴(kuò)充接口，為今后新平臺(tái)的添加打下基礎(chǔ)。

（三）統(tǒng)一部署

統(tǒng)一部署是保障，要根據(jù)本單位的實(shí)際情況，合理安排服務(wù)器的架構(gòu)以及數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)，保障虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的數(shù)據(jù)能夠統(tǒng)一收集、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一備份，從而為后期的教學(xué)評(píng)估和分析提供有效的數(shù)據(jù)支撐。在建設(shè)氣象虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)時(shí)就對(duì)學(xué)習(xí)時(shí)間、學(xué)習(xí)次數(shù)、考核分?jǐn)?shù)、操作情況等關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)一的設(shè)計(jì)；利用氣象遠(yuǎn)程教育平臺(tái)的人員數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行學(xué)員虛擬實(shí)訓(xùn)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)和管理，并定期進(jìn)行雙向的同步和備份；同時(shí)還提供按需進(jìn)行數(shù)據(jù)的查詢和管理，從而保障虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的穩(wěn)定運(yùn)行。

三、虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)和思考

通過(guò)一系列氣象虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的建設(shè)，我們積累了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并對(duì)于如何更好的建設(shè)虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)進(jìn)行了一定的思考，主要?dú)w納為以下三點(diǎn)：

（一）明確需求

準(zhǔn)確的需求定位是平臺(tái)建設(shè)成功的第一步，在沒(méi)有明確需求前切勿盲目開(kāi)展平臺(tái)的建設(shè)，否則將會(huì)導(dǎo)致開(kāi)發(fā)過(guò)程中出現(xiàn)反復(fù)的調(diào)整和修改，嚴(yán)重的甚至?xí)?dǎo)致項(xiàng)目的失敗。針對(duì)虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的特點(diǎn)，在需求分析時(shí)需要注意以下兩點(diǎn)：首先明確教學(xué)對(duì)象，確立教學(xué)目標(biāo)，從而對(duì)虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)進(jìn)行合理定位，讓平臺(tái)建設(shè)更加貼近業(yè)務(wù)需求，具有更強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值；其次結(jié)合實(shí)際，確定仿真程度，將重點(diǎn)放在主要的操作流程和步驟上，限定范圍、合理取舍，從而突出重點(diǎn)、節(jié)約經(jīng)費(fèi)。

（二）深入對(duì)比

目前虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的種類繁多、特點(diǎn)各異，比如旅游行業(yè)的漫游類虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)、汽車修理行業(yè)的實(shí)操類虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)以及軍事領(lǐng)域的策略類虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)等等。它們各有自己適應(yīng)的領(lǐng)域，因此簡(jiǎn)單照搬別人的模式往往不能達(dá)到預(yù)期的效果。需要首先對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)本身進(jìn)行深入了解，明確虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，從而做到心中有數(shù)；其次充分比較現(xiàn)有技術(shù)平臺(tái)的各自特點(diǎn)，才能最終建設(shè)好適用于自己的虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。

（三）有序推進(jìn)

有序的項(xiàng)目管理，才能順利的推進(jìn)平臺(tái)建設(shè)。因此在平臺(tái)建設(shè)過(guò)程中，我們需要合理安排時(shí)間，定期召開(kāi)會(huì)議，做好及時(shí)的溝通工作；同時(shí)在每一個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)上，都要組織專家、學(xué)者以及一線業(yè)務(wù)人員進(jìn)行審核、把關(guān)，對(duì)于建設(shè)過(guò)程中出現(xiàn)的需求變更和內(nèi)容修改，需要及時(shí)和領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)，并做好相應(yīng)的記錄，最終保障平臺(tái)的建設(shè)進(jìn)度按照預(yù)先的要求穩(wěn)步推進(jìn)。

四、結(jié)語(yǔ)

虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)作為一種新型的教學(xué)模式，在國(guó)家的大力推動(dòng)下必將成為未來(lái)的重點(diǎn)發(fā)展方向。本文通過(guò)對(duì)氣象虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的建設(shè)與思考，積累了寶貴的平臺(tái)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于如何建設(shè)好更具實(shí)用價(jià)值的虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，從而滿足紛繁復(fù)雜的虛擬實(shí)訓(xùn)需求具有積極的推動(dòng)意義。

參考文獻(xiàn)

[1]國(guó)務(wù)院.國(guó)務(wù)院關(guān)于加快發(fā)展現(xiàn)代職業(yè)教育的決定（國(guó)發(fā)[2014]19號(hào)）[EB/OL].百度文庫(kù)，2014.

[2]中國(guó)氣象局氣象干部培訓(xùn)學(xué)院.中國(guó)氣象局氣象干部培訓(xùn)學(xué)院發(fā)展規(guī)劃規(guī)劃（2011-2020年）（氣發(fā)[2012]14號(hào)）[EB/OL].中國(guó)氣象局官網(wǎng)，2011.

[3]黨保生.虛擬現(xiàn)實(shí)及其發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2007，（4）.

[4]楊宇航，李志忠，傅焜等.基于虛擬現(xiàn)實(shí)的導(dǎo)彈維修訓(xùn)練系統(tǒng)[J].兵工學(xué)報(bào)，2006，（2）.

[5]席學(xué)強(qiáng)，王迎春，錢紅林等.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在裝備指揮模擬訓(xùn)練系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用[J].裝備學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，（3）.