VR（虚拟现实）技术在大学生安全教育中的应用研究

吴学政

[摘要]近年来基于虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR）作为最新兴起的新颖创新教学媒体开始兴起，如果将VR技术引入高等院校的学生安全教育教学领域应用必定会发挥极其重要的辅助教学作用，本文将通过对VR（虚拟现实）技术的概念、特征，利用VR技术进行安全教育国内外发展现状和相关优势进行了阐述，提出了在高等院校学生安全教育中的未来具体应用研究。

[关键词]虚拟现实 大学生安全教育 VR技术 AR技术

一、引言

进入互联网+时代以来，电子科技产品极大丰富着人们生活的方方面面，在教育教学领域中相关的科技产品和技术发展日新月异。目前国内正兴起一种新的教学媒体一利用VR技术（虚拟现实技术）安全教育教学，借助虚拟现实技术安全教育教学作为一种新的教学媒体，能使高校在校学生获得身临其境的安全感受和切身感知，能有效地提高高校学生安全教育教学质量，创新发展成有效的大学生安全教育教学手段。利用这项技术并在大学生安全教育教学中普及，将进一步推进安全教育教学技术手段的现代化，极大提高大学生安全教育教学水平，对培养大学生全面了解和掌握安全知识、安全技能，提高大学生的安全素质和能力有不可估量的意义。

二、VR（虚拟与现实）技术综述

虚拟现实技术（Visual Reality），简称为VR技术，是运用了计算机图形与多媒体技术、传感器技术、人机交互技术、网络技术、立体显示技术以及仿真技术等多种科学技术综合发展起来的计算机领域的新技术；是计算机生成的、模拟人类感觉的世界的实时表示，有时也称之为虚拟环境。这里的“世界”是指具有真实感的立体形，它既可以是某种特定现实世界真实再现，也可以是构的世界。操作者置身于计算机所表示的三维空间资料库环境中，并可以通过眼、手、耳或特殊的空间三维装置在这个环境中”环游”，创造出一种”亲临其境”的感觉。所以虚拟现实技术为机交互提供了新的交互媒体。VR的核心是人工智能和计算机视觉，动态环境建模技术、立体显示和传感器技术、系统开发工具应用技术、实时三维图形生成技术、系统集成技术是VR的关键技术。VR技术作为21世纪重要的发展学科以及影响人们生活的重要技术越来越受到全世界科学家重视。

虚拟现实拥有以下三个基本特性：沉浸（IMMERSION）、交互（INTERACTION）和构想（IMAGIONATION），即通常所说的“3I”。

浸入指借助高新传感器参与人浸入虚拟环境之后，看得见、听的到，虚拟的环境感受与现实环境一致，因此，参与人相信这一切都“真实”存在，使得参与人有身临其境的感觉。

交互指参与人进入虚拟环境后，不仅可以通过高新传感器获得逼真的初步感受，而且可以用自然的方式对虚拟环境中的各种物体进行真实操作。如敲打虚拟环境中的一个虚拟人物，感受如同真实环境中一样，甚至虚拟人物反击参与人有直接感受。

构想指由参与人在逼真虚拟空间环境下，实时交互全方位感知并发挥主观能动性有了更加立体直观丰富的联想，寻求完美解决方式。

三、国内外VR技术在安全教育应用现状

在VR安全教育领域，美国发展势头迅猛，美国ETC研发了高级灾害管理模拟系统（ADMS）目前由纽约应急管理办公室不断创新发展作为训练紧急事故指挥官和灾难管理系统，通过纽约城市虚拟副本，模拟自然与人为的各种自然、社会灾难情况并进行模拟演练处置；美国洛杉矶警察使用Hydra模拟系统用来提高指挥者面对灾害时的处理能力；南密西西比大学Sportevac项目提供给人类在体育场面对危险时进行疏散工作提供解决方案；达特茅斯医学院的OPS-PLUS项目应用是模拟各类虚拟恐怖活动，在逼真的环境中各种如爆炸、化学或生物类型的恐怖危害如何应对，通过虚拟训练提高应急能力；佛罗里达大学与360ed公司研发基于网络的VR模拟“烧伤中心”游戏，训练那些提供关于烧伤治疗相关性医疗从业者。以色列内盖夫本·古里安大学Anat Meir研究应用通过虚拟现实训练在儿童安全教育研究应用帮助正确过马路训练。2014年日本爱知县用Oculus Rift做有关地震等灾害预防模拟训练。2016年中国儿童少年基金会与AXA安盛共同研发“移动安全体验教室”项目正式启用；2016年我国浙江省基于VR技术建设“安全生产互动游戏体验馆”做有关安全互动体验教育普及活动。

总而言之，在国内外利用VR技术在安全案件模拟、各类安全教育和防范训练中与传统的培训结合并具有更大的优势和更多的灵活性，目前国内外应用形式越来越广泛。

四、基于VR技术的大学生安全教育方式优势

4.1开放性

虚拟演练打破了以往传统安全教育教学模式在固定场所上的限制，可以根据大学生当前实际安全需求在任何时间、任何地点选择任意的模拟空间环境条件下学习训练，受教育学生只需要借助相关设备即可进入共同的虚拟演练环境进行实时的相关的安全教育学习训练。

4.2针对性

可以针对大学生不同的安全需求情况做出独特的处理。VR应用可以创建高等院校校园场景或者学生必经历的社会场景，受教学生可以结合自身安全因素的弱项置于各种突发、复杂有针对自身安全因素弱环境中去，借助安全教育教学演练模拟后可视化的评价反馈受教学生能快速取得自己安全成绩，根据成绩评估相关弱点从而进行针对性训练，提高自身的应变能力与相关处理技能。

4.3安全性

与现实中的真实安全演练相比，虚拟仿真优势就是可以方便的模拟任何环境任何项目进行安全演练；通过虚拟仿真安全教育演练，教学双方可以放心大胆的在虚拟环境中尝试复杂安全演练即便在安全演练中发生各种不当甚至“意外”，也不会造成实际损害后果，并且将所有进行过程的意外因素进入演练评定最终结论中，作为最后演练考核的考核项目。这样，在确保教学双方人身安全不收损害的情况下，教学双方可以“为所欲为”进行各种场景各种方案极端的进行安全演练，从而全方位提高受教学生的安全技能防范水平，确保在今后实际遇到各种安全问题中确保自己人身与财产安全。

4.4有效性

与现实中的真实安全演练相比，虚拟仿真训练随时进行多次重复演练，学生始终处于安全教育教学的主导地位，掌握接受安全教育主动权，大大增加学习安全知识和技能的时间和实际安全效果，vR可以将诸如自然或者社会上存在的各类安全进步模拟仿真，在系统的各个区域和位置，同时一对一、一对多进行安全演练教学，在学生进行模拟的过程中，vR可以利用传统的教学元素如安全案例视频、ppt安全知识资料嵌入在虚拟环境中，进行实时安全教育；同时更加逼真的视听环境，提高学生安全教育的重视和关注程度，有效提高安全教育成效。

五、VR技术在大学生安全教育中应用

5.1常发治安案件防范虚拟教学

常发治安案件防范模拟教学系统利用VR技术提供一种仿真安全的模拟环境，为学生的安全技能训练创建了交互的仿真虚拟世界；可以针对高校常发案件及一定区域建造案件模拟和防范教学，学生可以模拟校园和社会各种治安环境中按照自己个人情况来学习，逐步而全面地掌握相关的安全防范知识；在进行集体性教学时，VR平台设置分组讨论环节和集体团队类互动模拟安全场景，用来重点分析个人行为的正确性以及集队协作中作用，这样的教学形式让大学生可以在虚拟空间里了解常发案件经过，并根据案件学习防范，全身心地去不断反复练习技能，学生可以根据系统给出的反馈反复进行练习，直至掌握这项技能。利用VR（虚拟现实）技术进行形式多样的安全防范技能仿真模拟训练，可以提高大学生对案件的感知度和预防防范的技能。

5.2高校安全隐患虚拟查找教学

高校安全隐患模拟查找教学系统利用虚拟现实技术以一系列三维图像呈现各类安全隐患场景，配置学生宿舍、食堂、办公室、宾馆房间、公共交通工具等基本场景及不同类型案件多发安全现场。可以从各种角度查看、分析并找出安全隐患利用安全隐患查找系统采用全三维图像技术开发，将不同场景、案件发生经过真实场面逼真模拟或者还原，通过手去触摸、拖拽显示器界面内容来转换视角，可360度无死角观察环境，学生查找安全隐患有立体感，系统可以进行提示性操作，发现不了进行事故隐患的深度发展模拟，让学生能深刻了解到日常生活中的安全隐患，如果不采取措施后果的严重性进行警示教育。

5.3应急逃生虚拟逃生演练教学

应急逃生模拟逃生演练教学系统通过VR技术设置具有代表性的建筑物（如教室、食堂、宿舍、办公楼、体育馆等）结构进行最具有实用性的仿真模拟，形成针对性的应急逃生指导，学生可以通过三维模拟应急逃生系统比较方便模拟出各类现实中不容易去做的演习，并不会破坏我们正常的生活学习秩序，让学生身临其境，置身于逃生现场，免除学生在真实演练中发生意外的顾虑。在虚拟现实环境中最好的逃生方式去寻找最快的逃生通道，使自己脱离险境。同时还会对受教学生分析其问题缺点，提高模拟训练效果。

5.4消防器材虚拟演练教学

消防器材虚拟演练教学系统让学生免除灭火烫伤或者误伤自己种种安全顾虑，在虚拟的环境里进行练习，可以获得与实环境里一样的体会，从而达到训练的目的。要用于教学并体验灭火器、消火栓的使用。在模拟灭火体验系统中设置多种基本层次场景如厨房、学生宿舍、写字楼与宾馆房间。并且针对各场景的特点，设置油锅、电器、易燃物等不同类型的火灾模拟现场，同时提供干粉、二氧化碳、泡沫、水基型等四种灭火器进行选择，选择过程中进行灭火器的选择与使用指导。系统可以对火灾成因、发展与灭火器各种类型与使用办法、起火点的判定等数据进行完全模拟仿真，学生只要按步骤认真学习并操作模拟灭火体验系统，就能准确选择学会并科学合理使用灭火器材。

六、结语

VR进入大学生安全教育教学的研究将对提高大学生安全教育教学训练水平、改善大学生安全教育教学环境、优化大学生安全教育教学过程、培养具有较强安全意识和安全技能的人才产生深远的影响；现阶段VR技术国内都处于快速发展，当前受限于硬件、平台的制约使得模拟仿真的效果没有最佳；同时相对于传统的安全教育的教学与演习，模拟情景缺乏真实互动与直接的实践经验。但是随着VR甚至AR技术的不断发展，因为具有不受时空限制先天优势，可以与学生进行交互式、图文并茂的智能教学，将会以其自身强大的教学优势和潜力，越来越受到整个高校系统的重视和青睐，未来将会成为安全教育的一种全新的教育教学方式，最终在大学生安全教育教学领域广泛应用并发挥其重要作用。