基于XR技术的警务实训教学模式、价值与挑战研究

苏 峰 林 通

中国人民公安大学，北京 100038

1 引言

据iLRN的相关研究：基于VR、AR及MR技术下的沉浸式教育与培训已涉及数千个学科和职业领域，目前在警务培训中已有初步应用，美国斯特拉斯堡警察局开发了VR警员培训课程，以培训警察更好的处理民众安全，区分事件安全性；北京华锐视点公司自主研发的VR警情模拟软件能够实现接警、出警、处警、现场控制、使用武器、查缉等科目的综合演练，能够降低训练风险和训练成本，增强训练效果，创新教学模式；深圳市蓝游网络科技有限公司开发了警察防卫与控制AR版系列图书及VR警务实战培训产品，将AR及VR技术融入警务教学中。以上实例对警务实训模式的变革起到了积极的推动作用，然而，目前对XR技术在警务实训的研究中，由于高昂的研发成本和系统资源开发复杂等条件的制约，XR 技术在警务实训应用中的开发并未得到深层次的关注。深入研究XR技术在警务实训教学模式中的价值，能够实现警务实训与新一代信息技术的有机融合，使高效率的沉浸式警务实训成为可能，改变传统的警务实训教学模式。

2 XR技术概述

XR全称为“Extended Reality”，国内相关研究人员通常将其译为扩展现实技术，作为一种能够调动参与者多感官参与的新型信息媒介技术，在融合虚拟现实（Virtual Reality，VR）、增强现实（Augmented Reality，AR）、混合现实（Mixed Reality，MR）以及其他相关技术下能够实现将真实物理环境与网络虚拟环境相融合，为参与者提供身临其境般的体验。作为沉浸式学习体验的一项新媒体信息技术，可以把XR技术看作是可穿戴设备与计算机技术相交融的产物，其特点在于实现真实与虚拟的结合，环境和人机的交互，同时具备VR、AR、MR及相关技术的应用优势，随着5G技术的普及，XR技术也逐渐展现向更深层次发展，最终将实现网络虚拟世界与现实世界的高度交互，推动教育培训模式的深刻变革。

3 XR技术下的警务实训教学模式

3.1 具身化的沉浸式警务实训模式

长期以来，警务实训教学存在着训练装备落后、实训成本高、训练安全隐患多、辅助拓展资源少、学生实训参与度低、教学效果不甚理想等问题，警务专业人才培养质量大打折扣。随着5G的推广，XR技术为解决以上问题提供了切实可行的方案。首先，成熟的信息技术工具具有可重复利用性的特点，可降低因硬件设备不断更新换代所产生的大量支出，只需注重相关软件数据的开发，切实降低各地长期警务实训的经费投入。其次，在XR技术支持下，能够创造出虚实融合且能够把控的实训场景，在降低警务实训教学安全风险的同时，多感知真实性的学习环境能够为参训学员带来更具吸引力的沉浸式实训体验。再者，具身理论的研究者认为，通过身体多器官与虚拟学习环境的交互，可以使学习者获得更为丰富的具身经验，对学习者学习潜能和行为产生更为积极、持久的影响。此外，XR技术具备编辑现实的特性，能够允许警务实训参与者自主编辑实训场景，分享用户体验，增加实训拓展资源。

3.2 异地协同的警务实训模式

未来，XR在5G技术的支持下，能够融合VR、AR、MR、全息投影等技术的应用潜力，改变目前基于网络语音聊天及视频会议形式的交流方式，XR“泛现实”的特征，能够对数据和案例进行更形象的呈现，为警务实训参与者展现一个逼真的实操场景。其“零距离”的特征，能够使行业专家与参训者跨越时空的距离，进行实时交流互动。此外，随着AI技术的发展，AI机器人将也将广泛应用于警务实训及工作中，对于多数无力配备相关设备的一线单位而言，通过XR的交互系统能够与AI机器人进行远程协作，实现警务实训的异地协同。

3.3 感知信息快速共享的警务实训模式

警务实训中原有知识体系的重构、实训组织方式和警情模拟演练等内容可凭借XR技术进行反复地虚拟再现，借助XR技术具备快速共享感知信息的特性，在预先设定的学习周期里，通过用户身份的授权许可和授权者的源头控制，经过切身的感官体验，真切地在模拟地情境中感受不同身份的思想状况和行为选择，能够快速达成岗位胜任力所具备的警察职业品质，有利于警务实训实战化和专业化的快速推进。

3.4 实践与创新相融合警务实训模式

在XR技术的支持下，院校和公安实训单位能够将学生及民警的实践训练与创新相融合，逐步完成对技术技能型创新人才的“阶梯式”培养。首先，XR技术支撑的警务实训模式源于警察及学生的警务实践活动；其次，在职警察的实践经验更丰富，其实践能力更强，能够通过在实践中学习，激发出新的观点及技术应用反馈。最后，在5G布局的支持下，XR技术与警务实训创新性的实训活动有较强的适用性，能提供更为便利的技术支持。例如，依靠触觉反馈、手势识别等技术获取到的数字资源通过建立虚拟仿真模型的方式，对新提出的实训及技术方案进行反复设计、论证，最终选取其最优项。

智能时代背景下的警务人才既要具备高水平的警务知识技能，还应具有利用相关智能设备及技术进行创新与创造的能力与意识，以此才可能在未来的实践中实现对知识、技能、技术持续地推陈出新。从目前应用AR技术的效果上看，该技术在大幅提高学生学习效果的同时，能够激发学生的参与积极性，使学生更倾向于独立思考，从而使其创新创造性得到显著提高。XR技术环境下，教育者及学习者都能成为知识创新创造的主体，基于XR技术的警务实训系统的开发，除了相应技术的支持外，离不开拥有创新能力的专家和民警的广泛参与，这样才能在实践中对基础知识、实战案例、教学方式方法与技术设备进行深度融合,发挥教与学活动的最大潜力。

4 XR技术下警务实训教学模式的价值分析

4.1 促进警务实训教学虚拟场景的可视化

虚拟场景的可视化是XR技术的主要表征之一。警务实训教学通过对XR技术的应用，可以实现对警务实训知识的可视化，参训人员思维的可视化以及相关学习数据的可视化，进而实现代入角色、再现场景、警情现场主观感知、询问或讯问现场等情景化警情，增加参训者对警情始末、处警及办案流程等的体验与主观感性认识。参训者可以最大程度地融入预设定的虚拟场景之中，并且可以自主地在预设定的虚拟场景中移动，实现身临其境的沉浸式体验。

4.2 实现警务实训教学虚拟场景具备想象性

警务实训的教学过程不仅仅是对实训内容及注意事项的解读和演练，还需要整合其他相关交叉学科的知识，特别是在情况复杂的现场执法过程中，涉及到对执法对象的语言控制、徒手防卫与控制、警械具和武器的使用等条件的判定以及对现场可疑人员、车辆和物品的查控，只有融合相关知识理论，才能确保执法的合理、安全、及时、有效。警务实训的虚拟场景要经过逻辑缜密的反复实验和论证，激发参训者的思考与实践，实现警务实训教学与XR技术的完美结合。XR技术使警务实训参训者从被动学习知识转变为主动探究，从参训人员面对书本转变为将自身融合到具身化的实训教学中，并通过主观感性及理性认识自主探究有效信息，深化对警务实训基础知识的认知，并由此产生新的构想。在警务专业知识学习、警务技战术掌握的过程中以及在特定的执法场景中对相应的虚拟场景给与充分的主观想象，基于此，通过对场景中的各种角色、场景进行理性的分析与判断，特别是对不同参训身份的人员进行角色互换及积极推测，从而使警务实训教学中的虚拟场景更具想象性。

4.3 克服现行警务实训模式的内生弊端

在XR技术日新月异的趋势下，强化研究和构建基于XR技术下的警务实训系统，是新时代下满足公安队伍实战化训练、备战的现实需要，是创新警务实训教学方法的重要途经，是提高公安队伍专业化综合执法能力、素质的积极尝试。与传统的警务实训模式相比，首先，XR技术下的警务实训教学模式能够使现行的以教师、教官为中心的课程教学转向以参训学员为中心的课程教学[[[]陈积常.数字媒体技术下的课堂互动性研究[J].教学月刊·中学版(教学管理),2014(11):55-57.]]，使学习者成为教学的参与者、问题的研究者，极大地增加学习人员学习的自主性，体验性，克服以往组训教师或教官为中心的实训模式弊端。其次，XR技术下的警务实训教学模式具有极高的虚拟仿真体验，能够克服现行警务实训模式下时空条件的限制，高成本的器材损耗、参训人员面临不易控制的风险威胁以及难以科学、有效对参训人员实施评估等问题得到切实有效的解决。

5 XR技术应用于警务实训教学中的现实挑战

XR技术对警务实训的融合及应用还处于初级起步阶段，在未来的一段时间，XR技术应用于警务实训教学仍面临以下挑战。

5.1 关联智能技术尚不成熟，难以全面支撑教学需求

XR技术是新一代信息技术的典型代表之一，需要融合5G、人工智能、大数据等技术，才能够支撑上文所提及的警务实训教学模式。目前而言，这些技术在警务实训中的应用处于起步阶段，其技术规范与标准的设定尚未统一，在警务实训教学方面尚不能构建起成熟可靠的应用生态环境。此外，由于警务实训教学活动的特殊性，其对相关软硬件设备和信息资源的质量、性能都有较高的要求，而目前所开发出来警务实训AR及VR产品，其交互性较弱、价格依旧昂贵且沉浸性不强，尚不能全面支撑警务实训的教学需求。必须特别注意的是，XR技术环境下的警务实训教学活动极其依赖一线实践数据的支撑来打造虚实融合的环境，一旦基础数据不准确，将为学习者带来错误的实训活动体验和知识获取，从而直接影响警务实训的教学效果。由此可见，XR及相关支撑技术与专业理论知识的融合依旧是实现警务实训教学模式创新的首要挑战。

5.2 教师信息技术应用能力不高，难以胜任智能实训

XR技术是对信息技术的综合应用，其衍生的信息化教育工具需要使用者具备更高的水平的信息素养要求。目前，教师在警务实训过程中扮演领导者、教学活动设计者、学习监督者等角色，其教育理念滞后于不断涌现的新信息化技术、信息化教育工具利用能力不高、信息素养不足等问题使教师难以胜任XR技术下利用信息化教学工具开展实训教学及警务实训效果的评估。作为XR技术下警务实训系统的教师主体是公安院校的老师及在职民警，他们以往接触的警务实训基本限于传统的教学模式，易于上手的AR图书及VR设备对组训者基本没有使用难度，但是XR技术应用于警务实训系统后，就要求使用者对其技术使用有更高的要求，尤其是数据的收集、整理与编辑等，目前来看，教师难以胜任XR技术背景下的实训教学。

5.3 现行制度机制不完善，实训教学创新保障不足

在依靠XR技术推动警务实训教学模式创新的过程中，技术的迭代更新及增强师生相关信息素养将会持续相当长的时间，这同时也反映了对警务实训机制改革的迫切需求。当前，在我国推进智能化警务实训教学模式主要存在以下制度和机制问题。首先，基于XR技术的实训教学模式有广阔且势不可挡的发展前景，但我国公安系统内部尚未普遍建立智能化背景下警务实训教育模式的顶层设计，缺乏共建、共享的制度引领，导致校局、局企深入合作的机制创新有限，地域差异、经济发展水平差异导致共建的实训基地资源兼容性差，部分企业基于市场导向自行研发的警务实训系统存在信息数据有限，其教学内容有待于进一步验证。其次，警务实训教学的评价机制不够完善。基于XR及其相关技术的警务实训涉及高校教师、实战教官、学生及在职民警，在警务实训教育领域亟需建立对老师、实战教官、学生与在职民警胜任力的评估、监测反馈机制。

6 运用XR技术创新警务实训教学的策略建议

6.1 加强智能化警务实训的顶层设计

目前，我国公安领域在警务实训教学方面对虚拟现实及增强现实技术产品的应用进行了许多有益尝试，但存在警务实训数字化产品的开发呈现各自为战的特点，国家政策及专业标准的设计相对滞后等问题，因此有必要从国家层面出台基于XR技术应用于公安教育训练方面的指导标准，规范涉及公安领域内桌面式、沉浸式、分布式及遥感式虚拟现实教育、学习产品的门槛标准，从科学、专业及安全的角度对XR技术环境下相关产品进行系统设计。此外，拓展虚拟现实技术下的警务实训模式应把各个微观的公安专业知识、技能、战术等与实战训练密切的结合在一起，融合国内行业内科学、权威的实验及教学资源，一体化设计拓展现实警务实训模式，搭建统一的实验教学平台，并最终实现实训教学资源的共建、共享，这需要公安领域高层面的政策指引来促进智能化警务实训的建设与发展。

6.2 逐步推进智能时代教师教学能力建设

XR技术产生于网络化、信息化、智能化深度融合的时代背景中，这就使得未来智能化的教育教学设备更具先进性、专业性，也意味着对未来的教师和教官从事及胜任本岗位的能力要求越来越高。因此，在XR技术下的警务实训模式下，对教师与教官个性化、专业化的培养与培训才能有效契合企业智能化教育产品的生产需求。基于此，公安院校及公安培训部门与企业需要构建一种超越以往任何时期的协同合作关系，全面推进对教师、实战教官信息素质的精准培养与提高，还应考虑从外部引入具备智能化警务实训教学胜任力的教师，加强对教师、教官信息技术应用能力的阶梯式培养，以此解决XR技术下的警务实训模式的师资难题。

6.3 健全推进智能警务教学实训相关机制

机制的健全与创新能为警务实训智能化教学的推进提供强大动力，根据未来拓展现实技术的融合发展，需要从以下两个主要方面推进机制创新。其一，创新校局、局企以及校企深入合作机制，构建校、局、企三方“合作共生体”模式，该模式下的合作内容应涵盖协力制定人才培养目标、教育内容与方法、协力创建警务实训学习与训练环境、装配警务实训装备等。凭借这种新型的校、局、企合作关系，能够使企业更易获取开发警务实训系统的数据资源，保证数据的真实有效，降低其软件资源的开发成本，并且在促进警务实训教学模式改革的同时，不断满足未来公安队伍对高素质警务人才的需求。其二，在传统的警务实训模式中，往往是以教师为中心，课程的设计、教学方法的选择、课程的考核等均由教师主导，学生通常被动地接受知识。但在XR技术教育产品应用环境下，学生则成为了教学活动的中心，教师角色转变为学生学习方向的引领者、学习监督者。因此要转变以往的静态、模糊的课程考核机制，在XR技术的支持下，建立科学、多元、动态的师生“二元”考核评估机制。