依托军事职业教育平台构建远程虚拟实验室探讨

梁海珍

摘要：本文首先介绍了远程虚拟实验及特点，提出利用军事职业教育平台构建远程虚拟实验室的原理、结合专业特色和部队需求设置实验内容及实验方法，增强学习效果。

关键词：军事职业教育;虚拟实验

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）29-0141-02

军事职业教育作为三位一体新型军事人才培养体系的重要组成部分，对于培养新型高素质军事人才具有重要意义。这种以多种现代技术为媒介的開放式教学模式，具有区别于传统教育的多种优势，逐渐成为武警官兵继续教育和提高官兵素质的重要途径。前期已完成的武警部队军事职业教育大多数是理论学习方面的，实验教学资源相对较少。实验课程是远程实践教学、实战化教学的重要环节，不仅起着加深对理论知识的理解的作用，同时也是提高学员操作能力、解决实际问题能力的重要方式。由于学员普遍存在工学矛盾，而通过建立基于网络的远程虚拟实验室，依托军事职业教育平台，开展远程实验学习、技能培训、军事模拟训练，可以增强学习效果，有效推动远程实验教学的开展。

1 远程虚拟实验及特点

远程虚拟实验室是利用多媒体技术、网络技术、虚拟现实技术、仿真技术等，通过网络构建的虚拟教学实验场所，是对传统实验手段的补充，是对实践环节的创新。与传统实验手段相比，远程虚拟实验不受时间和空间限制，具有开放性、可扩展性、安全性等特点。远程虚拟实验室通过网络向学员开放，学员可以根据个人的实际情况依托网络在计算机上随时随地进入虚拟实验室进行实验学习;虚拟实验室可扩展性、重新配置性强，便于灵活组织、有针对性地开展多种实验，使现有实验资源得到充分利用;远程虚拟实验室提供了安全的虚拟实验环境，尤其是比较危险或对人体有危害的实验，并且可以重复进行实验，比如在虚拟环境中进行武警部队的非杀伤性武器、装备等实验测试就可以不用顾虑实验危险性和操作失误等情况。武警部队驻地分散，点多面广线长，天天执勤战斗，担负着多样化任务，难以集中时间学习。远程教育为官兵提供了良好的学习机会，对于有实践环节的远程教学，远程虚拟实验室则可以为学员提供逼真的实验环境，根据个人情况进行实验学习和巩固。

2 依托军事职业教育平台构建远程虚拟实验室

军事职业教育中的武警院校远程虚拟实验室的构建要着眼武警部队建设的需要，结合院校专业特点，紧跟学科发展，为开展远程实验学习、技能培训、军事模拟训练创造条件，成为武军事职业教育教学训练的实践平台。

军事职业教育中武警院校远程虚拟实验室建设是个系统工程，本文侧重从武警院校实际出发，主要从系统原理及实验内容方面来探讨实验室的构建。

2.1 依托军事职业教育平台构建虚拟实验网络

前期，武警部队军事职业教育建设已取得初步成效，远程虚拟实验平台依托军事职业教育平台，可以降低成本，避免重复建设。各院校可以共建、共享实验平台中的所有资源，从而避免在教学资源建设上的重复投资，最大程度在发挥已有教学资源的作用。武警院校远程虚拟实验系统结构如图1，远程实验用户通过军事职业教育平台，利用浏览器访问虚拟实验室站点，进行相应的实验内容，通过虚拟仪器面板输入实验参数、发送实验操作指令，虚拟仪器向物理仪器传输相关操作指令，将实验数据通过虚拟实验系统显示在用户浏览器中。

2.2 着眼专业特色和部队需求设置实验内容

武警各院校主要以学历教育或任职教育为主，且各院校都有其独特的院校和专业特色，在远程实验教学中，院校要根据自身情况、结合人才培养目标和教学目标来设计满足教学需求和部队实际需求的实验内容。

对于学历教育中的大部分基础专业，实验教学主要以辅助课堂教学为主，加深对课堂所学理论的巩固，实验内容主要是如电工、机械、通信、计算机、医学等系列的实验，由于与地方大学、军队院校专业有部分相同之处，一方面可以借鉴参考其他高校的有益经验，另一方面要结合武警部队的实际应用进行实验设置。考虑到每个院校开设的专业侧重点不同，实验内容设置也要有区别。

对于武警指挥类相关专业，主要是侧重于学员大量的实际操作、练习或演习，以实践教学为主，因此远程教育中虚拟实验效果显得尤为重要。针对武警指挥类专业特色设置如执勤、处突、反恐、心理工作、后勤物流等相关实验内容，通过建立兵力部署、作战预案、地理信息、训练保障、文电管理、战备物资等综合数据库，利用想定作业、对抗模拟、心理素质训练等方式进行虚拟化教学训练，目的在于通过指挥程序、协调能力、战法运用和应战心理素质训练等手段，重点提高指挥员实战指挥的综合能力。

对于武警技能类专业，根据专业特色可以设置如爆破与排爆、射击、装备维修、烹饪、参谋业务等实验内容，可以通过实验演示、虚拟演练等方式进行，把与任职能力最直接的、专业岗位最需要的内容设置为核心内容，及时将新技术、新装备纳入教学内容，建立与岗位任职需求相适应的实验内容体系。

2.3 根据实验类型分类开发设计虚拟实验

虚拟实验一般有虚拟仿真实验与虚拟操作实验两种模式。虚拟仿真实验即软件模拟，虚拟操作实验是基于实际设备，用户通过网络对真实的实验设备进行控制来实现远程访问。武警远程虚拟实验采用二者相结合的方式，满足不同实验内容和实验要求。

2.3.1 虚拟仿真实验

虚拟仿真实验主要针对验证性、演示性实验。运用3D技术、计算机技术等构建虚拟仿真实验模块。客户端通过网络访问虚拟仿真软件，虚拟仿真软件程序可以在服务端运行，用户通过网络访问程序，并请求程序的控制权后进行操作，也可被下载到客户端运行。对于侧重于演示操作的实验可采用虚拟仿真实验方式。如装备维修等对场景环境要求较低的实验内容，可以设置为先利用视频进行演示，然后给出学员实验内容，由学员通过虚拟软件进行练习，实验完成后系统进行评估。如抢险救援、车辆驾驶等对场景要求较高的实验内容，虚拟仿真软件通过三维场景、利用多种信息化手段从视觉、听觉等方面为学员提供逼真的仿真训练实验环境，使学员有身临其境的感觉，不仅可以增强官兵的实战感觉，而且可以实现某些无法进行实地训练科目的仿真训练，在提高操作技能的同时达到心智技能的提高。

2.3.2 虚拟操作实验

虚拟操作实验是在服务器端连接真实的仪器设备，用户通过网络访问连接于服务器端的硬件实验设备，并通过虚拟仪器程序控制硬件的动作，实时获取仪器的测量结果等实验数据。对于需要操作实验室仪器、设备、装备的实验内容或对沉浸感要求比较高的學科，可采用虚拟操作实验方式。如在后勤物流自动化立体仓库的相关实验中，客户端通过虚拟程序对实验室的射频标签、堆垛机等进行操作，实现货物识别、分拣等功能，获取的数据可以显示在客户端，也可以在实验室设置视频采集传输装置，将实验场景实时传输到客户端，利用视频和音频效果增强实验的真实感。另外，高速发展的VR和AR技术，不仅能够生成具有逼真视觉、听觉效果的虚拟环境，也可让实验者通过借助触觉设备完成接触型实验，通过真实的触感更加逼真地完成实验内容。

3 构建武警院校远程虚拟实验室应注意的几个问题

3.1 注重系统的安全性

由于武警院校远程虚拟实验教学开展是依托内部网络进行构建，必须要采取多种手段增强对虚拟实验网站的维护，保证系统的保密和安全。可以采用用户注册实名审核、权限设定等措施对人员身份进行认证，采用加密技术、防火墙隔离、过滤等技术对非法访问者及时拦截且拒绝访问，也可对合法访问者的不当操作进行及时终止。

3.2 实验设计要易操作

由于远程虚拟实验缺乏实验人面实际操作的感受，缺乏面对面交流互动的氛围，因此实验界面设计时要尽量人性化、友好、易操作。比如实验环节步骤要尽可能详细设计，便于根据操作规程进行实验，养成按照规程操作的良好习惯;另外，在实验过程中合理地设置提示信息，当在实验过程中因遇到困难时，可以在提示信息的引导下顺利完成实验，并通过给予相应的鼓励信息或成绩评定来激发实验人员的积极性;实验设计要尽量逼真、接近真实实验环境，保证数据的真实性，才能通过虚拟实验得到合理正确的实验结果并进行科学分析处理，只有实验数据与真实数据无限接近，才能达到对理论知识进行验证或通过实验数据解决新问题的目的。

3.2 正确认识虚拟实验

远程虚拟实验是传统实验的一种补充，虽然虚拟实验有许多优势，但由于实验环境忽略了许多外界因素的影响，在真实实验过程中客观存在的误差、噪音等现象可能在虚拟实验中体现不明显或者没有体现，从这点来说虚拟实验并不能完全取代真实环境中的实验。尤其是武警部队某些专业课程的实践性要求很高，官兵技能和素质必须在真实情境中才能得到体验和提高，就需要采用虚拟实验与真实实验相结合的方法，才能真正发挥虚拟实验的作用。

4 结束语

军事职业教育中武警院校远程虚拟实验教学的开展是对传统实验教学模式的创新和发展，是军事职业教育实践教学的重要环节，对提高武警官兵实践能力、拓展专业技能、满足岗位需求具有重要现实意义。因此要紧跟先进科学技术的发展，借鉴军内外的经验，努力探索，不断推动武警部队军事职业教育实践教学不断发展。

参考文献：

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【通联编辑：王力】