消防救援装备课程实践教学中VR技术的应用研究

作者简介：

宗俊秀（1988- ），女，汉族，吉林安图人，研究生，讲师，研究方向：防灾减灾、教育。

摘要：

随着科技的迅速发展，虚拟现实（VR）技术在教育培训领域的应用日益广泛。为解决传统消防救援装备课程实践教学中存在的资源限制、风险高以及实操经验不足等问题，本文首先探讨了VR技术在消防救援装备课程中的应用优势，并明确了应用VR技术进行教学的原则，最后结合消防救援装备课程阐述了具体的应用策略，提升了学员的操作技能和紧急响应能力，以此为相关人员提供实践参考，推动消防救援装备课程教学向更高效、安全、互动性强的方向发展。

关键词：消防救援装备课程；实践教学；VR技术

引言

随着技术的飞速发展，虚拟现实（VR）已从娱乐工具转变为有力的教学辅助工具。在消防救援领域，VR技术的引入开创了新的训练和教学方法，使得实践教学变得更加高效和安全。传统的消防救援训练面临着资源消耗大、安全风险高等问题，特别是在模拟复杂和危险场景时存在明显局限性，而VR技术通过创建逼真的三维模拟环境，不仅能够无风险重现各种紧急情况，还可以根据需要进行场景定制和任务设置，为学习人员提供了宝贵的“亲身”体验机会。在此背景下，探索如何有效将VR技术应用于消防救援装备课程的实践教学中，提高教学质量、增强学习人员实操能力及应急响应能力具有较强的现实意义。

一、消防救援装备课程实践教学中VR技术的应用优势

（一）提高安全性和控制风险

在传统的消防救援装备课程实践教学中，学员面临着真实的火场环境和极端条件下的训练，不仅带来了巨大的安全风险，还可能因为操作不当造成财产损失或环境污染。在训练过程中引入虚拟现实（VR）技术，可使教学过程在完全控制的虚拟环境中进行，显著提高安全性并有效控制风险。教师利用VR技术模拟复杂多变的救援场景，如大楼火灾、森林火灾、化学泄漏等，不仅为学员提供了逼真的视觉和听觉体验，还能够根据训练需要调整难度和复杂程度，确保学员能够在零风险情况下进行训练，同时VR系统通常配备有详尽的反馈和评估机制，能够及时准确记录学员的行为、判断和决策过程，并提供专业反馈和改进建议。在此培训环境中，学员可以无畏于犯错，并从错误中快速学习和进步，不仅加深了学员对消防救援知识的理解和记忆，也增强了其应对真实紧急情况的自信心［1］。

（二）增强实操技能与场景逼真度

VR技术依托高度仿真的三维场景为消防救援装备课程提供了互动性强、沉浸感深厚的训练平台。和传统教学相比，VR技术使学员能够在完全模拟的环境中进行各种救援操作练习，如基本技能训练、使用消防栓、喷水枪等设备操作，同时应对复杂多变的场景，如高层建筑内部搜索、密闭空间内火源定位等。此种逼真场景不仅可视化展示了火场环境及变化过程，还能模拟出烟雾、温度上升等真实感受，使学员在视觉、听觉甚至触觉上都获得沉浸式体验，以此增强学员对消防器材使用方法及应急处置流程的认知和理解。除了沉浸式体验以外，学员在VR环境中所采取的一切行动和决策均能立即见效，可以随时重置场景再次尝试不同方案。此种反复试验和即时反馈机制极大促进了个体技能水平的快速提升［2］。

（三）促进团队协作与沟通

由于消防救援工作通常需要团队合作完成，但传统培训方式往往因地点、时间等限制而难以频繁组织大规模团队协作演练。VR技术可以轻松克服这一障碍，教师可构建虚拟任务环境，使多名参训人员同时登录同一培训场景，分配不同角色和任务，要求学员在执行个人任务的同时与其他队员进行沟通协作，以实现共同目标。此模式不仅增强了个体对团队角色和职责的认识，更锻炼了现场指挥、战术协调以及紧急情形下的信息交流能力。在虚拟环境中，团队协作演练有助于培养成员间信任感、理解力及合作意识，对提高整个团队应对突发事件的效率和效果具有积极影响［3］。

二、消防救援装备课程实践教学中VR技术的应用原则

（一）真实性原则

真实性原则是消防救援装备课程培训的重点。教师使用VR技术时，VR环境和模拟情景应尽可能复现真实世界中的消防救援场景、操作流程和紧急情形，以便于学员能够在完全沉浸式的环境中进行学习和练习。为了达到高度的真实性，培训所用的VR系统应利用高质量图形、精准的物理引擎、逼真的声音效果以及有效的交互设计，模拟人体生理反应（如热感、重量感等）和心理状态（如压力、恐惧等），使训练更加全面和深入［4］。

（二）交互性原则

交互性原则指的是利用VR技术创建虚拟空间，学员可在环境中自由探索、操作并与之互动。依托此种交互性设计，学员可以获得即时反馈，立刻了解自己的行动是否正确或高效，并据此调整学习策略。在交互性原则指导下，教师所采用的VR系统应具备高度灵活性和响应速度，适应各种用户输入并提供相应反馈，结合实际虚拟环境设计多种情景挑战和任务，鼓励学员通过试错来探索最佳解决方案，积累宝贵经验［5］。

（三）适应性原则

适应性原则指的是VR系统应能根据每位学员的学习进度、能力水平和需求提供个性化训练方案。VR训练平台应具备智能分析功能，根据用户在训练过程中展示出来的技能掌握程度、反应时间以及决策质量等因素，自动调整难度级别或推荐相应的训练内容。为了实施适应性原则，VR系统应基于收集到的数据提供定制化指导，为不同背景和需求的用户提供多样化内容选项（初级操作到高级策略制定），确保每位学员都能找到匹配其发展阶段的训练材料。

三、消防救援装备课程实践教学中VR技术的应用策略

（一）模拟复杂救援场景

在消防救援装备课程的实践教学中，VR技术通过精确模拟复杂救援场景，为学员提供了高度逼真且交互性强的学习环境。在具体实践中，教师在模拟复杂救援场景时应确定教学目标，并以此为指导思想，开发符合实际需求的虚拟救援场景。以基础火灾扑救、高层建筑救援、复杂的化学泄漏事故为例，每个场景都需要根据消防救援的具体操作流程和策略来设计，确保场景的设置能够全面覆盖消防救援装备使用过程中可能面临的挑战。在具体场景设计中，教师应考虑火源类型、燃烧物质、空间结构、可见度以及潜在的隐患点，以便构建一个多元且富有挑战性的训练环境。在场景内部细节方面，教师可利用高级图形渲染技术和物理引擎创建逼真的环境和动态效果，模拟真实火势蔓延、烟雾扩散以及各种环境因素变化（如风向、温度等），使训练场景达到令人信服的真实度。在具体场景中嵌入可交互元素，如可操作的消防设备和工具、动态变化的救援对象等，允许学员在虚拟环境中执行搜索、救助、火源控制等操作，以加深学员对消防救援装备的操作熟练度，检验其对突发事件的反应和处理能力。为衡量学员的学习效果，教师应将评估和反馈机制集成至VR系统，以支持学员学习过程的监控和自我改进。教师可在学员训练中记录学员在虚拟救援任务中的表现数据，如决策效率、任务完成时间、错误操作次数等，利用系统即时反馈。此种即时反馈不仅可帮助教师识别学员在特定技能或知识点上存在的不足，还为学员提供了明确的改进方向。

（二）实操技能训练

消防救援装备VR技术培训的最终目的是使学员具备熟练操作消防救援装备的能力。对此，教师应在创建虚拟场景的基础上，建立分步骤模拟操作流程，实操技能训练可按照真实操作步骤进行模拟。例如，在进行消防水带连接训练时，由系统先展示正确的操作流程，然后引导学员逐步执行打开水带、连接水管、检验连接是否牢固等步骤，并在每一步骤都配以详细的视觉提示和声音指导，确保学员能够准确理解并执行每一个操作。在每个训练环节完成后，VR系统即时提供性能反馈，包括操作正确性、速度和效率评估。如果学员发现错误或不足之处，系统将指出并提供改进建议，鼓励学员重复练习直至熟练掌握。考虑到不同学员的学习能力、接受能力不同，教师可设定不同难度级别的复杂情况，如变化的火源位置或紧急情况下的障碍物移除等，进一步提高学员的实操能力。

（三）紧急情境下的决策培养

在消防救援装备课程实践教学中，紧急情境下的决策培养对于提高学员的应急响应能力和决策质量具有重要意义。教师可借助虚拟现实（VR）技术，以更有效和安全的方式模拟紧急情境，进而培养学员在压力下做出快速准确判断和决策的能力。教师可利用VR技术模拟不同类型的紧急情况，如火灾、化学泄漏、自然灾害等，确保这些场景覆盖消防救援领域内可能遇到的各种复杂情形，依托高度逼真的3D渲染和声音效果，使学员身临其境，从而增强他们在真实环境下处理紧急事件的能力。同时，在此类紧急场景中引入动态变化和不确定性因素，模拟真实世界中紧急情况的不可预测性，将具体场景设计成动态变化且包含不确定性元素的环境。例如，在火灾救援模拟中，火势、烟雾扩散、受困人员位置等元素可以随机变化，迫使学员根据实时变化的信息做出快速反应和调整计划，以此训练学员收集信息、分析形势并作出最佳决策的能力。在每次模拟训练结束后，利用系统提供针对学员决策过程和结果的详细反馈，为每名学员指出正确决策、分析错误选择的原因、提供改进建议等。为了加强学习效果，应允许学员多次经历相同或类似情境的训练，以便他们能够从错误中学习并优化自己的决策策略。此外，在模拟紧急情景时，教师可以设定不同角色供学员选择或随机分配，如现场指挥官、前线救援人员等不同职责的角色，以增加训练的丰富性和参与感，帮助学员理解消防救援行动中各个角色的职责和工作重点，提高团队协作和沟通效率。

（四）强化团队协作和沟通技能

尽管消防救援设备课程的重点是培养个人的实操技能，但是团队合作对于消防救援同样重要。对此，教师可在VR训练中设置多用户参与模式，使学员在执行个人任务的同时与其他团队成员协作完成共同计划，如在进行大型灾害现场救援模拟时，不同学员扮演不同角色（如指挥官、一线救援员、医疗支持等），必须通过有效沟通和协调以确保操作流程和救援任务的顺利执行。在此模拟救援行动中，教师还可设置系统自动生成的突发事件或变化，迫使团队成员迅速做出决策并通过虚拟通信工具进行协调。该通信工具可以是虚拟现实中的对讲机、手机或其他设备，由VR系统记录每次训练过程中的沟通内容和决策过程，训练结束后提供给参与者和指导教师以便回顾和分析，从而识别沟通中存在的问题并提出改进建议。在连续的训练场景中，教师应要求学员定期更换参与者扮演的角色和负责的任务区域，使每位参与者都有机会体验不同职责下所面临的挑战和压力，不仅能够增加各成员对整个救援过程中不同岗位工作难度和重要性的理解，还促进了团队内部成员之间的相互支持和理解。最后，在模拟场景任务结束后，教师可组织学员集体观看录制的VR训练视频、分享各自在虚拟环境中的感受和遇到的困难，进行开放式讨论，鼓励学员积极分享，确保每位成员都能够毫无保留分享自己的想法和建议，以此提高学员自身团队协作能力。

结语

综上所述，本文主要以理论分析的形式揭示了VR技术对于提升消防救援装备课程学习人员操作技能、决策能力以及团队合作精神方面的显著影响。VR技术极大丰富了消防救援装备课程的内容，为学习人员提供了一种近似现实、高度交互性和沉浸感的学习体验。在教学实践中，教师可灵活运用VR技术模拟实践场景和紧急场景，增强了学习人员面对突发事件时的应变能力，促进专业知识与技能的综合运用，提高其紧急情境下的决策效率，最终实现对消防救援设备的灵活运用。未来，随着技术进步和成本下降，VR技术将在消防及其他紧急响应行业中扮演更加重要的角色，因此相关人员应持续研究和优化VR在消防救援培训中的应用方法，以推进现代消防人才培养。

参考文献

［1］

杨宇龙.VR技术在消防实战训练中的应用［J］.今日消防，2023，8（08）：39-41.

［2］刘雄.基于VR技术的高层火灾消防培训演练系统设计及实现［J］.内蒙古煤炭经济，2023（09）：75-77.

［3］胡国进.虚拟现实技术在校园消防实训中的应用分析［J］.江西科学，2022，40（05）：987-989+996.

［4］闫鸿浩.VR技术在消防救援作战训练安全体验式培训中的应用［J］.中国消防，2022（06）：55-59.

［5］李降龙.VR技术在消防实战训练中的应用［J］.信息记录材料，2021，22（03）：65-66.