淺析虛擬仿真技術(shù)在海軍院校教學(xué)中的應(yīng)用

楊自春+張磊+陳國(guó)兵

摘 要：海軍貼近實(shí)戰(zhàn)，瞄準(zhǔn)打贏的新軍事變革正迫使海軍院校加快培養(yǎng)現(xiàn)代化、信息化條件下的新型軍事人才，現(xiàn)代教育技術(shù)手段不斷融入軍校教學(xué)領(lǐng)域，很好地順應(yīng)了這一發(fā)展趨勢(shì)。本文首先剖析當(dāng)前海軍院校教學(xué)面臨的教學(xué)模式與部隊(duì)實(shí)戰(zhàn)化需求錯(cuò)位、教學(xué)設(shè)備滯后于實(shí)戰(zhàn)化裝備、實(shí)訓(xùn)教學(xué)開設(shè)困難、教學(xué)活動(dòng)受限于時(shí)間和空間等問題。然后，貼合海軍院校教學(xué)的特點(diǎn)，將虛擬仿真技術(shù)融入到院校教學(xué)中，探討了虛擬仿真技術(shù)在海軍院校理論課教學(xué)、實(shí)訓(xùn)課教學(xué)、學(xué)員創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的應(yīng)用，為解決當(dāng)前教學(xué)中存在的不足，適應(yīng)新形勢(shì)的軍事院校教學(xué)改革開辟了一條新思路。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真；海軍院校；教學(xué)

中圖分類號(hào)：G726 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

近年來，海軍裝備不斷推陳出新、海軍和平時(shí)期使命任務(wù)呈多元化發(fā)展如海外護(hù)航、撤離僑民、聯(lián)合演習(xí)等，對(duì)建設(shè)海軍新型高素質(zhì)軍事人才賦予了新的時(shí)代內(nèi)涵。時(shí)代發(fā)展的新形勢(shì)正迫使海軍院校加快培養(yǎng)現(xiàn)代化、信息化條件下的新型軍事人才。尤其在全軍十五次院校會(huì)議之后，任職教育在海軍院校教育中的占比呈快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，培養(yǎng)能打仗、打勝仗的軍事人才已成為海軍院校的當(dāng)務(wù)之急。

應(yīng)用現(xiàn)代化技術(shù)為基礎(chǔ)的教學(xué)，能夠革新海軍院校的教育內(nèi)容、方法，適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需求。虛擬仿真技術(shù)作為現(xiàn)代化教學(xué)的重要手段，是實(shí)現(xiàn)海軍院校教育改革的強(qiáng)有力支撐。世界發(fā)達(dá)國(guó)家軍事院校作為依托虛擬仿真技術(shù)教學(xué)的先行者，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)并取得了很大的成效。以美國(guó)軍事院校為代表的歐美國(guó)家十分重視利用模擬仿真手段開展教學(xué)活動(dòng)，美國(guó)海軍院校使用計(jì)算機(jī)模擬裝備對(duì)實(shí)裝系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)制，使學(xué)員可以在高度真實(shí)的虛擬仿真環(huán)境中對(duì)裝備進(jìn)行認(rèn)知、操作、維修等；對(duì)海軍飛行員培養(yǎng)過程中采用浸入式模擬駕駛方式，讓學(xué)習(xí)和訓(xùn)練打破時(shí)間和空間限制；現(xiàn)代化的模擬器還被用于潛艇和水面艦艇學(xué)校，已建成了駕駛訓(xùn)練模擬設(shè)備，學(xué)員可以模擬在低能見度等復(fù)雜海況時(shí)艦只安全進(jìn)出港，美軍院校還試圖利用現(xiàn)代化手段建立“海上課堂”。俄羅斯庫(kù)茲涅佐夫海軍學(xué)院建立“海洋”計(jì)算機(jī)虛擬仿真演習(xí)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以讓學(xué)員與教員進(jìn)行對(duì)抗演習(xí)，既可進(jìn)行單艦、單艇的戰(zhàn)術(shù)對(duì)抗，也可進(jìn)行艦隊(duì)和海上艦艇編隊(duì)司令部的合練。通過訓(xùn)練和演習(xí)，加強(qiáng)學(xué)員對(duì)世界各海區(qū)作戰(zhàn)情況的認(rèn)識(shí)，極大提高學(xué)員的實(shí)戰(zhàn)和指揮能力。

虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用為海軍院校教學(xué)的改革開辟了一條新思路。為此，本文首先剖析海軍院校教學(xué)的現(xiàn)狀及存在的問題。然后，具體探討虛擬仿真技術(shù)在海軍院校理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)和學(xué)員創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的應(yīng)用。

一、當(dāng)前海軍院校教學(xué)中存在的不足

（一）當(dāng)前教學(xué)模式與部隊(duì)實(shí)戰(zhàn)化需求錯(cuò)位

隨著我國(guó)海軍發(fā)展步伐由近海向遠(yuǎn)洋的加速推進(jìn)、海軍的新裝備不斷入役、使命任務(wù)不斷調(diào)整，急需能夠適應(yīng)海軍發(fā)展的新型軍事人才。但現(xiàn)在軍?；具€是沿用以前的教學(xué)體系，此教學(xué)體系已不能適應(yīng)海軍崗位需求的變化。當(dāng)前的軍校教育仍存在重理論，輕實(shí)踐的現(xiàn)狀，教員只能花費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行理論講授，導(dǎo)致講課的效率比較低，學(xué)員的理解也往往是一知半解。雖然全軍院校對(duì)任職教育的研究逐漸深入，但任職教育的方式仍然籠罩在傳統(tǒng)教學(xué)模式的陰影下，這些都與部隊(duì)的現(xiàn)實(shí)需求存在明顯錯(cuò)位。在海軍高速發(fā)展的形勢(shì)下，各部隊(duì)求賢若渴，都希望剛從軍校畢業(yè)的學(xué)員能夠盡快獨(dú)當(dāng)一面。這就要求軍校學(xué)員剛畢業(yè)就要承擔(dān)起針對(duì)性極強(qiáng)的裝備操作、維護(hù)等工作，滿足第一任職的需求。但軍校教育中，理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)不匹配，裝備實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)仍然不足，學(xué)員沒有充分的機(jī)會(huì)經(jīng)歷針對(duì)性強(qiáng)的裝備實(shí)踐教學(xué)，很難順利適應(yīng)畢業(yè)后的第一任職需求。任職教育在海軍院校中的地位正日益凸顯，但任職教育的多層次、寬口徑等特點(diǎn)，也給教育方式提出了新的挑戰(zhàn)。任職教育涵蓋了士兵、士官、軍官等不同層次的教學(xué)任務(wù)，有些學(xué)員因基礎(chǔ)差、年齡和心理等特點(diǎn)大多排斥概念、原理方面等陳述性知識(shí)，尤其理論偏深的知識(shí)點(diǎn)，學(xué)員難以理解。對(duì)于實(shí)際動(dòng)手實(shí)踐的課程，這些學(xué)員往往有濃厚的興趣。教學(xué)方法和教學(xué)手段也沒有及時(shí)跟上時(shí)代發(fā)展的步伐，對(duì)于一個(gè)飛速發(fā)展的信息時(shí)代，一本教案加一份課件已經(jīng)不能滿足當(dāng)前軍校學(xué)員的學(xué)習(xí)需求。顯而易見，當(dāng)前這種定位不清，不能與時(shí)俱進(jìn)的教學(xué)模式，已經(jīng)難以適應(yīng)軍隊(duì)發(fā)展對(duì)新型軍事人才的要求。

（二）教學(xué)裝備的發(fā)展與海軍實(shí)戰(zhàn)化裝備發(fā)展嚴(yán)重滯后

近年來，高等院校的不斷擴(kuò)招以及海軍院校任職教育任務(wù)日益加重，軍校教學(xué)儀器和設(shè)備的建設(shè)卻沒有跟上不斷增長(zhǎng)的教學(xué)需求。教學(xué)儀器設(shè)備無(wú)論在數(shù)量上還是質(zhì)量上，都存在著明顯的滯后性。教學(xué)儀器設(shè)備短缺使得很多需要教學(xué)實(shí)踐的地方，僅由教員進(jìn)行演示教學(xué)，很難讓學(xué)員吃透重點(diǎn)、難點(diǎn)。即使能夠開出比較復(fù)雜和專業(yè)性的實(shí)驗(yàn)，因設(shè)備數(shù)量不足，使得眾多學(xué)員圍繞著一臺(tái)設(shè)備，很難讓每名學(xué)員獨(dú)自動(dòng)手操作，呈現(xiàn)出的學(xué)習(xí)效果參差不齊。隨著現(xiàn)代化步伐加快，海軍新型裝備正不斷列裝，院校的很多教學(xué)儀器設(shè)備、軟硬件等教學(xué)資源，可能剛配置到院校不久，就因新技術(shù)變革和人才培養(yǎng)目標(biāo)的轉(zhuǎn)變而面臨“下崗”。院校通過改造升級(jí)，可以在一定程度上延續(xù)這些教學(xué)設(shè)備的生命力，但畢竟治標(biāo)不治本。然而，如果通過重新配置新的教學(xué)設(shè)備，又會(huì)造成本來有限的教學(xué)資源浪費(fèi)，因此如何讓老設(shè)備煥發(fā)新活力，是非常值得研究的問題。同時(shí)，由于經(jīng)費(fèi)等一些客觀條件的限制，很多購(gòu)置的教學(xué)設(shè)備尤其是大型教學(xué)設(shè)備，一般都會(huì)使用到報(bào)廢期限為止，雖然能夠滿足一些基本的教學(xué)功能，但是和現(xiàn)役裝備已經(jīng)相差甚遠(yuǎn)。另外，一些教學(xué)設(shè)備在頻繁操作以及誤操作過程中，若得不到有效的維護(hù)和更換，容易使得設(shè)備老化，甚至出現(xiàn)破損，嚴(yán)重影響正常的教學(xué)活動(dòng)開展。因此，要達(dá)到教育部提出的“院校教學(xué)設(shè)備保持同期服役裝備水平，并具有一定的超前性”要求仍然有很大的差距，這種差距在海軍院校中顯得尤為突出。

（三）實(shí)訓(xùn)教學(xué)開設(shè)困難

軍隊(duì)院校對(duì)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的要求呈日益增加的態(tài)勢(shì)，且實(shí)訓(xùn)教學(xué)的要求越來越高，但通常因教學(xué)裝備、教學(xué)場(chǎng)地、經(jīng)費(fèi)等條件的限制，很多實(shí)訓(xùn)教學(xué)無(wú)法開展，即使開展也難以保證教學(xué)效果。為此，很多院校放棄了相關(guān)實(shí)訓(xùn)課程的建設(shè)，這就會(huì)造成學(xué)員只會(huì)紙上談兵，嚴(yán)重影響學(xué)員專業(yè)實(shí)踐能力。以動(dòng)力工程專業(yè)為例，大型動(dòng)力設(shè)備的操作、維護(hù)、檢修等工作是該專業(yè)學(xué)員第一任職基本能力需求。但目前院校中基本沒有完整運(yùn)行的此類大型動(dòng)力設(shè)備，操作運(yùn)行訓(xùn)練無(wú)法實(shí)現(xiàn)，學(xué)員實(shí)習(xí)時(shí)間又有限，根本達(dá)不到學(xué)習(xí)的目的。動(dòng)力設(shè)備的維護(hù)、檢修，尤其發(fā)生在特定的故障條件下，很多故障在正常設(shè)備上是難以重現(xiàn)的。這就導(dǎo)致在實(shí)際裝備運(yùn)行中，一旦出現(xiàn)故障只能是隨機(jī)應(yīng)變、臨場(chǎng)決策，這會(huì)給裝備運(yùn)行帶來很大的不確定性。軍校一些實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，會(huì)有一些具有危險(xiǎn)性的項(xiàng)目，導(dǎo)致實(shí)訓(xùn)教學(xué)危險(xiǎn)性高的問題，比如許多裝備需要供電，學(xué)員具有潛在的觸電危險(xiǎn)；武器裝備課中的槍械操作，實(shí)彈射擊訓(xùn)練、火炮射擊、導(dǎo)彈發(fā)射均具有較大的危險(xiǎn)性；大型機(jī)電設(shè)備操作，在高溫、高壓、高噪聲環(huán)境下，也存在較大的危險(xiǎn)。在危險(xiǎn)環(huán)境下進(jìn)行教學(xué)，因?qū)W員較多，教員難以全面掌握學(xué)員的整個(gè)教學(xué)過程，給安全問題埋下隱患；學(xué)員理論基礎(chǔ)知識(shí)不牢、安全意識(shí)不強(qiáng)等，會(huì)造成操作不當(dāng)而引起嚴(yán)重的安全事故，學(xué)員安全意識(shí)過強(qiáng)又會(huì)導(dǎo)致不敢操作。可見，傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式下，教員難以幫助學(xué)員掌握崗位需要的工作技能。

（四）時(shí)間和空間受限、成本高昂

受到時(shí)間和空間的限制，很多教學(xué)活動(dòng)難以有效地開展。一方面，一些教學(xué)活動(dòng)很難在短時(shí)間內(nèi)完成，比如艦艇動(dòng)力設(shè)備的熱力監(jiān)控，裝備振動(dòng)、噪聲監(jiān)控教學(xué)過程經(jīng)過數(shù)小時(shí)才能觀察到結(jié)果；艦艇蒸汽動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行管理的教學(xué)，需要綜合考慮設(shè)計(jì)工況、特殊工況等，整個(gè)學(xué)習(xí)過程需經(jīng)過幾天時(shí)間才能認(rèn)識(shí)動(dòng)力系統(tǒng)的內(nèi)在規(guī)律；艦艇典型設(shè)備的操作、艦艇操縱訓(xùn)練等往往要幾個(gè)月的時(shí)間；還有一些核潛艇的核反應(yīng)堆相關(guān)教學(xué)需要幾十年甚至上百年才能觀察的變化過程。另一方面，教學(xué)過程可能難以深入到事物或?qū)ο蟮膬?nèi)部，觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu)，不利于學(xué)員對(duì)所學(xué)內(nèi)容的理解，如核反應(yīng)堆內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成、各組件的連接情況以及運(yùn)行過程中各部件的功能實(shí)現(xiàn)、相互之間作用形式。受空域和場(chǎng)地限制、成本等限制，一些教學(xué)訓(xùn)練真實(shí)場(chǎng)景不易還原，如艦艇在不同海區(qū)，不同季節(jié)、海況下航行特點(diǎn)的教學(xué)?，F(xiàn)代的課堂教學(xué)涵蓋了小到原子，大到宇宙天體，許多知識(shí)點(diǎn)都是抽象的，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)很難讓學(xué)員深入理解。

二、虛擬仿真技術(shù)在海軍院校教學(xué)中的應(yīng)用

當(dāng)前海軍院校教學(xué)中存在的不足限制了新形勢(shì)下諸多教學(xué)活動(dòng)的有效開展，不能很好地適應(yīng)軍校人才培養(yǎng)的新目標(biāo)，教員和學(xué)員都在呼喚新型教學(xué)模式的出現(xiàn)。依托虛擬仿真技術(shù)的教學(xué)模式的發(fā)展，為軍校教學(xué)的改革帶來了新的契機(jī)。虛擬仿真技術(shù)是用計(jì)算機(jī)和專用設(shè)備等工具，模擬現(xiàn)實(shí)世界的物體、系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)律、環(huán)境的技術(shù)，具有多感知、臨境感，交互性、自主性等特點(diǎn)。因此，虛擬仿真技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用可以為教員和學(xué)員塑造一個(gè)全新的教與學(xué)的環(huán)境，可貫穿基礎(chǔ)理論課、專業(yè)基礎(chǔ)課、實(shí)踐教學(xué)課等整個(gè)教學(xué)課程體系，并覆蓋本科學(xué)員、任職教育學(xué)員、研究生等所有的學(xué)習(xí)群體。

（一）虛擬仿真技術(shù)在海軍院校理論課教學(xué)中的應(yīng)用

軍校理論基礎(chǔ)課的知識(shí)內(nèi)容涵蓋面廣，知識(shí)重點(diǎn)、難點(diǎn)和抽象的概念較多，學(xué)員不易理解。以虛擬仿真技術(shù)配合理論課教學(xué)，能提供圖文并茂、形聲兼?zhèn)浜拓S富多彩的多種感官綜合刺激，將抽象問題形象化、復(fù)雜問題簡(jiǎn)單化，讓學(xué)員從思維、情感和行為三個(gè)方面參與教學(xué)活動(dòng)，既可以讓學(xué)員深刻地理解理論知識(shí)的要點(diǎn)，又能夠吸引學(xué)員主動(dòng)探索知識(shí)。比如，基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)階段，數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等課程都可以加入虛擬仿真內(nèi)容，加深學(xué)員的理解。數(shù)學(xué)課上公式比較多，很多公式有其對(duì)應(yīng)的物理意義，此時(shí)可通過仿真以曲線、波形等可視化的方式直觀表現(xiàn)出來；物理課上，能和功的轉(zhuǎn)換，振動(dòng)理論中的節(jié)點(diǎn)、頻率、振幅等概念，化學(xué)課上的布朗運(yùn)動(dòng)等知識(shí)點(diǎn)都可以用生動(dòng)形象的仿真動(dòng)畫來模擬。

隨著軍校人才培養(yǎng)目標(biāo)向培養(yǎng)新型綜合素質(zhì)軍事人才的轉(zhuǎn)變以及海軍裝備加速列裝，迫使學(xué)員要在更短的時(shí)間內(nèi)掌握扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)。軍校專業(yè)基礎(chǔ)課特別是艦船裝備相關(guān)課程，一般都是針對(duì)具體裝備需要，這就要求學(xué)員對(duì)具體裝備或系統(tǒng)有一定整體、深入的認(rèn)知。因此，教員通常安排學(xué)員對(duì)實(shí)裝進(jìn)行結(jié)構(gòu)認(rèn)知，因時(shí)間有限、沒有理論作為支撐，學(xué)員往往是走馬觀花，對(duì)學(xué)習(xí)對(duì)象看不透、看不全。許多理論知識(shí)需要結(jié)合實(shí)裝進(jìn)行講解，又不可能將大型設(shè)備、整個(gè)系統(tǒng)搬到課堂上，這很容易導(dǎo)致學(xué)員學(xué)習(xí)不深入。虛擬仿真技術(shù)可以模擬小到原子，大到天體幾乎所有學(xué)習(xí)對(duì)象，能夠逼真的呈現(xiàn)出裝備仿真實(shí)體模型和分處于不同空間的系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)將大型設(shè)備或系統(tǒng)搬上課堂。學(xué)員可以360°全方位對(duì)學(xué)習(xí)對(duì)象進(jìn)行仔細(xì)觀察，還可從整體到局部，從外部到內(nèi)部進(jìn)行更加深入的認(rèn)知，做到了對(duì)學(xué)習(xí)對(duì)象看透、看全。并且能夠讓學(xué)員一目了然的看清設(shè)備各個(gè)組件以及尺寸、質(zhì)量等參數(shù)。更重要的是，仿真實(shí)體模型讓理論講授和實(shí)裝無(wú)縫對(duì)接，這樣的教學(xué)環(huán)境可以大大的激發(fā)學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣。

（二）虛擬仿真技術(shù)在海軍院校實(shí)訓(xùn)課教學(xué)中的應(yīng)用

1.虛擬仿真技術(shù)在設(shè)備虛擬拆裝、運(yùn)行和檢修實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

實(shí)際裝備的拆裝教學(xué)是認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)對(duì)象的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理和功能的重要途徑之一，但因裝備數(shù)量有限、學(xué)時(shí)有限，并且受成本、安全因素等客觀條件的限制，實(shí)裝拆裝教學(xué)往往不易開展或不能達(dá)到學(xué)習(xí)效果。若建立裝備的虛擬仿真模型，以軟件的形式呈現(xiàn)，安裝在個(gè)人計(jì)算機(jī)上，實(shí)現(xiàn)一名學(xué)員對(duì)應(yīng)一臺(tái)設(shè)備。這種裝備的拆裝教學(xué)模式，不會(huì)損壞實(shí)際裝備和危害學(xué)員的人身安全，甚至能完成一些實(shí)裝無(wú)法完成的教學(xué)內(nèi)容。如，核能工程專業(yè)的學(xué)員可以對(duì)核能設(shè)備進(jìn)行虛擬拆裝，船舶工程專業(yè)學(xué)員可以對(duì)整個(gè)艦艇或任何部位進(jìn)行虛擬拆裝，動(dòng)力工程專業(yè)學(xué)員可以對(duì)龐大的柴油機(jī)進(jìn)行精細(xì)的虛擬拆裝，而這些的教學(xué)內(nèi)容在實(shí)裝教學(xué)中是難以實(shí)施的。

裝備的運(yùn)行操作、維護(hù)、故障診斷和檢修是任職教育學(xué)員和本科畢業(yè)學(xué)員必須具有的且非常重要的任職能力。海軍裝備的技術(shù)含量越來越高、結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，海軍訓(xùn)練任務(wù)日益加重，這些都使得裝備運(yùn)行操作更加頻繁、裝備檢修的頻次越來越高、難度越來越大。當(dāng)前，院校以書本知識(shí)和實(shí)裝訓(xùn)練的教學(xué)方式已難以滿足艦艇實(shí)際裝備的可靠運(yùn)行和有效維修。而基于虛擬仿真技術(shù)的教學(xué)訓(xùn)練能夠適應(yīng)部隊(duì)裝備可靠運(yùn)行、準(zhǔn)確檢修的新要求，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和軍事效益，地位日趨重要。虛擬實(shí)訓(xùn)教學(xué)可滿足學(xué)員的充分訓(xùn)練，而不用考慮時(shí)間、場(chǎng)地、成本等因素的限制。比如，對(duì)于艦艇動(dòng)力設(shè)備維修訓(xùn)練，可將收集的艦艇巡航、應(yīng)急機(jī)動(dòng)等工況下的典型故障數(shù)據(jù)，輸入到虛擬仿真維修模型中，對(duì)類似的故障進(jìn)行反復(fù)的演練。虛擬維修可以再現(xiàn)一些艦艇曾經(jīng)出現(xiàn)而又難以再現(xiàn)的故障維修，以及模擬艦艇尚未出現(xiàn)但存在出現(xiàn)可能的一些故障維修。虛擬維修實(shí)訓(xùn)教學(xué)可以實(shí)現(xiàn)一些高溫、高壓甚至高危環(huán)境下的裝備檢修的教學(xué)，比如機(jī)艙、爐艙設(shè)備維修、核動(dòng)力裝置故障維修等。虛擬仿真的維修實(shí)訓(xùn)教學(xué)不僅能夠適應(yīng)部隊(duì)維修體制由定期維修、預(yù)防維修向狀態(tài)維修的轉(zhuǎn)變，而且不消耗任何實(shí)物資源和不污染環(huán)境，真正做到綠色維修實(shí)訓(xùn)。

2.虛擬仿真技術(shù)在模擬訓(xùn)練實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

海軍院校部分專業(yè)課程需要裝備的實(shí)操訓(xùn)練，或者在真實(shí)的環(huán)境中才能達(dá)到教學(xué)效果，比如艦船航行操作教學(xué)、飛機(jī)駕駛訓(xùn)練教學(xué)、火炮射擊教學(xué)、戰(zhàn)術(shù)課教學(xué)、聲吶專業(yè)任職教育等。當(dāng)前的教學(xué)方式還是以理論授課居多，部分院校建設(shè)了實(shí)物訓(xùn)練模擬器。因數(shù)量很少、更新?lián)Q代成本較高，學(xué)員不能得到充分訓(xùn)練，難以達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。相比而言，虛擬仿真技術(shù)在模擬訓(xùn)練實(shí)踐教學(xué)中具有明顯優(yōu)勢(shì)。例如，用虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)來進(jìn)行艦船航行操作教學(xué)，就是一種安全、經(jīng)濟(jì)的代替實(shí)船訓(xùn)練的方案。首先是安全性，艦船的航行是牽一發(fā)而動(dòng)全身，需要各部門有效配合，毫無(wú)經(jīng)驗(yàn)的學(xué)員實(shí)操會(huì)存在一定的設(shè)備安全隱患、人身安全隱患。其次，是經(jīng)濟(jì)性，虛擬仿真訓(xùn)練可以模擬現(xiàn)役的不同船型，這是實(shí)際操縱和模擬器訓(xùn)練無(wú)法比擬的，而且有利于減少實(shí)船訓(xùn)練帶來的損耗，延長(zhǎng)艦船的使用壽命。最后，能夠完成一些現(xiàn)實(shí)教學(xué)無(wú)法完成的教學(xué)任務(wù)，模擬訓(xùn)練中可以模擬艦船的各種航行工況，尤其是一些平時(shí)無(wú)法訓(xùn)練的極端工況，還可進(jìn)行不同海洋環(huán)境下的操作訓(xùn)練，以及靠碼頭、進(jìn)塢等特殊操作。戰(zhàn)術(shù)課教學(xué)配合虛擬仿真技術(shù)可以擺脫紙上談兵的傳統(tǒng)教學(xué)模式，構(gòu)建出數(shù)字化的戰(zhàn)場(chǎng)進(jìn)行教學(xué)，不僅可以將以往的經(jīng)典演習(xí)用虛擬仿真的形式重現(xiàn)，還可以根據(jù)教學(xué)目標(biāo)構(gòu)建不同的戰(zhàn)場(chǎng)形式，尤其適合進(jìn)行多兵種協(xié)同作戰(zhàn)、惡劣環(huán)境下的作戰(zhàn)模擬。這種教學(xué)方式可以讓學(xué)員真正的參與到戰(zhàn)場(chǎng)中，可以扮演不同的角色，進(jìn)而從多個(gè)角度學(xué)習(xí)戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用。作為士兵，能夠親自感受戰(zhàn)場(chǎng)的硝煙彌漫，提高學(xué)員武器的運(yùn)用技能；作為指揮官，能夠體會(huì)運(yùn)籌帷幄，決勝千里，提升學(xué)員的軍事指揮素養(yǎng)。任職教育中崗位指向性較強(qiáng)的專業(yè)如聲吶專業(yè)，更加依賴實(shí)踐教學(xué)，而聲吶專業(yè)采用虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)可以模擬真實(shí)海洋地貌環(huán)境、復(fù)雜混響的聲場(chǎng)空間、不同種類的聲源信號(hào)，能夠使該專業(yè)學(xué)員受到更多、更具體、更全面的專業(yè)技能訓(xùn)練。

（三）虛擬仿真技術(shù)在學(xué)員創(chuàng)新能力培養(yǎng)中應(yīng)用

虛擬仿真技術(shù)的趣味性、真實(shí)性、沉浸性等特點(diǎn)，使學(xué)員能夠自主的投入到虛擬仿真環(huán)境中進(jìn)行學(xué)習(xí)，可以自主控制學(xué)習(xí)的進(jìn)度、方式，也可與系統(tǒng)進(jìn)行交互學(xué)習(xí)或者同學(xué)之間協(xié)作學(xué)習(xí)。教員更易實(shí)施啟發(fā)式教學(xué)、案例式教學(xué)，也就更容易吸引學(xué)員注意力，達(dá)到既定的學(xué)習(xí)效果。虛擬仿真技術(shù)具有很強(qiáng)的可塑性，學(xué)員可以依據(jù)自己的想法調(diào)整、替換或者重新設(shè)計(jì)一些新的系統(tǒng)組件，在這個(gè)開放靈活且有新意的學(xué)習(xí)環(huán)境中，學(xué)員有興趣也有機(jī)會(huì)去探索系統(tǒng)新功能和開發(fā)新系統(tǒng)，有利于學(xué)員創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

虛擬仿真技術(shù)還可以和3D打印技術(shù)相結(jié)合來支持學(xué)員大作業(yè)或畢業(yè)設(shè)計(jì)。學(xué)員設(shè)計(jì)出的作品可以無(wú)縫的導(dǎo)入到快速成型的3D打印機(jī)打印成三維實(shí)物，而不僅僅是抽象的設(shè)計(jì)圖紙，讓一些難以理解的空間概念和結(jié)構(gòu)映射入現(xiàn)實(shí)世界中。通過這種親身參與，直觀形象表現(xiàn)形式，學(xué)員的思維能力、自主設(shè)計(jì)能力和實(shí)踐能力都能得到全面的提升。

近年來，MOOC的發(fā)展如火如荼，但是它的一個(gè)軟肋就是實(shí)踐教學(xué)非常缺乏，一定程度上來說，這個(gè)特點(diǎn)可能會(huì)限制它的進(jìn)一步發(fā)展，而虛擬仿真技術(shù)和MOOC結(jié)合必將摩擦出新的火花，讓學(xué)員有超越真實(shí)課堂的學(xué)習(xí)效果，有助于擴(kuò)寬學(xué)員的知識(shí)面以及獲取知識(shí)的途徑。

由此可見，虛擬仿真技術(shù)在海軍院校教學(xué)中的應(yīng)用具有顯著優(yōu)勢(shì)，但它不能完全替代真實(shí)的實(shí)踐教學(xué)，兩者應(yīng)互為補(bǔ)充，缺一不可。虛擬仿真技術(shù)是對(duì)真實(shí)教學(xué)設(shè)備和環(huán)境的一種模擬，因此真實(shí)教學(xué)設(shè)備和環(huán)境是虛擬仿真技術(shù)的基礎(chǔ)。依托虛擬仿真技術(shù)的教學(xué)可以完成實(shí)踐教學(xué)的前導(dǎo)訓(xùn)練，使實(shí)踐教學(xué)更有針對(duì)性、學(xué)員學(xué)習(xí)效率更高，還可以作為真實(shí)實(shí)踐教學(xué)的有力補(bǔ)充，以及完成一些真實(shí)實(shí)踐無(wú)法完成的教學(xué)內(nèi)容。因此，實(shí)際教學(xué)過程應(yīng)做到虛實(shí)結(jié)合、相互補(bǔ)充的基本原則。無(wú)論如何，虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用是現(xiàn)代化教學(xué)改革的重要趨勢(shì)之一，特別是和當(dāng)前一些新型開放的教育手段（如MOOC、翻轉(zhuǎn)課堂等）相結(jié)合，必將助力軍校教學(xué)改革更上一層樓，使之適應(yīng)新時(shí)期海軍新型人才的培養(yǎng)需求。

三、結(jié)語(yǔ)

將現(xiàn)代化技術(shù)引入軍校教學(xué)已成為教學(xué)改革一個(gè)非常重要的動(dòng)向。依托虛擬仿真技術(shù)的教學(xué)就是一種較佳的途徑。它使得教學(xué)活動(dòng)具有多感知、臨境感、交互性、自主性等特點(diǎn)，能夠有效地解決當(dāng)前教育中面臨的諸多問題，如教學(xué)模式與部隊(duì)實(shí)際需求錯(cuò)位，教學(xué)儀器設(shè)備短缺且更新不足，實(shí)訓(xùn)教學(xué)開設(shè)困難，教學(xué)活動(dòng)受限于時(shí)間和空間等。依托虛擬仿真技術(shù)的教學(xué)可促進(jìn)教學(xué)觀念的改變，提高教學(xué)質(zhì)量和培養(yǎng)學(xué)員創(chuàng)新能力，加快新時(shí)期部隊(duì)所需軍事人才的培養(yǎng)。隨著國(guó)家關(guān)于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的開展，各軍事院校都躍躍欲試，虛擬仿真技術(shù)必將為軍校院校教學(xué)改革帶來新的機(jī)遇，發(fā)展前景廣闊。

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