多媒體教學訓練系統(tǒng)的開發(fā)及應用

趙喜+胡文華

摘 要：針對裝備教學訓練中的薄弱環(huán)節(jié)，設計開發(fā)了某型雷達多媒體教學訓練系統(tǒng)。本文首先介紹了多媒體教學訓練系統(tǒng)的功能與組成，然后分析了基于多媒體教學訓練系統(tǒng)的教學訓練特點，最后給出了多媒體教學訓練系統(tǒng)在教學訓練實踐中的應用案例。實踐證明，將現代多媒體技術應用于裝備教學訓練可取得較好的教學訓練效果。

關鍵詞：多媒體；教學訓練；裝備操作；維修訓練

中圖分類號：G434 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2017）07-0079-03

基于裝備的教學和訓練在提高學員的工程實踐能力、裝備綜合素養(yǎng)以及崗位任職能力方面具有重要作用。長期以來，裝備教學訓練的開展主要結合實裝進行，受教學資源、教學手段的限制，教學訓練實施過程中存在著教學方法手段單一、教學訓練時間難以保證、教學訓練成本高等突出問題，在很大程度上制約著教學訓練效果的提高。基于此，利用現代多媒體技術，就某型主訓裝備開發(fā)了多媒體教學訓練系統(tǒng)，并在教學訓練中進行使用，較好地解決了上述教學訓練中存在的問題。

一、多媒體教學訓練系統(tǒng)的功能與組成

某型雷達裝備是目前裝備教學訓練中的主訓裝備，該雷達集光、機、電于一體，結構復雜、集成度高、價格昂貴。為滿足教學訓練要求，針對該型雷達裝備，利用現代多媒體技術開發(fā)了多媒體教學訓練系統(tǒng)，可滿足對裝備的構造與原理、故障維修、技術保障和武器系統(tǒng)運用等內容的教學與訓練需求。

1.多媒體教學訓練系統(tǒng)的功能

（1）教學演示功能

某型雷達多媒體教學訓練系統(tǒng)由多種多媒體元素組成，在裝備的教學演示中，不同的多媒體元素可滿足不同的需求：通過系統(tǒng)中的文字、圖片等多媒體元素，可對裝備的功能特點、技術指標、結構組成等相關知識進行學習；通過系統(tǒng)中的2D動畫，可對裝備的整機及各分系統(tǒng)的工作原理進行演示；通過系統(tǒng)中的視頻，可對裝備的操作使用、維護保養(yǎng)、技術檢查、裝備維修等內容進行示范；通過系統(tǒng)中的3D動畫，可對雷達整機及各組成部件的內部結構進行直觀形象的演示，了解其結構特點。

（2）操作訓練功能

某型雷達多媒體教學訓練系統(tǒng)，可提供一個虛擬的操作訓練環(huán)境，呈現出三維立體的虛擬裝備，學員可以在虛擬環(huán)境中對裝備進行戰(zhàn)勤操作、維護保養(yǎng)、技術檢查、故障維修等訓練，參與到一些具體任務當中，如裝備的架設撤收、系統(tǒng)聯動、系統(tǒng)開關機、搜捕目標、分解結合、故障排除等訓練科目，實現在三維虛擬空間內的“人-機”交互式訓練。

（3）輔助維修功能

某型雷達多媒體教學訓練系統(tǒng)集成了該雷達各分系統(tǒng)常見的故障案例。每一個故障案例均按照“故障現象”、“可能原因”、“故障排除”的結構進行設計，該設計思路與實際的故障排除流程一致，如圖1所示。

其中，“故障現象”環(huán)節(jié)主要用視頻的方式呈現故障現象；“可能原因”環(huán)節(jié)主要用文字列表和聲音的方式描述可能的故障原因；“故障排除”環(huán)節(jié)用故障樹的形式給出具體的故障排除思路，并且在每一個樹節(jié)點都配備了交互式圖片、視頻或圖表等多媒體元素，以標識故障點的位置、故障排除方法或故障點的性能指標參數。利用多媒體教學訓練系統(tǒng)具備的該項功能，不但可以滿足教學需要，而且還可在裝備的實際修理中加以利用，實現對裝備的輔助維修。

2.多媒體教學訓練系統(tǒng)的組成

針對裝備教學訓練需求，設計的多媒體教學訓練系統(tǒng)包括結構原理、操作使用、維護保養(yǎng)、技術檢查、常見故障等5個模塊，如圖2所示。

（1）結構原理模塊

系統(tǒng)結構模塊包括系統(tǒng)組成介紹、系統(tǒng)拆裝演示、系統(tǒng)拆裝練習和系統(tǒng)工作原理4個子功能模塊。其中，系統(tǒng)組成介紹模塊主要采用文字、圖片、聲音的方式，對裝備組成進行介紹，滿足學員對裝備組成的認知需求；系統(tǒng)拆裝演示模塊采用3D動畫的形式，展示裝備的內部組成及相應組合的拆裝過程；系統(tǒng)拆裝練習模塊采用交互式虛擬仿真的形式，提供一個虛擬的裝備拆裝訓練環(huán)境，學員可在該環(huán)境中進行裝備組合的拆裝訓練；系統(tǒng)工作原理模塊主要利用2D動畫的形式，對裝備總體及各分系統(tǒng)的工作原理進行展示，滿足學員對裝備工作原理的認知需求。

（2）操作使用模塊

操作使用模塊包括操作使用演示和操作使用訓練兩個子功能模塊。其中，操作使用演示模塊主要采用視頻和3D動畫的形式，就裝備的架設、撤收、系統(tǒng)標定、系統(tǒng)聯動、開機、關機、搜捕目標等裝備戰(zhàn)勤操作訓練內容進行演示，方便學員對相關內容的學習；操作使用訓練模塊采用交互式虛擬仿真的形式，提供一個虛擬的裝備操作使用環(huán)境，學員可在該環(huán)境中進行裝備戰(zhàn)勤操作的交互式訓練。

（3）維護保養(yǎng)模塊

維護保養(yǎng)模塊包括維護保養(yǎng)演示和維護保養(yǎng)訓練兩個子功能模塊。其中，維護保養(yǎng)演示模塊主要采用文字、列表、圖片、聲音、視頻和3D動畫的形式，就裝備的維護制度、維護要求、日常維護和特定維護等內容進行介紹，方便學員對相關內容的學習；維護保養(yǎng)訓練模塊采用交互式虛擬仿真的形式，提供一個虛擬的裝備維護保養(yǎng)操作環(huán)境，學員可在該環(huán)境中進行基本的裝備維護保養(yǎng)訓練。

（4）技術檢查模塊

技術檢查模塊包括技術檢查演示和技術檢查訓練兩個子功能模塊。其中，技術檢查演示模塊主要利用視頻和3D動畫的形式，就裝備各分系統(tǒng)的技術檢查內容進行介紹，方便學員對相關內容的學習；技術檢查訓練模塊采用交互式虛擬仿真的形式，提供一個虛擬的裝備技術檢查操作環(huán)境，學員可在該環(huán)境中進行裝備的技術檢查訓練。

（5）常見故障模塊

常見故障模塊包括輔助維修和維修訓練兩個子功能模塊。其中，輔助維修模塊集成了每一個分系統(tǒng)的常見故障案例集，共計60余個，且每一個故障案例均按照“故障現象”、“可能原因”、“故障排除”的結構進行設計。實際的故障排除當中，可通過故障樹的指示排除相應故障，達到輔助維修的目的。維修訓練模塊采用交互式虛擬仿真的形式，提供一個虛擬的裝備維修訓練操作環(huán)境，學員可在該環(huán)境中進行裝備的維修訓練。

二、基于多媒體教學訓練系統(tǒng)的教學訓練特點

某型雷達多媒體教學訓練系統(tǒng)充分利用了現代多媒體技術，將多媒體教學訓練系統(tǒng)應用于裝備教學訓練中，具有如下特點：

1.表現形式靈活多樣

多媒體教學訓練系統(tǒng)將現代多媒體技術應用于裝備教學當中，使裝備教學不再是枯燥、抽象的結構原理講解。多媒體教學訓練系統(tǒng)通過文字、音頻、視頻、2D動畫、3D動畫、交互式仿真等多種表現形式，使裝備復雜的內部結構和抽象的工作原理等內容能夠以直觀、形象的方式呈現，學員更易理解，印象更加深刻。

2.增加裝備訓練時間

運用現代多媒體手段，利用視頻、三維動畫和友好的互動操作界面建立虛擬教學訓練環(huán)境，能夠以較低的成本達到與實裝訓練近似的訓練效果：利用多媒體教學訓練系統(tǒng)可進行相關訓練內容的演示，可實現“一人一機”交互式虛擬訓練，保障學員訓練時間。[1]采用先演示后訓練的辦法，不但能讓學員較快地掌握操作步驟，同時也能保證操作訓練的真實感，可有效提高教學訓練效果。

3.減少裝備設備損耗

在裝備教學訓練當中，實裝操作具有真實、直觀的優(yōu)點，但武器裝備都具有一定的壽命期限，在裝備操作使用、組合拆裝和故障排除等教學實踐過程中，裝備使用如果過于頻繁，不可避免地會出現裝備磨損、部件損耗等問題，勢必會減少裝備的使用壽命，造成訓練成本增大。而多媒體教學訓練系統(tǒng)采用以虛代實的形式，可進行部分內容的訓練，在很大程度上克服了實裝操作帶來的裝備設備損耗問題，提高了訓練的軍事經濟效益。

4.有助于促進自主學習

基于多媒體技術開發(fā)的教學訓練系統(tǒng)，具有可移植性，并且與多種計算機操作系統(tǒng)兼容，可將多媒體教學訓練系統(tǒng)發(fā)布于校園網或局域網，學員可通過網絡進行相關內容的學習和訓練，從而實現遠程教育和訓練。同時，也可方便學員利用課下時間進行相關內容的預習和復習，助力學員的自主學習，從而有效提高教學訓練的效果。

三、多媒體教學訓練系統(tǒng)在裝備教學訓練中的應用案例

裝備教學訓練主要包括裝備構造原理知識的學習以及結合裝備的操作訓練兩大類。其中，裝備構造原理知識的學習是裝備操作訓練的基礎，裝備操作訓練是裝備構造原理知識學習的落腳點。在這兩類教學訓練實踐中，都充分利用了多媒體教學訓練系統(tǒng)，取得了較好的教學訓練效果。

1.在構造原理教學環(huán)節(jié)中的應用案例

以往的裝備構造原理教學環(huán)節(jié)主要采用“教材+PPT課件+教員講解”的方式，教學內容的表現形式不夠直觀、形象，學員不能詳細認知裝備的內部結構，不能有效理解裝備的工作原理。針對這些問題，在裝備的結構組成和工作原理教學中，充分利用了多媒體教學訓練系統(tǒng)的教學演示功能。

結合多媒體教學訓練系統(tǒng)的實施環(huán)節(jié)如下：①裝備展示。利用系統(tǒng)提供的裝備3D動畫，進行裝備主要組成部分的演示。指明裝備的組成及各組成在裝備中的位置，形成學員對裝備的整體概念。②結構分析。利用系統(tǒng)組成介紹模塊，詳細介紹各組合的作用及組成。③拆裝演示。在虛擬環(huán)境下，拆裝裝備各組合，讓學員更直觀地學習各組成部件的結構功能等知識。④原理演示。將靜態(tài)的裝備工作原理動態(tài)化，以2D動畫的形式展示，表現手段形象直觀，學員易于理解。

利用多媒體教學訓練系統(tǒng)，教學手段更加生動形象，大大提高了學員的學習興趣，并且學員還可利用該系統(tǒng)進行自主學習，有效提高了教學效果。

2.在裝備實訓環(huán)節(jié)中的應用案例

在裝備實訓環(huán)節(jié)，一個突出問題是裝備少、人員多。在近幾年的裝備教學中，人員、裝備的比例基本上都保持在10：1，每名學員進行裝備訓練的時間很短，訓練效果難以保障。而裝備一旦出現故障，上述問題就變得更加突出。因此，在此實訓環(huán)節(jié)充分利用了系統(tǒng)的演示功能和操作訓練功能。

在裝備實訓過程中，采取如下訓練步驟：①操作演示。利用多媒體教學訓練系統(tǒng)的教學演示功能，通過視頻、動畫的方式讓學員了解裝備的技術檢查、維護保養(yǎng)、戰(zhàn)勤操作等基本內容，起到“教學引導”的作用。②虛擬操作。學員在熟悉操作步驟的基礎上可在系統(tǒng)上進行虛擬操作，一人一機，獨立完成操作。學員通過多次虛擬操作練習，熟悉操作流程，驗證操作的正確性，為實裝訓練做好準備。此外，這個環(huán)節(jié)的訓練也可以在業(yè)余時間進行，使學員在實訓中獲得更多的主動權。③實裝訓練。完成虛擬訓練后，可安排學員在實裝上進行實際操作，鍛煉學員的實際操作能力，解決實際遇到的問題。④訓練升華。結合實際情況，充分運用多媒體教學訓練系統(tǒng)研究探索式學習，發(fā)揮學員主觀能動性，激發(fā)學員探索精神與能力。

多媒體教學訓練系統(tǒng)應用于裝備實訓環(huán)節(jié)，體現出了“開放式、情境式、交互式”的特征，在一定程度上克服了裝備實訓環(huán)節(jié)存在的問題，促進了裝備訓練工作的開展。[2]

四、結束語

與傳統(tǒng)的裝備教學訓練相比，將現代多媒體技術應用到裝備教學訓練當中，可有效增強教學效果、減少裝備損耗、降低教學成本、提高學員積極性、減輕教員工作強度。此外，多媒體教學訓練系統(tǒng)還能很好地幫助學員利用課下時間進行學習和訓練，助力學員的自主學習。目前，將現代多媒體技術應用于裝備教學訓練還處于探索和發(fā)展階段，隨著多媒體技術的不斷發(fā)展和對其認識的不斷深化，多媒體技術將在教學訓練中起到更加重要的作用。

參考文獻：

[1]李翠超，凌芳.虛實結合的虛擬仿真技術在工程訓練中的應用[J].實驗室科學，2015（2）：128-131.

[2]宋福林，黃登紅.《數控機床機械裝配與調試實訓》虛實結合教學改革的探索[J].科技信息，2013（17）：40-41.

（編輯：王天鵬）