虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及模擬訓(xùn)練在飛行教學(xué)中的應(yīng)用

何良

[摘 要：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及模擬訓(xùn)練就是在飛行教學(xué)中模擬實(shí)際的飛行環(huán)境，這是由現(xiàn)代信息技術(shù)構(gòu)成的可控性飛行訓(xùn)練系統(tǒng)，因其節(jié)約教學(xué)成本和增強(qiáng)教學(xué)安全的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)逐漸被一線飛行教師接受并應(yīng)用。本文主要闡述了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及模擬訓(xùn)練的優(yōu)勢(shì)，并結(jié)合當(dāng)前飛行教學(xué)的實(shí)際情況，列舉了一些具體的應(yīng)用措施。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)；模擬訓(xùn)練；飛行教學(xué)]

一個(gè)國家和民族想要保證國民安全，就必須具有現(xiàn)代化的訓(xùn)練模式，由于國防建設(shè)預(yù)算的壓力，仿真訓(xùn)練破缺需要突破性應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和模擬訓(xùn)練可營(yíng)造非常逼真的訓(xùn)練空間，這是當(dāng)前普遍使用的飛行教學(xué)手段之一，不僅可以明顯地提升教學(xué)質(zhì)量，還能夠高效率地提高學(xué)生飛行技能，值得大力推廣。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及模擬訓(xùn)練應(yīng)用于飛行教學(xué)的優(yōu)勢(shì)

（一）有利于降低實(shí)踐的危險(xiǎn)

飛行訓(xùn)練的危險(xiǎn)系數(shù)較高，經(jīng)常會(huì)在訓(xùn)練過程中出現(xiàn)各種安全問題，使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和模擬訓(xùn)練可以很好地避免各種意外出現(xiàn)。雖然在實(shí)際的飛行中，事故不可能完全避免，但是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及模擬訓(xùn)練可以模擬各種事故的場(chǎng)景，為學(xué)生提供身臨其境的現(xiàn)實(shí)感，讓他們?cè)诜磸?fù)訓(xùn)練的基礎(chǔ)上迅速發(fā)現(xiàn)問題，并提升解決問題的能力。作為一種高風(fēng)險(xiǎn)活動(dòng)，飛行訓(xùn)練無法在當(dāng)前技術(shù)水平下完全避免發(fā)生飛行事故，所以培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)急意識(shí)和能力是必須的。

（二）有利于減少專業(yè)教學(xué)成本投入

飛行訓(xùn)練的環(huán)節(jié)眾多，涉及內(nèi)容十分復(fù)雜，是一個(gè)系統(tǒng)性地教學(xué)工程，教學(xué)主要目的在于使學(xué)生掌握并精通飛行方法、程序和技能。但是由于理論和實(shí)踐之間存在較大的壁壘，即使進(jìn)行了諸多理論知識(shí)培訓(xùn)，學(xué)生可能也很難達(dá)到飛行教學(xué)要求的標(biāo)準(zhǔn)，而進(jìn)行大量地實(shí)踐學(xué)習(xí)，則需要較多的資金和資源支持，教學(xué)成本會(huì)大大提升。在傳統(tǒng)的飛行訓(xùn)練中，明確規(guī)定了學(xué)生的飛行時(shí)間，學(xué)生需要在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成飛行，以滿足教學(xué)計(jì)劃的要求，在這種在高壓力環(huán)境中，學(xué)生的飛行表現(xiàn)和學(xué)習(xí)質(zhì)量并不樂觀。使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和模擬訓(xùn)練后，學(xué)生可在虛擬環(huán)境中練習(xí)，實(shí)際效果不低于實(shí)踐訓(xùn)練，大大節(jié)省了實(shí)際訓(xùn)練成本，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及模擬訓(xùn)練在飛行教學(xué)中的應(yīng)用

（一）應(yīng)用于理論學(xué)習(xí)

飛行教學(xué)的基礎(chǔ)是理論教學(xué)，沒有理論的支持，實(shí)踐教學(xué)只能流于表面。當(dāng)前理論教學(xué)的主要授課方式為“教師講、學(xué)生聽”，學(xué)生對(duì)于實(shí)際飛行的理解只停留在問題的表面，教學(xué)質(zhì)量不高。例如航空飛行，如何判斷地標(biāo)，如何觀察外部環(huán)境變化，如何控制操縱桿的強(qiáng)度。這些知識(shí)的獲取，大部分來自于教師的描述，學(xué)生自身的知識(shí)體系沒有完全建立起來。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和模擬訓(xùn)練理論教學(xué)，學(xué)生可以通過人機(jī)交互直接感受到動(dòng)作的強(qiáng)度和范圍，可以迅速快速發(fā)現(xiàn)自己對(duì)地標(biāo)的識(shí)別和環(huán)境的判斷是否正確。在理論學(xué)習(xí)中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及模擬訓(xùn)練，能夠大大提升教學(xué)質(zhì)量，提高理論知識(shí)的實(shí)用作用，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)于理論知識(shí)的認(rèn)知程度，從而幫助學(xué)生打下良好的理論基礎(chǔ)。

（二）應(yīng)用于科目訓(xùn)練

由于實(shí)際教學(xué)中，飛行課程內(nèi)容和課時(shí)的設(shè)置是固定的，因此學(xué)生個(gè)人的訓(xùn)練成果在很大程度上取決于其自身的接受能力。但是這種教學(xué)模式，很容易導(dǎo)致學(xué)生兩極化現(xiàn)象的出現(xiàn)，也就是接受能力強(qiáng)的學(xué)生的飛行技能會(huì)越來越熟練，而接受能力差的學(xué)生會(huì)逐漸掉隊(duì)。如果在科目訓(xùn)練之前進(jìn)行相應(yīng)的虛擬模擬器訓(xùn)練，能夠在很大程度上提高學(xué)生的訓(xùn)練質(zhì)量。比如使用各種型號(hào)的機(jī)型專用模擬器進(jìn)行飛行課程的模擬訓(xùn)練，非常有利于學(xué)生在實(shí)踐中提升操作有效性。根據(jù)真實(shí)的戰(zhàn)爭(zhēng)數(shù)據(jù)分析，新飛行員的存活率相比于經(jīng)過模擬訓(xùn)練的飛行員而言，存在較大差距，戰(zhàn)斗力的保持狀態(tài)也明顯不同。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，一些使用特殊虛擬訓(xùn)練的飛行機(jī)組可以達(dá)到實(shí)際飛行數(shù)小時(shí)的訓(xùn)練技術(shù)水平，尤其是在進(jìn)行復(fù)雜的氣象、特效、轟炸和特殊處理以及相應(yīng)的模擬訓(xùn)練時(shí)，必然會(huì)產(chǎn)生較高的訓(xùn)練效益和質(zhì)量。

（三）應(yīng)用于心理培訓(xùn)

為了對(duì)飛行員進(jìn)行特殊情況下的心理訓(xùn)練，開發(fā)了飛行幻覺訓(xùn)練模擬器，其目的是提高飛行員對(duì)空中形勢(shì)的認(rèn)識(shí)，提升其應(yīng)對(duì)空中形式變化和保障飛行安全的能力。整合現(xiàn)代信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)認(rèn)知體驗(yàn)、生理適應(yīng)、心理技能訓(xùn)練和飛行錯(cuò)覺的實(shí)時(shí)監(jiān)控，飛行幻覺模擬器會(huì)在飛行過程中故意創(chuàng)造各種特殊情況，使飛行員在產(chǎn)生幻覺并鍛煉心理素質(zhì)，學(xué)會(huì)克服幻覺造成的混亂，掌握幻覺下飛機(jī)的正確控制。這種訓(xùn)練方式是模擬飛行而不是真實(shí)飛行，極大地提高了安全性并降低了飛行成本，并且訓(xùn)練效果極好。通過高度逼真的模擬訓(xùn)練，可以提高飛行員的心理素質(zhì)，提高克服幻覺的能力，使他們能夠在未來的實(shí)踐飛行中應(yīng)對(duì)同樣的問題。

（四）應(yīng)用于戰(zhàn)術(shù)素養(yǎng)

隨著空軍軍事的發(fā)展變革，戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練已成為空軍訓(xùn)練的重點(diǎn)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及模擬訓(xùn)練能夠模擬最新型號(hào)飛機(jī)的飛行訓(xùn)練。通過系統(tǒng)的培訓(xùn)，學(xué)生可以提前了解最新型號(hào)飛機(jī)的性能特點(diǎn)，提前熟悉設(shè)備情況，并初步掌握操作方法。通過使用多階段試點(diǎn)和分階段評(píng)估，飛行員的飛行質(zhì)量、操作意識(shí)和戰(zhàn)術(shù)質(zhì)量得到了顯著改善。任何飛行都是一個(gè)完整的系統(tǒng)項(xiàng)目，是飛行員和控制臺(tái)，控制臺(tái)和導(dǎo)航之間的合作，借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和模擬訓(xùn)練，飛行員與空中交通管制員之間的關(guān)系不再受時(shí)間和空間的限制，實(shí)現(xiàn)了飛行員，機(jī)組人員和空中交通管制員的同步培訓(xùn)。通過這樣的培訓(xùn)，學(xué)生之間的合作能力得到了顯著提高，實(shí)現(xiàn)了戰(zhàn)術(shù)素養(yǎng)的全面加強(qiáng)。

三、結(jié)束語

利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以極大地豐富理論和實(shí)踐教學(xué)手段，使教學(xué)內(nèi)容形象化、真實(shí)化，使其更具可操作性。虛擬現(xiàn)實(shí)飛行場(chǎng)景還能有效提高飛行員的飛行心理訓(xùn)練水平，從而提高飛行員的心理素質(zhì)，甚至還可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)客觀評(píng)價(jià)學(xué)生的飛行訓(xùn)練效果。

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