虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在技工院校消防安全教育的應(yīng)用探究

梁培志

廣州市交通技師學(xué)院 廣東 廣州 510000

一、引言

為了提高學(xué)生火災(zāi)防范意識(shí),學(xué)校每學(xué)期都會(huì)組織消防演練,或者把一些消防安全知識(shí)制作成宣傳冊(cè)、多媒體等方式進(jìn)行課本傳授。但這些方式通常采用灌輸式的教育,只是簡(jiǎn)單模擬了逃生路線或者消防器材的使用,教學(xué)成本、風(fēng)險(xiǎn)高,無(wú)法反復(fù)進(jìn)行實(shí)地訓(xùn)練。學(xué)生只能被動(dòng)地接收,無(wú)法或難以在現(xiàn)實(shí)中感受到火災(zāi)險(xiǎn)情時(shí)帶來(lái)的恐懼或者采取靈活的應(yīng)對(duì)措施,效果并不理想。

近年來(lái),虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)取得了巨大進(jìn)步,具有沉浸感、交互性、構(gòu)想性的特征。目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、教育、娛樂(lè)、藝術(shù)、航天、軍事、城市規(guī)劃、房產(chǎn)開發(fā)等各個(gè)行業(yè)中。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)制作的消防安全教育系統(tǒng),學(xué)生能以主動(dòng)交互的方式,身臨其境地感受家庭、巴士、教學(xué)樓、宿舍樓等各個(gè)場(chǎng)景的消防安全教育,提高消防安全的緊迫感,從觀察者到參與者的身份轉(zhuǎn)變。通過(guò)此方式能夠有效地提高學(xué)生的安全教育質(zhì)量,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性,同時(shí)創(chuàng)新發(fā)展安全教育的教學(xué)手段。利用這項(xiàng)技術(shù)在提高學(xué)生的安全意識(shí)有著不可估量的意義。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在國(guó)內(nèi)外消防安全教育的研究現(xiàn)狀

一些發(fā)達(dá)國(guó)家很早就已經(jīng)開展了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在消防訓(xùn)練系統(tǒng)的應(yīng)用探索。

有英國(guó)Colt Virtual Reahty公司開發(fā)的Vegas火災(zāi)疏散演示仿真系統(tǒng),以3D動(dòng)畫的形式來(lái)演示發(fā)生火災(zāi)時(shí)人們的疏散情況,使用戶沉浸在虛擬的火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng),提高了用戶的逃生自救意識(shí);美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所開發(fā)FDS軟件,用來(lái)模擬火災(zāi)流體運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象[1];美國(guó)漢普郡“科爾特”公司開發(fā)的新型消防系統(tǒng)[2],可以為每個(gè)消防員提供多種訓(xùn)練方案,滿足訓(xùn)練需求,同時(shí)還可以提供模擬真實(shí)的火災(zāi)場(chǎng)景。此外,還有一些國(guó)際機(jī)構(gòu),研究出消防安全和火災(zāi)模擬的軟件,如英國(guó)格林威治大學(xué)開發(fā)的Building EXODUS、世界領(lǐng)先的CFD軟件FLUENT等。這些軟件能夠提供很好的模擬訓(xùn)練,均取得良好的效果。

雖然虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在我國(guó)開展火災(zāi)消防領(lǐng)域的應(yīng)用相對(duì)較晚。但已經(jīng)得到相關(guān)部門的重視,并運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在消防安全領(lǐng)域進(jìn)行了探索,取得了一系列的研究成果。例如:在上世紀(jì)90年代末,火災(zāi)科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建立的大空間建筑火災(zāi)VR系統(tǒng);大連希爾頓酒店的虛擬消防滅火預(yù)案;中國(guó)礦業(yè)大學(xué)與中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)聯(lián)合開發(fā)大空間建筑火災(zāi)VR系統(tǒng);沈陽(yáng)消防支隊(duì)設(shè)計(jì)的三維火災(zāi)逃生模擬系統(tǒng);福建網(wǎng)龍網(wǎng)絡(luò)科技有限公司開發(fā)VR教育體驗(yàn)系統(tǒng)等等。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在技工院校消防安全教育的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

(一)針對(duì)性。由于技工院校的學(xué)生大多存在排斥枯燥泛味的概念知識(shí)學(xué)習(xí),比較愛(ài)好游戲性體驗(yàn)的心理特點(diǎn),而且實(shí)際動(dòng)手能力比較強(qiáng)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能給人直觀的展示,通過(guò)創(chuàng)建學(xué)生常常經(jīng)歷的校園、生活、交通等必經(jīng)的場(chǎng)景,讓學(xué)生置身于各種突發(fā)的火災(zāi)環(huán)境中,借助安全教育演練,提高自身的相關(guān)處理技能和應(yīng)變能力。其交互性和逼真性可以提高消防安全教育的趣味性。

(二)安全性。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行的演練打破了傳統(tǒng)消防安全教育需要在固定場(chǎng)所進(jìn)行的限制,避免了在真實(shí)操作過(guò)程中存在的危險(xiǎn)。學(xué)生可以不受時(shí)間、地點(diǎn)的限制,根據(jù)當(dāng)前實(shí)際需求借助相關(guān)設(shè)備即可在任何時(shí)間、地點(diǎn)進(jìn)入虛擬環(huán)境學(xué)習(xí)訓(xùn)練,模擬在任何環(huán)境進(jìn)行演練,降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。彌補(bǔ)了技工院校消防實(shí)訓(xùn)器材和師資力量的不足,減少設(shè)備耗材,節(jié)約成本。

(三)有效性。與傳統(tǒng)的消防演練相比,利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的消防演練可以反復(fù)地進(jìn)行,學(xué)生從被動(dòng)變主動(dòng),大大增加了學(xué)習(xí)消防安全知識(shí)和技能的興趣。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以將各類的消防安全知識(shí),包括視頻、PPT、安全知識(shí)等資料嵌入,模擬各種環(huán)境,進(jìn)行安全教育;在更加逼真的環(huán)境中,提高學(xué)生對(duì)消防安全教育的重視,提高消防安全教育的成效。

四、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在技工院校安全教育的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)是一個(gè)全新產(chǎn)業(yè),與教育產(chǎn)業(yè)進(jìn)行結(jié)合將帶來(lái)巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。它不僅可以更高效地輔助教學(xué),還可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,從被動(dòng)變主動(dòng)。本文結(jié)合已有的研究和實(shí)例,從技工院校消防安全教育系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)出發(fā),探討虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在技工院校消防安全教育中的應(yīng)用,主要體現(xiàn)在以下方面:

(一)虛擬逃生演練。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在系統(tǒng)中設(shè)置一些學(xué)生主要集中的生活場(chǎng)景,如教學(xué)樓、宿舍樓、家庭和巴士等進(jìn)行仿真模擬,形成針對(duì)性的虛擬應(yīng)急逃生演練。學(xué)生可以通過(guò)仿真系統(tǒng)模擬各種生活中不容易去做的演習(xí)。這樣可以不破壞正常的生活秩序,猶如身臨其境,置身于火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)。提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,同時(shí)免除在真實(shí)的消防演練中發(fā)生意外的焦慮。在虛擬現(xiàn)實(shí)的環(huán)境中選擇最好的逃生方式,如:背向煙火、濕布捂鼻、葡萄前行等。尋找最快的消防逃生通道,如:禁止乘坐電梯、模擬火災(zāi)報(bào)警,使自己順利脫離危險(xiǎn)。同時(shí)還會(huì)對(duì)使用者分析問(wèn)題的缺點(diǎn),提高使用效果。

(二)虛擬消防器材演練。在傳統(tǒng)的消防演練中,學(xué)生往往害怕使用消防器材誤傷自己或者在滅火的過(guò)程中燙傷自己。在虛擬的演練環(huán)境中,同實(shí)際操作的環(huán)境一樣能夠達(dá)到訓(xùn)練目的?？梢泽w驗(yàn)消防栓、滅火器的使用。針對(duì)教學(xué)樓、宿舍樓、廚房、巴士等不同的場(chǎng)景,設(shè)置易燃物、油鍋、電器等不同類型的火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng),提供二氧化碳、干粉、水基、泡沫等型號(hào)的滅火器進(jìn)行選擇,同時(shí)對(duì)滅火器的使用和選擇提供指導(dǎo)。仿真系統(tǒng)對(duì)火災(zāi)起火點(diǎn)判定、火災(zāi)發(fā)展及滅火器種類與使用方法進(jìn)行模擬,使用者只需按照步驟進(jìn)行模擬滅火體驗(yàn),就能學(xué)會(huì)準(zhǔn)確使用滅火器材。

(三)消防安全常識(shí)的學(xué)習(xí)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以利用傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)元素,比如消防安全標(biāo)識(shí)、多媒體課件、消防安全教育視頻等資料嵌入到系統(tǒng)中,進(jìn)行實(shí)時(shí)的安全教育。結(jié)合逼真的視聽環(huán)境,能夠有效提高使用者對(duì)消防安全教育的關(guān)注和重視程度,進(jìn)而提高學(xué)生的消防安全教育成效。