虛擬現(xiàn)實技術在高校自然災害教育的應用*

王曉玲 江輝仙

(1.福建師范大學地理學國家級實驗教學示范中心，福建 福州 350117；2.福建師范大學地理科學學院，福建 福州 350117)

0 引言

我國是當今世界上自然災害問題最嚴重的國家之一，自然災害的頻繁發(fā)生給我國經(jīng)濟社會和人民生命安全帶來了巨大的威脅[1]。要實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，必須重視防災、減災教育。高校是我國災害教育體系不可或缺的一部分，大學生作為新時代社會發(fā)展的中堅力量，在傳播與普及防災、減災、救災知識方面應發(fā)揮積極作用。傳統(tǒng)的高校自然災害教育主要以教師口頭理論傳輸為主，方式單一，技術應用較為欠缺，難以激發(fā)大學生興趣，導致大學生防災意識薄弱，防災技能不足[2]。高校自然災害教育迫切需要緊跟科學技術的發(fā)展，提升災害教育成效，提高大學生災害防范意識。隨著計算機科學技術的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(Virtual Reality，簡稱VR 技術)日漸成熟和完善。將虛擬現(xiàn)實技術應用于防災減災教育，可以彌補傳統(tǒng)災害教育中，教師逐項培訓與信息分享耗費大量時間與經(jīng)濟成本的不足。一方面將抽象的災害知識形象化，有利于激發(fā)大學生興趣，另一方面通過虛擬現(xiàn)實技術進行反復演練，有利于大學生的防災、減災應急能力的培養(yǎng)[3]。

虛擬現(xiàn)實技術是將計算機圖形學、多媒體技術、傳感器技術、人機接口技術、計算機并行處理技術等多種領域技術集合于一體的人機交互技術[4]。目前，虛擬現(xiàn)實技術在災害教育中已有一定的應用。例如杜浩國等對房屋地震災害進行了三維仿真模擬[5]；王東明等仿真模擬了城市地震災害發(fā)生—發(fā)展過程的災害情景，推算演示地震與救援情景的動態(tài)發(fā)展，促進災害救援演練效果和災害救援能力的提升[6]；石來等通過開發(fā)FDS的地下空間增強體驗式火災逃生VR系統(tǒng)，模擬出地下空間火災現(xiàn)場的高溫環(huán)境，展現(xiàn)真實的火災場景，受訓人員通過系統(tǒng)可充分體驗真實的火災煙氣和高溫情況，從而達到更好的逃生訓練目的[7]。

本文通過分析當前高校災害教育認知現(xiàn)狀，提出虛擬現(xiàn)實技術應用于高校災害教育的優(yōu)勢，并提出可行性建議，以期全面提升大學生的防災減災能力。

1 當前高校自然災害教育認知現(xiàn)狀

高校開展災害教育的目標是以培養(yǎng)大學生具有災害意識、防災減災素養(yǎng)為核心，使其掌握一定的災害原理，樹立正確的災害觀，正確看待災害本身及其發(fā)生發(fā)展規(guī)律，正確地開展相應的防災、減災、救災活動[8-10]。近年來我國高校陸續(xù)開展了以災害教育為主題的教學課程或實踐活動，但目前還存在以下一些不足。

1.1 師生防災減災意識薄弱，應急技能不足

由于資金和保障體系的缺乏，高校對災害教育沒有足夠重視，師生對災害預兆、應急逃生技巧、災后心理建設等缺乏基本了解，導致災害發(fā)生時，師生因處于極度恐慌之中，不能采取有效的自救、他救措施，錯失了逃生良機。

1.2 教學形式單一，重理論而輕實踐

在高校課堂上，教師一般借助多媒體手段展示災害圖片與文字，但教學形式單一、機械，學生較為被動，師生也缺乏互動，難以讓學生切身體會到災害的危害性。此外，教學方法主要以理論灌輸為主，教師主要傳授災害發(fā)生發(fā)展規(guī)律等災害理論知識，而對災害急救技能、災后心理疏導等防災減災技能訓練不足，一旦災害突發(fā)，學生難以進行自救以及救人。

1.3 考核形式單一，不注重教學效果評價

我國各高校注重開設防災減災相關課程，但是對課程的監(jiān)管力度卻十分不足?？己诉^程一般只采取開卷或者閉卷形式，忽視了學生災害急救技能測試[11]，導致教師難以通過學生的技能表現(xiàn)來調整教學，學生的防災意識和技能也未能得到有效提高。

2 虛擬現(xiàn)實技術應用于高校自然災害教育的優(yōu)勢

在虛擬地理環(huán)境生成中，可利用數(shù)據(jù)手套、頭盔等專業(yè)設備，讓人們進入虛擬環(huán)境，以實現(xiàn)對虛擬世界中各種對象進行實時感知及操作，通過聽覺、視覺等獲取身臨其境的體驗。該項技術在教育領域中的成功應用，也進一步加快了現(xiàn)階段教育方式的變革，進一步豐富了教學情景性與可互動性，更加注重學生實踐能力培養(yǎng)，具有良好的實際應用前景。虛擬現(xiàn)實技術特征可以概括為存在感、自主感、沉浸性、交互性、想象性[12]。這些特征具有普遍適用性，虛擬現(xiàn)實技術應用于高校自然災害教育具有顯著優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在以下四個方面。

①基于VR的災害教育不受時間和地點限制，只要軟硬件設施齊全，學生可隨時隨地開展災害教育學習。

②顯著降低了高校災害教育教師培訓隊伍的勞動強度，學生可在虛擬平臺中自主學習，根據(jù)需要定期鞏固學習成果，不受教室黑板或屏幕所限制，豐富了教授方式和課堂內容。

③基于VR的虛擬性，可以構建出傳統(tǒng)災害教育無法模擬或成本過高的災害場景，既能激發(fā)學生興趣，強化學生對災害的認識，又能反復使用，節(jié)省成本，彌補地方高校自然災害教育經(jīng)費不足的問題。

④能夠實現(xiàn)災害教育效果的實時反饋，系統(tǒng)能夠記錄虛擬情景中大學生的即時行為數(shù)據(jù)，教師能夠及時對災害教育效果進行評價，并改進教學方法。

3 虛擬現(xiàn)實技術應用于高校自然災害教育的若干建議

將虛擬現(xiàn)實技術應用于高校自然災害教育中，不僅豐富了災害教育的形式，增加了趣味，充分發(fā)揮了大學生的學習主觀能動性，而且改變了傳統(tǒng)災害教育中教師純理論灌輸?shù)慕虒W方法，更加注重學生實踐技能的培養(yǎng)。在信息交互平臺中記錄學生的實時演練數(shù)據(jù)，方便教師進行災害教學效果評價，有助于大學生真正掌握災害急救技能。為進一步提高災害教育成效，提升大學生應急救援能力，本文提出以下建議。

3.1 設立防災減災相關保障制度，加大經(jīng)費投入

我國已經(jīng)頒布《突發(fā)事件應對法》《地震應急條例》等法律法規(guī)，但災害教育的內容未被明確規(guī)定，災害教育的執(zhí)行主體未落實，相應的災害教育管理文件未出臺，致使災害教育流于表面，缺乏延續(xù)性和有效性。為此，亟需加強防災減災的相關立法，增強制度保障，高校也應該在立法的基礎上設立相關防災減災制度，開展自上而下、緊跟時代發(fā)展的防災減災教育。技術上，由于VR在災害教育的技術成熟度還不高，應用范圍也不廣，因此政府應推動高新技術部門對VR技術的研發(fā)和改善。例如從VR技術內容出發(fā)，改善清晰度、計算性能等自身缺陷，提高使用者的感知敏銳性，讓使用者更加身臨其境[12]。高校也應設立災害教育經(jīng)費專項，研發(fā)基于虛擬現(xiàn)實技術的災害教育系統(tǒng)，逐步推廣和發(fā)展新型災害教育，提高大學生災害教育成效。

3.2 基于虛擬現(xiàn)實平臺，加強防災減災教育實踐技能培養(yǎng)

將虛擬現(xiàn)實技術應用于高校自然災害教育中，不應忽視實踐演練的作用，傳統(tǒng)理論教學也不能被虛擬演練完全取代，而應在熟悉理論知識的基礎上利用虛擬現(xiàn)實技術進行實操演練，將理論知識進一步內化，實現(xiàn)災害教育效果的最大化。例如，學生首先可以通過傳統(tǒng)講學或者VR災害系統(tǒng)進行理論學習，然后借助VR眼鏡與操作桿穿行于VR技術構建的虛擬災害情景世界中，仿真模擬遇到突發(fā)災害的第一反應，及時消除災害發(fā)生時內心的不安，做好心理預防培訓，并通過多次反復模擬實踐演練，牢牢掌握災害應對技能。此外，短期的集中虛擬訓練雖然能一定程度上提升學生的災害意識，但在復雜的逃生過程和應急救援過程方面，若缺少系統(tǒng)性的學習培訓與鞏固，勢必在實際的災害應對中無法產生好的應對效果，故提倡開設長期的、系統(tǒng)性的基于VR的災害教育課程。

3.3 虛實結合，評估災害教育效果

傳統(tǒng)災害教育模式不注重災害教育效果評價。而基于VR的災害教育仿真系統(tǒng)，通過開發(fā)有效的學習監(jiān)控和評估工具，對學生的災害學習進行跟蹤，測評學生對災害理論知識的掌握程度，能夠評估學生應對災害的表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)存在的問題，及時調整，滿足學生需要，切實提高學生的災害應對能力。受訓學生在仿真模擬演練中，可以借助信息交互平臺記錄自己的行為數(shù)據(jù)，總結前一次的演練情況，通過反復訓練，不斷提升災害應對能力。

4 結束語

高校自然災害教育是我國災害教育體系不可缺少的一環(huán)。隨著科學技術的進步，越來越多的學校嘗試將新的信息技術和通信技術引入傳統(tǒng)教育中。憑借虛擬現(xiàn)實技術的形象化和交互性打造沉浸式教育模式，能夠使高校的防災減災宣傳更具吸引力。為提高大學生的防災減災應急能力，高校應重視災害教育，開設系統(tǒng)性、長期性災害教育課程，打造基于VR技術演練與理論教學相結合的新型災害教育模式，并重視教育效果評價，逐步提高教育成效。