基于三維虛擬仿真技術(shù)的公安院校智慧教學(xué)改革

秦 飛

（上海公安學(xué)院，上海 200137）

近年來，教育部在《關(guān)于實施一流本科專業(yè)建設(shè)“雙萬計劃”的通知》《國家職業(yè)教育改革實施方案》《關(guān)于實施中國特色高水平高職學(xué)校和專業(yè)建設(shè)計劃》等文件中都提出了“一流的專業(yè)”的建設(shè)目標(biāo)。根據(jù)相關(guān)文件精神，一流專業(yè)的建設(shè)主要由其培養(yǎng)目標(biāo)和課程體系等要素構(gòu)成，專業(yè)建設(shè)重點更側(cè)重于一流的人才培養(yǎng)目標(biāo)之上。為更好地對標(biāo)國家教育改革精神，實現(xiàn)一流公安專業(yè)建設(shè)目標(biāo)，國內(nèi)公安院校加速推動了智慧教學(xué)改革。

一、對標(biāo)一流專業(yè)建設(shè)的公安院校智慧教學(xué)深度應(yīng)用

（一）1.0版教學(xué)內(nèi)容智慧化元素融入

近年來，國際上提出了智慧城市（Smart City）的概念，即指利用各種信息技術(shù)或創(chuàng)新概念，將城市的系統(tǒng)和服務(wù)打通、集成，以提升資源運用的效率，優(yōu)化城市管理和服務(wù)，以及改善市民生活質(zhì)量。①秦飛：《職業(yè)院校特色專業(yè)建設(shè)實踐探索—以公安監(jiān)所管理專業(yè)為例》，載《中國職業(yè)技術(shù)教育》，2020年第23期，第64至68頁。隨著智慧城市建設(shè)的加速推進(jìn)，智慧交通、智慧治安、智慧社區(qū)、智慧監(jiān)管等諸多公安警務(wù)工作內(nèi)容變化，對智慧公安與智慧警務(wù)人才培養(yǎng)提出了新要求。根據(jù)現(xiàn)代智慧警務(wù)人才培養(yǎng)目標(biāo)變化，1.0版智慧教學(xué)改革，最重要的是強化了教學(xué)內(nèi)容的智慧化元素融入。為更好地提升公安院校人才培養(yǎng)質(zhì)量，適應(yīng)智慧公安警務(wù)工作變化，將智慧公安理念與新技術(shù)融入教學(xué)，從而提升公安院校智慧教學(xué)內(nèi)涵建設(shè)，成為1.0版公安院校智慧教學(xué)改革的主要特征。

（二）2.0版在線教學(xué)技術(shù)智慧化應(yīng)用

2.0版的課堂教學(xué)技術(shù)智慧化應(yīng)用，是在1.0版教學(xué)內(nèi)容智慧化元素融入基礎(chǔ)上的提升，其最大特點是網(wǎng)絡(luò)教學(xué)技術(shù)在課程教學(xué)中的普及應(yīng)用。在這一階段，以嘉課堂APP、超星在線課平臺程等為代表的在線教學(xué)技術(shù)，推動了傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式的改革。一方面，將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于課堂教學(xué)，在豐富了課堂教學(xué)資源同時，提升了課堂教學(xué)的互動性與吸引力。通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提升后的課堂教學(xué)，教師能夠更好地掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，根據(jù)學(xué)生課堂反映，及時調(diào)整教學(xué)課堂策略；另一方面，推動了線上線下混合式教學(xué)改革，建設(shè)了一批高質(zhì)量的在線課程。線上線下混合式教學(xué)改革，打破傳統(tǒng)課堂教學(xué)的物理邊界，在線教學(xué)模塊化的設(shè)計理念，正成為課堂教學(xué)有力的補充。線上線下混合式教學(xué)改革，在給予了學(xué)生更多選擇權(quán)與自主權(quán)的同時，也凸顯了現(xiàn)代教學(xué)精細(xì)化、差異化的教學(xué)管理優(yōu)勢。

（三）3.0版智慧教學(xué)情境化深度改革

2017年7月，根據(jù)《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》和《2017年教育信息化工作要點》等相關(guān)要求，深入推進(jìn)信息技術(shù)與高等教育實驗教學(xué)的深度融合，不斷加強高等教育實驗教學(xué)優(yōu)質(zhì)資源建設(shè)與應(yīng)用，著力提高高等教育實驗教學(xué)質(zhì)量和實踐育人水平，教育部要求在普通本科高等學(xué)校開展示范性虛擬仿真實驗教學(xué)項目建設(shè)工作。2019年3月，教育部、財政部《關(guān)于實施中國特色高水平高職學(xué)校和專業(yè)建設(shè)計劃的意見》中提出“提升信息化水平，建設(shè)智慧課堂和虛擬工廠，廣泛應(yīng)用線上線下混合教學(xué)，促進(jìn)自主、泛在、個性化學(xué)習(xí)”。根據(jù)國家教育發(fā)展計劃，無論是普通本科高等教育，還是高等職業(yè)教育，借助虛擬仿真技術(shù)推動教學(xué)改革、提升教學(xué)與科研水平，已成為一種未來發(fā)展趨勢。通過三維虛擬仿真技術(shù)支持，實現(xiàn)具備安全性、沉浸性、交互性、針對性等優(yōu)勢的智慧教學(xué)模式，構(gòu)建起可控的、接近現(xiàn)實、多維一體化的學(xué)習(xí)與訓(xùn)練環(huán)境，是3.0版智慧教學(xué)情境化深度改革的具體特征。3.0版智慧教學(xué)情境化深度改革，是在吸收1.0版教學(xué)內(nèi)容智慧化元素融入基礎(chǔ)上，對2.0版課堂教學(xué)技術(shù)智慧化應(yīng)用再一次改造與升級。

二、三維虛擬仿真技術(shù)在公安智慧教學(xué)中的應(yīng)用價值

（一）情境化教學(xué)需求下的三維虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用

傳統(tǒng)公安院校教學(xué)模式一般分為：課堂教學(xué)、校內(nèi)實驗實訓(xùn)與校外實驗實訓(xùn)這三種模式。因為受場地、器材等硬件條件的限制，傳統(tǒng)教學(xué)模式很難在短時間內(nèi)，讓學(xué)生在同一地點體驗不同的環(huán)境條件。在課堂教學(xué)中，雖然能夠應(yīng)用到案例視頻、圖片等相關(guān)資料，但給予學(xué)生學(xué)習(xí)環(huán)境的情境化程度非常有限。而校內(nèi)實驗實訓(xùn)受限于場地、器材學(xué)校每年投入的限制，對于智慧公安技術(shù)的應(yīng)用始終難以完全跟上實際更新?lián)Q代的步伐，情境化程度在三種教學(xué)模式中處于中間水平。而校外實驗實訓(xùn)對于實驗實訓(xùn)的設(shè)計及課前準(zhǔn)備要求非常高，在這三種教學(xué)模式中雖然情境化教學(xué)程度最高，但受限于通勤路途與課前準(zhǔn)備需求，教學(xué)時間成本投入也是在這三種教學(xué)模式中最高的。

大量三維虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，如三維地圖、AR/VR等新技術(shù)的應(yīng)用，能夠在課堂上創(chuàng)造出虛擬環(huán)境，供學(xué)生開展沙盤推演、角色扮演等互動環(huán)節(jié)，為學(xué)生開展實驗實訓(xùn)提供了全新的環(huán)境與體驗。三維虛擬仿真技術(shù)為傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式改變提供了更多的思路與技術(shù)支持。一方面，在三維虛擬仿真技術(shù)支持下的沉浸式虛擬環(huán)境教學(xué)設(shè)計，能夠提供大范圍視野的高分辨率及高質(zhì)量的3D立體影像。其搭載了紅外光學(xué)位置追蹤交互單元，一般能夠?qū)?0位以內(nèi)學(xué)員（一個班級）同時帶入虛擬世界，且?guī)熒虒W(xué)過程不會被傳統(tǒng)VR設(shè)備阻隔。并且，該平臺支持多種模式一鍵切換以適用于虛擬教學(xué)、虛擬展示、虛擬實訓(xùn)等多種VR教學(xué)應(yīng)用場景。在教學(xué)活動完成后，學(xué)員可通過VR設(shè)備，分組完成虛擬訓(xùn)練任務(wù)。通過高強度、高重復(fù)的虛擬實訓(xùn)積累實戰(zhàn)經(jīng)驗，從而提升教學(xué)效果。另一方面，該平臺通過整合操作手柄和無線頭戴式設(shè)備的360°精確追蹤技術(shù)、使用5G云推流技術(shù)呈現(xiàn)超逼真3D畫質(zhì)、立體聲音效，在虛擬世界里為學(xué)員打造出超乎想像的真實體驗。并且，學(xué)員在虛擬世界中可以和現(xiàn)實世界一樣，通過組隊協(xié)同完成訓(xùn)練任務(wù)。三維虛擬仿真技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)在同一間教室內(nèi)，不同教學(xué)場景之間的切換，通過預(yù)先設(shè)計的模擬案例、實驗實訓(xùn)任務(wù)點模擬公安實戰(zhàn)情境，較之傳統(tǒng)公安院校教學(xué)模式有著情境化程度更高、教學(xué)場景切換時間投入更低的優(yōu)勢。

（二）實戰(zhàn)化教學(xué)理念下的三維虛擬仿真技術(shù)支持

“實戰(zhàn)化”教學(xué)是新詞，然對其特定內(nèi)涵進(jìn)行梳理后不難發(fā)現(xiàn)， 其實質(zhì)就是以往公安教育常言的“實踐性”教學(xué)，只是隨著公安工作和教育事業(yè)的發(fā)展變化，到了新時代其內(nèi)容更豐滿，更具立體感了。①周忠偉，周煜：《歷史與未來：對公安院校實戰(zhàn)化教學(xué)的回顧與思考》，載《江西警察學(xué)院學(xué)報》，2021年第2期，第124至128頁。進(jìn)入新時代、新階段，面對日益復(fù)雜的社會形勢和不斷深化的警務(wù)變革，公安院校作為培養(yǎng)造就新時代公安事業(yè)高素質(zhì)人才的重要陣地，承擔(dān)著重要而特殊的使命，這也決定了公安院校的教學(xué)訓(xùn)練要按照習(xí)近平總書記所提出的“強化全警實戰(zhàn)訓(xùn)練，鍛造能打勝仗隊伍”重要指示精神，要充分結(jié)合新時代特點進(jìn)行改革與創(chuàng)新，大力開展實戰(zhàn)化背景下的教學(xué)訓(xùn)練改革與創(chuàng)新。②王福柱，劉志勇，耿亞波：《實戰(zhàn)化背景下的公安院校教學(xué)訓(xùn)練模式改革》，載《河北公安警察職業(yè)學(xué)院學(xué)報》，2021年第1期，第71至78頁。在傳統(tǒng)模擬演練出的復(fù)雜場所中，因為模擬學(xué)員缺乏實戰(zhàn)經(jīng)驗，存在一定的訓(xùn)練安全風(fēng)險，如果降低逼真度又難以達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。

將公安實際教學(xué)中“難再現(xiàn)、高危險、高成本”的教學(xué)內(nèi)容，通過三維虛擬仿真技術(shù)為載體，讓學(xué)員借助先進(jìn)的三維虛擬仿真技術(shù)、特別是沉浸的虛擬現(xiàn)實技術(shù)在虛擬世界中解決實際問題。以上海公安學(xué)院監(jiān)管專業(yè)為例，通過建設(shè)“監(jiān)所三維虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)”，能夠為開展“監(jiān)所重大疫情防控風(fēng)險預(yù)警與評估”“監(jiān)所模擬火情等災(zāi)害類事件的管控”“監(jiān)所突發(fā)疾病類事件處置”等科目實訓(xùn)實驗提供技術(shù)支持。以“智慧教學(xué)”改革提升“智慧監(jiān)管”教學(xué)水平，提高學(xué)生從事監(jiān)管工作的應(yīng)變能力與心理素質(zhì)，實現(xiàn)真實實驗不具備或者難以完成的教學(xué)功能。在涉及高危或極端的環(huán)境、不可及或不可逆的操作，高成本、高消耗、大型或綜合訓(xùn)練等情況時，提供可靠、安全和經(jīng)濟的實驗項目。

（三）三維虛擬仿真技術(shù)支持下教學(xué)成本控制優(yōu)勢

基于三維虛擬仿真技術(shù)的智慧教學(xué)改革，成本投入主要分為三個部分，即：前期的硬件建設(shè)、三維虛擬仿真實驗實訓(xùn)教學(xué)軟件開發(fā)、軟硬件日常維護(hù)與升級。前期的硬件設(shè)施建設(shè)，主要是完成沉浸式虛擬環(huán)境的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。三維虛擬仿真實驗實訓(xùn)教學(xué)軟件開發(fā)，主要是根據(jù)三維虛擬仿真實驗實訓(xùn)內(nèi)容進(jìn)行開發(fā)。沉浸式虛擬環(huán)境的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)包括：服務(wù)器、同步操縱控制器、位置追蹤系統(tǒng)等硬件基礎(chǔ)投入。三維虛擬仿真實訓(xùn)內(nèi)容開發(fā)包括：模擬監(jiān)所虛擬場景框架；模擬監(jiān)所虛擬實訓(xùn)方案預(yù)設(shè)及演示功能框架；分組實訓(xùn)功能模塊這三個部分。沉浸式虛擬環(huán)境的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，為課堂虛擬課程顯示提供載體支持。而三維虛擬仿真實訓(xùn)功能開發(fā)，主要是為實際所需的虛擬課程提供解決方案。

與傳統(tǒng)實驗實訓(xùn)教學(xué)模式的成本投入相比較，基于三維虛擬仿真技術(shù)的智慧教學(xué)改革具有以下幾個方面成本投入優(yōu)勢。一是相較于傳統(tǒng)實驗實訓(xùn)的建設(shè)周期短，基礎(chǔ)環(huán)境設(shè)施建設(shè)成本相對較低?；谌S虛擬仿真技術(shù)的智慧教學(xué)改革，無須根據(jù)公安實訓(xùn)實驗環(huán)境需求大規(guī)模建設(shè)場地與設(shè)施，能夠節(jié)約大量場地、硬件投入成本，縮短相應(yīng)實訓(xùn)場所建設(shè)周期。二是能夠?qū)崿F(xiàn)高風(fēng)險實驗實訓(xùn)場景的低投入、低風(fēng)險運作。三維虛擬仿真化的情境設(shè)計，能夠?qū)⒃S多公安傳統(tǒng)實驗實訓(xùn)無法實現(xiàn)的危險場景再現(xiàn)，以相對較低的實驗實訓(xùn)成本投入實現(xiàn)一些高風(fēng)險的警務(wù)實戰(zhàn)教學(xué)目標(biāo)。例如，借助三維虛擬仿真技術(shù)對公安監(jiān)所火情、臺風(fēng)等災(zāi)害下的人員疏散與安全管控開展模擬實驗實訓(xùn)，師生通過三維模擬實驗實訓(xùn)路徑驗證防控方案設(shè)計的合理性，掌握安全管控要點，實現(xiàn)傳統(tǒng)實驗實訓(xùn)模式投入大量人力、物力都難以實現(xiàn)的教學(xué)目標(biāo)。三是日常維護(hù)與管理成本的進(jìn)一步降低?；谌S虛擬仿真技術(shù)的智慧教學(xué)，主要通過軟件實施，硬件損耗相對較少，類似于日常生活中使用的電腦，維護(hù)與管理成本都低于傳統(tǒng)實訓(xùn)場所。四是智慧教學(xué)中應(yīng)用智慧公安新技術(shù)周期更短、投入成本更低。在三維虛擬仿真技術(shù)支持下，能夠打破以往智慧公安新技術(shù)應(yīng)用的教學(xué)傳統(tǒng)，無須購買警務(wù)裝備實物，只需要將新技術(shù)、新裝備通過三維虛擬仿真技術(shù)在應(yīng)用場景中通過設(shè)計其實現(xiàn)其教學(xué)功能。在節(jié)約大量采購與維護(hù)資金的同時，還能夠大幅度縮短新技術(shù)、新裝備從生產(chǎn)、采購到應(yīng)用于教學(xué)的周期，實現(xiàn)公安院校緊貼實戰(zhàn)的教學(xué)管理目標(biāo)。

三、基于三維虛擬仿真技術(shù)的公安院校智慧教學(xué)改革

（一）三維虛擬仿真技術(shù)支撐下的情境化教學(xué)模式改革

情境認(rèn)知理論被稱為第二代認(rèn)知科學(xué)，該理論整合了教育心理學(xué)等學(xué)科的研究，強調(diào)認(rèn)知主體、知識、情境之間的交互，在情境認(rèn)知理論看來，情境在認(rèn)知中有不可替代的作用，只有在一定的情境中，認(rèn)知才有意義，認(rèn)知不可能脫離情境單獨存在。①阮楊晶，高燕，潘武玲，張帆：《情境認(rèn)知視角下基于信息技術(shù)的軍校實戰(zhàn)化教學(xué)改革探析》，載《現(xiàn)代職業(yè)教育》，2021年第20期，第170至171頁。認(rèn)知的實質(zhì)就是認(rèn)知主體、知識、情境三者之間交互作用的過程。三維虛擬仿真技術(shù)支撐下的智慧教學(xué)，為情境化教學(xué)模式改革提供了有力的支撐。一是三維虛擬仿真技術(shù)打破了傳統(tǒng)教學(xué)的課堂物理邊界，能夠?qū)⑿?nèi)外實驗實訓(xùn)場景引入改造后的智慧教室，借助三維地圖、AR/VR等新技術(shù)的應(yīng)用，在課堂上創(chuàng)造出虛擬環(huán)境，為學(xué)生提供了全新的教學(xué)環(huán)境與體驗。二是集合了講授、實訓(xùn)、實驗三位一體的三維虛擬仿真情境化教學(xué)模式，能夠為學(xué)生提供沙盤推演、角色扮演等互動環(huán)境。傳統(tǒng)課堂教學(xué)的教師講授、學(xué)生聆聽模式被徹底打破，學(xué)生在角色扮演過程中開展體驗式學(xué)習(xí)，知識點講授、模擬實訓(xùn)、教學(xué)實驗之間三者之間聯(lián)系變得更加密切。三是三維虛擬仿真技術(shù)支撐下的教師教學(xué)更加靈活，教師可以通過三維虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用平臺更加及時、精準(zhǔn)地掌控學(xué)生學(xué)習(xí)情況。教師的課堂角色更像游戲管理者，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況實時調(diào)整教學(xué)重點與教學(xué)難度，差異化的教學(xué)模式會在不同學(xué)習(xí)能力的學(xué)生團(tuán)隊之間體現(xiàn)的更加明顯。

（二）三維模擬高風(fēng)險實戰(zhàn)情境設(shè)計下的模擬教學(xué)環(huán)境

三維虛擬仿真技術(shù)在公安院校智慧教學(xué)中的應(yīng)用，具有很強的的針對性，對教學(xué)內(nèi)容與實戰(zhàn)設(shè)計的專業(yè)性非常高。鑒于模擬實戰(zhàn)情境設(shè)計所需要投入的時間、人力與資源成本，模擬實戰(zhàn)情境的設(shè)計方向主要聚焦于高風(fēng)險、高難度的公安實戰(zhàn)情境。而這些高風(fēng)險公安實戰(zhàn)情境一般也無法通過線下實驗實訓(xùn)形式有效展開。一方面，三維虛擬仿真技術(shù)重點是要解決公安工作中，高風(fēng)險實戰(zhàn)情境的模擬訓(xùn)練難題。傳統(tǒng)訓(xùn)練模式很難再現(xiàn)類似監(jiān)所脫逃、暴獄、突發(fā)死亡等危險場景，無法讓學(xué)員沉浸在高危環(huán)境中去體驗。在傳統(tǒng)的模擬高風(fēng)險案例訓(xùn)練中，因為模擬學(xué)員缺乏實戰(zhàn)經(jīng)驗，存在一定的訓(xùn)練安全風(fēng)險，如果降低逼真度那么又達(dá)不到訓(xùn)練的預(yù)期效果。而三維虛擬仿真技術(shù)卻能夠?qū)㈩愃泼撎?、暴獄、突發(fā)死亡等危險場景呈現(xiàn)在學(xué)生面前，通過一系列同態(tài)情境模擬，通過三維立體動態(tài)推演，最終實現(xiàn)高風(fēng)險公安實戰(zhàn)案例教學(xué)目標(biāo)。另一方面，三維虛擬仿真技術(shù)能夠為高風(fēng)險、高難度公安實戰(zhàn)方案驗證提供技術(shù)支持。例如，通過模擬公安監(jiān)所疫情的發(fā)現(xiàn)與傳播路徑，對現(xiàn)有監(jiān)所疫情防控方案進(jìn)行風(fēng)險評估，根據(jù)驗證結(jié)論完善隔離區(qū)域設(shè)置、人員救治與流動路線等相關(guān)防控方案。今后，三維虛擬仿真技術(shù)所能夠提供的高風(fēng)險實戰(zhàn)情境，不僅能夠為公安院校智慧教學(xué)改革提供支持，還能夠為公安實戰(zhàn)提供智力支持。

（三）實戰(zhàn)經(jīng)驗與算法構(gòu)建起三維模擬教學(xué)的案例設(shè)計

在“大數(shù)據(jù)，小定律”技術(shù)范式下，人們以量子力學(xué)為基礎(chǔ)，利用規(guī)則由小數(shù)據(jù)產(chǎn)生大數(shù)據(jù)，再由大數(shù)據(jù)練就“小定律”，通過“小定律”精準(zhǔn)地掌握知識，人工智能算法正是利用了這種“大數(shù)據(jù)，小定律”技術(shù)范式。①鄭智航：《人工智能算法倫理危機與法律規(guī)制》，載《法律科學(xué)（西北政法大學(xué)學(xué)報）》，2021年第1期，第14至26頁。這種技術(shù)范式要求算法建立在概率統(tǒng)計的數(shù)理基礎(chǔ)上，并通過智能化的機器依據(jù)特定場景、語境和實用需要，從海量的“大數(shù)據(jù)”中，隨機提取特定的“小定律”，從而對行為形成一種反饋機制。②余成峰：《法律的“死亡”：人工智能時代的法律功能危機》，載《華東政法大學(xué)學(xué)報,2018 年第2期，第9頁。一方面，實戰(zhàn)經(jīng)驗與算法構(gòu)建起模擬教學(xué)案例的設(shè)計基礎(chǔ)。公安實戰(zhàn)案例通過算法形式，以三維虛擬仿真形式貫穿于智慧教學(xué)始終。公安實戰(zhàn)案例情境化程度的高低，取決于算法對于實戰(zhàn)案例的細(xì)節(jié)呈現(xiàn)。教師通過實戰(zhàn)案例收集、實戰(zhàn)經(jīng)驗解析與算法相融合，最終將最真實的案例呈現(xiàn)在模擬教學(xué)中。另一方面，模擬案例的設(shè)計又具有相當(dāng)?shù)撵`活性。模擬案例源于實戰(zhàn)經(jīng)驗，但又不能僅限于實戰(zhàn)經(jīng)驗。模擬案例設(shè)計的重點、難點與評價教學(xué)與評價依據(jù)，都要根據(jù)教學(xué)需求重新設(shè)計，多樣化的模擬案例推演路徑，是三維虛擬仿真教學(xué)案例設(shè)計的重要特征。由于學(xué)員的學(xué)情因知識結(jié)構(gòu)不同、掌握的技能水平不同、執(zhí)法程序意識、安全意識的不同，同態(tài)情境教學(xué)下的學(xué)生想學(xué)習(xí)表現(xiàn)也會具有一定差異性。模擬案例的設(shè)計，可以根據(jù)教學(xué)過程中學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)情況，設(shè)置出不同的案例演變路徑，給予學(xué)生更多地學(xué)習(xí)體驗。

（四）人機一體化設(shè)計支持下的智慧教學(xué)效能評估路徑

在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，教師很難詳細(xì)記錄每個學(xué)生學(xué)習(xí)過程，從而及時掌握真實的教學(xué)效果。人機一體化設(shè)計支持下的智慧教學(xué)改革，能夠通過師生互動、教學(xué)管理、數(shù)字分析等路徑，改變傳統(tǒng)的教師教學(xué)評估模式。一是人機一體化設(shè)計下的師生互動路徑。基于三維虛擬仿真技術(shù)的人機一體化沉浸式教學(xué)設(shè)計，師生均可通過不同角色扮演的途徑進(jìn)入到設(shè)計好的三維模擬環(huán)境中，改變了以往的教學(xué)效能評估模式。在三維模擬人機一體化的設(shè)計框架下，師生的互動較之傳統(tǒng)教學(xué)模式更加頻繁與深入。二是人機一體化支持下的智慧教學(xué)過程性評估路徑。學(xué)生在三維模擬環(huán)境下展開學(xué)習(xí)，而教師則不斷根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)反應(yīng)，調(diào)整教學(xué)進(jìn)度與方向。在三維模擬人機一體化教學(xué)過程管理設(shè)計支持下，改變了以往以課堂提問、隨堂測驗、階段測驗等階段性評估模式，教學(xué)過程性管理成為一種常態(tài)。通過人際一體化實現(xiàn)師生互動的同時，也為實現(xiàn)教學(xué)管理服務(wù)教學(xué)目標(biāo)，從而進(jìn)一步提升教學(xué)效果提供了更為有力的支持。三是人機一體化的智慧教學(xué)最終學(xué)習(xí)評價與教學(xué)效能分析路徑。三維模擬技術(shù)支持下的沉浸式教學(xué)模式，將教師的課前準(zhǔn)備、教法設(shè)計、教學(xué)內(nèi)容、評價標(biāo)準(zhǔn)等教學(xué)工作與學(xué)生的課前預(yù)習(xí)、課內(nèi)表現(xiàn)、課后作業(yè)等學(xué)習(xí)表現(xiàn)深度融合，對于學(xué)習(xí)的評價結(jié)果更加客觀、公正。同時，人機一體化的智慧教學(xué)管理模式，還能夠在減輕教師對于學(xué)習(xí)管理的負(fù)擔(dān)同時，提升對于教學(xué)評估的效率，以數(shù)字化的形式為教師提供教學(xué)評估依據(jù)。當(dāng)然，最終教師還將根據(jù)機器所提供的數(shù)據(jù)開展教學(xué)分析，從而提高教學(xué)評估的效率與準(zhǔn)確性。

（五）三維虛擬仿真教學(xué)體系構(gòu)建與成本控制下的投入

三維虛擬仿真教學(xué)體系的構(gòu)建，由基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與虛擬教學(xué)功能開發(fā)兩部分組成。三維虛擬仿真教學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投入的特點主要呈現(xiàn)：一次性投入成本為主，日常維護(hù)成本較低，階段性升級的特點。而虛擬教學(xué)功能開發(fā)成本投入則呈現(xiàn)：分批設(shè)計與投入，根據(jù)教學(xué)需求與公安實戰(zhàn)變化不斷完善設(shè)計的特點。一項優(yōu)秀的三維虛擬仿真項目，前期的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)只是前提，而重點則在于后期的虛擬教學(xué)功能開發(fā)投入。虛擬教學(xué)功能開發(fā)投入與成本控制具備選擇范圍限定、“拼砌式”設(shè)計、項目化開發(fā)等重要特征。一是對三維虛擬仿真教學(xué)項目的選擇范圍限定。根據(jù)國家教委對于整體虛擬項目建設(shè)應(yīng)充分體現(xiàn)協(xié)同創(chuàng)新、虛實結(jié)合、相互補充、能實不虛的原則，三維虛擬仿真教學(xué)項目選擇以實際教學(xué)中難再現(xiàn)、高危險、高成本的公安實戰(zhàn)內(nèi)容為主。二是“拼砌式”的教學(xué)情境設(shè)計理念控制成本投入。對教學(xué)情境中的公安實戰(zhàn)環(huán)境設(shè)計以“拼砌式”方式開展模塊化設(shè)計。以三維模擬看守所環(huán)境為例，收押室、監(jiān)室、禁閉室等模擬環(huán)境均以模塊化設(shè)計形式，充分挖掘三維虛擬仿真平臺復(fù)制功能優(yōu)勢，可以根據(jù)模擬不同的監(jiān)所規(guī)模、建筑結(jié)構(gòu)、環(huán)境布局特點開展“拼砌式”布局。在節(jié)約環(huán)境設(shè)計成本同時，最大限度通過三維虛擬仿真技術(shù)還原教學(xué)所需模擬環(huán)境。三是虛擬教學(xué)項目的新品開發(fā)。一項優(yōu)秀的三維模擬教學(xué)項目，離不開與公安實戰(zhàn)高度契合的優(yōu)質(zhì)虛擬教學(xué)項目開發(fā)。根據(jù)公安實戰(zhàn)變化特點與虛擬教學(xué)項目開發(fā)經(jīng)驗積累規(guī)律，虛擬教學(xué)項目的開發(fā)應(yīng)當(dāng)是根據(jù)需求階段性開發(fā)并推出。虛擬教學(xué)項目開發(fā)在前期基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與虛擬環(huán)境基礎(chǔ)上，可以節(jié)約大量前期時間、人力與物力投入成本。因此，三維虛擬仿真教學(xué)體系構(gòu)建隨著項目建設(shè)時間推移，其后期成本控制集約型與規(guī)模性的優(yōu)勢將更加凸顯。