芻議5G時代VR技術(shù)在警犬技術(shù)本科實訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用

楊浩哲 陸浩然

一、5G＋VR教學(xué)模式背景

第五代移動通信技術(shù)簡稱5G技術(shù)，是一種具備高速率、低延遲和大連接等特點的新一代寬帶移動通信技術(shù)，可滿足高清視頻傳輸，可為用戶提供增強現(xiàn)實、虛擬現(xiàn)實等體驗等。VR技術(shù)全稱為虛擬現(xiàn)實技術(shù)，它利用計算機生成一種交互式的三維動態(tài)視景能夠使用戶沉浸到該環(huán)境中，具備沉浸性、交互性、構(gòu)想性的特點。在5G的高傳輸速度的基礎(chǔ)上，VR所帶來的視覺體驗將會大大提升，使用者可以在低延遲的VR世界里，從而獲得更好的沉浸式體驗。

近年來我國VR技術(shù)飛速發(fā)展，給其在教育領(lǐng)域應(yīng)用提供了可能。早在2018年，教育部就決定將VR技術(shù)列入教育信息化的年度重點工作任務(wù)，并設(shè)置“虛擬現(xiàn)實應(yīng)用技術(shù)”專業(yè)。隨著國家政策的大力支持，越來越多的高校將VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)引入教學(xué)當(dāng)中。VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)改變了傳統(tǒng)教育模式，使學(xué)生不再局限于傳統(tǒng)課堂，通過搭建不同教學(xué)場景，讓學(xué)生沉浸于虛擬現(xiàn)實課堂，獲得不同學(xué)習(xí)體驗。

警犬技術(shù)實訓(xùn)教學(xué)受到諸多影響。例如突發(fā)公共衛(wèi)生事件以及既往實訓(xùn)中由于受訓(xùn)犬的傷病、受訓(xùn)犬的警用素質(zhì)低下等原因影響實訓(xùn)效果的問題。多方面因素重疊、共振，給當(dāng)前的警犬技術(shù)本科生實訓(xùn)教學(xué)帶來了極大不便和困境。學(xué)生由于接觸實訓(xùn)犬的時間大大減少，只能在線上教學(xué)中學(xué)習(xí)相關(guān)知識，理論與實踐未能形成良好轉(zhuǎn)化，不利于學(xué)生形成自身能力。通過將5G+VR技術(shù)引入警犬實訓(xùn)教學(xué)中，可以保障學(xué)生在校期間，即使受突發(fā)公共衛(wèi)生事件影響，或是其他原因無法面對面進行警犬實訓(xùn)時，仍可使用校內(nèi)的VR設(shè)備進行部分警犬技術(shù)實操學(xué)習(xí)。同時也為解決警犬因傷病無法正常訓(xùn)練、學(xué)生因訓(xùn)練手法不成熟對警犬能力造成不良影響等問題帶來解決新思路。

二、5G+VR技術(shù)融入警犬實訓(xùn)教學(xué)特點

線上課程直播、慕課等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方式是當(dāng)下主流網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方式，但并未在學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性以及知識吸收率上有所突破?；趩虃シ宓刃鹿谝咔槠陂g清華大學(xué)學(xué)生在線學(xué)習(xí)行為調(diào)查結(jié)果顯示，互動性不足、學(xué)習(xí)效率降低、專注力下降、缺乏利于學(xué)習(xí)的外部環(huán)境等是當(dāng)下在線學(xué)習(xí)面臨的主要挑戰(zhàn)。而5G通信技術(shù)可以優(yōu)化VR體驗、豐富內(nèi)容形式，擺脫有線桎梏。5G技術(shù)在VR教育教學(xué)技術(shù)中，提供了足夠的流暢度和強大的畫質(zhì)感，給學(xué)生一種極強的仿真性，讓學(xué)生有了極高的參與感和沉浸感，從而在VR應(yīng)用場景中與事物進行實時的互動，完成信息的傳遞與接收。而5G技術(shù)在互動的過程中提高VR的性能，增加VR技術(shù)在應(yīng)用過程中的實時交互性以及流暢度，使學(xué)生進入“真實”的“訓(xùn)犬世界”，打破教學(xué)時空限制，獲得較為完全的沉浸感，提高實時交互性。有效解決了傳統(tǒng)網(wǎng)課中互動性不足、學(xué)習(xí)效率低下等問題。

三、5G+VR技術(shù)融入警犬實訓(xùn)教學(xué)優(yōu)勢

（一）逼真的教學(xué)感受激發(fā)學(xué)習(xí)熱情

VR教學(xué)方式新穎且功能強大。學(xué)生通過頭戴式VR設(shè)備和交互用手柄“進入”警犬實訓(xùn)場地，學(xué)習(xí)教師提前準(zhǔn)備的課程內(nèi)容。逼真的訓(xùn)練方式和沉浸式的教學(xué)體驗可以提高學(xué)生的參與度和學(xué)習(xí)興趣。與此同時，在學(xué)生進入虛擬場景的同時，教師也會實時控制學(xué)生的學(xué)習(xí)時間，全面監(jiān)控教學(xué)進度，積極引導(dǎo)，適當(dāng)指引，防止學(xué)生過度沉迷于VR虛擬教學(xué)。該教學(xué)方式既可以通過其流暢而真實的畫面以及實時反饋的手柄按鍵給予學(xué)生充分的沉浸感，又能做到寓教于樂、調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)主動性，化主動為被動。與此同時，在5G基礎(chǔ)上搭建起的5G+VR教學(xué)平臺，因有5G技術(shù)的加持，使得VR平臺教學(xué)擁有其他教學(xué)方式所無法比擬的穩(wěn)定性，學(xué)生在學(xué)習(xí)的同時不必?fù)?dān)心因網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定所帶來的延遲、卡頓等問題導(dǎo)致聽課效率低下。通過穩(wěn)定的教學(xué)方式給學(xué)生提供更安心的學(xué)習(xí)體驗，增強學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。因此，5G+VR的教學(xué)方式可以在一定程度上解決網(wǎng)絡(luò)教學(xué)直播、慕課等教學(xué)方式的代入感不足、學(xué)生參與感較低的問題。

（二）突破時間空間束縛

在傳統(tǒng)的警犬訓(xùn)練中，學(xué)生與犬必須同時在訓(xùn)練場地進行訓(xùn)練，然而在突發(fā)公共衛(wèi)生事件的影響下學(xué)生可能面臨的問題有以下兩點：學(xué)生無法接觸到受訓(xùn)犬和學(xué)生訓(xùn)練時間因開學(xué)延遲而大幅減少。在此條件下，傳統(tǒng)的教學(xué)方式難以實現(xiàn)有效的教學(xué)，而5G+VR技術(shù)可以很好地彌補這兩個問題。首先，VR訓(xùn)練設(shè)備可以突破空間上的局限，學(xué)生無須一定要在訓(xùn)練場上與受訓(xùn)犬共同接受訓(xùn)練，VR訓(xùn)練設(shè)備可以帶領(lǐng)學(xué)生體驗到較為真實的訓(xùn)練環(huán)境，還可以模擬所有的訓(xùn)練場景，包括惡劣天氣和復(fù)雜訓(xùn)練場景，豐富學(xué)生的見識面，激發(fā)學(xué)生的求知欲，增強學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，并在將來的警犬訓(xùn)練工作中可以應(yīng)對自如。其次，5G+VR技術(shù)通過5G實現(xiàn)信息交流傳播，更是拓展了VR教學(xué)的平臺，5G所特有的速度快，延遲低等特性，打破時空束縛，使教師和學(xué)生的課程信息共享成為可能，實時的師生交互則更有利于學(xué)生的訓(xùn)練，為穩(wěn)定的授課提供了保障，從而更加有效的模擬真實的訓(xùn)犬課程。除此之外，對于警犬還存在有超限抑制、受傷、發(fā)情、生病等一系列影響訓(xùn)練、耽誤訓(xùn)練進度的情況，學(xué)生在實訓(xùn)中面對這樣的情況往往會不知所措，浪費許多的時間，甚至還會面臨換犬或和同學(xué)共訓(xùn)一頭犬的情況，使本就少的訓(xùn)練時間進一步減少了，但是VR訓(xùn)練所模擬的情況可以去除犬自身影響訓(xùn)練的情況，學(xué)生可以隨時隨地進行訓(xùn)練，無須考慮犬的狀態(tài)，從而更好地增強自己的訓(xùn)犬技術(shù)。

（三）虛擬訓(xùn)練減少學(xué)生不規(guī)范操作

犬是會受訓(xùn)導(dǎo)員的不規(guī)范操作而產(chǎn)生不良習(xí)慣的。在日常訓(xùn)練中，訓(xùn)導(dǎo)員可能只是不經(jīng)意犯的小錯誤就會造成犬在日后的訓(xùn)練及工作中產(chǎn)生不良習(xí)慣。有些不良習(xí)慣會導(dǎo)致部分性能優(yōu)良的犬無法成為一頭正式警犬。嚴(yán)重的，甚至?xí)诰谖磥碚焦ぷ髦谐蔀閷?dǎo)致任務(wù)失敗的關(guān)鍵因素。尤其是在搜爆中，如果在平時的訓(xùn)練中，訓(xùn)導(dǎo)員不去刻意訓(xùn)練犬的示警方式，使犬養(yǎng)成扒、吠叫等錯誤的示警方式，那么在今后的工作中極有可能會釀成事故，不僅威脅犬的生命安全甚至?xí){到訓(xùn)導(dǎo)員的安全。但是在VR技術(shù)的幫助下，學(xué)生可以嘗試不同的方法來實現(xiàn)對犬的訓(xùn)導(dǎo)，其中一些不規(guī)范的訓(xùn)練方式及其導(dǎo)致的后果都會在模擬訓(xùn)練中體現(xiàn)出來。學(xué)生通過不斷地嘗試，便可以知道如何用正確的方式訓(xùn)犬以避免警犬養(yǎng)成不良習(xí)慣。一方面，可以拓寬學(xué)生的知識面和實操能力，使其在實訓(xùn)中避免此等不當(dāng)訓(xùn)練方式，另一方面，也免于犬養(yǎng)成不良習(xí)性，也是對犬的一種保護。

四、警犬實訓(xùn)中5G+VR技術(shù)的具體構(gòu)建及應(yīng)用

（一） 5G+VR授課的實現(xiàn)方式

5G網(wǎng)絡(luò)是構(gòu)建學(xué)校VR教學(xué)平臺的基礎(chǔ)，能夠解決當(dāng)前VR教學(xué)平臺視頻播放內(nèi)容卡頓、VR畫面不清晰等問題。通過5G的高效傳輸速率實現(xiàn)教學(xué)視頻的清晰播放，同時為學(xué)生提供高質(zhì)量的虛擬操作環(huán)境。在5G技術(shù)的支持下，手機、電腦等終端設(shè)備均可以連接VR設(shè)備，為學(xué)生穩(wěn)定的授課環(huán)境提供保障，給予學(xué)生提供沉浸式的學(xué)習(xí)體驗。

2018年教育部高教司發(fā)布公告公布了2018年第一批產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目申報指南，上海維拓網(wǎng)絡(luò)科技有限公司旗下品牌“摩爾空間”獲批成為共建單位，摩爾空間作為新興VR教學(xué)平臺企業(yè)，旗下有系列VR教學(xué)軟件：MolspaceX VR編輯器、MolCS VR中控系統(tǒng)、MolYUN VR云系統(tǒng)、MolPort VR教育資源平臺以及各學(xué)科專業(yè)VR課件。該平臺具有支持多人互動、多視角觀看、課件播放與錄制等特點，該公司曾在2019年推出與公安科目相關(guān)的“兇案現(xiàn)場偵查流程實訓(xùn)課件”，輔助公安人員學(xué)習(xí)。因此可以與此類VR科技公司合作，將警犬技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)過程融入虛擬教學(xué)環(huán)境中，利用先進的通信技術(shù)，實現(xiàn)即時、交互、自主的教學(xué)環(huán)境，使同學(xué)突破時間、空間的限制自主學(xué)習(xí)。

在使用上，教師使用VR設(shè)備將事先編輯好的模擬訓(xùn)練通過虛擬現(xiàn)實呈現(xiàn)出來，學(xué)生通過VR設(shè)備選擇不同科目進行警犬模擬訓(xùn)練。然后，在模擬訓(xùn)練中系統(tǒng)會根據(jù)學(xué)生的操作進而模擬警犬的反應(yīng)，該反應(yīng)會基于學(xué)生操作是否規(guī)范和正確，從而模擬警犬在真實訓(xùn)練中常見的不同反應(yīng)。最后，系統(tǒng)會依據(jù)學(xué)生的操作進行打分，并總結(jié)出學(xué)生的不規(guī)范操作。教師根據(jù)VR設(shè)備的評分，對學(xué)生的易錯點進行及時的課后講解。

（二） 5G+VR的教學(xué)內(nèi)容

5G+VR教學(xué)涉及的課程內(nèi)容為警犬實訓(xùn)課程，教師和技術(shù)人員合作完成教學(xué)互動視頻，教師負(fù)責(zé)上傳訓(xùn)犬相關(guān)的視頻影像資料，技術(shù)人員負(fù)責(zé)將資料落實為可供學(xué)生交互的VR課程視頻，與此同時，教師也會監(jiān)督制作過程，保障重要知識點均在VR課程中體現(xiàn)出來。每節(jié)視頻課程約為15分鐘，課程內(nèi)結(jié)構(gòu)分布為：前5分鐘為教師講述知識點，介紹實訓(xùn)操作中的注意事項階段。后10分鐘為VR學(xué)習(xí)階段。在學(xué)生進行VR訓(xùn)練的時候，教師可以通過大屏幕實時觀看學(xué)生視角的訓(xùn)練內(nèi)容，教師可以結(jié)合自己的訓(xùn)練經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在的問題，在訓(xùn)練結(jié)束后提出問題并幫助學(xué)生改正。

（三）訓(xùn)練場景布局

在訓(xùn)練場景的設(shè)計上既需貼合實際，又應(yīng)當(dāng)考慮特殊的訓(xùn)練場景。例如：警犬搜索、撲咬、警戒等學(xué)生日常訓(xùn)練場景。除此之外，還包括如大風(fēng)、暴雨等極端天氣的訓(xùn)練場景。VR技術(shù)除了可以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的警犬警用素質(zhì)，還可以設(shè)計學(xué)生平時不易接觸到的危險、復(fù)雜場景，例如：搜毒、搜爆、直升機索降等警犬訓(xùn)練場景進行模擬，既能增強學(xué)生應(yīng)對多樣場景的能力，也能拓寬學(xué)生的見世面，在未來工作中能夠更好地適應(yīng)復(fù)雜工作需求。

（四）引入VR警犬訓(xùn)練體系，重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容

因為警犬實訓(xùn)的條件有限，許多學(xué)生的警犬訓(xùn)練學(xué)知識都來自書本和視頻，學(xué)生在掌握相關(guān)知識后需要進一步提升自身的訓(xùn)練能力，而戶外的實訓(xùn)課總是會因突發(fā)公共事件等特殊情況所影響，嚴(yán)重影響學(xué)生的實際操作能力。警犬訓(xùn)練包含基礎(chǔ)能力和使用能力訓(xùn)練，VR警犬訓(xùn)練一旦被引入，將促進警犬訓(xùn)練教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成。警犬訓(xùn)練并不是一項容易的學(xué)科，它需要不斷地積累經(jīng)驗，加入VR訓(xùn)練后學(xué)生可以反復(fù)練習(xí)，從而進一步增加學(xué)生的訓(xùn)練經(jīng)驗。

（五）構(gòu)建VR教學(xué)場景，改革教育手段

警犬訓(xùn)練容易受到場地、天氣、個體等因素的限制，導(dǎo)致課時緊張，無法在有限時間內(nèi)完成教學(xué)目標(biāo)，而通過VR訓(xùn)練的手段可以彌補傳統(tǒng)訓(xùn)練的弊端。改革后的教學(xué)內(nèi)容如下：

1.教師在訓(xùn)練前準(zhǔn)備需要教授的訓(xùn)練科目并對學(xué)生進行理論講解，在理論講解完畢后學(xué)生進入實驗室并通過VR設(shè)備進行警犬模擬訓(xùn)練。

2.在模擬訓(xùn)練中系統(tǒng)會基于學(xué)生操作是否規(guī)范和正確，從而模擬警犬在真實訓(xùn)練中常見的不同反應(yīng)。例如學(xué)生在對犬使用誘導(dǎo)結(jié)合機械刺激的方法進行坐姿訓(xùn)練的時候，具體操作為左手上提牽引帶后適度擊打、按壓犬的腰角，犬坐下后對犬進行獎勵。系統(tǒng)會判斷學(xué)生操作是否規(guī)范，若規(guī)范則繼續(xù)進行訓(xùn)練，若不規(guī)范則犬會出現(xiàn)不良行為導(dǎo)致訓(xùn)練失敗。

3.在訓(xùn)練中，系統(tǒng)將學(xué)生視角的訓(xùn)練實時傳輸，教師可以觀看學(xué)生訓(xùn)練，隨時指出學(xué)生訓(xùn)練中的錯誤。在實際訓(xùn)練中教師的指導(dǎo)對學(xué)生的操作有重要意義，也盡可能避免對犬造成不良影響。

4.系統(tǒng)會依據(jù)學(xué)生的操作進行打分，并總結(jié)出學(xué)生的不規(guī)范操作。方便學(xué)生課后進行總結(jié)，便于發(fā)現(xiàn)自身的問題并及時改正。

（六）采用虛擬與現(xiàn)實相結(jié)合的教育模式

警犬訓(xùn)練不能只拘泥于模擬訓(xùn)練，警犬作為一種生物，它擁有自主思維，光靠模擬是無法實現(xiàn)的，從虛擬訓(xùn)練跨向現(xiàn)實訓(xùn)練是實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的關(guān)鍵一步。真實警犬訓(xùn)練之前的模擬訓(xùn)練主要是為加強學(xué)生對訓(xùn)練中注意事項的把握，通過反復(fù)訓(xùn)練形成肌肉記憶，從而真正接觸犬后可以做到得心應(yīng)手。在我們警犬訓(xùn)練中會根據(jù)不同犬的神經(jīng)類型進行有針對性的訓(xùn)練，例如外抑制較強的犬需要在環(huán)境相對安靜的時候單獨訓(xùn)練。這類情況必須要在學(xué)生帶犬后進行“因材施教”。

五、5G+VR授課實際應(yīng)用中存在的問題及解決方法

5G+VR技術(shù)目前屬于前沿技術(shù)，前期在資金和技術(shù)方面的投入相對較大，在實際投入應(yīng)用后會存在后期保養(yǎng)、系統(tǒng)更新等系列工作，這也需要一筆巨大的投入，同時將這項技術(shù)運用于警犬技術(shù)更是需要學(xué)校和其他官方層面的資金與技術(shù)支持。

教師是訓(xùn)練中不可缺失的關(guān)鍵，如果只是局限于訓(xùn)練結(jié)束后系統(tǒng)總結(jié)的不規(guī)范訓(xùn)練是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需要教師進行指導(dǎo)。因此，該技術(shù)對教師的要求也十分高，教師要不斷地進行學(xué)習(xí)，提高自己的專業(yè)素養(yǎng)，同時也要熟練運用該技術(shù)進行訓(xùn)練，只有這樣才可以正確積極的引導(dǎo)學(xué)生進行訓(xùn)練。該訓(xùn)練模式具有很高的自由度，給學(xué)生帶來極強的娛樂性，如果學(xué)生不具備較高的自制力，學(xué)生將訓(xùn)練簡單當(dāng)成游戲，不從中學(xué)習(xí)，那么模擬訓(xùn)練所帶來的結(jié)果可能適得其反。而且5G+VR的設(shè)備價格都是比較高昂的，一點損壞可能就會帶來巨額的維修費用。因此我們要加強訓(xùn)練時的監(jiān)管，設(shè)立專門的實驗室，制定相應(yīng)的規(guī)章制度和使用守則，配備具有專業(yè)知識和技術(shù)設(shè)備的管理員，對一些簡單的設(shè)備問題可以進行維修，保障設(shè)備的平穩(wěn)運行。不僅如此，教師也要督促學(xué)生遵守相應(yīng)的規(guī)章制度和使用守則，學(xué)生之間更要相互監(jiān)督，共同規(guī)范訓(xùn)練，愛護設(shè)備。

警犬訓(xùn)練的內(nèi)容具有一定的保密性，如果該訓(xùn)練模式流入社會之中，那么勢必會造成一定的不良影響，如果不法分子也借此了解警犬訓(xùn)練的相關(guān)內(nèi)容，那么會大大降低破案效率，甚至讓犯罪分子逍遙法外。所以我們要對該設(shè)備與技術(shù)采取一定的保密措施，防止其流向社會。

六、結(jié)束語

作為信息時代的見證者，信息化教學(xué)已逐漸進入大眾視野，我們?nèi)孕枰粩嗵剿髯詈线m學(xué)生的現(xiàn)代化的教學(xué)方式，來使學(xué)生學(xué)習(xí)效率最大化。而5G+VR教學(xué)在當(dāng)下作為一種新穎的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)形式，更好地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升了互動參與感。相較于以往的以教師為主的授課模式，5G+VR的授課模式，使學(xué)生可以具體化了解警犬實訓(xùn)課程的操作流程，并使學(xué)生在聽課同時，也必須有自己的獨立思考。而5G+VR也有它不可避免的缺點，制作成本高，需要制作教師有一定的時間和精力去完善相關(guān)內(nèi)容。但在信息化教學(xué)不斷地發(fā)展之下，弊端也將會被慢慢克服。