基于VR技術(shù)的校園安全教育平臺(tái)設(shè)計(jì)

楊鵬飛 鄭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院

薛金 上海市工商外國語學(xué)校

●虛擬現(xiàn)實(shí)在校園安全教育中的應(yīng)用

1.傳統(tǒng)校園安全教育

目前，傳統(tǒng)校園安全教育尚存在一些不足，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①傳統(tǒng)校園安全教育過于依賴書本知識和課堂教學(xué)，難以真正激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度。[1]②傳統(tǒng)校園安全教育缺乏互動(dòng)性和實(shí)踐機(jī)會(huì)。學(xué)生在傳統(tǒng)教育方式下很少有機(jī)會(huì)參與實(shí)際場景的模擬和實(shí)踐訓(xùn)練，無法真正鍛煉其面對危險(xiǎn)情況時(shí)的反應(yīng)能力和處理能力。這種理論與實(shí)踐脫節(jié)的情況限制了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。③傳統(tǒng)校園安全教育存在信息傳遞不及時(shí)和不全面的問題。校園安全問題的形式多樣化且變化速度快，傳統(tǒng)的安全教育方式在信息獲取和傳遞上存在一定的滯后性。

2.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在校園安全教育中的應(yīng)用優(yōu)勢

①沉浸式的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。學(xué)生可以通過虛擬場景模擬真實(shí)的校園安全事件，如火災(zāi)、地震等，以及應(yīng)對和處理這些事件的方法。[2]②訓(xùn)練安全性和經(jīng)濟(jì)性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以通過模擬場景的方式展示各種危險(xiǎn)和應(yīng)對情境。同時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用不僅可以避免實(shí)地訓(xùn)練的高成本和實(shí)施困難，還可以不斷重復(fù)練習(xí)，提高學(xué)生的應(yīng)對能力。③個(gè)性化和差異化的教學(xué)。教師可以根據(jù)不同學(xué)生的需求和水平定制虛擬現(xiàn)實(shí)場景，針對性地進(jìn)行教學(xué)。

●平臺(tái)框架

平臺(tái)借助建模工具3DMax軟件和虛擬交互工具Unity3D引擎，有效結(jié)合校園安全中常見事故情境，模擬構(gòu)建虛擬教室、虛擬宿舍等三維場景，提供具有沉浸感的交互體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)消防、溺水、地震等事故應(yīng)急處置和隱患排查的模擬演練，進(jìn)行危險(xiǎn)源辨別和安全知識答題學(xué)習(xí)的模擬體驗(yàn)。[3]

平臺(tái)以虛擬安全展廳形式進(jìn)行呈現(xiàn)，學(xué)生可以360度漫游展廳，查看展廳墻上的安全圖標(biāo)、消防工具和事故案例，同時(shí)設(shè)置答題區(qū)、模擬逃生體驗(yàn)區(qū)、隱患排查體驗(yàn)區(qū)三大體驗(yàn)?zāi)K，各個(gè)體驗(yàn)?zāi)K包含多個(gè)對應(yīng)的不同場景。校園安全教育虛擬平臺(tái)的總體設(shè)計(jì)框架如下頁圖所示。

●平臺(tái)設(shè)計(jì)

1.功能模塊設(shè)計(jì)

①用戶模塊?；拘畔⒌淖约靶薷?，包括用戶注冊、用戶登錄、用戶信息修改等功能。

②答題模塊。提供與場景模擬相匹配的題庫，題庫中共有360道安全知識問答題，學(xué)生可以進(jìn)行答題練習(xí)。同時(shí)，平臺(tái)會(huì)根據(jù)學(xué)生答題情況給出實(shí)時(shí)評估和個(gè)性化反饋。

③模擬逃生。讓學(xué)生在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中體驗(yàn)真實(shí)的緊急情況，學(xué)習(xí)和訓(xùn)練危險(xiǎn)情況下的逃生技巧和應(yīng)急反應(yīng)。

④隱患排查。有效識別和處理潛在的安全隱患，提升學(xué)生的安全意識。

2.交互性設(shè)計(jì)

為了方便用戶操作，提升安全教育教學(xué)效率，無論是在平臺(tái)內(nèi)部，還是不同的模擬場景中，都應(yīng)設(shè)定相關(guān)引導(dǎo)標(biāo)識，幫助學(xué)生快速了解平臺(tái)機(jī)制，獲知平臺(tái)操作流程。同時(shí)，引導(dǎo)界面需遵循無意識設(shè)計(jì)原則，以增強(qiáng)學(xué)生的投入度和參與度，使學(xué)生充分沉浸在虛擬現(xiàn)實(shí)中。[4]

研究表明，基于自然人機(jī)交互技術(shù)的虛擬場景具有強(qiáng)烈的空間感、豐富的抽象表現(xiàn)力和自然的交互方式。[5]因此，在虛擬現(xiàn)實(shí)場景中，設(shè)計(jì)自然的交流方式（如抓取、釋放、移動(dòng)、點(diǎn)擊、投擲、頭部轉(zhuǎn)動(dòng)等）[6]能夠促進(jìn)學(xué)生建立認(rèn)知，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

3.趣味性設(shè)計(jì)

（1）游戲化元素

在模擬逃生和隱患排查中加入游戲元素，讓學(xué)生在完成任務(wù)和解決問題的過程中獲得成就感和樂趣。例如，設(shè)計(jì)火災(zāi)逃生游戲，學(xué)生需要通過解謎和收集線索逃離火災(zāi)現(xiàn)場，同時(shí)學(xué)習(xí)相關(guān)的消防安全知識。在火災(zāi)逃生、地震避險(xiǎn)等不同場景中，增加一些隨機(jī)因素和時(shí)間限制，讓學(xué)生身臨其境地感受緊急情況并學(xué)習(xí)正確的逃生和自救方法，從而增加游戲的挑戰(zhàn)性和趣味性。[7]

（2）獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制

設(shè)置獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制，學(xué)生在完成某個(gè)任務(wù)后可以獲得獎(jiǎng)勵(lì)，如徽章、積分等，同時(shí)，根據(jù)積分設(shè)置榮譽(yù)排行榜，形成競爭機(jī)制，以激發(fā)學(xué)生的積極性和動(dòng)力。

●平臺(tái)的可行性分析與應(yīng)用評估

1.可行性分析

①技術(shù)可行性。虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用并不斷發(fā)展，能夠提供沉浸式的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。VR技術(shù)可以用于模擬校園場景和安全事件，讓學(xué)生通過互動(dòng)和體驗(yàn)的方式學(xué)習(xí)。

②校園安全知識和應(yīng)對技能。目前，VR設(shè)備和軟件開發(fā)工具越來越成熟，校園可以采購相應(yīng)設(shè)備并開發(fā)定制化平臺(tái)。

③滿足教育需求。校園安全是學(xué)生、家長和教育機(jī)構(gòu)高度關(guān)注的問題。通過VR技術(shù)的校園安全教育平臺(tái)，可以提供更直觀、真實(shí)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，增強(qiáng)學(xué)生對安全知識和技能的理解和記憶。此外，學(xué)?？梢愿鶕?jù)實(shí)際情況和安全需求，設(shè)計(jì)具體的場景和案例，以滿足不同年級學(xué)生的需求。

④學(xué)習(xí)效果提升。相比傳統(tǒng)的課堂教學(xué)和紙質(zhì)教材，基于VR技術(shù)的校園安全教育平臺(tái)可以使學(xué)生更加主動(dòng)地參與學(xué)習(xí)，激發(fā)他們的興趣和好奇心。通過虛擬場景的體驗(yàn)和互動(dòng)，學(xué)生能夠更深入地理解安全知識和技能，并在模擬情境中實(shí)踐應(yīng)對策略，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果。

⑤教學(xué)資源豐富性。利用VR技術(shù)，平臺(tái)可以集成各種教育資源，如模擬場景、教學(xué)視頻、交互式教材等。這些資源可以隨時(shí)更新和擴(kuò)展，提供更多樣化和生動(dòng)的學(xué)習(xí)內(nèi)容。同時(shí)，可以將平臺(tái)與現(xiàn)有的校園教育資源進(jìn)行整合，形成更完整的學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)，豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

2.應(yīng)用評估

本文隨機(jī)選取Z市某中學(xué)的學(xué)生進(jìn)行調(diào)查問卷，重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生對該平臺(tái)的認(rèn)知、學(xué)習(xí)效果和用戶體驗(yàn)，以評估其潛在價(jià)值和改進(jìn)方向。問卷實(shí)際發(fā)放60份，回收有效問卷54份（男28名、女26名）。調(diào)查結(jié)果顯示：①絕大多數(shù)學(xué)生對校園安全教育虛擬平臺(tái)了解不足（如上頁表1）。②相比于傳統(tǒng)的校園安全教育方式，大多數(shù)學(xué)生更愿意采用基于VR技術(shù)的校園安全教育平臺(tái)的教育模式（如上頁表2）。③學(xué)生對本平臺(tái)的虛擬場景和交互設(shè)計(jì)、平臺(tái)提供的功能和內(nèi)容，以及學(xué)習(xí)效果提升普遍表示滿意（如上頁表3）。

表1

表2

表3

結(jié)合上述調(diào)查實(shí)現(xiàn)結(jié)果，筆者重點(diǎn)從學(xué)生參與度、學(xué)習(xí)效果和用戶體驗(yàn)三方面對平臺(tái)的設(shè)計(jì)進(jìn)行評估，以探討其在校園安全教育中的應(yīng)用潛力。①學(xué)生參與度。學(xué)生對使用VR技術(shù)進(jìn)行校園安全教育表示出了高度的興趣和參與度，這有助于激發(fā)他們的學(xué)習(xí)動(dòng)力和主動(dòng)性。②學(xué)習(xí)效果。學(xué)生在使用VR技術(shù)進(jìn)行校園安全學(xué)習(xí)后，對相關(guān)知識的了解有了顯著的提高，這表明VR校園安全教育平臺(tái)在提高學(xué)習(xí)效果方面具有潛力。③用戶體驗(yàn)。平臺(tái)場景設(shè)計(jì)和功能內(nèi)容較為完善，可以全方位提升學(xué)生體驗(yàn)度，從而有助于他們更好地記憶和應(yīng)用所學(xué)的內(nèi)容。

●結(jié)論

基于VR技術(shù)的校園安全教育平臺(tái)能夠提供身臨其境的學(xué)習(xí)體驗(yàn)和實(shí)踐操作，幫助學(xué)生全面掌握校園安全知識和培養(yǎng)應(yīng)對危險(xiǎn)情況的能力。通過科學(xué)合理的功能模塊設(shè)計(jì)和交互設(shè)計(jì)，平臺(tái)可以滿足學(xué)生的需求，提供高質(zhì)量的教學(xué)資源和個(gè)性化反饋，有望成為傳統(tǒng)教育方法的有效補(bǔ)充，為提升校園安全教育的效果提供新的生機(jī)與潛力。在未來的研究中，可以結(jié)合其他技術(shù)手段，如人工智能和虛擬交互等，進(jìn)一步完善平臺(tái)的功能和用戶體驗(yàn)，為校園安全教育領(lǐng)域帶來更多的創(chuàng)新和發(fā)展。