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依托军事职业教育平台构建远程虚拟实验室探讨

发表时间：2021/8/13 来源：《基础教育课程》2021年7月作者：何万里田春晓

[导读] 介绍了远程虚拟实验及其特点，提出了利用军事职业教育平台建设远程虚拟实验室的原则，并结合专业特点和部队需要，建立了实验内容和方法，从而提高学习效果。

工程大学乌鲁木齐校区何万里田春晓

文摘：介绍了远程虚拟实验及其特点，提出了利用军事职业教育平台建设远程虚拟实验室的原则，并结合专业特点和部队需要，建立了实验内容和方法，从而提高学习效果。
关键词：军事职业教育；虚拟实验
        1、远程虚拟实验及其特点
        远程虚拟实验室是利用多媒体技术、网络技术、虚拟现实技术、仿真技术等构建的虚拟教学实验场所，是对传统实验手段的补充和实践的创新。与传统的实验方法相比，远程虚拟实验不受时间和空间的限制，具有开放性、可扩展性和安全性等特点。远程虚拟实验室通过网络向学生开放，学生可以根据自己的实际情况在计算机上随时随地进入虚拟实验室；虚拟实验室具有很强的可扩展性和可重构性，便于灵活组织和有针对性地开展各种实验，使现有的实验资源得到充分利用；远程虚拟实验室提供了一个安全的虚拟实验环境，特别是对人体更危险、更有害的实验，可以重复实验。例如，在虚拟环境中，武警部队的非致命性武器装备等实验测试可以进行，而不必担心实验风险和操作失误。武警部队分散，点多线长。他们每天值班、打仗，肩负着各种各样的任务，很难把时间集中在学习上[1]。远程教育为官兵提供了良好的学习机会。远程虚拟实验室可以为学生提供逼真的实验环境，并根据学生的实际情况进行实验学习和巩固。
        2、依托军事职业教育平台建设远程虚拟实验室
        2.1依托军事职业教育平台，构建虚拟实验网络。初期，武警部队军事职业教育建设取得初步成效。依托军事职业教育平台，远程虚拟实验平台可以降低成本，避免重复建设。高校可以在实验平台上建设和共享所有资源，避免重复投入教学资源建设，最大限度地发挥现有教学资源的作用。武警学院远程虚拟实验系统的结构如图1所示，远程实验用户通过军事职业教育平台访问虚拟实验场地，使用浏览器进行相应的实验内容。通过虚拟仪器面板输入实验参数并发送实验操作指令，虚拟仪器将相关操作指令传送给物理仪器，实验数据通过虚拟实验系统显示在用户浏览器中。
        2.2针对专业特点和部队需要设置实验内容
        武警院校以学历教育或专业教育为主，各学院各具特色。在远程实验教学中，高校应根据自身情况，结合人才培养目标和教学目标，设计符合教学需要和部队实际需要的实验内容。对于大多数基础教育专业来说，实验教学主要是以辅助课堂教学为主，以加深课堂所学理论的巩固。实验内容主要包括电工、机械、通信、计算机、医学等一系列实验，由于与地方高校、军事院校有一些相似之处，一方面可以借鉴其他高校的有益经验，另一方面也可以借鉴其他高校的有益经验，应结合武警部队的实际应用情况进行实验设置。考虑到各学院的侧重点不同，实验内容也应该有所不同。对于武警部队指挥类专业，主要以大量的实战、演习或演习为主，以实践教学为主。因此，虚拟实验在远程教育中的作用显得尤为重要。根据武警指挥专业执勤、应急处置、反恐、心理工作、后勤等相关实验内容的特点，通过建立兵力调配、作战计划、地理信息、训练保障、信息管理等综合数据库，通过情景模拟、对抗模拟、心理素质训练等手段进行战备资料、虚拟教学训练，目的是通过指挥程序、协调能力、指挥能力等手段，提高指挥员的实战指挥综合能力，战术运用与心理素质训练。武警技能专业可根据专业特点设置爆破排爆、射击、设备维修、烹饪、人员业务等实验内容，通过实验演示、虚拟演练等方式开展[2]。以与专业能力最直接相关的内容和专业岗位最需要的内容为核心内容，及时将新技术、新设备纳入教学内容，建立适合岗位要求的实验内容体系。
        2.3根据实验类型开发设计虚拟实验
        虚拟实验一般有两种模式：虚拟仿真实验和虚拟操作实验。虚拟仿真实验是软件仿真。虚拟操作实验是基于实际设备，用户通过网络控制实际实验设备实现远程访问。武警远程虚拟实验采用两种方法的结合，以满足不同的实验内容和要求。

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        2.3.1虚拟仿真实验
        虚拟仿真实验主要针对验证和演示实验。利用三维技术和计算机技术构建了虚拟仿真实验模块。客户端可以通过网络访问虚拟仿真软件，虚拟仿真软件程序可以在服务器上运行。用户可以通过网络访问程序并请求对程序的控制权进行操作，也可以下载到客户端运行。以演示操作为主的实验可以采用虚拟仿真实验。例如设备维护等对场景环境要求较低的实验内容，可以设置为先用视频演示，再将实验内容交给学生。学生可以通过虚拟软件进行实践，实验结束后系统进行评估。例如，对于应急救援、车辆驾驶等场景要求较高的实验内容，虚拟仿真软件通过三维场景和各种信息手段，从视觉和听觉两个方面为学员提供逼真的模拟训练实验环境，使学员有身临其境的感觉，既能增强官兵的实战感，又能实现对一些不能现场训练的科目的模拟训练，同时提高操作技能和心理技能。
        2.3.2虚拟操作实验
        虚拟操作实验是在服务器端连接真实的仪器设备。用户可以通过网络访问服务器端的硬件实验设备，通过虚拟仪器程序控制硬件的动作，实时获得仪器的测量结果和其他实验数据。对于需要操作实验室仪器、设备和设备，或对沉浸感要求较高的受试者，可采用虚拟操作实验模式。例如，在物流自动化仓库的相关实验中，客户通过虚拟程序操作实验室的RFID和堆垛机，实现货物的识别和分拣功能。采集到的数据可以在客户端显示，也可以在实验室设置视频采集传输装置，将实验场景实时传输给客户端，利用视频和音频效果增强实验的真实性。此外，虚拟现实和增强现实技术的飞速发展，不仅可以创造出具有逼真视觉和听觉效果的虚拟环境，而且可以使实验者借助触觉设备完成接触实验，用真实的触觉更逼真地完成实验内容。
        3、武警院校远程虚拟实验室建设中应注意的问题
        3.1注意系统的安全
        武警院校远程虚拟实验教学的开发是基于内部网络的，必须采取多种手段加强对虚拟实验网站的维护，以保证系统的机密性和安全性。我们可以通过用户注册实名审核、权限设置等措施对人员身份进行认证，利用加密技术、防火墙隔离、过滤等技术及时拦截和拒绝非法访客的访问，也可以及时终止合法访客的不当操作。
        3.2实验设计应易于操作
        由于远程虚拟实验缺乏面对面的操作体验和面对面的交互氛围，实验界面设计应人性化、友好化、易操作。例如，实验步骤的设计应尽可能详细，便于按操作程序进行实验，养成按程序操作的良好习惯；此外，实验过程中应合理设置提示信息。当实验过程中遇到困难时，可以在提示信息的引导下顺利完成实验，并通过给予相应的激励信息或绩效评价来激发实验者的积极性；实验设计要真实，尽量贴近真实的实验环境，保证数据的真实性[3]。只有当实验数据与真实数据无限接近时，才能通过实验数据验证理论知识或解决新问题。
        4、结论
        在军事职业教育中，武警院校开展远程虚拟实验教学是对传统实验教学模式的创新和发展，是军事职业教育实践教学的重要组成部分。这对于提高武警官兵的实践能力，拓展专业技能，满足岗位需求具有重要的现实意义。因此，要跟上先进科学技术的发展，借鉴部队内外经验，努力探索，不断推动武警部队军事职业教育实践教学不断发展。
参考文献
[1]姚焕明，魏娜，贺凌轩．军事职业教育内容体系构建初探［J］．中国军事教育，2016,28（4）：26.
[2]李东，石晶，陈鑫婧．“互联网＋教育”在军事职业教育中的应用［J］．中国军事教育．2016,28（2）：98.
[3]李晓东．“慕课”对边防部队职业教育的启示［J］．武警学院学报，2014，30（7）：54-55.