在科技飛速發(fā)展的當(dāng)下，虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)技術(shù)已從概念逐漸走向成熟應(yīng)用，深刻改變著多個行業(yè)的發(fā)展軌跡。尤其在安全教學(xué)領(lǐng)域，沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)(IVR)技術(shù)憑借其獨(dú)特優(yōu)勢，成為提升教學(xué)效果、培養(yǎng)安全技能的重要手段。

  一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的起源與國外安全教學(xué)應(yīng)用現(xiàn)狀

  VR 技術(shù)起源于美國，1956 年，世界上第一臺虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)誕生，它能為觀眾提供聽覺、視覺、觸覺和嗅覺的同步刺激。1989 年，“Virtual Reality” 概念的提出，引發(fā)了美國 VR 技術(shù)研究熱潮，并率先在國防、軍工、航空等多個領(lǐng)域應(yīng)用。例如，美國相關(guān)部門創(chuàng)建 VR 訓(xùn)練系統(tǒng)用于宇航員模擬維護(hù)空間站，開啟高級仿真和計(jì)算計(jì)劃以替代傳統(tǒng)方法。

  2018 年，有研究梳理 1997 - 2017 年間 VR 技術(shù)在建筑工程安全教學(xué)領(lǐng)域的文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，VR 技術(shù)正從桌面風(fēng)格向增強(qiáng)沉浸感和交互形式轉(zhuǎn)變，沉浸式 VR 在提升學(xué)生參與度等方面潛力巨大。2022 年的研究表明，在高風(fēng)險工程行業(yè)中，VR 安全教學(xué)培訓(xùn)技術(shù)在建筑安全領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛。國外發(fā)達(dá)國家在安全教學(xué)領(lǐng)域起步早，成果顯著。英國的高校和教育機(jī)構(gòu)開發(fā)出火災(zāi)撤離訓(xùn)練系統(tǒng)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)對消防場景進(jìn)行逼真模擬教學(xué)，取得良好反饋;美國的企業(yè)開發(fā)出新型消防教學(xué)系統(tǒng)，能為消防員提供多種訓(xùn)練方案并模擬真實(shí)場景。

  二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在我國安全教學(xué)中的發(fā)展進(jìn)程

  與國外相比，我國 IVR 技術(shù)在安全教學(xué)領(lǐng)域起步較晚，但已受到國家重視，相關(guān)研究項(xiàng)目被列入規(guī)劃綱要和基金項(xiàng)目。上世紀(jì)末，我國就提出將 IVR 技術(shù)應(yīng)用于安全教育的構(gòu)想，并開展研究與實(shí)踐。有研究總結(jié)出 VR 技術(shù)在建筑安全教學(xué)中的優(yōu)勢，也指出其處于初級發(fā)展階段;還有研究梳理了安全生產(chǎn)培訓(xùn)中的 VR 技術(shù)類型和應(yīng)用流程，肯定了其未來發(fā)展?jié)摿Α?

  《2024-2029年中國虛擬現(xiàn)實(shí)行業(yè)市場深度研究及發(fā)展前景投資可行性分析報(bào)告》指出，我國多個高校和團(tuán)隊(duì)積極探索 IVR 技術(shù)在安全教學(xué)中的應(yīng)用，如北京工業(yè)大學(xué)搭建虛擬火災(zāi)教學(xué)系統(tǒng)，長春大學(xué)聯(lián)合團(tuán)隊(duì)研發(fā)校園安全 IVR 教學(xué)和考核系統(tǒng)，還有團(tuán)隊(duì)研發(fā)出城市軌道交通火災(zāi)疏散系統(tǒng)。然而，我國安全教學(xué)領(lǐng)域的 IVR 技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用多處于初級階段，受諸多客觀條件制約。

  三、我國虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在安全教學(xué)中的現(xiàn)存問題

  我國 IVR 技術(shù)應(yīng)用于安全教學(xué)時間短，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系不完善，高低端設(shè)備體驗(yàn)差異大。低端產(chǎn)品價格低但舒適度和體驗(yàn)感差，易引發(fā)眩暈;高端產(chǎn)品性能好但價格昂貴，參數(shù)配置復(fù)雜，購置成本高，學(xué)習(xí)者體驗(yàn)受多種因素影響。

  在沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)中，評估學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)成效存在困難。傳統(tǒng)考試難以反映學(xué)習(xí)者在虛擬環(huán)境中的真實(shí)學(xué)習(xí)情況，現(xiàn)有評估方法無法全面捕捉學(xué)習(xí)者表現(xiàn)，學(xué)習(xí)者的技術(shù)熟練程度、個體差異等因素增加了評估主觀性和難度，建立科學(xué)客觀的評估體系面臨挑戰(zhàn)。

  沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在安全教學(xué)中的應(yīng)用受開發(fā)人員匱乏限制。該技術(shù)開發(fā)需要虛擬現(xiàn)實(shí)編程、三維建模等高度專業(yè)化技能，但具備這些技能的人員較少。而且技術(shù)更新快，開發(fā)人員需不斷學(xué)習(xí)，同時還需具備教育領(lǐng)域?qū)I(yè)知識，跨學(xué)科人才難以尋覓。

  四、我國應(yīng)對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)安全教學(xué)問題的策略

  加強(qiáng) IVR 技術(shù)行業(yè)規(guī)范化，制定明確的設(shè)備性能要求和用戶體驗(yàn)指標(biāo)，促使廠商提升產(chǎn)品性能和用戶體驗(yàn)。鼓勵科技企業(yè)加大研發(fā)投入，推動技術(shù)創(chuàng)新，降低生產(chǎn)成本，提高設(shè)備流暢度和體驗(yàn)度，讓更多學(xué)校和機(jī)構(gòu)能使用高性能設(shè)備。建立用戶反饋機(jī)制，根據(jù)學(xué)習(xí)者建議改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

  引入多元化評估方法，結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，采用實(shí)際操作、模擬場景演練等方式，全面評估學(xué)生技能和知識掌握程度。利用眼動追蹤設(shè)備、生理信號采集等先進(jìn)技術(shù)，收集學(xué)習(xí)者數(shù)據(jù)，為教學(xué)效果提供客觀依據(jù)。推動學(xué)術(shù)界與產(chǎn)業(yè)界合作，制定統(tǒng)一的評估標(biāo)準(zhǔn)和方法。

  學(xué)校和行業(yè)加大對沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的培訓(xùn)教育投入，提供系統(tǒng)化課程，培養(yǎng)專業(yè)技能人才。建立跨學(xué)科合作機(jī)制，讓教育專家和技術(shù)開發(fā)人員緊密合作，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與教學(xué)需求結(jié)合。推動產(chǎn)學(xué)研合作，政府提供支持，促進(jìn)技術(shù)研發(fā)成果轉(zhuǎn)化。

  五、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在安全教學(xué)中的發(fā)展前景

  未來 IVR 系統(tǒng)將更加智能化，基于人工智能技術(shù)，通過大數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)算法，了解學(xué)習(xí)者習(xí)慣、弱點(diǎn)和需求，生成個性化學(xué)習(xí)內(nèi)容，提供精準(zhǔn)輔導(dǎo)和反饋，實(shí)時監(jiān)測學(xué)習(xí)進(jìn)度，提升學(xué)習(xí)積極性。

  高性能頭顯設(shè)備將提供更高分辨率和更廣視野，增強(qiáng)學(xué)習(xí)真實(shí)感和沉浸感，提升學(xué)習(xí)者對安全場景的感知度。IVR 設(shè)備的輕量化和舒適度提升，能讓學(xué)習(xí)者長時間保持學(xué)習(xí)狀態(tài)，提高學(xué)習(xí)效果和質(zhì)量。

  跨學(xué)科整合將安全教育與科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等領(lǐng)域結(jié)合，使學(xué)生深入了解安全問題本質(zhì)和實(shí)踐，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和解決問題能力。例如在火災(zāi)防控學(xué)習(xí)中，學(xué)生能接觸多領(lǐng)域知識，讓學(xué)習(xí)更全面、具實(shí)踐性。

  虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在安全教學(xué)領(lǐng)域優(yōu)勢顯著，雖面臨用戶體驗(yàn)、評估困難、人才匱乏等挑戰(zhàn)，但通過不斷的技術(shù)改進(jìn)、策略優(yōu)化和跨學(xué)科合作，其發(fā)展前景十分廣闊。未來，隨著智能化教學(xué)系統(tǒng)的普及、硬件設(shè)備性能的升級以及跨學(xué)科整合的深入，IVR 技術(shù)將為安全教學(xué)帶來更多可能，為學(xué)生提供更豐富、真實(shí)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，在安全教學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。

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