基于VR的軍校本科學員作戰心理素質訓練研究與實踐

［摘 要］文章從訓練環境構建、訓練方案設計與訓練組織實施三個方面研究基于虛擬現實技術的軍校本科學員作戰心理素質訓練的相關問題，并在某軍隊綜合性大學開展訓練實踐。實踐表明，利用VR技術開展軍校本科學員作戰心理訓練，能夠大大減少訓練傷亡和訓練費用，并可取得較好的訓練效果。

［關鍵詞］虛擬現實技術；作戰心理素質；軍校本科學員

［中圖分類號］ G640 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2022）12-0210-03

軍人作戰心理素質是指在遇到緊張、危險的情況時，能夠保持冷靜，以清晰的思維和靈活的行動來應對緊張局面的能力[1]。在伊拉克戰爭中，有19.1%的美軍官兵由于軍人作戰心理素質問題導致思維和行為混亂，甚至喪失作戰能力[2]。軍校本科學員畢業后第一任職多為排長，敵我戰爭中處于交火一線，所處戰場環境殘酷血腥，對其開展作戰心理素質訓練尤為必要。由于部分院校教學訓練條件有限，一些軍校本科學員作戰心理素質訓練還停留在常規訓練層面，如高空通過障礙、穿越鐵絲網等。外軍認為，和常規的訓練方式相比，利用虛擬現實技術開展作戰心理素質訓練，具有環境逼真、場景多變、“身臨其境”感強、針對性強和安全經濟、可控性強等特點[3]，特別是2016年以來消費級VR產品的出現，使虛擬現實產品真正走出實驗室進入產業化運用階段。因此，深入研究基于VR的軍校本科學員作戰心理素質訓練問題，對于提高軍校本科學員的第一任職能力具有重要意義。

一、訓練環境構建

訓練環境是開展軍校本科學員作戰心理素質訓練的基本條件。利用VR技術構建作戰心理素質訓練環境應當考慮以下幾個條件。

一是硬件支撐方面，主要是訓練場地與設備成本。就目前VR設備的成熟度、經濟性和普及性而言，洞穴式立體顯示系統與頭戴式顯示設備等，都可以支撐訓練環境。前者的優點在于能夠覆蓋訓練對象的所有視野，訓練對象完全被一個立體投影畫面所包圍，這種效果較好，但需要專門的訓練場地，設備與維護費用較高。而后者則是目前最為典型也是應用最為廣泛的虛擬現實顯示系統，其使用方便，隨帶隨用。體驗感較好的VR一體機價格在4000元左右，VR頭盔+主機價格在15000元左右。

二是內容呈現方面，主要是體現視覺和聽覺。虛擬現實技術本質上是通過向人體的視覺、聽覺、嗅覺、觸覺等感官釋放刺激信號構建一個虛擬空間，然后利用各種傳感器和輸入設備進行人與虛擬空間的交互。在人體的各類感官中，視覺和聽覺占絕大部分，因此，在內容呈現方面，重點是視覺和聽覺，嗅覺、觸覺的實現比較復雜，目前不考慮。

三是軟件研發方面，主要是考慮是便捷性和研發周期。目前，VR軟件的研發技術路線主要有兩種方式：一是利用3DMAX等三維建模軟件建立各類場景模型，并利用開發工具，如Unity3D將各類3D模型與聲音進行有效組織顯示。這種方式的優點在于能根據需求有針對性地定制場景模型，不足之處是制作成本較高、時間較長。另一種是3D效果視頻，主要是通過選擇合適的影視內容進行3D轉碼，生成3D視頻，通過投顯呈現3D效果。這種方式的優點在于能快速生成內容，不足之處在于畫面角度有限，沉浸感不強。

根據上述考慮，目前某軍隊綜合性大學在訓練場地方面主要是依托多媒體教室，其人員容量大，便于學員開展活動；在硬件設備方面，主要是采取VR一體機，即戴即用，便于在課堂組織，且經濟性與沉浸感都可以接受；在軟件實現方面，戰爭題材的電影和游戲提供了大量激烈的戰斗畫面，較為真實地展現了殘酷的戰場環境，對年輕學員具有很強的吸引力。因此，可以截取現代題材的電影、軍事游戲中符合標準的戰斗片段，利用ArcSoft MediaConverter7軟件進行3D轉碼，然后拷入VR一體機中，完成內容呈現。目前，某軍隊綜合性大學主要選取了以下三個視頻片段進行3D轉碼：1.電影《紅海行動》片段。截取突擊隊在沙漠行徑途中突遭敵迫擊炮打擊，在極為不利的情形下與叛軍武裝展開戰斗的片段，充分展現了戰場中突遭敵軍火力打擊時的炮火轟鳴、子彈飛嘯的場景，具有很強的壓迫感和緊張感。2.電影《血戰鋼鋸嶺》片段。片段選自主人公所在連隊首次登上鋼鋸嶺，與日軍展開激烈戰斗的場景。戰場上硝煙彌漫，子彈飛速射出時在空氣中穿梭的聲音，雙方士兵遭遇爆頭后應聲倒地的情形，日本士兵被火焰噴射器燒中后的掙扎與慘叫，還原了一個真實而又殘酷的戰場。3.游戲《光榮使命》操作視頻片段。片段截選玩家以第一視角參與搶灘登陸任務，冒著敵人的槍林彈雨沖擊岸灘，奪控陣地的游戲畫面，較好地體現了現代渡海登島作戰中的殘酷戰場景象，第一視角更能提高觀看者的沉浸感和代入感。

二、訓練方案設計

軍人心理訓練學理論認為，通過設置近似實際情形的心理訓練環境（心理應激源），對受訓者進行一定的刺激，使受訓者心理持續處于一定的應激狀態（心理穩定狀態），以增強軍人的心理素質和適應能力（心理能力），是軍事心理訓練的基本機理和作用過程[4]。簡而言之，就是通過持續刺激軍人的心理，讓其心理狀態發生改變至心理狀態趨于穩定，進而提高其心理素質。醫學研究表明，人的身體處于一個不斷變化、動態平衡的狀態，興奮、勇敢、恐懼、焦慮等心理狀態會影響生理指標的變化，其中心率、血壓是兩個體現最為明顯的因素。因此，訓練方案設計的關鍵環節就是通過采集受訓者的心率、血壓兩個關鍵體征指標，并把這兩個體征信息放大成視覺和聽覺信號，即反饋信息，反饋給受訓者，使受訓者能夠直觀地感受到自己體征信息的變化，針對自身體征信息，即反饋點，進行有意識地訓練。如此循環往復，從而不斷提升受訓者的心理、生理自我調節能力、對外界環境刺激的適應能力，即生物反饋原理[5]。

根據上述軍事心理訓練的基本機理和生物反饋原理，訓練方案設計如下。

訓練之前，采集受訓對象心理穩定狀態下的血壓、心率，建立靜息數據庫。訓練開展后，首先讓受訓者戴上VR頭盔依次體驗不同的戰場情景，記錄下其心率和血壓的變化過程。而后，通過播放輕音樂、運用肌肉放松、呼吸方式等方法引導受訓者進行心理放松，使其恢復平靜。待其完全平靜，心率和血壓恢復正常后，再次戴上VR頭盔體驗戰斗場景，并記錄下其心率和血壓的變化過程。循環往復，直至受訓者在體驗戰場情景期間，依然能保持心理狀態基本穩定，心率、血壓無較大波動為止。具體如圖1所示。

三、訓練組織實施

根據所設計的訓練方案，本次訓練過程如下。

一是確定數據采集方案。本次訓練主要采取心率和血壓兩項指標，普通人的心跳數為60次～100次/分，收縮壓在90mmHg～140mmHg之間，舒張壓在60mmHg～90mmHg之間。應激產生時心率、血壓均會陡然增加，因此心率、血壓的變化可以反映受訓者的心理狀態。在技術方案上，采用1顆YK1801脈搏傳感器芯片、1顆HR6816自動增益芯片、1顆HR6707脈搏芯片和1顆SFB9712算法芯片共4顆芯片，制作PCB板，輸出血壓和心率串口uart信號。設備佩戴于訓練對象手腕或其他位置，通過串口通信，傳送心率、血壓數據到電腦。使用“串口調試助手”“MCR”和“UNTITLED3”軟件讀取數據，為訓練反饋和后續分析研究提供數據支撐。

二是確定訓練人員，對訓練數據進行編組。本次訓練共30名男性軍校本科學員參加，年齡在18歲至20歲之間，訓練設置對照組分為A、B兩組，將前述三個3D轉碼視頻編為1—3號。A組人員靜止數據組記為A0（包括心率、收縮壓與舒張壓三個數據的平均值，下同），初次訓練數據記為A11、A12與A13，多次訓練數據記為A21、A22與A23。B組人員靜止數據組記為B0，初次訓練數據記為B11、B12與B13，多次訓練數據記為B21、B22與B23，如表1所示。

三是受訓人員戴上VR一體機，佩戴生理數據采集設備，采集A、B組靜息狀態數據與初次訓練數據，并對數據進行分析，如表2所示。

分析30名受訓者的生理數據可知，受訓者在初次體驗不同的戰場情景時，心率和收縮壓均有上升，表明其處于應激狀態。其中2號3D轉碼視頻刺激下的心率和血壓增高變化值最大，3號3D轉碼視頻刺激下的心率和血壓增高變化值最小。這說明2號3D轉碼視頻呈現的戰場場景更為血腥殘酷，現有條件下使用真實影像或電影片段3D轉碼的效果好于電腦游戲畫面。

四是待受訓者取下VR一體機后，播放《愛麗絲漫游仙境》，并提醒受訓者深呼吸、放松。10分鐘后再采集心率和血壓數據，與靜息狀態數據進行對比分析。數據對比分析顯示，受訓者心率和血壓數據略高于靜息狀態數據。

五是重復進行第三步與第四步，經過多次（4～5次）訓練之后，將多次訓練數據與靜息狀態數據進行對比分析，如表3所示。

數據對比分析說明，多次訓練數據與靜息狀態數據的增值大大降低，這說明受訓者對3D轉碼視頻感官刺激后的心理狀態逐漸趨于穩定，即受訓者的心理素質得到了進一步的提升。另外，即使經歷了充分的作戰心理訓練，在面對強烈的應激源時，受訓者仍會產生一定的心理反應。

四、結束語

利用VR技術開展軍校本科學員作戰心理訓練，無虛動用一槍一彈、一兵一卒，能夠大大減少訓練傷亡和訓練費用，并可以取得較好的訓練效果。訓練環境構建是開展軍校本科學員作戰心理訓練的關鍵條件，軍隊院校應當根據實際情況，合理選擇訓練場地、VR設備和內容呈現方式。需要說明的是，真實影像或電影片段便于獲取，經過3D轉碼能快速生成應激源，且畫面效果逼真震撼，但受訓者的視角固定，無法與應激場景互動。對于一般作戰場景，應優先使用3D轉碼視頻進行訓練環境構建。對于不同的作戰需要，應根據任務部隊主要遂行的作戰樣式進行作戰場景定制研發，并且應當綜合運用視覺、聽覺、嗅覺、觸覺等多種感官增強沉浸感，提升訓練效果。

［ 參 考 文 獻 ］

[1] 賀嶺峰，田彬.軍事心理學概論[M].北京：北京師范大學出版社，2016：86.

[2] 汪徽，賈紅，郭金鵬，等.軍人戰斗應激反應及其預防控制[J].人民軍醫，2014（8）：34.

[3] 郭炎華.外軍心理訓練研究[M].北京：國防大學出版社，2002：13.

[4] 賀嶺峰，田彬.軍事心理學概論[M].北京：北京師范大學出版社，2016：81.

[5] 王洪芳，田建全，胡乃鑒.生物反饋訓練對飛行員心率變異性影響的觀察[J].人民軍醫，2016（9）：12.

［責任編輯：陳 明］