軍隊精品虛擬仿真課程建設思考

郭文普 楊百龍 徐東輝

火箭軍工程大學作戰保障學院 陜西西安 710025

虛擬仿真實驗教學是依托虛擬現實、多媒體、人機交互、數據庫、網絡通信等技術，構建高度仿真的虛擬實驗環境和實驗對象。學生在虛擬環境中開展實驗，達到教學大綱要求的教學目的的教學活動。虛擬仿真實驗教學在國內外發展快速，目前成為國內高等教育改革的熱點之一，虛擬仿真課程也是教育部“金課”計劃中一流課程的重要組成部分。2018年4月教育部發布《教育信息化2.0行動計劃》，指出：“加強職業院校、高等學校虛擬仿真實訓教學環境建設，服務信息化教學需要。”教育部2021年4月在《教育部辦公廳關于開展第二批國家級一流本科課程認定工作的通知》中明確：“擬認定360門國家級虛擬仿真實驗教學一流課程(不包括軍隊院校申報課程)。”在國家教育政策牽引下，在軍隊院校精品課程建設方案中也明確提出，到2025年，區分線上、線下、線上線下混合、虛擬仿真實驗、綜合實踐五類，各類精品課程建設覆蓋率達20%以上。在上述背景下，軍隊如何開展虛擬仿真課程建設，從而“建一流、創精品”是當前需要研究的問題。

一、軍隊虛擬仿真課程建設現狀

十八屆三中全會明確提出“深化軍隊院校改革，健全軍隊院校教育、部隊訓練實踐、軍事職業教育三位一體的新型軍事人才培養體系”。三位一體培養體系，是按照軍事人才職業發展路徑和能力素質生成規律，綜合發揮軍隊院校教育、部隊訓練實踐、軍事職業教育的育人功能，形成有機銜接、互為補充、整體聯動的軍事人才培養新格局。當前互聯網、云計算、大數據等現代信息技術為建設“人人皆學、處處能學、時時可學”的學習化軍營創造了條件，軍隊院校與部隊在虛擬仿真、虛擬訓練、模擬訓練上不斷加大投入，虛擬仿真課程建設上取得了長足發展。

(一)院校教育中的虛擬仿真實驗課程

軍隊院校教育是軍事人才培養主渠道，具有完備的學科專業體系，及時跟蹤教育技術發展，為提高實驗教學效果，建成了一批虛擬仿真實驗項目，部分成功申報了省級示范性虛擬仿真實驗和國家虛擬仿真課程。如解放軍理工大學針對“信號與系統”課程建成“信號與系統頻域分析虛擬仿真實驗系統”，并積極探索虛擬仿真實驗中心的建設；海軍工程大學圍繞“船舶電力系統”及“精確制導原理”開展虛擬仿真實驗教學，申報的“雷彈制導天線陣列空間處理虛擬仿真實驗”被認定為國家虛擬仿真實驗項目；空軍工程大學針對裝備虛擬仿真實驗教學提出了基于“互聯網+3C”的教學模式等。

(二)軍隊職業教育中的在線虛擬訓練課程

軍事職業教育是人才培養大平臺，主要指面向全軍官兵在崗有組織的、自主的現代繼續教育，主要滿足官兵增強崗位本領、立足崗位成才的個性化學習需求。在軍網上搭建的軍事職業教育平臺為全軍官兵提供了在線學習功能，匯聚了視頻公開課、微課、在線開放課程、在線虛擬訓練課程等海量的優秀教學資源。截至2022年1月，軍事職業教育平臺上的在線虛擬訓練課程共計114門，其中正式開課的有18門，試學課程有85門，在建課程有29門。

(三)部隊的模擬訓練系統

部隊訓練實踐是人才培養大課堂，主要指部隊組織的軍事理論學習、作戰技能訓練和軍事演練等活動。模擬訓練是部隊訓練的一種重要手段，可以提高訓練效率和減少訓練成本。早期的模擬訓練主要是通過半實物仿真構建模訓器材，隨著虛擬現實VR、增強現實AR技術的不斷成熟，虛擬仿真訓練系統得到了長足發展。當前各軍兵種部隊訓練的發展熱點即圍繞裝備操作、演習演練構建基于VR、AR技術的虛擬仿真系統。

二、軍隊虛擬仿真課程建設中存在的問題

在三位一體培養體系中，院校、部隊、職業繼續教育在虛擬仿真課程建設上都具有了一定的基礎，但對標“精品課程”還存在著一定差距，當前軍隊虛擬仿真課程建設中存在的問題主要有：

(一)模擬訓練系統建設多，以課程形式建設的少

作為三位一體人才培養體系的重要組成部分，各個基層部隊雖然建設了一定數量的模擬訓練系統，但還未以課程形式建設，前文統計的114門在線虛擬訓練課程均為院校建設，沒有一門是部隊建設的。而模擬訓練系統與虛擬仿真課程的區別在于，模擬訓練系統僅具備了訓練內容和訓練功能，但其擴散傳播困難、受眾范圍窄；而課程除了具備訓練內容和訓練功能外，還需要有教師隊伍、教學方法、教學管理等，易于擴散傳播、受眾范圍廣。

(二)突擊建設，課程質量未達預期

由于虛擬仿真課程在國內尚屬新鮮事物，軍隊對其認識不夠廣泛和深入，對“如何建”和“建設質量”把握不準，虛擬仿真課程明顯遲滯于在線課程和混合式教學課程。以我校軍事職業教育為例，目前已建并上線在線課程60余門，上線的虛擬訓練課程僅3門，而且部分在線虛擬訓練課程是按任務建設，存在重形式輕內容等問題，造成部分在線虛擬訓練課程質量不高，使用效果不好。

(三)缺乏評價機制，重建輕用

雖然國家級虛擬仿真實驗教學一流課程具有相應的評審標準，但軍隊由于三位一體人才培養體系的特殊性、職業與專業的特殊性，虛擬仿真課程的評審標準不能完全照搬借用。當前軍隊由于缺乏對虛擬仿真課程相應的評審標準與評價機制，一定程度上造成盲目建設、重建輕用等問題，不利于建設水平的提高。

三、軍隊精品虛擬仿真課程建設原則

結合對虛擬仿真實驗課程的認識，借鑒國家級虛擬仿真實驗教學一流課程建設原則與建設規范，我們認為軍隊精品虛擬仿真課程的建設應遵循以下原則。

(一)能實不虛、虛實結合

“虛擬”是虛擬仿真課程區別于其他課程最關鍵的一點，但課程建設時必須遵循“能實不虛、虛實結合”這一基本原則。

“能實不虛”明確“建什么”，即要判斷課程是否用真實實驗就很方便開展，或是可以采用更經濟的、非虛擬仿真手段達到教學目標，比如視頻、動畫、課件等。只有對于真實情況不具備或難以達成，或涉及高危、極端環境、高成本、高消耗的教學內容，可考慮建設虛擬仿真實驗教學。具體來說，以下四種情況滿足“能實不虛”原則。一是真實場景難以在實驗室呈現，例如大型機械操作，危險實驗，或園林設計、工程施工、航海、航空等需要陸海空訓練場景時；二是實驗結果適合仿真觀察，例如天線設計時的方向圖，通信、雷達等需要觀測信號波形等；三是單個實驗需要設備較多，如網絡配置、網絡攻防等實驗；四是采用真實設備效費比低，如設備昂貴但支持實驗項目單一的情形。

“虛實結合”明確“怎么建”，應將虛擬仿真實驗項目(訓練科目)建設和真實實驗項目(訓練科目)建設有機結合起來，使二者真正融合，相互補充。既要充分發揮“虛擬”和“仿真”帶來的優勢，也不能因完全“虛擬”而弱化學生對設備(裝備)的真實感受。不論“虛擬”和“真實”間實際操作時長比例如何，虛擬仿真都應該處于補充和輔助教學的地位。

(二)以戰領學、以生為本

“以戰領學”就是要凸顯軍隊特色，突出備戰打仗急需課程，突出新裝備新力量新領域課程，突出不同軍兵種特色優勢專業課程，打造具有示范引領作用的精品課程。始終把培養德才兼備的高素質、專業化新型軍事人才作為課程建設的出發點和落腳點。

“以生為本”就是要以學習者為中心設計課程。虛擬仿真課程應在現代教育理論指導下，以學習者為中心，提供項目式個性化學習路徑，配合學習者能力、興趣做引導式調整，注重形成性評價，啟發、誘導學生在真實或虛擬的實驗環境下主動探索、自主實驗實踐，從而自我建構知識體系、自我發展。在虛擬仿真實驗項目(訓練科目)設計上可以包含基礎通用模塊與核心模塊的功能模塊群。模塊化的好處是可重用、可組裝、易維護。學習者可以根據自己的學習需要，自由選擇模塊來進行組合，完成不同的學習任務。

(三)院校為主、部隊參與

如果將虛擬仿真課程建設僅著眼在院校人才培養方案內課程上，建設內容和受益面有限，且不能充分發揮部隊官兵在專業知識和專業技能上的優勢。“院校為主、部隊參與”就是建設內容上不僅打造院校人才培養方案中精品課程，還要打造部隊所需所用的課程，建設力量上應該以院校教學主體，并引入部隊優秀專業團隊，形成合力。

四、軍隊精品虛擬仿真課程功能要求

精品課程建設評價體系包括功能與共享、創新與特色、教學團隊與服務建設、保障條件等多個方面，本文重點對虛擬仿真課程所應具備的功能進行探討。虛擬仿真課程的開發方式和展現方式不一而足，開發方式可以是虛擬動畫、仿真軟件、軟硬件交互程序等，展現方式可以是平面展示(2D)、立體展示(3D)和多維展示等。但具體到虛擬仿真實驗項目(訓練科目)上，應達到以下基本的功能性要求。

(一)真實一致

一是虛擬系統所展示的科學現象與規律應與真實系統具有一致性，這是虛擬仿真最核心的功能；二是虛擬系統的交互操作操控中給使用者的感受應盡量接近于真實系統，即具有高度逼真性。如果虛擬系統與真實系統不一致，輕則影響掌握科學規律，重則對實際應用帶來不利影響；如果虛擬系統逼真度不夠，不僅僅影響教學效果，還會帶來重復建設風險。

(二)自由交互

人與虛擬系統的交互，不能僅限于規范的流程操作性的交互，所設計的實驗項目(訓練科目)其涉及的參數或操作必須具有與實際相一致的交互性，即實驗條件可以人為調整，實驗允許出現錯誤結果，學生可以通過分析錯誤結果和錯誤操作，從而主動探尋正確的結論。如果交互缺乏互動任意性、隨機性及拓展性，不利于學生綜合設計創新能力的培養。通過自由設計性的交互，能讓學生掌握更多理論和技術，培養學生綜合設計能力和創新思維。

(三)功能拓展

虛擬仿真實驗項目(訓練科目)應該較真實系統提供更為豐富的實驗功能、更加良好的用戶體驗，解決真實系統做不了、做不好的問題。華中科技大學李震彪教授將虛擬仿真實驗的功能拓展總結為可實現“觀宏”(觀察普通真實實驗觀察不到的宏觀現象)、“探微”(微觀世界)、“克難”(開展真實系統不允許或極難進行的實驗，如極限壓力等)、“顯隱”(人眼看不到或一般儀器不易測量的實驗過程中伴隨的科學現象，如溫度場、流速場、電磁場等)。

(四)共享廣用

精品課程建設的目的是要達到示范和輻射推廣作用，虛擬仿真課程作為運用信息技術的信息化產品必須能夠廣泛共享、廣泛應用。為此，課程的建設必須配套完善，除虛擬實驗系統外，還應有電子化的實驗指導書、系統使用手冊等；系統采用模塊化設計，能夠依據不同用戶需要靈活呈現；系統支持網絡化、多用戶化的操作，具備學習管理和考核等功能。

結語

得益于信息技術的不斷發展和國家與軍隊相關政策，當前軍隊虛擬仿真課程建設處于機遇期。為避免盲目建設、重復建設、低水平建設、建而不用等問題，在充分調研論證軍隊相關課程建設現狀的基礎上，通過對建設原則的把握和建設功能的研究，真正建成一批需求明確、對接戰場、特色鮮明，具有示范引領作用的精品虛擬仿真課程，實現大規模在線開放虛擬仿真實驗，促進虛擬仿真實驗教學在全軍乃至全國范圍內共建共享，為新型軍事人才培養提供支撐。