基于VR技術的校園安全教育平臺設計

楊鵬飛 鄭州職業技術學院

薛金 上海市工商外國語學校

●虛擬現實在校園安全教育中的應用

1.傳統校園安全教育

目前，傳統校園安全教育尚存在一些不足，主要表現在以下幾個方面：①傳統校園安全教育過于依賴書本知識和課堂教學，難以真正激發學生的學習興趣和參與度。[1]②傳統校園安全教育缺乏互動性和實踐機會。學生在傳統教育方式下很少有機會參與實際場景的模擬和實踐訓練，無法真正鍛煉其面對危險情況時的反應能力和處理能力。這種理論與實踐脫節的情況限制了學生的學習效果。③傳統校園安全教育存在信息傳遞不及時和不全面的問題。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.虛擬現實技術在校園安全教育中的應用優勢

①沉浸式的學習體驗。學生可以通過虛擬場景模擬真實的校園安全事件，如火災、地震等，以及應對和處理這些事件的方法。[2]②訓練安全性和經濟性。虛擬現實技術可以通過模擬場景的方式展示各種危險和應對情境。同時，虛擬現實技術的應用不僅可以避免實地訓練的高成本和實施困難，還可以不斷重復練習，提高學生的應對能力。③個性化和差異化的教學。教師可以根據不同學生的需求和水平定制虛擬現實場景，針對性地進行教學。

●平臺框架

平臺借助建模工具3DMax軟件和虛擬交互工具Unity3D引擎，有效結合校園安全中常見事故情境，模擬構建虛擬教室、虛擬宿舍等三維場景，提供具有沉浸感的交互體驗，實現消防、溺水、地震等事故應急處置和隱患排查的模擬演練，進行危險源辨別和安全知識答題學習的模擬體驗。[3]

平臺以虛擬安全展廳形式進行呈現，學生可以360度漫游展廳，查看展廳墻上的安全圖標、消防工具和事故案例，同時設置答題區、模擬逃生體驗區、隱患排查體驗區三大體驗模塊，各個體驗模塊包含多個對應的不同場景。校園安全教育虛擬平臺的總體設計框架如下頁圖所示。

●平臺設計

1.功能模塊設計

①用戶模塊。基本信息的注冊及修改，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，學生可以進行答題練習。同時，平臺會根據學生答題情況給出實時評估和個性化反饋。

③模擬逃生。讓學生在虛擬現實環境中體驗真實的緊急情況，學習和訓練危險情況下的逃生技巧和應急反應。

④隱患排查。有效識別和處理潛在的安全隱患，提升學生的安全意識。

2.交互性設計

為了方便用戶操作，提升安全教育教學效率，無論是在平臺內部，還是不同的模擬場景中，都應設定相關引導標識，幫助學生快速了解平臺機制，獲知平臺操作流程。同時，引導界面需遵循無意識設計原則，以增強學生的投入度和參與度，使學生充分沉浸在虛擬現實中。[4]

研究表明，基于自然人機交互技術的虛擬場景具有強烈的空間感、豐富的抽象表現力和自然的交互方式。[5]因此，在虛擬現實場景中，設計自然的交流方式（如抓取、釋放、移動、點擊、投擲、頭部轉動等）[6]能夠促進學生建立認知，激發學習興趣。

3.趣味性設計

（1）游戲化元素

在模擬逃生和隱患排查中加入游戲元素，讓學生在完成任務和解決問題的過程中獲得成就感和樂趣。例如，設計火災逃生游戲，學生需要通過解謎和收集線索逃離火災現場，同時學習相關的消防安全知識。在火災逃生、地震避險等不同場景中，增加一些隨機因素和時間限制，讓學生身臨其境地感受緊急情況并學習正確的逃生和自救方法，從而增加游戲的挑戰性和趣味性。[7]

（2）獎勵機制

設置獎勵機制，學生在完成某個任務后可以獲得獎勵，如徽章、積分等，同時，根據積分設置榮譽排行榜，形成競爭機制，以激發學生的積極性和動力。

●平臺的可行性分析與應用評估

1.可行性分析

①技術可行性。虛擬現實（VR）技術已經得到廣泛應用并不斷發展，能夠提供沉浸式的學習體驗。VR技術可以用于模擬校園場景和安全事件，讓學生通過互動和體驗的方式學習。

②校園安全知識和應對技能。目前，VR設備和軟件開發工具越來越成熟，校園可以采購相應設備并開發定制化平臺。

③滿足教育需求。校園安全是學生、家長和教育機構高度關注的問題。通過VR技術的校園安全教育平臺，可以提供更直觀、真實的學習體驗，增強學生對安全知識和技能的理解和記憶。此外，學校可以根據實際情況和安全需求，設計具體的場景和案例，以滿足不同年級學生的需求。

④學習效果提升。相比傳統的課堂教學和紙質教材，基于VR技術的校園安全教育平臺可以使學生更加主動地參與學習，激發他們的興趣和好奇心。通過虛擬場景的體驗和互動，學生能夠更深入地理解安全知識和技能，并在模擬情境中實踐應對策略，進一步增強學習效果。

⑤教學資源豐富性。利用VR技術，平臺可以集成各種教育資源，如模擬場景、教學視頻、交互式教材等。這些資源可以隨時更新和擴展，提供更多樣化和生動的學習內容。同時，可以將平臺與現有的校園教育資源進行整合，形成更完整的學習生態系統，豐富學生的學習體驗。

2.應用評估

本文隨機選取Z市某中學的學生進行調查問卷，重點關注學生對該平臺的認知、學習效果和用戶體驗，以評估其潛在價值和改進方向。問卷實際發放60份，回收有效問卷54份（男28名、女26名）。調查結果顯示：①絕大多數學生對校園安全教育虛擬平臺了解不足（如上頁表1）。②相比于傳統的校園安全教育方式，大多數學生更愿意采用基于VR技術的校園安全教育平臺的教育模式（如上頁表2）。③學生對本平臺的虛擬場景和交互設計、平臺提供的功能和內容，以及學習效果提升普遍表示滿意（如上頁表3）。

表1

表2

表3

結合上述調查實現結果，筆者重點從學生參與度、學習效果和用戶體驗三方面對平臺的設計進行評估，以探討其在校園安全教育中的應用潛力。①學生參與度。學生對使用VR技術進行校園安全教育表示出了高度的興趣和參與度，這有助于激發他們的學習動力和主動性。②學習效果。學生在使用VR技術進行校園安全學習后，對相關知識的了解有了顯著的提高，這表明VR校園安全教育平臺在提高學習效果方面具有潛力。③用戶體驗。平臺場景設計和功能內容較為完善，可以全方位提升學生體驗度，從而有助于他們更好地記憶和應用所學的內容。

●結論

基于VR技術的校園安全教育平臺能夠提供身臨其境的學習體驗和實踐操作，幫助學生全面掌握校園安全知識和培養應對危險情況的能力。通過科學合理的功能模塊設計和交互設計，平臺可以滿足學生的需求，提供高質量的教學資源和個性化反饋，有望成為傳統教育方法的有效補充，為提升校園安全教育的效果提供新的生機與潛力。在未來的研究中，可以結合其他技術手段，如人工智能和虛擬交互等，進一步完善平臺的功能和用戶體驗，為校園安全教育領域帶來更多的創新和發展。