胡 國(guó) 進(jìn)

(南昌師范學(xué)院物理與電子信息學(xué)院，330032，南昌)

0 引言

校園消防安全事關(guān)師生的人身安全和財(cái)產(chǎn)安全，由于校園消防安全具有人員密集、涉及領(lǐng)域廣等特點(diǎn)，一直是各級(jí)政府和廣大群眾十分關(guān)注的事情[1-3]。校園消防是校園安全管理中的重要環(huán)節(jié)，也是校園安全的重中之重。最近幾年，教育部每年都對(duì)部屬院校的實(shí)驗(yàn)室安全進(jìn)行抽查；江西省教育廳都組織相關(guān)專家進(jìn)駐各高校檢查校園實(shí)驗(yàn)室安全，排除學(xué)校實(shí)驗(yàn)室安全存在的隱患，最大限度地防止校園消防安全事故的發(fā)生。此外，校園消防也是社會(huì)綜合治理的一個(gè)重要內(nèi)容之一，各級(jí)政法機(jī)關(guān)都將其作為社會(huì)綜合治理的檢查內(nèi)容。要消除校園消防安全事故，開展必要的校園消防演練實(shí)訓(xùn)是一個(gè)重要的辦法。通過解決校園消防實(shí)訓(xùn)中的難點(diǎn)、堵點(diǎn)，可以更好地保障師生的生命財(cái)產(chǎn)安全，為學(xué)校管理服務(wù)，實(shí)現(xiàn)學(xué)校管理與科研的有機(jī)融合。但是，要開展校園消防演練實(shí)訓(xùn)，需要投入大量的人力物力，本身也存在一定的危險(xiǎn)性。因此，校園消防演練實(shí)訓(xùn)很難做到常態(tài)化，難以保障演練實(shí)訓(xùn)的時(shí)效性。最近幾年來(lái)，隨著虛擬現(xiàn)實(shí)(簡(jiǎn)稱VR)技術(shù)的快速發(fā)展，發(fā)現(xiàn)利用VR技術(shù)開展校園消防演練實(shí)訓(xùn)，可以在很大程度上滿足校園消防演練實(shí)訓(xùn)的需要，讓師生掌握必要的消防安全常識(shí)以及處理校園消防安全的方法，培養(yǎng)師生學(xué)會(huì)自我保護(hù)，遠(yuǎn)離校園消防危險(xiǎn)及良好的應(yīng)急心態(tài)[4-6]。開展校園消防VR演練實(shí)訓(xùn)是深入推進(jìn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)做優(yōu)做強(qiáng)“一號(hào)發(fā)展工程”和深入貫徹習(xí)近平總書記視察江西重要講話精神、服務(wù)江西地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的具體行動(dòng)。對(duì)于保障校園消防安全、促進(jìn)VR技術(shù)的應(yīng)用和服務(wù)南昌和江西地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展具有重要的意義。本文著重探討開展校園消防VR演練實(shí)訓(xùn)的必要性和可行性。

1 開展校園消防VR實(shí)訓(xùn)的必要性

開展校園消防VR實(shí)訓(xùn)是常規(guī)校園消防演練實(shí)訓(xùn)的升級(jí)，可以讓師生掌握必要的消防安全常識(shí)以及處理校園消防安全的方法，培養(yǎng)師生學(xué)會(huì)自我保護(hù)，遠(yuǎn)離校園消防危險(xiǎn)及良好的應(yīng)急心態(tài)。因此，開展校園消防VR實(shí)訓(xùn)有其必要性和科學(xué)性，具有很多常規(guī)校園消防演練實(shí)訓(xùn)沒有的優(yōu)勢(shì)，有一定的必要性。

1.1 校園消防責(zé)任重大

校園消防安全具有人員密集、涉及領(lǐng)域廣等特點(diǎn)，盡管各級(jí)政府和廣大群眾都十分關(guān)注校園消防安全，但是，校園消防安全事故仍然時(shí)有發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止2019年，全國(guó)共有各級(jí)各類學(xué)校53.01萬(wàn)所，在校生2.82億人，教師1 732.03萬(wàn)人；另有幼兒園28.12萬(wàn)所，在園幼兒4 713.88萬(wàn)人；在校人數(shù)約占人國(guó)人口的近30%。共計(jì)81.13萬(wàn)所學(xué)校，以每所學(xué)校每年5 000～10 000元的消防實(shí)訓(xùn)經(jīng)費(fèi)計(jì)算，約需40～80億相關(guān)經(jīng)費(fèi)。使用VR技術(shù)一次性投入，常年受益，且投入經(jīng)費(fèi)遠(yuǎn)少于常規(guī)消防實(shí)訓(xùn)費(fèi)用。校園消防肩負(fù)著師生生命安全，責(zé)任重大，如何保障校園消防安全就顯得尤為重要，通過消防實(shí)訓(xùn)提高師生消防技能和知識(shí)水平是提高校園消防安全的重要途徑之一。教育部和省委省政府高度重視校園消防工作，將其列為校園安全檢查的重要內(nèi)容之一，教育部每年對(duì)部屬院校的實(shí)驗(yàn)室安全進(jìn)行抽查；江西省教育廳每年組織相關(guān)專家進(jìn)駐各高校檢查校園實(shí)驗(yàn)室安全，排除學(xué)校實(shí)驗(yàn)室安全可能存在的隱患，將實(shí)驗(yàn)室安全事故消滅在萌芽狀態(tài)[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，最近幾年江西省都沒有發(fā)生一起重大的校園安全事故。

1.2 降低消防演練危險(xiǎn)性

消防實(shí)訓(xùn)可在很大程度上提高師生的校園消防安全意識(shí)，對(duì)消除校園消防安全隱患具有重要的作用。但是，進(jìn)行校園消防演練本身就不是一件容易的事情。除了成本高、涉及人員廣泛以外，校園消防演練也存在一定的危險(xiǎn)性。而這些危險(xiǎn)都有可能導(dǎo)致非常嚴(yán)重的校園消防安全事故，給師生的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)嚴(yán)重危險(xiǎn)。VR技術(shù)的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)校園消防實(shí)訓(xùn)的虛擬化，使參加學(xué)習(xí)的學(xué)生如身臨其境；盡管在消防演練實(shí)訓(xùn)過程中會(huì)出現(xiàn)各種虛擬的危險(xiǎn)情況，但虛擬現(xiàn)實(shí)終歸是虛的，無(wú)實(shí)際危險(xiǎn)，無(wú)環(huán)境污染，不會(huì)產(chǎn)生任何實(shí)際的危險(xiǎn)和污染；與常規(guī)的消防演練實(shí)訓(xùn)相比，VR消防演練實(shí)訓(xùn)更加安全，科目更齊全，感受也一樣真實(shí)。

1.3 普及消防演練實(shí)訓(xùn)

校園消防安全是一項(xiàng)特殊的技能，通過常規(guī)的技能傳授和消防安全宣傳難以達(dá)到消防演練實(shí)訓(xùn)的作用。但是，校園消防演練除了成本高、具有一定的危險(xiǎn)性以外，還需要演練人員在同一時(shí)間進(jìn)行演練。這些因素在很大程度上限制了校園消防演練的普及性。將VR技術(shù)應(yīng)用于校園消防實(shí)訓(xùn)在很大程度上可以克服常規(guī)校園消防演練帶來(lái)的弊端，利用學(xué)?，F(xiàn)有的現(xiàn)代教育技術(shù)設(shè)備加上必需的VR輔助設(shè)備，即可面向全校師生實(shí)現(xiàn)校園消防實(shí)訓(xùn)的虛擬現(xiàn)實(shí)化。通過虛擬的消防演練，師生能真實(shí)感受火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)氣氛，在沒有任何危險(xiǎn)的情況下，幫助師生學(xué)習(xí)在火災(zāi)中自救、逃生、正確使用消防設(shè)施、尋求幫助的方法和技能。VR校園消防演練實(shí)訓(xùn)不僅可以將常規(guī)校園消防演練實(shí)訓(xùn)中無(wú)法還原的災(zāi)難場(chǎng)景進(jìn)行高精度模擬，使師生有身臨其境的感覺，在實(shí)訓(xùn)的同時(shí)做到寓教于樂，提高師生的學(xué)習(xí)興趣和實(shí)訓(xùn)效果。還可以在不發(fā)生任何危險(xiǎn)的情況下，降低演練實(shí)訓(xùn)的成本和人力支出，為普及消防演練實(shí)訓(xùn)提供了可能。

1.4 有助于服務(wù)地方社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展

VR產(chǎn)業(yè)是數(shù)字經(jīng)濟(jì)的組成部分之一，發(fā)展VR產(chǎn)業(yè)也是發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟(jì)的重要舉措之一。最近幾年來(lái)，江西省委省政府高度重視VR產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，連續(xù)4年在南昌舉辦世界VR大會(huì)。2022年1月30日，在《關(guān)于深入推進(jìn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)做優(yōu)做強(qiáng)“一號(hào)發(fā)展工程”的意見》(贛發(fā)[2022]4號(hào)文件)中江西省委省政府明確提出“統(tǒng)籌推進(jìn)南昌VR、鷹潭智慧、上饒大數(shù)據(jù)等數(shù)字經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域特色科創(chuàng)城建設(shè)”、重點(diǎn)打造“智慧交通”“VR+教育”“VR+培訓(xùn)”“VR+醫(yī)療”等具體應(yīng)用場(chǎng)景。開展校園消防VR實(shí)訓(xùn)是統(tǒng)籌推進(jìn)南昌VR科創(chuàng)城建設(shè)、打造VR之都的重要內(nèi)容之一；是深入推進(jìn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)做優(yōu)做強(qiáng)“一號(hào)發(fā)展工程”，是深入貫徹習(xí)近平總書記視察江西重要講話精神、服務(wù)江西地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的具體行動(dòng)。開展校園消防VR實(shí)訓(xùn)既可以提升校園消防實(shí)訓(xùn)的技術(shù)含量和安全，反過來(lái)又可以促進(jìn)VR技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，對(duì)于服務(wù)南昌和江西的地方社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。

2 開展校園消防VR實(shí)訓(xùn)的可行性

開展校園消防VR實(shí)訓(xùn)不僅具有必要性，而且由于政府重視、技術(shù)成熟等因素，具有現(xiàn)實(shí)可行性。具體而言，主要有以下4點(diǎn)。

2.1 VR具有趣味性

現(xiàn)有的VR都具有聲音渲染和力觸覺渲染功能，聲音渲染就是通過三維虛擬聲音將聲音圍繞在聽者雙耳的一個(gè)球形中的任何地方，使聽者感到聲音來(lái)自多個(gè)方位，產(chǎn)生與眾不同的聽覺效果。南昌力觸覺渲染使用戶在虛擬環(huán)境中能夠感知到虛擬對(duì)象接觸表面的幾何外形、紋理、硬度、溫度等物理信息。反過來(lái)，力觸覺渲染還使用戶在與虛擬環(huán)境進(jìn)行交互的過程中，給用戶一定的力的反饋，從而使得用戶產(chǎn)生“真實(shí)摸到實(shí)物”的感覺。運(yùn)用VR技術(shù)進(jìn)行消防實(shí)訓(xùn)，能實(shí)現(xiàn)校園消防實(shí)訓(xùn)的多樣化，使校園消防實(shí)訓(xùn)更真實(shí)，更具知識(shí)性、趣味性、科技性，在減少實(shí)訓(xùn)危險(xiǎn)和降低實(shí)訓(xùn)成本的同時(shí)，達(dá)到甚至超過常規(guī)實(shí)訓(xùn)的效果。

2.2 VR技術(shù)成熟

VR技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)建立一個(gè)包含實(shí)時(shí)信息、三維靜態(tài)圖像或者運(yùn)動(dòng)物體的完全仿真的虛擬空間，在這個(gè)虛擬空間里，用戶可以在其中按照一定的規(guī)則和虛擬的信息進(jìn)行交互。自從1958年誕生了第1臺(tái)VR模型以來(lái)，直到20世紀(jì)70年代，美國(guó)國(guó)家航空航天局將自行研發(fā)的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備正式運(yùn)用到航天領(lǐng)域中，VR才開始正式得到實(shí)際應(yīng)用。此后，隨著個(gè)人計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，VR的研究得到極大的發(fā)展。1984年VPL Research公司推出了世界上第1臺(tái)面向市場(chǎng)的VR頭顯設(shè)備。由于價(jià)格高達(dá)10萬(wàn)美元，導(dǎo)致這款頭顯設(shè)備沒有得到廣泛應(yīng)用[4]。近十幾年來(lái)，隨著半導(dǎo)體等技術(shù)的成熟，許多科技公司紛紛推出各種VR相關(guān)的軟件和硬件設(shè)備，VR技術(shù)在軍情訓(xùn)煉、教育、醫(yī)療、娛樂等相關(guān)領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，并逐漸進(jìn)入普通民眾的生活和工作中。

我國(guó)VR技術(shù)研究雖然起步晚，與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在較大的差距，但是由于國(guó)家和研究人員的高度重視，VR技術(shù)最近幾年在國(guó)內(nèi)也得到極快的發(fā)展，一大批高校和企業(yè)開始研發(fā)相關(guān)的技術(shù)和硬件裝備，逐漸縮小了與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家之間的技術(shù)差距。清華大學(xué)采用QuickTime技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了大全景的VR系統(tǒng)。浙江大學(xué)則研制出在虛擬環(huán)境中進(jìn)行快速漫游的算法和遞進(jìn)網(wǎng)格的快速生成算法。自從2016年推出第1款自主研制的VR頭盔后，“HTC威愛教育”公司在此后不久又推出了第2款自主研制的VR頭盔和大量的VR軟件設(shè)備，對(duì)促進(jìn)VR技術(shù)發(fā)展、縮小與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家之間的技術(shù)差距起到了重要作用。自從舉辦第1屆世界VR大會(huì)以來(lái)，不少VR企業(yè)落戶南昌，使得南昌的VR產(chǎn)業(yè)得到迅速發(fā)展，相關(guān)的VR技術(shù)也逐漸成熟，完全能夠滿足校園消防VR實(shí)訓(xùn)的需求。

2.3 政府高度重視

自從2016年VR元年以來(lái)，我國(guó)各級(jí)政府高度重視VR產(chǎn)業(yè)。教育部早在2017年7月就發(fā)布了《教育部辦公廳關(guān)于2017—2020年開展示范性虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)的通知》。要求2020年以前在普通本科高等學(xué)校開展示范性虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)[5]。目前虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)在全國(guó)得到了廣泛的應(yīng)用，不少高校都開始了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)。為進(jìn)一步提升江西省高校服務(wù)VR產(chǎn)業(yè)發(fā)展的能力，江西省教育廳于2019年5月印發(fā)了《江西省教育廳關(guān)于加快推進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)方案(2019—2023)》。強(qiáng)調(diào)到2023年，要構(gòu)建起全省高校VR領(lǐng)域人才培養(yǎng)體系，轉(zhuǎn)化應(yīng)用VR領(lǐng)域科技成果，奮力打造VR人才聚集“江西高地”[5]。最近幾年，江西省工信廳和科技廳在VR產(chǎn)業(yè)也投入了大量的資金，引導(dǎo)省內(nèi)高校和企業(yè)進(jìn)行VR技術(shù)的相關(guān)研究和硬件設(shè)備生產(chǎn)。校園消防是政府最為重視的安全，因此與當(dāng)前的VR技術(shù)結(jié)合。VR技術(shù)的使用，有利于年輕學(xué)生積極參與校園消防實(shí)訓(xùn)的學(xué)習(xí)；VR的虛擬性有利于提高校園實(shí)驗(yàn)室等危險(xiǎn)環(huán)境的模擬，增強(qiáng)師生的體驗(yàn)；VR技術(shù)的使用有利于降低校園消防實(shí)訓(xùn)的實(shí)際支出，改進(jìn)為VR消防實(shí)訓(xùn)其費(fèi)用將降低50%以上，而且可反復(fù)使用；VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用，使消防實(shí)訓(xùn)變身為綠色消防實(shí)訓(xùn)。

2.4 VR消防實(shí)訓(xùn)前景廣闊

盡管VR技術(shù)在軍情訓(xùn)煉、教育、醫(yī)療、娛樂等相關(guān)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，對(duì)促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了推動(dòng)作用。但是VR技術(shù)應(yīng)用于消防實(shí)訓(xùn)等公益性事業(yè)卻仍不多見，而學(xué)校消防教育又是學(xué)校教育的重要組成部分，對(duì)校園安全和廣大師生的生命安全有著極其重要的影響。無(wú)論從學(xué)校消防教育的長(zhǎng)期性和學(xué)校消防教育培訓(xùn)的可行性來(lái)看，開展VR校園消防實(shí)訓(xùn)都具有非常大的空間，是科技服務(wù)教育，利國(guó)利民之事。因此，利用VR技術(shù)開展校園消防實(shí)訓(xùn)既可以促進(jìn)VR技術(shù)自身的發(fā)展，也將推動(dòng)最新技術(shù)對(duì)地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，值得大力推廣。

3 小結(jié)

VR技術(shù)是21世紀(jì)的一項(xiàng)重要技術(shù)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中具有重要的應(yīng)用研究。將VR技術(shù)應(yīng)用校園消防實(shí)訓(xùn)是VR技術(shù)的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域，必將極大地推動(dòng)我國(guó)的VR發(fā)展和校園消防安全教育，對(duì)保障廣大師生的生命財(cái)產(chǎn)安全和學(xué)校安全具有重大意義。本文根據(jù)VR技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了利用VR技術(shù)開展校園消防實(shí)訓(xùn)的必要性和可行性。綜合而言，在各級(jí)各類學(xué)校開展VR校園消防實(shí)訓(xùn)是值得大力推廣的事情。