邢紅濤 李忠紅 趙科超 崔澂

（陸軍軍醫(yī)大學(xué)士官學(xué)校 河北省石家莊市 050081）

軍人心理行為訓(xùn)練是以現(xiàn)役軍人為訓(xùn)練對象，靈活運用理論講解、示范指導(dǎo)、模擬訓(xùn)練等方法，對軍人產(chǎn)生不逃避、控制情緒、增強體能和意志力、開發(fā)潛能、培養(yǎng)自信心和團隊意識等多種正性的心理影響，糾正軍人緊張、恐懼、焦慮等各種負性心理，從而促進軍人良好行為應(yīng)對的訓(xùn)練過程。目前，美軍通過虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality，VR)和高仿真實體模擬技術(shù)，組織軍人在高強度的模擬戰(zhàn)斗中進行演練，增強其適應(yīng)各種戰(zhàn)爭環(huán)境的能力。而我軍開展心理行為訓(xùn)練，多借用國內(nèi)通用“拓展訓(xùn)練”科目，訓(xùn)練內(nèi)容針對性差，訓(xùn)練器材結(jié)構(gòu)簡單、自動化、智能化水平相對較低。本文針對上述問題，對突破雷陣訓(xùn)練科目內(nèi)容進行規(guī)范，依托現(xiàn)代電子技術(shù)設(shè)計開發(fā)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，基于層次分析法設(shè)計訓(xùn)練綜合評分模型，使訓(xùn)練內(nèi)容更加符合軍人特點、訓(xùn)練監(jiān)測更加客觀及時、效果評估更加科學(xué)準確。

1 需求分析

突破雷陣是軍人心理行為訓(xùn)練的常見科目之一，它針對軍人在軍事活動中容易出現(xiàn)經(jīng)驗性思維和習(xí)慣性行為等問題，要求一個建制單位(班或排)從入口進入雷陣，通過不斷的試探預(yù)設(shè)雷點，尋找一條通往出口的安全路徑，力求在傷亡最小、用時最短的情況下完成任務(wù)。通過訓(xùn)練，激發(fā)受訓(xùn)官兵的探異心理，打破其思維慣性，培養(yǎng)求新意識，使指揮員學(xué)會合理分配本團隊的資源，發(fā)揮集體智慧和創(chuàng)造力，有計劃、有步驟地帶領(lǐng)團隊完成任務(wù)。目前我軍所使用的突破雷陣訓(xùn)練器材，通常借鑒國內(nèi)“拓展訓(xùn)練”科目，在地布或地磚上繪制網(wǎng)格及編號形成雷陣，訓(xùn)練時由教練員對照雷陣分布圖提示參訓(xùn)官兵“觸雷”或“通過”。使用這種器材開展訓(xùn)練存在以下問題：

（1）參訓(xùn)官兵是否觸碰雷，由教員對照雷陣圖人工判斷，容易出現(xiàn)錯判、漏判情況；

（2）參訓(xùn)官兵的體驗感、沉浸感、緊張感不夠，雷陣模擬逼真度差，難以達到訓(xùn)練效果；

（3）訓(xùn)練偏重于參訓(xùn)官兵對過程的體驗，對訓(xùn)練結(jié)果沒有客觀、科學(xué)、量化的評判。

2 設(shè)計

2.1 主要功能

根據(jù)突破雷陣科目訓(xùn)練使用需求，應(yīng)用現(xiàn)代電子技術(shù)設(shè)計模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，其主要功能包括：

（1）可通過人工或自動方式布設(shè)雷陣分布圖；

（2）自動識別人員是否觸雷；

（3）人員觸雷時產(chǎn)生聲、光報警提示；

（4）自動記錄通過雷陣區(qū)域用時；

（5）實時記錄并顯示訓(xùn)練用時、觸雷次數(shù)、傷亡情況等訓(xùn)練參數(shù)；

（6）設(shè)置評分規(guī)則及標準；

（7）訓(xùn)練完成后根據(jù)訓(xùn)練參數(shù)并結(jié)合主觀評估，給出綜合量化評分。

2.2 硬件組成

如圖1所示，突破雷陣模擬訓(xùn)練系統(tǒng)主要由雷陣模塊、控制模塊、顯示模塊、報警模塊、電源模塊5部分硬件結(jié)構(gòu)組成。

圖1：硬件結(jié)構(gòu)組成示意圖

2.2.1 雷陣模塊

利用金屬薄膜開關(guān)采集人員移動信號。將16個直徑20mm的金屬薄膜開關(guān)并聯(lián)，均勻分布在邊長30cm的正方形電路板上，以增加每塊雷陣的信號采集面積，電路板外加泡沫板進行保護。將144塊雷陣按如圖2形式連接，組成12×12的地圖矩陣。系統(tǒng)運行時，行信號為從1行至12行循環(huán)置“1”的掃描信號，當?shù)趚行、第y列的雷陣被踩中時，金屬薄膜開關(guān)閉合使第x行與第y列導(dǎo)通，第y列信號通過中斷響應(yīng)程序即可確定被踩雷陣的坐標(x，y)。

圖2：雷陣模塊示意圖

2.2.2 控制模塊

控制模塊以STM32F103微處理器為核心進行設(shè)計，該處理器采用Cortex-M3系統(tǒng)架構(gòu)，融合ARM、ST技術(shù)，最大時鐘頻率為72MHz。控制模塊的主要功能包括初始化程序、接收響應(yīng)控制命令、實時響應(yīng)傳感器中斷、驅(qū)動顯示及報警、加載運行系統(tǒng)等?？刂颇K外圍電路包括電源、時鐘、FLASH、RS232、外設(shè)輸入/輸出口等，其基本框架如圖3所示。

圖3：控制模塊基本框架圖

2.2.3 顯示模塊

顯示模塊由兩部分組成：

（1）10英寸MT4532TE觸摸屏，以精簡Linux操作系統(tǒng)為內(nèi)核的人機交互界面，通過RS232串口與控制模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，用于教員設(shè)置雷陣分布、監(jiān)測訓(xùn)練過程、完成訓(xùn)練評估等，如圖4所示；

圖4：顯示模塊效果圖

（2）128×256像素的3色LED顯示屏，用于參訓(xùn)人員實時查看訓(xùn)練信息，如科目名稱、訓(xùn)練用時、傷亡情況等，并顯示最終訓(xùn)練評分。

2.2.4 報警模塊

報警模塊由報警燈、音箱、LED顯示屏等外設(shè)組成。訓(xùn)練中參訓(xùn)人員觸雷時，報警燈發(fā)出閃爍，音箱發(fā)出雷爆音，LED顯示屏即時更新顯示傷亡人數(shù)。同時，系統(tǒng)根據(jù)訓(xùn)練狀態(tài)，發(fā)出“請繼續(xù)前進”、“您已單腿炸傷，請單腿前進”、“進入沼澤區(qū)，需雙人同行”等提示音引導(dǎo)訓(xùn)練進程。

2.2.5 電源模塊

設(shè)備采用交流220V、直流12V或內(nèi)部電池供電，電池滿電狀態(tài)可供系統(tǒng)工作10小時以上。電源模塊主要具有3個功能：

（1）交流電與電池同時供電時，選擇交流供電；

（2）使用中交流電突然中斷時，設(shè)備自動切換至電池供電；

（3）當電池電量低于70%時，交流電給電池充電。

2.3 軟件

2.3.1 訓(xùn)練規(guī)則

突破雷陣科目的訓(xùn)練規(guī)則是模擬系統(tǒng)軟件功能的設(shè)計基礎(chǔ)，按照符合軍人特點、滿足訓(xùn)練要求、便于組織實施的要求，對訓(xùn)練規(guī)則進行規(guī)范。實施時可根據(jù)訓(xùn)練目的、要求對訓(xùn)練規(guī)則進行修改。

（1）參訓(xùn)人員從地雷陣的一側(cè)進入、對側(cè)走出(本系統(tǒng)設(shè)定從圖4左側(cè)雷陣圖的下端進入、上端走出)。

（2）穿越雷陣時，最多只允許兩名參訓(xùn)人員同時在雷陣中。

（3）探雷時可往橫向、縱向和斜向的相鄰格移動，不允許跳格。

（4）當某參訓(xùn)人員第一次觸雷時，視為單腿炸傷，該隊員須退回上一格，同時后續(xù)只能單腿移動。

（5）當某參訓(xùn)人員第二次觸雷時，視為雙腿炸傷，該隊員失去行動能力，須由一名隊友背回起點。

（6）雙腿炸傷人員在背回起點過程中再次觸雷時，視為陣亡。

（7）當參訓(xùn)人員進入沼澤區(qū)時（圖4左側(cè)雷陣圖中紅色區(qū)域），需兩人同行移動（即兩人踩同一格移動）。該規(guī)則為隱藏規(guī)則，只有進入沼澤區(qū)時才進行提示，用于考驗指揮員的臨場應(yīng)變能力及訓(xùn)練隊員的探索創(chuàng)新能力。

2.3.2 軟件流程

系統(tǒng)軟件開發(fā)平臺采用STM32微處理器的開發(fā)集成軟件Keil μVision，程序編寫為C語言，其運行流程如圖5所示。

圖5：軟件運行流程圖

3 訓(xùn)練綜合評分模型

心理行為訓(xùn)練綜合評分是對參與人員訓(xùn)練過程及結(jié)果的量化評價，可對整個訓(xùn)練過程起到導(dǎo)向、檢驗、反饋、調(diào)節(jié)的作用，通常由客觀評分和主觀評分組成，其中客觀評分由完成時間、犯規(guī)次數(shù)等決定，主觀評分由參訓(xùn)人員的配合默契度、方法合理性、態(tài)度與積極性、指揮科學(xué)性等因素決定。不同訓(xùn)練科目的訓(xùn)練過程、考察側(cè)重點不同，因此主觀評分中各因素的影響權(quán)重也不同。本文采用層次分析法設(shè)計系統(tǒng)訓(xùn)練綜合評分模型。

3.1 建立層次結(jié)構(gòu)模型

基于層次分析法分析對訓(xùn)練綜合評分模型逐層分級，第一層為目標層，即訓(xùn)練綜合評分；第二層為一級指標，包括主觀評分和客觀評分，其中客觀評分由系統(tǒng)根據(jù)訓(xùn)練過程自動計算得出；第三層為二級指標，包括配合默契度、方法合理性、態(tài)度與積極性、指揮科學(xué)性等4個指標。層次結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6：層次結(jié)構(gòu)圖

3.2 構(gòu)建判斷矩陣并確定權(quán)重

由于各指標對綜合評分的影響程度不用，所以需對指標進行評價確定其權(quán)重。根據(jù)層次分析法分析步驟，結(jié)合專家、教員、參訓(xùn)人員調(diào)研情況，采用1～9標度對4個二級指標的重要性進行兩兩判斷和量化，構(gòu)建二級指標的判斷矩陣B1。

應(yīng)用方根法計算判斷矩陣的最大特征根λ及其對應(yīng)的特征向量w，其步驟為：

（1）計算判斷矩陣B1每行元素的幾何平均，其公式為：

（3）計算判斷矩陣最大特征根，其公式為：

可得λ=4.1474。

3.3 一致性檢驗

為確保權(quán)重的分配合理，需要對判斷矩陣的一致性進行檢驗。

（1）計算判斷矩陣一致性指標，其公式為：

（2）計算檢驗系數(shù)，其公式為：

3.4 確定綜合權(quán)重

本文中，一級指標采用專家法確定其權(quán)重為(0.6,0.4)。由此可得評分指標綜合權(quán)重如表1所示。

表1：評分指標綜合權(quán)重表

通過綜合權(quán)重可以看出，由于突破雷陣訓(xùn)練科目通常為單人逐次排雷，訓(xùn)練中需相互配合環(huán)節(jié)較少，因此配合默契度權(quán)重最低，教員的關(guān)注重點是官兵的訓(xùn)練態(tài)度與積極性，這與科目實際特點相符。

3.5 指標量化標準

3.5.1 客觀評分量化

根據(jù)通過時間、傷亡嚴重程度、違規(guī)扣分等情況，結(jié)合突破雷陣科目訓(xùn)練經(jīng)驗設(shè)計評分標準。實際使用前，可根據(jù)訓(xùn)練要求、訓(xùn)練人員等因素對評分標準進行修改。

（1）以45分鐘作為標準訓(xùn)練時間，設(shè)置基礎(chǔ)分值為100分，每提前1分鐘加分1分，每超時1分鐘扣分1分。

（2）單腿炸傷傷員扣基礎(chǔ)分1分/每人。

（3）雙腿炸傷傷員扣基礎(chǔ)分2分/每人。

（4）陣亡人員扣基礎(chǔ)分4分/每人。

（5）重復(fù)觸發(fā)同一炸點扣基礎(chǔ)分2分/次。

（6）出現(xiàn)違規(guī)情況(如：跳格移動)扣基礎(chǔ)分2分/次。

3.5.2 主觀因素量化

教員根據(jù)參訓(xùn)人員訓(xùn)練表現(xiàn)，訓(xùn)練結(jié)束后對配合默契度、方法合理性、態(tài)度與積極性、指揮科學(xué)性等4個方面以5級星值選擇形式給出主觀評價，1～5星分別對應(yīng)60～100分。

4 應(yīng)用效果

突破雷陣模擬訓(xùn)練系統(tǒng)已在院校開設(shè)的官兵心理行為訓(xùn)練教學(xué)中初步應(yīng)用，累計完成每次8學(xué)時共160余人次的訓(xùn)練。與傳統(tǒng)訓(xùn)練器材相比，該系統(tǒng)能夠?qū)崟r引導(dǎo)訓(xùn)練進程，提高參與沉浸感與訓(xùn)練流暢度；能夠自動記錄參訓(xùn)人員訓(xùn)練過程，為訓(xùn)練效果的評估給出客觀依據(jù)；使教員脫離對照雷陣圖判讀雷點、記錄人員傷亡等繁重工作，將主要精力用于觀察、指導(dǎo)、分析、講評訓(xùn)練過程，幫助學(xué)員查找訓(xùn)練問題、提升心理適應(yīng)能力。通過對54名使用者（教員4名，學(xué)員50名）進行問卷調(diào)查，95.7%的用戶認為該系統(tǒng)使用方便、交互性良好，有效提升了訓(xùn)練效果，具有較強的應(yīng)用推廣價值。

5 結(jié)語

突破雷陣模擬訓(xùn)練系統(tǒng)是開展心理行為訓(xùn)練手段信息化改革的積極嘗試和探索，對其他訓(xùn)練器材的更新?lián)Q代和升級改造具有較強的借鑒意義。與原有訓(xùn)練器材相比，該系統(tǒng)可根據(jù)參訓(xùn)人員實際情況合理設(shè)置訓(xùn)練規(guī)則、評分標準，訓(xùn)練組織更加靈活，大大提高了官兵的訓(xùn)練熱情和綜合訓(xùn)練效果。目前，雷陣模塊外部保護層為泡沫板，器材的耐用性較差，后續(xù)推廣應(yīng)用時可進一步改進完善。