虚拟现实技术及模拟训练在飞行教学中的应用

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　　摘 要：随着近年来信息技术快速发展，虚拟现实技术呈现蓬勃景象，虚拟现实技术被应用于各个方面。在飞行教学中应用虚拟现实技术，使学生模拟训练过程，可以提高学生应变能力及飞行水平。本文通过分析虚拟现实技术及模拟训练的优势，提出了在飞行教学中虚拟现实技术及模拟训练应用的有效措施，从而帮助提纲飞行教学的有效性。
　　关键词：虚拟现实技术 模拟训练 飞行教学
　　引言
　　在飞行教学中，实训操作始终占据重要地位，学生只有真实操作体会才能将所学内容应用于实际。但由于飞行设备有限，实训操作危险系数高等限制，在实际飞行教学中，教师往往只讲授理论知识及自己的飞行经验，很少让学生进行真实飞行训练。即使在飞行课上，学生也多是根据一些简易设备进行想象飞机训练，使得理论讲授与实际操作严重脱节，降低学生的学习兴趣，阻碍学生的学习效果。近年来，随着虚拟现实技术的迅速发展，在飞行教学中应用虚拟现实技术成为可能。目前各国都在发展将虚拟现实技术应用于飞行教学，帮助学生进行模拟训练，从而提高学生飞行水平，达到飞行教学目的。
　　一、虚拟现实技术概述
　　虚拟现实技术是一种可以创建并体验虚拟世界的计算机系统，它利用计算机技术创造出一个可以使人达到视触听等多种感知的逼真虚拟环境。虚拟现实综合人机交互技术、人工智能、传感技术及计算机图形学等多种技术，创建逼真的三维立体空间，使体验者可以通过头戴显示器在视线范围内感知，同时在体验者进行位置移动时，电脑通过及时的复杂运算，再将精准的影像反馈给体验者。虚拟现实具有多感知性、浸没感、交互性及构想性等特征。多感知性即虚拟现实不仅可以带来视觉感知，还可以有听觉、触觉、味觉、嗅觉等。浸没感也可以称为存在感，即虚拟现实技术可以构建相当仿真的环境，增加用户的体验感。交互性即用户不仅可以与虚拟环境中的物品进行互动，同时还可以获得虚拟环境对使用者行为的响应。构想性是指虚拟现实可以构建现实生活中不存在的场景，使趣味性增加。
　　二、虚拟现实技术及模拟训练优势
　　1.减少训练费用
　　在飞行教学中，上机训练是必不可少的，经计算，学生每次驾机上天训练，每小时约花费3000多元人民币，要达到四年飞行时间为260小时，总共需要70多万元，可以说耗资巨大。一些学校因为经费不足，无法保证学生有足够的训练时间，所以使学生的飞行技术并没有提高。而通过虚拟现实技术模拟训练可以大大减少训练费用，虚拟现实技术模拟训练成本据统计与实际飞行成本相差数倍。所以在飞行教学中引进虚拟现实技术进行模拟训练，可以节约教学成本，同样也可以达到提升学生训练效果的作用。
　　2.增加安全系数
　　在实际飞行训练中，由于学生技术水平不足，很容易产生心理负担。这不仅会影响飞行训练效果，也给学生带来了安全隐患。曾经就有飞行事故是在飞行教學与飞行训练中发生，同时一些教师在教学过程中，没有考虑学生的心理状态，一味地给学生施加压力，造成学生技术动作变形，注意力下降，从而产生安全隐患，甚至发生飞行事故。应用虚拟现实技术可以完全避免这类问题。学生在虚拟现实技术模拟器上训练，不但增加安全系数，还可以减轻学生的心理压力，使学生在训练时更加专注于技术动作的把握与提升，从而在安全的环境下提高学生飞行能力，提升飞行教学有效性。
　　3.提升训练效果
　　飞行教学的主要目的是提升学生的实际操作能力，这就需要在飞行教学中保证学生实践的次数。但在传统飞行教学中，学生实际操作仅能在一个设备上进行，而且学校的实践操作教学设备有限。由于实际飞行过程中，学生需要进行多个设备的操作，而且各设备之间有密切联系，所以这种训练并不能达到良好的训练效果。通过虚拟现实技术对飞行操作内容进行仿真，可以构建与真实无异的飞行场景，增强学生的体验感与真实感，使学生感觉与空中训练无差距。同时在实践教学中采用虚拟现实技术，还可以提升学生训练的积极性，加深学生对理论知识的理解，从而提升训练效果，达到学生实际操作能力的提高。
　　4.培养随机应变能力
　　由于在实际飞行过程中的不确定性，在飞行教学中引入特情处置内容十分必要。在传统教学中，教师在进行特情处置内容讲解时，多根据自己实际飞行经验或播放一些相关视频，使学生了解在一些紧急情况下如何应对处理，学生并没有实际处理突发情况的过程。但由于突发情况的多变性，教师讲授的内容不是都可以应用到实际。而且在面对突发情况时，良好心理素质是成功度过危险的首要条件，但传统教学内容无法达到对学生的心理素质进行训练。而通过虚拟现实技术，可以模拟飞机设备故障等实际飞行中会出现的突发情况，可以使学生对突发问题有最直观的感知，从而可以加强学生的心理素质，培养学生在面对突发情况时随机应变的能力。
　　三、虚拟现实技术及模拟训练在飞行教学中的应用
　　1.地面教学
　　通过将虚拟现实技术模拟训练引入地面教学，可以加强教学的趣味性，使学生在实践操作中掌握理论知识，加深学生对理论知识的理解，深刻学生对设备的认知，提升了地面教学效果。
　　2.飞行教学
　　在飞行教学中，虚拟现实技术模拟训练可以摆脱实际飞行训练中的众多限制，也可以使学生达到实际飞行的真实体验感，加强学生的实际操作能力。同时，在模拟器上训练可以使学生放下沉重的心理包袱，提升飞行教学质量。
　　3.特情处置
　　即使在真实飞行训练中，也无法对突发情况进行模拟，学生只能通过教师的经验了解。而在模拟训练中，教师可以提前设置突发情况，考验学生面对突发情况的处理能力，通过实际操作培养学生的特情处置能力，还可以加强学生在面对突发情况时的心理素质，从而培养出全面型人才。
　　四、结论
　　虽然虚拟现实技术作为新兴科技，发展仍处于初级阶段，但在各行业教学中已经开始应用，并取得相当不错的教学效果。所以在飞行教学中，应推广虚拟现实技术模拟训练，充分发挥其培养学生应变能力及心理素质等优势，从而降低飞行教学的成本，提升飞行训练的安全性，提高飞行教学训练效益。
　　参考文献
　　[1]吴城，崔倩，郑昌.模拟飞行训练——提高训练质量效益的新途径[J].四川兵工学报，2012，33（2）：55-53.
　　[2]周来，郑丹力，顾宏斌，等.虚拟现实飞行模拟训练中的视觉交互技术研究[J].航空学报，2013，34（10）：2391-2401.
　　[3]贾慈力，隋成城，匡江红，等.飞行仿真技术在模拟飞行实习与训练中的应用[J].实验技术与管理，2016，33（3）：120-122.
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