基于VR技术的校园安全教育平台设计

摘要：本文分析了传统校园安全教育方法的局限性，探讨了VR技术在校园安全教育中的应用优势，提出了基于VR技术的校园安全教育平台的设计框架和功能模块，通过用户调查和实验评估，验证了该平台在校园安全教育中的有效性和可行性。研究结果表明，基于VR技术的校园安全教育平台能够提供沉浸式的学习环境和实践体验，有效改善学生的安全意识和应对能力，对于推动校园安全教育的创新和发展具有一定的实践意义。

关键词：校园安全；虚拟现实技术；教育平台；沉浸式

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2023）21-0090-03

虚拟现实在校园安全教育中的应用

1.传统校园安全教育

目前，传统校园安全教育尚存在一些不足，主要表现在以下几个方面：①传统校园安全教育过于依赖书本知识和课堂教学，难以真正激发学生的学习兴趣和参与度。[1]②传统校园安全教育缺乏互动性和实践机会。学生在传统教育方式下很少有机会参与实际场景的模拟和实践训练，无法真正锻炼其面对危险情况时的反应能力和处理能力。这种理论与实践脱节的情况限制了学生的学习效果。③传统校园安全教育存在信息传递不及时和不全面的问题。校园安全问题的形式多样化且变化速度快，传统的安全教育方式在信息获取和传递上存在一定的滞后性。

2.虚拟现实技术在校园安全教育中的应用优势

①沉浸式的学习体验。学生可以通过虚拟场景模拟真实的校园安全事件，如火灾、地震等，以及应对和处理这些事件的方法。[2]②训练安全性和经济性。虚拟现实技术可以通过模拟场景的方式展示各种危险和应对情境。同时，虚拟现实技术的应用不仅可以避免实地训练的高成本和实施困难，还可以不断重复练习，提高学生的应对能力。③个性化和差异化的教学。教师可以根据不同学生的需求和水平定制虚拟现实场景，针对性地进行教学。

平台框架

平台借助建模工具3DMax软件和虚拟交互工具Unity3D引擎，有效结合校园安全中常见事故情境，模拟构建虚拟教室、虚拟宿舍等三维场景，提供具有沉浸感的交互体验，实现消防、溺水、地震等事故应急处置和隐患排查的模拟演练，进行危险源辨别和安全知识答题学习的模拟体验。[3]

平台以虚拟安全展厅形式进行呈现，学生可以360度漫游展厅，查看展厅墙上的安全图标、消防工具和事故案例，同时设置答题区、模拟逃生体验区、隐患排查体验区三大体验模块，各个体验模块包含多个对应的不同场景。校园安全教育虚拟平台的总体设计框架如下页图所示。

平台设计

1.功能模块设计

①用户模块。基本信息的注册及修改，包括用户注册、用户登录、用户信息修改等功能。

②答题模块。提供与场景模拟相匹配的题库，题库中共有360道安全知识问答题，学生可以进行答题练习。同时，平台会根据学生答题情况给出实时评估和个性化反馈。

③模拟逃生。让学生在虚拟现实环境中体验真实的紧急情况，学习和训练危险情况下的逃生技巧和应急反应。

④隐患排查。有效识别和处理潜在的安全隐患，提升学生的安全意识。

2.交互性设计

为了方便用户操作，提升安全教育教学效率，无论是在平台内部，还是不同的模拟场景中，都应设定相关引导标识，帮助学生快速了解平台机制，获知平台操作流程。同时，引导界面需遵循无意识设计原则，以增强学生的投入度和参与度，使学生充分沉浸在虚拟现实中。[4]

研究表明，基于自然人机交互技术的虚拟场景具有强烈的空间感、丰富的抽象表现力和自然的交互方式。[5]因此，在虚拟现实场景中，设计自然的交流方式（如抓取、释放、移动、点击、投掷、头部转动等）[6]能够促进学生建立认知，激发学习兴趣。

3.趣味性设计

（1）游戏化元素

在模拟逃生和隐患排查中加入游戏元素，让学生在完成任务和解决问题的过程中获得成就感和乐趣。例如，设计火灾逃生游戏，学生需要通过解谜和收集线索逃离火灾现场，同时学习相关的消防安全知识。在火灾逃生、地震避险等不同场景中，增加一些随机因素和时间限制，让学生身临其境地感受紧急情况并学习正确的逃生和自救方法，从而增加游戏的挑战性和趣味性。[7]

（2）奖励机制

设置奖励机制，学生在完成某个任务后可以获得奖励，如徽章、积分等，同时，根据积分设置荣誉排行榜，形成竞争机制，以激发学生的积极性和动力。

平台的可行性分析与应用评估

1.可行性分析

①技术可行性。虚拟现实（VR）技术已经得到广泛应用并不断发展，能够提供沉浸式的学习体验。VR技术可以用于模拟校园场景和安全事件，让学生通过互动和体验的方式学习。

②校园安全知识和应对技能。目前，VR设备和软件开发工具越来越成熟，校园可以采购相应设备并开发定制化平台。

③满足教育需求。校园安全是学生、家长和教育机构高度关注的问题。通过VR技术的校园安全教育平台，可以提供更直观、真实的学习体验，增强学生对安全知识和技能的理解和记忆。此外，学校可以根据实际情况和安全需求，设计具体的场景和案例，以满足不同年级学生的需求。

④学习效果提升。相比传统的课堂教学和纸质教材，基于VR技术的校园安全教育平台可以使学生更加主动地参与学习，激发他们的兴趣和好奇心。通过虚拟场景的体验和互动，学生能够更深入地理解安全知识和技能，并在模拟情境中实践应对策略，进一步增强学习效果。

⑤教学资源丰富性。利用VR技术，平台可以集成各种教育资源，如模拟场景、教学视频、交互式教材等。这些资源可以随时更新和扩展，提供更多样化和生动的学习内容。同时，可以将平台与现有的校园教育资源进行整合，形成更完整的学习生态系统，丰富学生的学习体验。

2.应用评估

本文随机选取Z市某中学的学生进行调查问卷，重点关注学生对该平台的认知、学习效果和用户体验，以评估其潜在价值和改进方向。问卷实际发放60份，回收有效问卷54份（男28名、女26名）。调查结果显示：①绝大多数学生对校园安全教育虚拟平台了解不足（如上页表1）。②相比于传统的校园安全教育方式，大多数学生更愿意采用基于VR技术的校园安全教育平台的教育模式（如上页表2）。③学生对本平台的虚拟场景和交互设计、平台提供的功能和内容，以及学习效果提升普遍表示满意（如上页表3）。

结合上述调查实现结果，笔者重点从学生参与度、学习效果和用户体验三方面对平台的设计进行评估，以探讨其在校园安全教育中的应用潜力。①学生参与度。学生对使用VR技术进行校园安全教育表示出了高度的兴趣和参与度，这有助于激发他们的学习动力和主动性。②学习效果。学生在使用VR技术进行校园安全学习后，对相关知识的了解有了显著的提高，这表明VR校园安全教育平台在提高学习效果方面具有潜力。③用户体验。平台场景设计和功能内容较为完善，可以全方位提升学生体验度，从而有助于他们更好地记忆和应用所学的内容。

结论

基于VR技术的校园安全教育平台能够提供身临其境的学习体验和实践操作，帮助学生全面掌握校园安全知识和培养应对危险情况的能力。通过科学合理的功能模块设计和交互设计，平台可以满足学生的需求，提供高质量的教学资源和个性化反馈，有望成为传统教育方法的有效补充，为提升校园安全教育的效果提供新的生机与潜力。在未来的研究中，可以结合其他技术手段，如人工智能和虚拟交互等，进一步完善平台的功能和用户体验，为校园安全教育领域带来更多的创新和发展。

参考文献：

[1]纪恩桂.青少年校园安全教育教学模式的创新性研究[J].现代青年，2023（01）：46-49.

[2]刘容宇.虚拟现实技术在安全教育中的作用研究[J].智能城市，2022（08）：54-56.

[3]许歆瑶，彭华松，蒋兴浩.高校体验式安全教育建设现状及发展对策[J].实验室研究与探索，2022，41（04）：279-283.

[4]段力宏.基于虚拟现实技术的校园地震安全教育系统设计与应用[D].上海：华东师范大学，2021.

[5]龚翱，王洁.虚拟现实技术在安全教育中的应用[J].电脑知识与技术，2020，16（19）：190-191.

[6]钟雪莹.基于虚拟现实技术的学校体验式安全教育研究[D].广州：广州大学，2020.

[7]陈文进，郭明明，吴昊远，等.基于3D虚拟现实技术的民族建筑游览教学平台的设计[J].中国信息技术教育，2018（Z2）：180-184.