VR技術(shù)在民航訓(xùn)練領(lǐng)域中的應(yīng)用與定位

（文章來源：映維網(wǎng)）

隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是2016年以來頭盔式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的普及，VR技術(shù)已經(jīng)走出實(shí)驗(yàn)室，在游戲、教育和訓(xùn)練領(lǐng)域得到大量應(yīng)用。特別是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有的高逼真度、低成本和高安全性的特點(diǎn)，受到訓(xùn)練領(lǐng)域廣泛歡迎。航空訓(xùn)練領(lǐng)域本身是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)源地之一，從大型動(dòng)態(tài)D級(jí)飛行模擬器、CAVE式交互系統(tǒng)到低端的FTD、IPT都有實(shí)際應(yīng)用，現(xiàn)階段以頭盔和手柄為主要交互方式的VR系統(tǒng)也開始逐漸運(yùn)用在飛行員、乘務(wù)員和機(jī)務(wù)人員的訓(xùn)練中。

但是現(xiàn)實(shí)是受到成本、合規(guī)以及技術(shù)本身的缺陷等一系列問題的影響，VR技術(shù)在航空訓(xùn)練領(lǐng)域的應(yīng)用效果并不十分理想。我們認(rèn)為主要原因是大部分人只看到了VR技術(shù)的優(yōu)勢(shì)一面，忽略它存在的一些限制，很多應(yīng)用超出了VR技術(shù)的適用邊界，造成了實(shí)際應(yīng)用過程中人們對(duì)它產(chǎn)生了負(fù)面的評(píng)價(jià)。我作為一個(gè)有過航空訓(xùn)練領(lǐng)域?qū)I(yè)背景的VR/AR從業(yè)者，準(zhǔn)備從分析VR技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和限制入手，劃清VR技術(shù)的適用邊界，結(jié)合VR/AR行業(yè)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)談?wù)勌摂M現(xiàn)實(shí)在民航訓(xùn)練領(lǐng)域中的應(yīng)用與定位。

訓(xùn)練一般是指有計(jì)劃有步驟地通過學(xué)習(xí)和輔導(dǎo)掌握某種技能。有意識(shí)地使受訓(xùn)者發(fā)生生理反應(yīng)，從而改變受訓(xùn)者素質(zhì)、能力的活動(dòng)。其中有兩個(gè)要點(diǎn)，一是目的是讓受訓(xùn)者獲取某種技能，而不是知識(shí)，這就是訓(xùn)練和理論教育的區(qū)別；二是它是通過使受訓(xùn)者發(fā)生生理反應(yīng)，改變受訓(xùn)者的素質(zhì)和能力，也就是說它主要是通過讓受訓(xùn)者不斷的受到外界刺激，進(jìn)行反饋操作，最終生成本能的生理反饋。這種生理反饋和對(duì)操作的認(rèn)知一起組成了受訓(xùn)者的技能。比如羽毛球運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練，就是讓運(yùn)動(dòng)員反復(fù)地接打來球，對(duì)來球形成固定的大腦反饋和肌肉記憶，從而逐漸的形成高水平的羽毛球技戰(zhàn)術(shù)能力。

訓(xùn)練工作的最終目的就是要形成某種特定的技能。每種復(fù)雜的技能都有兩部分組成：動(dòng)作技能和認(rèn)知能力。比如飛行員駕駛技能，同時(shí)需要上述兩種能力的綜合，第一步大腦認(rèn)知形成對(duì)飛機(jī)和環(huán)境的態(tài)勢(shì)感知，再由知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)對(duì)下一步的操作進(jìn)行判斷，第二步由手腳完成大腦的操作指令。這兩種能力都需要大量反復(fù)操作才能完成，訓(xùn)練工作就是這種重復(fù)過程。

技能形成的關(guān)鍵就是在訓(xùn)練行為的輔助下，形成較好的技能遷移，技能遷移是心理學(xué)中的一個(gè)概念，在訓(xùn)練領(lǐng)域就是指在訓(xùn)練環(huán)境中形成的技能水平，是否在真實(shí)操作中能夠有效的復(fù)現(xiàn)，成為真正的操作技能。比如，通過背記訓(xùn)練手冊(cè)學(xué)習(xí)了飛行駕駛技能，直接上飛機(jī)進(jìn)行駕駛就非常難，因?yàn)闀旧系闹R(shí)只是抽象概念，無法形成很好的大腦反饋和肌肉記憶，可以認(rèn)為通過背記看書的訓(xùn)練行為，技能遷移度就很差，無法形成有效的技能遷移。而通過看駕駛視頻、飛行教員手把手演示進(jìn)行學(xué)習(xí)后，直接上飛機(jī)駕駛就有一定可能性，就是說飛行教員親手指導(dǎo)這種訓(xùn)練行為的技能遷移度相對(duì)較高，相對(duì)容易形成駕駛技能。

從上面的案例可以看出飛行模擬器訓(xùn)練之所以比背記書本高效得多，就是因?yàn)閺脑撚?xùn)練過程形成的訓(xùn)練技能可以非常有效的遷移到真正的飛機(jī)駕駛活動(dòng)中去。而飛行模擬器之所以技能遷移度高主要是三個(gè)原因，一是場(chǎng)景逼真，反饋刺激非常接近真實(shí)飛機(jī)駕駛過程。飛行模擬器是按照真實(shí)飛機(jī)1:1比例進(jìn)行構(gòu)建，飛機(jī)駕駛艙內(nèi)的設(shè)施和真飛機(jī)完全相同，窗外的視景也通過計(jì)算機(jī)視覺手段對(duì)真實(shí)飛行場(chǎng)景進(jìn)行模擬。二是程序準(zhǔn)確，飛行模擬器的控制邏輯完全按照真實(shí)飛機(jī)設(shè)計(jì)，在訓(xùn)練某個(gè)操作項(xiàng)目時(shí)所進(jìn)行的每一步都與真實(shí)駕駛操作保持完全一致。

三是反饋真實(shí)，受訓(xùn)者在每一次的操作過程中所接收到的物理和信息反饋都是與真實(shí)駕駛飛機(jī)的操作反饋完全相同，無論操作是否正確，受訓(xùn)者都能獲取正向和負(fù)向的認(rèn)知刺激，這對(duì)于最終形成知識(shí)和技能的記憶都至關(guān)重要。通過這種反復(fù)訓(xùn)練出來的飛行員所形成的技能所包含的知識(shí)結(jié)構(gòu)、大腦反饋和肌肉記憶就與真實(shí)駕駛操作的非常接近了，到真實(shí)操作飛機(jī)的時(shí)候就能夠很好的實(shí)現(xiàn)遷移。

D級(jí)FFS（Full Flight Simulator，全動(dòng)態(tài)飛行模擬器），內(nèi)部與真實(shí)飛機(jī)駕駛艙完全一致，并擁有相同的操作邏輯，是飛行員訓(xùn)練過程中最重要手段之一

因此從上面分析我們可以認(rèn)為，一個(gè)好的訓(xùn)練手段應(yīng)該同時(shí)具備兩個(gè)要素：一是訓(xùn)練場(chǎng)景（包括環(huán)境和所用工具）和操作程序能夠完美的還原真實(shí)工作場(chǎng)景和過程。二是能夠以交互的形式有效的形成操作反饋，通過訓(xùn)練者不斷的循環(huán)操作，以肌肉記憶和操作認(rèn)知的方式將技能固化在學(xué)習(xí)者身體中。一種訓(xùn)練手段同時(shí)擁有了以上兩要素就會(huì)大大提高技能遷移水平，加速技能的形成，從而獲得最佳的訓(xùn)練效果

民航訓(xùn)練工作類型主要包括飛行員初始階段的飛行駕駛訓(xùn)練和復(fù)訓(xùn)、機(jī)務(wù)人員的維修技能訓(xùn)練和乘務(wù)人員的乘務(wù)技能訓(xùn)練。在這些領(lǐng)域里訓(xùn)練手段存在著一些短板和不足：

現(xiàn)階段民航領(lǐng)域還是以傳統(tǒng)訓(xùn)練手段為主，在建立理論認(rèn)知階段還是主要依靠紙質(zhì)教材、視頻動(dòng)畫、PPT、CBT媒介，這些訓(xùn)練工具絕大部分還是以單向輸入為主，不能夠較好的模擬真實(shí)訓(xùn)練環(huán)境、缺乏互動(dòng)，學(xué)習(xí)過程主要依靠學(xué)生的理解和記憶。后期的培訓(xùn)工具逐步引入了一些交互功能，但受限于開發(fā)工具和終端平臺(tái)的功能限制無法生成有效的大腦反饋和肌肉記憶，技能遷移率低。
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