周航　张灿恒

摘要：民航安检工作是国家和人民的生命财产安全重要保障。然而目前民航安检课程的实验教学还存在着设备缺乏和实验方法单一等问题。本文针对这些问题，基于VR（Virtual Reality）技术的提出了安检技术课程实验教学方法，结合安检课程的特点给出了虚拟实验内容和方法。该方法能够有效解决设备缺乏和实验方法单一等问题。

关键词：安检；虚拟现实；实验方法

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）49-0273-02

一、民航安检技术课程教学改革现状分析

目前安检专业人才的培养没有跟上社会需求，学生存在着安检专业知识少、动手操作能力差、应变反应能力不足等问题。为了解决这些问题，很多学校的相关老师针对安检技术课程的教学方法进行了一系列的改革，邵咏亮设计了一套行动导向教学方案将行动导向法引入民航安检实验教学中，以培养学生的积极性提高教学质量。然而，作为教学重要一环的安检技术课程实验教学，目前仍然存在着一些问题。（1）危险品保管和使用麻烦。安检课程中检查涉及到很多危险品的认知。然而这些危险品保存和管理麻烦，并且在实验过程中更缺乏有效的安全保障措施，存在安全隐患。（2）安检器材设备及实验场所缺乏。很多先进的安检器材设备价格昂贵，很多学校不能提供充足的资金和场地，建立全面的安检实验室，导致实践性教学的难以开展。（3）教学实验方法单一。在教学过程中，目前重要采用的是单向“灌输式”的方法，即使开展的实验教学也仅局限于简单的设备操作。然而这种教学和实验方法不适应预测性安检的实践，制约了学生安检的识别能力和应变能力的有效提高。

二、基于VR技术的安检课程教学实验方法研究

为了解决提出的制约安检技术课程实验教学实施的问题。我们针对安检技术课程实验的特点和问题，采用了虚拟现实技术（VR）设计了基于VR技术的安检实验系统架构及教学方法。进一步提高安检技术课程实验的规范性和可操作性，并有效的降低了实验和维护成本。

（一）VR技术的基本原理和特点

20世纪80年代初，VPL公司创始人Jaron Lanier提出了VR（虚拟现实）的概念。它是一种由计算机创建的和可体验的虚拟现实仿真系统。它综合利用计算机图像处理技术、传感器技术和3D显示技术，生成一种三维虚拟现实环境，并通过鼠标、传感器等输入设备与用户进行交互，给用户提供一种身临其境的感觉。虚拟现实系统一般具有三个特点：交互性、沉浸感和构想性。其中，交互性是指用户能够借助各种专用设备或者传感器以手势、姿势和语言等对虚拟现实系统进行操作，并能够从虚拟现实系统中得到真实和实时的反馈；沉浸感是虚拟现实系统通过多维感知、三维图像、视野跟踪和实时反馈等技术，使用户产生身临其境的感觉；构想性是指用户能够根据虚拟现实的各种信息，进行判断、推理和联系等思维过程。并能够通过思想去行动和操作虛拟现实环境，从而实现在真实环境中难以完成的一下操作并可以观察相应的结果。

（二）基于VR技术的安检教学实验系统

针对安检技术课程实验要求和目前存在的问题。我们主要从四个方面设计了基于VR技术的安检教学试验系统。

1.虚拟危险品。由于危险品和违禁品种类繁多且安全保管困难，而且在实验过程中存在安全隐患。因此，目前很多的学校主要通过文字和图片的形式进行简单的介绍。使学生难以深刻认识各种危险品的各种特性。因此，我们基于VR技术构建了虚拟危险品，主要从颜色、结晶度、密度、分子式结构、腐蚀性、化学反应和危险性等多个维度，对危险品进行虚拟仿真。让学生能够对各种危险品和违禁品的各种特性充分体验和了解。为以后的识别工作打下坚实的基础。

2.虚拟安检设备。安检实验很难开展的一个重要原因是学校实验经费有限和实验场地不足。导致很多先进昂贵的安检设备无法购置，很多大型安检设备无法布置，一些教学实验课程无法开设。导致学生安检设备动手操作能力查，无法有效识别危险品和违禁品。因此，基于VR技术我们构建了虚拟安检设备。虚拟安检设备的构建主要包括安检设备基本原理、安检设备组成结构、安检设备操作方法等。让学生能够深刻掌握安检设备基本原理的同时，能够熟练安检设备的操作和危险品、违禁品的识别。

3.虚拟安检事件场景。安检不安全事件的教学主要采用的是基于案例分析的简单形式。通过对安检不安全事件的典型案例讲解和讨论，学生了解安检事件的基本场景和处理方法。显然，这种方法不能够有效培养学生对安检突发不安全事件的分析能力和应急处理能力。因此，我们构建了典型安检事件的虚拟现实场景和环境。充分利用虚拟现实沉浸式的特点，让学生有身临其境的进入安检事件现场，通过学生的操作和反馈。培养学生对安检突发不安全事件的分析能力和应急处理能力。

4.虚拟可疑人物。分析可疑人物是调高安检效率的重要手段。而日益兴起的预测性旅客安检（Predictive Passenger Screening，PPS）对安检人员的要求更高，它要求安检人员能够通过对旅客进行行为模式识别，以确定危险旅客。然后，目前文字性叙述事的教学形式无法让学生对各种可疑危险旅客有很好的鉴别能力。让学生在实验过程中，能够根据通过和可疑危险人物的虚拟现实模型交互中，不断提高对危险旅客的分析和鉴别能力。

三、基于VR技术的安检教学实验方法优势

（一）实验方法先进

我国很多高校和科研机构已经认识到虚拟现实技术的优势，都开始积极研究VR技术及其应用方法。采用VR技术的安检教学实验方法，正是采用了先进的虚拟现实和网络技术想结合的先进试验方法。该方法可以让实验不受时间场地的限制，也没有实验安全隐患。同时，这种实验方式也是对传统教学和实验方式的有益补充。

（二）降低实验成本

安检设备购置成本高、占地面积大、实验成本高，同时操作有安全风险。而且购置数量不足也无法满足实验需求。而采用VR技术的安检教学实验方法，可以减少安检设备台数，虚拟现实系统实用和维护成本低，能够有效降低实验成本。

（三）提高实验效果

采用虚拟现实技术构建虚拟危险品、安检不安全事件场景和虚拟可疑人物。能够让以前教学方法不能够很好描述实体很好的展示出来，让学生能够通过虚拟环境反复实验。通过和虚拟现实系统的互动方式让学生进一步提高对危险品和危险人物的分析、识别和应急处置能力。大大提高了实验效果。

（四）增强学习兴趣

本文针对这些问题，基于VR（Virtual Reality）技术的提出了安检技术课程实验教学方法，结合安检课程的特点给出了虚拟实验内容和方法。该方法能够有效解决设备缺乏和实验方法单一等问题。进一步提高安检实验教学效果，培养学生的动手能力、应变能力和创新能力，以满足社会对安检专业人才的实际需要。基于VR技术的安检教学实验方法，能够在确保实验安全的情况下，通过构想性充分发挥学生实验的主动性和创造性，可以充分发挥创造力去进行实验和交互。

四、总结和展望

本文主要针对安检技术课程实验中存在的三个问题提出了基于VR技术的安检教学实验方法，通过构建虚拟危险品、虚拟安检设备、虚拟安检事件场景、虚拟可疑人物等实验模型建立虚拟现实实验系统，进一步完善现有的安检实验方法。它能够在确保安全的前提下，有效降低实验成本，增加学生的危险识别能力、动手操作能力和不安全事件的应急能力。

参考文献：

[1]中国民用航空局，2015年民航行业发展统计公报[R].2016-06.

[2]邵咏亮.行动导向教学法在民航安检实训课程中的应用初探[J].教育教学论坛，2017，（9）.