多媒体教学训练系统的开发研究

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摘要：针对装备教学训练中的薄弱环节，设计开发了某型雷达多媒体教学训练系统。本文首先介绍了多媒体教学训练系统的功能与组成，然后分析了基于多媒体教学训练系统的教学训练特点，最后给出了多媒体教学训练系统在教学训练实践中的应用案例。实践证明，将现代多媒体技术应用于装备教学训练可取得较好的教学训练效果。

关键词：多媒体；教学训练；装备操作；维修训练

基于装备的教学和训练在提高学员的工程实践能力、装备综合素养以及岗位任职能力方面具有重要作用。长期以来，装备教学训练的开展主要结合实装进行，受教学资源、教学手段的限制，教学训练实施过程中存在着教学方法手段单一、教学训练时间难以保证、教学训练成本高等突出问题，在很大程度上制约着教学训练效果的提高。基于此，利用现代多媒体技术，就某型主训装备开发了多媒体教学训练系统，并在教学训练中进行使用，较好地解决了上述教学训练中存在的问题。

一、多媒体教学训练系统的功能与组成

某型雷达装备是目前装备教学训练中的主训装备，该雷达集光、机、电于一体，结构复杂、集成度高、价格昂贵。为满足教学训练要求，针对该型雷达装备，利用现代多媒体技术开发了多媒体教学训练系统，可满足对装备的构造与原理、故障维修、技术保障和武器系统运用等内容的教学与训练需求。

1.多媒体教学训练系统的功能

（1）教学演示功能某型雷达多媒体教学训练系统由多种多媒体元素组成，在装备的教学演示中，不同的多媒体元素可满足不同的需求：通过系统中的文字、图片等多媒体元素，可对装备的功能特点、技术指标、结构组成等相关知识进行学习；通过系统中的2D动画，可对装备的整机及各分系统的工作原理进行演示；通过系统中的视频，可对装备的操作使用、维护保养、技术检查、装备维修等内容进行示范；通过系统中的3D动画，可对雷达整机及各组成部件的内部结构进行直观形象的演示，了解其结构特点。（2）操作训练功能某型雷达多媒体教学训练系统，可提供一个虚拟的操作训练环境，呈现出三维立体的虚拟装备，学员可以在虚拟环境中对装备进行战勤操作、维护保养、技术检查、故障维修等训练，参与到一些具体任务当中，如装备的架设撤收、系统联动、系统开关机、搜捕目标、分解结合、故障排除等训练科目，实现在三维虚拟空间内的“人-机”交互式训练。（3）辅助维修功能某型雷达多媒体教学训练系统集成了该雷达各分系统常见的故障案例。每一个故障案例均按照“故障现象”、“可能原因”、“故障排除”的结构进行设计，该设计思路与实际的故障排除流程一致其中，“故障现象”环节主要用视频的方式呈现故障现象；“可能原因”环节主要用文字列表和声音的方式描述可能的故障原因；“故障排除”环节用故障树的形式给出具体的故障排除思路，并且在每一个树节点都配备了交互式图片、视频或图表等多媒体元素，以标识故障点的位置、故障排除方法或故障点的性能指标参数。利用多媒体教学训练系统具备的该项功能，不但可以满足教学需要，而且还可在装备的实际修理中加以利用，实现对装备的辅助维修。

2.多媒体教学训练系统的组成

针对装备教学训练需求，设计的多媒体教学训练系统包括结构原理、操作使用、维护保养、技术检查、常见故障等5个模块（1）结构原理模块系统结构模块包括系统组成介绍、系统拆装演示、系统拆装练习和系统工作原理4个子功能模块。其中，系统组成介绍模块主要采用文字、图片、声音的方式，对装备组成进行介绍，满足学员对装备组成的认知需求；系统拆装演示模块采用3D动画的形式，展示装备的内部组成及相应组合的拆装过程；系统拆装练习模块采用交互式虚拟仿真的形式，提供一个虚拟的装备拆装训练环境，学员可在该环境中进行装备组合的拆装训练；系统工作原理模块主要利用2D动画的形式，对装备总体及各分系统的工作原理进行展示，满足学员对装备工作原理的认知需求。（2）操作使用模块操作使用模块包括操作使用演示和操作使用训练两个子功能模块。其中，操作使用演示模块主要采用视频和3D动画的形式，就装备的架设、撤收、系统标定、系统联动、开机、关机、搜捕目标等装备战勤操作训练内容进行演示，方便学员对相关内容的学习；操作使用训练模块采用交互式虚拟仿真的形式，提供一个虚拟的装备操作使用环境，学员可在该环境中进行装备战勤操作的交互式训练。（3）维护保养模块维护保养模块包括维护保养演示和维护保养训练两个子功能模块。其中，维护保养演示模块主要采用文字、列表、图片、声音、视频和3D动画的形式，就装备的维护制度、维护要求、日常维护和特定维护等内容进行介绍，方便学员对相关内容的学习；维护保养训练模块采用交互式虚拟仿真的形式，提供一个虚拟的装备维护保养操作环境，学员可在该环境中进行基本的装备维护保养训练。（4）技术检查模块技术检查模块包括技术检查演示和技术检查训练两个子功能模块。其中，技术检查演示模块主要利用视频和3D动画的形式，就装备各分系统的技术检查内容进行介绍，方便学员对相关内容的学习；技术检查训练模块采用交互式虚拟仿真的形式，提供一个虚拟的装备技术检查操作环境，学员可在该环境中进行装备的技术检查训练。（5）常见故障模块常见故障模块包括辅助维修和维修训练两个子功能模块。其中，辅助维修模块集成了每一个分系统的常见故障案例集，共计60余个，且每一个故障案例均按照“故障现象”、“可能原因”、“故障排除”的结构进行设计。实际的故障排除当中，可通过故障树的指示排除相应故障，达到辅助维修的目的。维修训练模块采用交互式虚拟仿真的形式，提供一个虚拟的装备维修训练操作环境，学员可在该环境中进行装备的维修训练。

二、基于多媒体教学训练系统的教学训练特点

某型雷达多媒体教学训练系统充分利用了现代多媒体技术，将多媒体教学训练系统应用于装备教学训练中，具有如下特点：

1.表现形式灵活多样

多媒体教学训练系统将现代多媒体技术应用于装备教学当中，使装备教学不再是枯燥、抽象的结构原理讲解。多媒体教学训练系统通过文字、音频、视频、2D动画、3D动画、交互式仿真等多种表现形式，使装备复杂的内部结构和抽象的工作原理等内容能够以直观、形象的方式呈现，学员更易理解，印象更加深刻。

2.增加装备训练时间

运用现代多媒体手段，利用视频、三维动画和友好的互动操作界面建立虚拟教学训练环境，能够以较低的成本达到与实装训练近似的训练效果：利用多媒体教学训练系统可进行相关训练内容的演示，可实现“一人一机”交互式虚拟训练，保障学员训练时间。[1]采用先演示后训练的办法，不但能让学员较快地掌握操作步骤，同时也能保证操作训练的真实感，可有效提高教学训练效果。

3.减少装备设备损耗

在装备教学训练当中，实装操作具有真实、直观的优点，但武器装备都具有一定的寿命期限，在装备操作使用、组合拆装和故障排除等教学实践过程中，装备使用如果过于频繁，不可避免地会出现装备磨损、部件损耗等问题，势必会减少装备的使用寿命，造成训练成本增大。而多媒体教学训练系统采用以虚代实的形式，可进行部分内容的训练，在很大程度上克服了实装操作带来的装备设备损耗问题，提高了训练的军事经济效益。

4.有助于促进自主学习

基于多媒体技术开发的教学训练系统，具有可移植性，并且与多种计算机操作系统兼容，可将多媒体教学训练系统于校园网或局域网，学员可通过网络进行相关内容的学习和训练，从而实现远程教育和训练。同时，也可方便学员利用课下时间进行相关内容的预习和复习，助力学员的自主学习，从而有效提高教学训练的效果。

三、多媒体教学训练系统在装备教学训练中的应用案例

装备教学训练主要包括装备构造原理知识的学习以及结合装备的操作训练两大类。其中，装备构造原理知识的学习是装备操作训练的基础，装备操作训练是装备构造原理知识学习的落脚点。在这两类教学训练实践中，都充分利用了多媒体教学训练系统，取得了较好的教学训练效果。1.在构造原理教学环节中的应用案例以往的装备构造原理教学环节主要采用“教材+PPT课件+教员讲解”的方式，教学内容的表现形式不够直观、形象，学员不能详细认知装备的内部结构，不能有效理解装备的工作原理。针对这些问题，在装备的结构组成和工作原理教学中，充分利用了多媒体教学训练系统的教学演示功能。结合多媒体教学训练系统的实施环节如下：①装备展示。利用系统提供的装备3D动画，进行装备主要组成部分的演示。指明装备的组成及各组成在装备中的位置，形成学员对装备的整体概念。②结构分析。利用系统组成介绍模块，详细介绍各组合的作用及组成。③拆装演示。在虚拟环境下，拆装装备各组合，让学员更直观地学习各组成部件的结构功能等知识。④原理演示。将静态的装备工作原理动态化，以2D动画的形式展示，表现手段形象直观，学员易于理解。利用多媒体教学训练系统，教学手段更加生动形象，大大提高了学员的学习兴趣，并且学员还可利用该系统进行自主学习，有效提高了教学效果。2.在装备实训环节中的应用案例在装备实训环节，一个突出问题是装备少、人员多。在近几年的装备教学中，人员、装备的比例基本上都保持在10：1，每名学员进行装备训练的时间很短，训练效果难以保障。而装备一旦出现故障，上述问题就变得更加突出。因此，在此实训环节充分利用了系统的演示功能和操作训练功能。在装备实训过程中，采取如下训练步骤:①操作演示。利用多媒体教学训练系统的教学演示功能，通过视频、动画的方式让学员了解装备的技术检查、维护保养、战勤操作等基本内容，起到“教学引导”的作用。②虚拟操作。学员在熟悉操作步骤的基础上可在系统上进行虚拟操作，一人一机，独立完成操作。学员通过多次虚拟操作练习，熟悉操作流程，验证操作的正确性，为实装训练做好准备。此外，这个环节的训练也可以在业余时间进行，使学员在实训中获得更多的主动权。③实装训练。完成虚拟训练后，可安排学员在实装上进行实际操作，锻炼学员的实际操作能力，解决实际遇到的问题。④训练升华。结合实际情况，充分运用多媒体教学训练系统研究探索式学习，发挥学员主观能动性，激发学员探索精神与能力。多媒体教学训练系统应用于装备实训环节，体现出了“开放式、情境式、交互式”的特征，在一定程度上克服了装备实训环节存在的问题，促进了装备训练工作的开展。[2]

四、结束语

与传统的装备教学训练相比，将现代多媒体技术应用到装备教学训练当中，可有效增强教学效果、减少装备损耗、降低教学成本、提高学员积极性、减轻教员工作强度。此外，多媒体教学训练系统还能很好地帮助学员利用课下时间进行学习和训练，助力学员的自主学习。目前，将现代多媒体技术应用于装备教学训练还处于探索和发展阶段，随着多媒体技术的不断发展和对其认识的不断深化，多媒体技术将在教学训练中起到更加重要的作用。

参考文献：

[1]李翠超,凌芳.虚实结合的虚拟仿真技术在工程训练中的应用[J].实验室科学,2015(2):128－131.

[2]宋福林,黄登红.《数控机床机械装配与调试实训》虚实结合教学改革的探索[J].科技信息,2013(17):40－41

作者:赵喜 胡文华 单位:军械工程学院 电子与光学工程系