【摘要】随着航运业发展，船舶消防安全重要性凸显。《船舶高级消防》课程是培养专业消防技能与应急能力的关键，但传统实习教学面临实船训练难、内容抽象、心理素质训练不足等问题，难以满足现代航运业对高素质人才的需求。本文介绍了《船舶高级消防》学生虚拟实习的设计与实施，通过模拟真实场景，让学生在虚拟环境中进行消防操作与应急处置。研究重点包括虚拟实习平台搭建、实习内容规划及实习过程组织，旨在解决传统教学问题，提升学生专业技能与综合素养。结果表明，虚拟实习显著提升学生专业技能、安全意识、应急心理和团队合作能力，为船舶类专业教学提供新思路，为航运业培养高素质人才奠定基础。

【关键词】船舶高级消防；虚拟实习；素养生成

一、引言

船舶火灾具有燃烧迅猛、扑救困难、危害严重等特点，对船舶、船员生命财产安全及海洋环境构成巨大威胁。《船舶高级消防》课程旨在培养具备专业消防技能与应急能力的航运人才。

当前船舶高级消防课程传统实船训练难度大，受天气、海况、船期等因素影响，实战演练难以组织，船员难以在实际操作中熟悉消防设备，掌握灭火技能；而且课堂中船舶火灾场景和消防设备操作等内容较为抽象，学生仅通过理论学习难以直观理解和掌握；最为突出的是学员心理素质和指挥决策训练不到位，传统教学方式难以模拟真实火灾场景，学员缺乏在高压环境下进行心理调适和指挥决策的训练机会。

随着人工智能技术的发展，虚拟现实（VR）在医疗、旅游、教育等领域中已得到广泛应用，它能够还原真实场景，做到虚实结合，提升训练的覆盖面和灵活度，采用3D建模、动画、语音识别、人机交互等技术开发多个虚拟场景，以及大量虚拟设备、人物模型和动画。本研究探索通过构建虚拟场景模拟实际情景、叠加情景要素、构建互动业务流，让传统的只可意会不可言传的教育教学活动，变得能够触手可及。

二、虚拟实习的设计与实施

（一）虚拟实习平台搭建

虚拟实习平台选用先进的虚拟现实（VR）与增强现实（AR）技术，结合3D建模软件，构建高度逼真的船舶消防虚拟场景，涵盖船舶机舱、货舱、客舱等不同区域，精准还原各种消防设备、火灾类型及应急逃生通道布局等细节，使学生仿佛置身真实船舶之中。

1.硬件设备层

为存储和处理大量的虚拟场景、模型、教学资源以及用户数据等，通过配置高性能服务器为平台的稳定运行提供强大的计算能力和数据支持。客户端设备配置VR一体机、VR头显等，学生通过这些设备访问和使用虚拟实习平台，沉浸在虚拟的船舶消防环境中进行学习和操作练习。输入输出设备配置包括键盘、鼠标、手柄等输入设备，以及显示器、音响等输出设备，用于学生与虚拟场景进行交互，获取视觉、听觉等方面的反馈。

2.软件系统层

客户端与服务器分别配置Windows、Linux操作系统，为平台的运行提供基础的软件环境，支持其他软件的安装和运行。虚拟现实（VR）引擎采用Unity3D，用于创建和渲染逼真的三维虚拟场景，实现船舶、消防设备、火焰、烟雾等元素的可视化，并提供物理模拟、碰撞检测等功能，使虚拟场景具有真实的物理行为和交互效果。创建专门用于模拟物理现象的物理引擎，如物体的运动、碰撞、重力等，确保虚拟场景中物体的运动和交互符合现实物理规律，增强虚拟环境的真实性和可信度。通过配置高通道网络通信模块，实现教师端与学生端、学生端与学生端之间的实时数据传输和同步，支持多人协同训练和远程教学，确保学生能够在不同的客户端设备上同时参与同一个虚拟消防演练，并能够实时看到其他人的操作和反馈。

3.数据资源层

通过专业的三维建模软件创建汇集各种船舶结构、设备设施、消防器材等的三维模型，构建三维模型库；经过优化和处理，使其能够在虚拟场景中高效地渲染和显示，为学生提供直观、真实的视觉体验。通过收集和整理大量的船舶火灾实际案例，包括火灾发生的原因、过程、应对措施、损失情况等详细信息，构建火灾案例库；将这些案例转化为虚拟演练场景和教学内容，让学生能够从实际案例中学习和总结经验教训，提高应对不同类型船舶火灾的能力。通过构建涵盖船舶消防相关的理论知识、操作规程、安全规范、培训视频、图文资料等丰富的教学资源库，为学生在虚拟实习过程中的学习提供全面的理论支持和指导，帮助学生更好地理解和掌握所学内容。

4.应用功能层

通过构建场景漫游模块，实现学生在虚拟船舶环境中自由行走、观察，熟悉船舶的各个区域、结构布局以及消防设备的分布情况，为后续的消防操作和应急演练打下基础。平台针对灭火器、消火栓、消防水带、泡沫灭火系统、二氧化碳灭火系统等各种船舶消防设备，提供详细的设备操作训练功能，学生通过虚拟交互设备模拟真实操作，学习正确使用各种消防设备进行灭火，提高设备操作熟练度和准确性。火灾应急演练模块，模拟船舶不同部位发生火灾的各种紧急情况，设置不同的火灾场景和情景模式，让学生在虚拟环境中扮演不同的角色，如船长、消防队员、乘客等，按照船舶消防应变部署表进行应急处置演练，包括火灾报警、人员疏散、灭火救援、医疗救护等环节，培养学生在紧急情况下的应急反应能力和团队协作精神。考核评估模块根据设定的考核标准和评分规则，对学生的操作过程和结果进行实时记录和评估，生成详细的考核报告和成绩反馈，帮助学生了解自己在虚拟实习中的表现和不足之处，针对性地进行改进和提高，同时也为教师的教学评价和指导提供客观依据。

5.用户交互层

教师端界面具备教学资源管理、实习任务发布、学生操作监控、考核评估等功能模块，教师可以通过该界面方便地进行教学准备和教学管理，实时掌握学生的学习进度和实习情况，及时给予指导和反馈。学生端界面提供友好的用户操作界面，包括场景选择、设备操作指引、任务提示、进度显示、成绩查询等功能，使学生能够方便地进行虚拟实习操作，获取所需的信息和帮助，提高学习的主动性和积极性。

（二）实习内容规划

1.理论知识巩固

在虚拟实习初始阶段，设置船舶消防基础理论模块，包括船舶火灾原理、各类灭火剂性能与适用范围、消防法规标准等内容。学生通过点击虚拟场景中的知识按钮，观看动画演示、阅读文字说明，加深对理论知识的理解与记忆，确保实践符合《1978年海员培训、发证和值班标准国际公约》马尼拉修正案（STCW公约）等规范要求，为后续实践操作、考取相关证书、从事航运工作打下坚实基础。

2.消防设备操作训练

面对船舶消防设备种类繁多、应用场景各异、操作要求不一等复杂性因素，通过虚拟实习进行设备操作训练，可以让学生在无实际危险的环境下，反复练习直至熟练掌握操作要领，避免在真实火灾中因操作不当而延误灭火时机；同时培养学生在紧急情况下，快速反应、冷静操作的习惯，提高应急处置能力。

消防设备操作训练针对船舶上常见的灭火器、消火栓、消防水带、泡沫灭火系统等设备，设计详细的操作流程训练。训练场景根据教材细分为：发现火灾、全员行动_隔离队皮龙组队员、全员行动_探火队员、全员行动_隔离队员、全员行动_技术队员、冷却_隔离队皮龙组队员、探火_探火队员、探火_救护队员、灭火_灭火队员、灭火_隔离队队员、灭火_三副、检测CO2泄露、二次探火、通风、测氧测爆、机舱烧损检查等16个任务场景。学生在虚拟场景中按照系统提示，依次完成设备检查、启动、灭火等操作步骤。例如，操作灭火器时，需正确拔掉保险销、握住喷嘴对准火源根部喷射，系统实时监测学生的操作准确性并给予反馈与纠正，确保学生熟练掌握每种消防设备的正确使用方法。

3.应急处置演练

实习中模拟船舶不同部位突发火灾的紧急情况，如机舱火灾引发的设备故障与油类泄漏燃烧、客舱因乘客违规用电引起的火灾且伴有人员受伤等复杂场景。学生作为消防应急团队成员，需迅速做出反应，执行报警、人员疏散、灭火、医疗救护等一系列应急处置任务。在演练过程中，强调团队协作与沟通，不同角色的学生分工明确又紧密配合，通过虚拟语音交流系统实时沟通信息、协调行动，提高应对船舶火灾的整体应急能力。

（三）实习过程组织

将学生分组，如总指挥、消防队、技术队、救护队等，并明确组内各角色职责。实习开始前，教师进行集中培训，讲解虚拟实习平台操作方法、注意事项及实习目标。实习过程中，教师全程在线监控学生表现，及时解答疑问、提供指导，确保实习顺利进行。同时，记录学生在各环节的操作数据、决策反应等信息，为后续评价与反馈提供依据。

三、学生经历与体验

在实习结束后，对学生进行访谈表明在虚拟实习中，学生沉浸于逼真场景，专注度提升，变被动学习为主动探索；自主分析火灾场景，反复尝试优化方案，增强知识运用与应变能力；分组演练中，从生疏配合到默契协作，树立团队合作意识。这些体验为后续成长筑牢根基。

（一）沉浸式学习体验

学生一进入虚拟实习场景，便被高度真实感的船舶环境所吸引。在模拟的机舱火灾现场，能看到火焰燃烧的动态效果、听到机器设备故障的报警声与火灾燃烧的噼啪声，嗅到烟雾气味，全方位的感官刺激使学生仿佛置身真实的火灾危机之中，学习专注度显著提升，对船舶消防知识与技能的学习不再是枯燥的书本记忆，而是在实际情境中的积极探索。

（二）自主探究与问题解决

面对虚拟场景中复杂多变的火灾情况，学生需要自主分析判断火灾类型、火势发展阶段，依据所学知识选择合适的灭火策略与设备。当遇到操作失误导致火势蔓延或人员疏散不及时等问题时，学生通过反复尝试、调整方案，深刻认识到正确操作与决策的重要性，培养了独立思考、解决问题的能力以及应对突发状况的心理素质。例如，在一次客舱火灾虚拟演练中，有学生起初未考虑到火灾产生的浓烟对人员视线与呼吸的影响，导致疏散引导不力。经过多次重新模拟，他们主动查阅资料、请教同学与教师，优化疏散方案，增加了使用湿毛巾捂住口鼻、弯腰低姿态前行等细节，成功解决了问题，增强了对知识的灵活运用能力。

（三）团队协作体验

在应急处置演练环节，各小组成员必须紧密协作才能完成任务。学生们从最初的角色不熟悉、沟通不畅、行动混乱，到后来通过不断磨合，学会了倾听他人意见、发挥各自优势、高效协同作战。指挥员能够迅速下达清晰指令，操作员精准执行灭火任务，疏散引导员有序组织人员撤离，医疗救护员及时对伤员进行救治。这种团队协作的模拟训练，让同学们亲身体会到团队的力量与重要性，改变了以往个体学习的模式，树立了团队合作意识与集体荣誉感。

四、素养生成情况分析

通过虚拟实习，学生在船舶消防领域实现多方面素养进阶。专业技能上，熟练掌握设备操作与灭火流程，应急处置能力增强；安全意识显著提高，能主动排查隐患，从源头防范火灾；应急心理层面，经高压情境磨砺，心理调适能力提升，能冷静决策应对突发状况；团队合作素养养成，学会高效沟通配合，发挥团队力量应对险情。这些素养的全方位提升，为学生未来投身航运事业筑牢根基，使其能为船舶安全保驾护航。

（一）专业技能素养提升

通过虚拟实习，学生对船舶消防设备的操作熟练度大幅提高，能够准确、迅速地选择并使用合适灭火工具应对不同类型火灾。在应急处置方面，掌握了火灾报警、人员疏散、灭火救援等一整套规范流程，具备了初步分析火灾原因、评估火势发展趋势的能力，为今后从事船舶相关工作奠定了坚实的专业技能基础，使其在实际船舶消防工作中能够更加从容应对，降低火灾事故损失。

（二）安全意识素养强化

虚拟实习全程贯穿船舶消防安全理念，让学生时刻意识到火灾风险无处不在，稍有不慎可能引发严重后果。在模拟火灾场景中亲身经历火灾发生的危害，以及错误操作可能导致的灾情加剧，使学生的安全防范意识深入人心。他们学会了在日常工作与生活中遵守船舶消防安全规定，主动排查火灾隐患，从源头预防火灾发生，将“安全第一、预防为主”的理念转化为自觉行动，这对于保障船舶航行安全及船员生命财产安全具有长远意义。

（三）应急心理素养培养

面对虚拟场景中紧张逼真的火灾应急情境，学生经历了从最初的慌乱、紧张到逐渐冷静、有序应对的心理过程。这种反复的模拟训练锻炼了学生在高压环境下的心理调适能力，使其能够克服恐惧、焦虑等负面情绪，保持清晰的头脑进行决策与行动。当真正遇到船舶火灾或其他突发紧急情况时，具备良好应急心理素养的学生更有可能发挥专业技能，采取有效措施进行应对，提高生存几率与应急处置成功率。

（四）团队合作素养养成

在虚拟实习团队协作环节，学生深刻认识到个人力量的有限性，只有依靠团队才能克服重重困难完成复杂艰巨的消防应急任务。他们学会了尊重他人、发挥团队成员的优势，通过有效沟通、协调配合实现共同目标。这种团队合作素养不仅有助于船舶消防工作，对其今后在航运企业或其他工作环境中的职业发展也具有积极影响，使其能够更好地融入团队，为团队创造价值，提升团队整体效能。

五、结论与展望

《船舶高级消防》学生虚拟实习教学实践取得了显著成效，为学生提供了丰富、真实且安全的实践学习环境，使其在经历虚拟船舶消防过程后，专业技能、安全意识、应急心理、团队合作等多方面素养得到有效提升。然而，虚拟实习也存在有待完善之处，如虚拟场景与现实船舶仍有细微差异、实习内容更新需紧跟航运业发展动态等。在未来教学中，应持续优化虚拟实习平台，丰富实习案例与场景，加强与实际船舶企业的合作交流，将虚拟实习与实地实习有机结合，进一步提升船舶类专业人才培养质量，为航运业培养更多高素质、符合时代需求的船舶消防专业人才，助力航运事业安全、稳健发展。