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1、高校应急管理虚拟仿真实验教学项目建设探索作者：蔡明丹来源：中国信息技术教育2021年第23期摘要：本文对应急管理虚拟仿真实验教学项目的建设进行探索，通过建设自然灾害与事故灾害公共危机应急决策沙盘推演实验教学项目，同时综合采用情境模拟教学、模拟角色扮演、自主学习等多种教学方式，将该实验教学项目运用于应急管理人才培养教学中，分析其在应急管理本科专业教学中的教学效果。通过分析得出，虚拟仿真实验教学是一项新的教学模式，可以有效弥补传统实验教学与应急处突实践能力培养的不足，有助于教育教学信息化的推进与教学质量的提高。关键词：应急管理;虚拟仿真:实验教学中图分类号：G434文献标识码：A论文编号：1674
2、-2117(2021)23-0099-05应急管理是一门实践性和综合性很强的学科，仅仅依靠课堂教学无法达到人才培养的目标。在对应急管理人才培养的过程中，学生往往没有亲自参与危机事件处置的学习机会，学校一般通过应急演习、实践实训、学习参观等相关活动弥补实践教学方面的不足，这对培养学生的实践能力起到了一定的作用。1但是由于应急管理具有突发性、复杂性等特点，在进行实验实训时很难做到完全真实地模拟危机事件管理，这和培养具有实践能力的危机管理人才还存在着一定的差距。因此，进一步加强应急处突能力训练与虚拟仿真情境训练非常重要。虚拟仿真实验教学项目具备沉浸性、交互性的特征，当涉及在高危险性或极端环境中进行成
3、本高、消耗高或者综合模拟训练时，它能够提供有效、经济、安全的实践训练2,能为学生提供交互性强、逼真性高、动态灵活的各种危机事件教学平台，更好地提高学生应对危机事件的感性认识和理性操作能力。当前笔者所在学校应急管理专业实验实训项目还处于空白状态，为了加强应急管理专业学习的核心能力一公共危机事件应急处突能力的培养，必须强化应急管理虚拟仿真实验教学项目的建设。本文项目设计1 .设计思路教育部指出，虚拟仿真实验教学项目的建设要以完成教学目的和教学内容为目标。3根据“能实不虚、虚实结合、以虚补实”的原则，应急管理虚拟仿真实验教学项目的建设应围绕课程教学不好开展、传统实验教学又比较难达到教学效果的自然灾害
4、、事故灾害展开。在实验教学理念上着重以学生为教学主体，以课前一课中一课后为教学主线，运用虚拟仿真技术和移动互联网进行混合式实验教学，进一步将专业的理论知识与实验实训高效结合，将实验实训与现实情境相结合，运用情境模拟教学、虚拟角色扮演教学等多种教学方法，并以地震、火灾等现场案例为背景，以危机事件应急处置过程为导向，对公共危机事件进行应急管理、应急处置训练，实现理论和实践教学的有机结合。42 .系统构成应急管理虚拟仿真实验教学项目硬件支撑系统包括扩声系统、教学显示系统及辅助显示系统，以及智能电子设备、分组讨论系统、讨论发言系统、中央控制系统、音视频切换系统、情景模拟教学系统、导调辅助系统等设备。5
5、核心软件应用系统包括自然灾害公共危机应急决策沙盘推演实训平台软件、事故灾害公共危机应急决策沙盘推演实训平台软件。3 .用户端应急管理虚拟仿真实验教学项目系统以计算机仿真技术、网络技术与多媒体技术为依托，有效实现虚拟仿真实训操作、智能引导和教学管理一体化。学生通过PC端登录实验教学系统就可以开展课堂教学。课堂教学由以下三部分内容组成。看现场。以真实危机事件为素材，结合仿真技术以及物理模拟系统，提供各种案例突发事件场景的精细化模拟展示，加深学生对突发事件的认识。做决策C利用技术和互动的形式将传统的基于经验的学习，通过技术手段用数据化的方法搬到线上，再通过数据智能的方法优化学习体验。通过对应急案例场
6、景还原处置过程的训练，提高学生的应急决策能力、全局控制能力，加强学生对应急管理工作的熟悉程度，不仅有利于提升实务操作能力，而且有利于提高相关专业知识水平。出评估C围绕“一案三制”即应急预案、应急机制、体制和法制的要求，同时结合3D场景仿真实训等，遵循“救治第一、把握主要矛盾、注重新闻传播、机动权变、协调作战、科学合法”的原则，评估准备、组织、调度、处置、保障、恢复等全场景过程中的问题环节和薄弱环节，切实提高学生的应急处置能力。本文项目建设应急管理虚拟仿真实验教学项目以3D动画立体呈现公共危机案例，充分展现公共危机事件的各个环节及要点，学生通过扮演危机事件中的关键角色并进行团队决策以影响整个事态
7、的发展和最终的结果,从而亲身体验公共危机事件发展全过程。通过虚拟仿真实验教学项目学生如临现场，深刻体会危机事件与自身的相关性以及事件发展带来的紧迫感。1 .自然灾害公共危机应急决策沙盘推演实训项目自然灾害公共危机应急决策沙盘推演实训项目以地震为模拟情境，具体内容包括：采用3D动画实景模拟的形式，以竞争对抗方式开展实训;分角色组团练习，比赛以团队形式展开，实训结束后展示团队排名，每个团队包含25人进行实训;案例基于真实的公共危机事件，在过程中会定期发出新的任务和指令，同时也会根据学生的完成情况自动给予新任务;现场状况的360度全景呈现，包含百余种不同的模型，如汽车、居民楼、医院、学校、工业园区、
8、通信基站等:实训中医疗防疫组和救灾专家组可联动解决医疗事件;救援抢险组在遇到被困人员后可选择就地救援或仍旧前往原有目的地;物资抢夺、山体滑坡、信息隔断、谣言四起、暴雨曝晒、余震火灾等突发事件充分考验学生在突发危机的压力与挑战之下做出最僵的应急决策;应急响应的启动，震情、社情、民情、救援情况的传递，应急响应决策的扩大，各部门间信息收集、报告、传递、分享等;自定义案例，教师不仅可以修改案例初始数据，选择简单、中等、困难等模式供学生进行多次练习，还能够自定义地震案例中的突发事件;实验管理模块中教师可以实时监控每一组实验的状态，系统内置三个重要的评分指标（社会满意度、救援进度、死亡人数），三个评分指标
9、数据随着实验深入呈现动态变化;教师可以实时在平台中发布通知消息，也可以暂停实训，为学生讲解相关知识，再次恢复后学生可以继续实验;学生在实训前填写完整的危机预案，实验结束后可以根据决策结果进行调整后提交给教师，教师对预案打分；学生实训结束后可以查看到小组的实训报告，实训报告里可以看到自己进行的每一个操作及其造成的结果，学生可据此反思以更好地进行下一次实验。2 .事故灾害公共危机应急决策沙盘推演实训项目事故灾害公共危机应急决策沙盘推演实训项目以火灾事故作为模拟情境，具体内容包括：采用3D动画实景模拟的形式，以竞争对抗方式开展实训;分角色组团练习，比赛以团队形式展开，实训结束后展示团队排名;案例基于
10、真实的危机管理事件，在过程中会定期发出新的任务和指令，同时也会根据学生完成的情况自动给予新的任务;现场状况的360度全景呈现，各种模型应有尽有火灾案例中，仓库着火的火势变化动态效果等刻画细腻而真实，让危机事件鲜活地展现在学生眼前;实训中指挥部可启动应急响应，并根据消防局汇报的现场火情进行增援调配，部门在指挥部的协调之下进行现场处置;灭火、救人、火灾统计、调查火灾原因等消防局的工作职责充分体现了公共危机管理处置原则，通过实际操练让学生学有所用、学以致用;自定义案例，教师可以修改案例初始数据;实验管理模块中教师可以实时监控每一组实验的状态，系统内置三个评分指标（社会满意度、经济、死亡人数）；教师可
11、以实时在平台中发布通知消息;学生需要进行至少三次实验，才能完成火灾案例中每一个部门的全部操作，实训次数多.容错率高;学生结束后需要完善制订危机预案，教师根据预案打分，学生可在成绩排名中查看到自己的实训得分排名以及预案得分排名;学生实训结束后可以查看到小组的实训报告，在其中看到自己的每一个操作及其造成的结果，学生可据此反思并更好地进行下一次实验。本文项目教学应用1 .应用群体1185名广西警察学院公共管理学院应急管理、行政管理、城市管理本科专业学生参与应急管理虚拟仿真实验教学项目教学应用。2 .教学目的应急管理虚拟仿真实验教学项目是一个基于多媒体互动教学技术支撑，能开展危机管理、案例教学、事务规
12、划、公共资源调动等相关课程的虚拟仿真实验教学。该项目可以实现学生统一行动、分组讨论、分角色操作以及模拟决策等，教师可以通过情境模拟实验教学项目平台点评，同时学生可对教学过程及结果进行评价。此实验教学项目，可以提高学生的应急管理和危机应急处置能力，包括如何完成事件接报、环境分析、公共影响因素分析、应急资源分析、资源调度、态势标绘、数字化预案等，使学生身临其境，强调操作性，融合趣味性，注重实效性，突出学理性，将理论与实践有效结合，实现教师和学生的充分投入，加强学生的应急管理经验与模拟情境的高度融合。63 .教学实施项目教学过程中运用情境模拟教学、角色扮演教学、自主开展学习、课堂讨论等多种教学方法，
13、开展虚拟仿真实验教学，实现线上与线下教学相结合的交互式、沉浸式实验教学模式。7(1)课前准备课前学生安装实训项目APP,打开APP自行预习，APP会自动记录学生课前预习的基本情况;同时教师可以布置课前作业，让学生进一步掌握课程理论知识以及实验操作要点;学生也可以提前进入线上模拟实验，熟悉情境模拟实训的基本操作。同时，APP具有答疑讨论功能，学生与学生之间、教师与学生之间可相互提问、交流、答疑。(2)课程学习在课程教学中，任课教师打开虚拟仿真实验教学项目PC端对相关危机事件应急处突的原则、方法等进行讲授，将笼统抽象的概念与实训操作进一步具体化。学生根据教学案例的示范演练，完成各项实训任务，在完成
14、实训的过程中进一步加强对危机事件处置能力的学习掌握。完成实训后，教师按规定对学生的实训结果进行评价考核。学生也可以自评或者互评，教师根据学生自评与互评的情况，给予点评。具体教学过程如下。组建决策小组，召开决策会议。学生通过组建决策小组的形式参与决策。决策小组根据各个成员的优劣势、特点等进行相关职能分工，选举产生决策小组组长，确立决策目标。学生对所需完成的突发危机事件处置基本了解之后，由决策小组组长组织小组会议，依据小组决策安排，做出决策，制订各项决策计划。分析决策环境，制订应对策略。每一项决策，都是在一定的环境条件下制订的。危机事件管理分阶段推演并且模拟政府部门设置了多维度、综合的外部环境、内
15、部环境。环境分析的主要目的是找出对小组决策具有重大影响的潜在环境因素，科学有效地预测事件发展趋势，洞察环境中蕴含的机会与威胁。各决策小组根据自身的预测，本着为人民服务的原则，制订、调整小组策略C小组成员交流发言。小组成员积极参与决策制订，加深对决策内涵的理解，深刻体会决策短见的不利之处，树立长远的决策发展观，从思想深处构建起决策管理意识，提高管理有效性。通过充分的团队沟通，深入了解小组内部成员的能力，增强学生全局意识。决策结果汇报，教师分析点评。在各小组得出决策结果之后，由小组组长进行决策讲解C教师根据各小组的决策结果，对各决策结果中的成功与失败之处深入分析，提出修改意见，并针对实训中存在的共
16、性问题，进行分析和讲解。最后，教师按照课程要求与课程安排，完成重点与难点知识的讲授。(3)课后评价与交流当项目课程实训结束后，学生再次使用“应急管理虚拟仿真实验教学项目”移动端APP自主进行强化训练，移动端APP同样可以实现自动记录学习、分析学习数据，如学习时长、练习题的正确率，学生也可以进行自我考核。通遇移动端APP对学生学习数据的对比分析，教师可以查看分析结果并进行点评反馈，及时掌握学生的学习情况和反思教学中存在的问题。4 .教学方法(1)情境模拟教学以自然灾害与事故应急处突相关能力培养为主线，运用动画3D虚拟仿真技术与VR技术，呈现地震、火灾等自然灾害与事故事件，搭建危机事件应急处突能力
17、训练的各个场景。项目实训中学生可以进行多情境切换，也可以控制动画3D虚拟人物，在不同角色(如应急指挥者、调查者、监督者、检测者、消杀者等)间进行切换，培养应急处突的综合实践能力。5 .事故灾害公共危机应急决策沙盘推演实训项目事故灾害公共危机应急决策沙盘推演实训项目以火灾事故作为模拟情境，具体内容包括：采用3D动画实景模拟的形式，以竞争对抗方式开展实训;分角色组团练习，比赛以团队形式展开，实训结束后展示团队排名;案例基于真实的危机管理事件，在过程中会定期发出新的任务和指令，同时也会根据学生完成的情况自动给予新的任务;现场状况的360度全景呈现，各种模型应有尽有火灾案例中，仓库着火的火势变化动态效
18、果等刻画细腻而真实，让危机事件鲜活地展现在学生眼前;实训中指挥部可启动应急响应，并根据消防局汇报的现场火情进行增援调配，部门在指挥部的协调之下进行现场处置;灭火、救人、火灾统计、调查火灾原因等消防局的工作职责充分体现了公共危机管理处置原则，通过实际操练让学生学有所用、学以致用;自定义案例，教师可以修改案例初始数据;实验管理模块中教师可以实时监控每一组实验的状态，系统内置三个评分指标(社会满意度、经济、死亡人数)；教师可以实时在平台中发布通知消息;学生需要进行至少三次实验，才能完成火灾案例中每一个部门的全部操作，实训次数多，容错率高;学生结束后需要完善制订危机预案，教师根据预案打分，学生可在成绩
19、排名中查看到自己的实训得分排名以及预案得分排名;学生实训结束后可以查看到小组的实训报告，在其中看到自己的每一个操作及其造成的结果，学生可据此反思并更好地进行下一次实验。本文项目教学应用1 .应用群体1185名广西警察学院公共管理学院应急管理、行政管理、城市管理本科专业学生参与应急管理虚拟仿真实验教学项目教学应用。2 .教学目的应急管理虚拟仿真实验教学项目是一个基于多媒体互动教学技术支撑，能开展危机管理、案例教学、事务规划、公共资源调动等相关课程的虚拟仿真实验教学。该项目可以实现学生统一行动、分组讨论、分角色操作以及模拟决策等，教师可以通过情境模拟实验教学项目平台点评，同时学生可对教学过程及结果
20、进行评价。此实验教学项目，可以提高学生的应急管理和危机应急处置能力，包括如何完成事件接报、环境分析、公共影响因素分析、应急资源分析、资源调度、态势标绘、数字化预案等，使学生身临其境，强调操作性，融合趣味性，注重实效性，突出学理性，将理论与实践有效结合，实现教师和学生的充分投入，加强学生的应急管理经验与模拟情境的高度融合。63 .教学实施项目教学过程中运用情境模拟教学、角色扮演教学、自主开展学习、课堂讨论等多种教学方法，开展虚拟仿真实验教学，实现线上与线下教学相结合的交互式、沉浸式验教学模式。7(1)课前准备课前学生安装实训项目APP,打开APP自行预习，APP会自动记录学生课前预习的基本情况;
21、同时教师可以布置课前作业，让学生进一步掌握课程理论知识以及实验操作要点;学生也可以提前进入线上模拟实验，熟悉情境模拟实训的基本操作。同时，APP具有答疑讨论功能，学生与学生之间、教师与学生之间可相互提问、交流、答疑。(2)课程学习在课程教学中，任课教师打开虚拟仿真实验教学项目PC端对相关危机事件应急处突的原则、方法等进行讲授，将笼统抽象的概念与实训操作进一步具体化。学生根据教学案例的示范演练，完成各项实训任务，在完成实训的过程中进一步加强对危机事件处置能力的学习掌握。完成实训后，教师按规定对学生的实训结果进行评价考核。学生也可以自评或者互评，教师根据学生自评与互评的情况，给予点评。具体教学过程
22、如下。组建决策小组，召开决策会议。学生通过组建决策小组的形式参与决策。决策小组根据各个成员的优劣势、特点等进行相关职能分工，选举产生决策小组组长，确立决策目标。学生对所需完成的突发危机事件处置基本了解之后，由决策小组组长组织小组会议，依据小组决策安排，做出决策，制订各项决策计划。分析决策环境.制订应对策略。每一项决策，都是在一定的环境条件下制订的。危机事件管理分阶段推演并且模拟政府部门设置了多维度、综合的外部环境、内部环境。环境分析的主要目的是找出对小组决策具有重大影响的潜在环境因素，科学有效地预测事件发展趋势，洞察环境中蕴含的机会与威胁。各决策小组根据自身的预测，本着为人民服务的原则，制订、
23、调整小组策略C小组成员交流发言。小组成员积极参与决策制订，加深对决策内涵的理解，深刻体会决策短见的不利之处，树立长远的决策发展观，从思想深处构建起决策管理意识，提高管理有效性。通过充分的团队沟通，深入了解小组内部成员的能力，增强学生全局意识。决策结果汇报，教师分析点评。在各小组得出决策结果之后，由小组组长进行决策讲解C教师根据各小组的决策结果，对各决策结果中的成功与失败之处深入分析，提出修改意见，并针对实训中存在的共性问题，进行分析和讲解。最后，教师按照课程要求与课程安排，完成重点与难点知识的讲授。(3)课后评价与交流当项目课程实训结束后，学生再次使用“应急管理虚拟仿真实验教学项目”移动端APP自主进行强化训练，移动端APP同样可以实现自动记录学习、分析学习数据，如学习时长、练习题的正确率，学生也可以进行自我考核。通过移动端APP对学生学习数据的对比分析，教师可以查看分析结果并进行点评反馈，及时掌握学生的学习情况和反思教学中存在的问题。4 .教学方法(1)情境模拟教学以自然灾害与事故应急处突相关能力培养为主线，运用动画3D虚拟仿真技术与VR技术，呈现地震、火灾等自然灾害与事故事件，搭建危机事件应急处突能力训练的各个场景。项目实训中学生可以进行多情境切换，也可以控制动画3D虚拟人物，在不同角色（如应急指挥者、调查者、监督者、检测者、消杀者等）间进行切换，培养应急处突的综合实践能力。
