核辐射事故应急疏散演练虚拟仿真实验
Emergency Evacuation Drill Virtual Simulation Experiment of Nuclear Radiation Accident
虚拟仿真实验教学是学科专业与现代信息技术的深度融合和产物,旨在提高学生的实践能力和创新精神,是实验教学发展的方向。为主动适应高素质复合型新工科人才培养目标的变革,基于核辐射事故应急疏散演练存在着的涉核场景不易实现、参演人员众多、成本高昂、风险较大等具体困难的考虑,本项目通过虚拟现实和互联网技术相结合,建立核辐射事故应急疏散演练虚拟仿真实验教学平台。
图1 “五合一中心”教学理念与方法
本项目坚持以学生为中心,注重理论与实践紧密结合、观察与分析全面融合、虚拟与现实相互契合、教师与学生默契配合、内容与目标高度吻合的教学模式改革,采用了“五合一中心”的教学理念与方法。
1)以学生为中心
由于核辐射事故应急疏散的综合训练较难在现实场景中开展,本项目的虚拟仿真推演系统结合核电厂的场内和周围的人口分布、交通基础设施分布和天气条件,可模拟不同撤离情景下应急计划区内人员的撤离过程,估算撤离时间,分析影响撤离的主要因素,从而验证学生制定的应急撤离方案的合理性,进一步加强学生在核应急组织、协调、指挥、决策方面的处置与管理综合能力。
2)理论与实践紧密结合
核应急演练具有很强的应用背景,仅依靠课堂教学,很难让学生对理论知识进行充分消化和理解。通过设计与理论相关的实验教学,有助于增进学生对理论知识的理解和认知。例如,本项目核辐射事故应急撤离的综合虚拟仿真实验把课程理论与实践紧密结合,可充分调动学生主动学习的积极性,深入掌握相关核应急知识,真正达到综合训练的目的。
3)观察与分析全面融合
对于观察能力和分析能力的培养,是实验课程训练的重要内容之一。本实验项目突出了对学生全面观察能力和分析思考能力的训练。例如,在核电厂场区地图以及局部三维场景的基础上,完成应急疏散模拟仿真工作,地图主要包含公安局/消防队/公共车站/集合点/学校/医院/工矿企业/化学试剂库/村庄等以及路网、影响撤离的交通设施等场区周围的所有信息。应急疏散模拟仿真的工作主要是能够调整各种应急状况,对人员的应急撤离进行分析,从而为应急撤离方案的制定提供数据依据。4)虚拟与现实相互契合
通过核辐射事故应急撤离演练虚拟仿真实验营造一种身临其境的虚拟现实感,可以给学生逼真的的核应急指挥、组织、协调和决策体验。
5)教师与学生默契配合
实验带课教师在熟练掌握核辐射事故应急撤离演练虚拟仿真实验系统的基础上编写实验指导书,并通过实验准备环节充分调动学生的参与度和学习兴趣。用引导性的讲授代替指令性的叙述,给与学生充分的自主探索空间。兼顾集体讲授与个别指导,及时关注并回答学生的问题。学生在教师指导下,完成实验流程,并撰写实验报告。另外,利用智慧课堂与分组讨论等方式,实现教师与学生的良好互动。
6)内容与目标高度吻合
本实验项目目标明确,实验流程清晰,形成了内容与目标的高度统一。