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简介:重大火灾事故应急决策虚拟仿真实验教学项目是在“建构主义学习”理论指导下运用3D虚拟仿真技术,采用“情景模拟教学”、“案例分析法”、“专题研讨法”等方法,还原了重大火灾发生的场景,学生不仅能感受到地震突发时的危机感和破坏性,同时要以政府应急管理中心的角色进行应急管理决策和现场救援。通过本项目的学习,精准有效地提升了学生灾情研判、应急决策、组织协调、资源配置、处置救援和灾害学习等能力。

  • 实验目的与原理
  • 实验仪器设备
  • 实验材料
  • 实验教学方法
  • 实验方法与步骤
  • 考核要求

项目特色

(1)3D场景高度仿真体现虚拟仿真互动场景

①微观场景角色扮演任务互动

本实验项目内设指挥大厅场景和上千平的城市地图,城市内包含百余栋不同的建筑模型,学生通过角色扮演的形式操作不同职能部门的人物在场景中进行探索,更具身临其境之感,不同的危机事件触发地点也不相同,学生需要依据事件任务描述及触发地点实际情况进行危机处置决策。

②宏观场景全局总览资源调配

在资源调配模块中,学生操作的应急指挥部和其他部门可以通过俯视视角总览整个城市的建筑布局情况并进行运筹帷幄,各部门需要依据灾害发生地及周边建筑信息进行人员调配,综合考虑队伍位置、属性、能力等各方面情况后派遣合适的队伍前往受灾地区。

③实景动态效果突显危机紧迫

本实验采用3D虚拟仿真技术,通过粒子特效将灾害的动态效果刻画得深刻而真实,学生能更好地直面纷繁复杂的情景并进行指挥调度,更深刻地理解危机管理具体操作流程,并将理论知识运用到实际案例的处理过程之中,充分达到实训教学的目的。

(2)本项目教学方式方法科学

在虚拟环境中,通过角色扮演形式进行实验:
在3D内的每一个模型参照实际建筑进行建模,并完成贴图工作。本实验项目营造更加真实的城镇乡落建筑群,使学生在进行实训时能更加身临其境,更具有真实感、危机感。案例内包含有一百多种不同的建筑模型,汽车、机场、医院、公园、学校、幼儿园、居民楼、工厂、商业广场、公园等建筑应有尽有。 本实验项目在各个实训阶段,包括实训前中后都针对相应知识点让学生有练习操作的实训点。其中包括公共危机决策、公共风险管理、应急预案的制定、监测与预警、应急处置与救援、恢复与重建、公共危机状态下信息管理、公共危机管理保障体系等知识点,较为完整地囊括了公共危机管理课程中学生学习的重难点。

(3)本项目评价体系先进

本实验项目采用任务进度、伤亡人数、社会满意度三大指标对学生实验结果进行判定,可通过设定不同的指标权重占比影响总分计算结果,学生则需要根据老师给出的指标计算权重进行决策权衡,不同侧重之下决策方案也不相同;实验结束后系统根据学生操作结果进行智能评分,得到最终的实验得分。

(4)对传统教学的延伸与拓展

该项目实现了将传统理论教学和实践教学有机的结合到一起,以虚拟仿真的形式把公共危机处理的全过程以及危机发生的全过程进行呈现,摆脱了原来传统单项授课模式,让学生变成课堂的主角,亲临纷繁复杂的公共危机环境,了解危机发生全过程,并按照公共危机处理论和原则做出自己的决策,提高学生动手能力。

该项目实施以来已经支撑我院近三百名学生开展实训工作,并且在使用过程中面向社会开放,经过用户反馈,使用效果极好,大大提高了学生实践能力,让学生对公共危机的特性有了充分的了解。

持续服务计划

(1)项目持续建设与服务计划:

在使用过程中,不断收集学生反馈和分析使用数据,对平台不断更新和开发。开发更多的案例资源、考核点、实训点等。

(2)面向高校的教学推广应用计划:

今后2年计划向安徽师范大学、安徽工业大学等高校推广;在总结推广经验的基础上,今后5年继续向安徽财经大学、安徽建筑大学、合肥学院等省内高校推广,为这些高校公共管理类专业学生的实验实训提供服务;预计前2年年均服务人数500人,以后逐年递增。随着学生实验数据的不断沉淀,参与实验学生不断增加,后期可以通过大数据分析,统计相关专业学生的思维习惯和专业认知偏好,相对应的开发出更优质的实验课程,不断提高学生的创新思维和实操能力,培养复合型公共管理人才。

(3)面向社会的推广应用计划:

本项目已向社会开放。未来考虑,与社会公共管理部门合作,利用实验平台对在职公务人员进行培训和技能提升,为应急管理部门提供咨询。这样,既能促进理论与实践的结合,也能获得一定的社会经济效益。

重大火灾事故应急决策虚拟仿真实验申报书

实验目的与原理

实验目的

近年来,重大火灾事故等公共危机事件时有发生。天津港“8.12”爆炸事故、浙江台州“2.5”火灾事故、哈尔滨“8.25”重大火灾事故、安徽芜湖“10.10”重大火灾事故等,给社会公众的生命、健康与财产安全造成了严重损害,给社会安全稳定带来严重威胁。重大火灾事故处理中的应急决策,是一种非常规状态的非程序化决策,是在信息高度不确定的状态下进行的,是一种挑战大、难度高的决策。由于火灾事故危险性、不确定性高,无法进行实景的应急决策教学,从而使大学生缺乏现场教学的切身体会。

重大火灾事故应急决策虚拟仿真实验教学项目,综合利用Unity3D建模、Animtior动画系统、MVC消息事件发送机制等现代信息技术,构建现实中不可及的重大火灾事故虚拟场景,让实验学生身临其境,在情景沉浸中对公共危机事件进行决策和处置。

本实验项目主要拟达到以下教学目的:

1、通过本项目实验,使学生可理解重大火灾事故的等级界定、重大火灾事故应急决策的特点及理论知识;

2、通过本项目实验,使学生掌握事故的监测与预警、应急预案的编制、危机事件的处置、社会力量调动、善后处理及保障、舆情分析等公共危机事件决策与处理的全部流程;

3、通过角色扮演、团队协作、实际操练等方式,培养学生制定应预案,构建预警体系,进行应急处置、善后处理、新闻发布、危机管理评估等方面决策和处置能力;

实验原理

重大火灾事故应急决策虚拟仿真实验教学项目,以公共危机管理和应急决策相关理论为基础,以实际的危机事件为载体,基于“事故+决策+执行”的思路设计重大火灾事故应急决策虚拟场景,学生以角色扮演的形式完成对整个危机事件的决策和处置。该实验教学项目,为学生提供多样化的危机事件情境,学生在 3D 仿真情景中操作不同的危机决策职能部门角色,在各部门的职能范围内进行任务处置或多部门协作配合并运用公共危机管理的理论知识进行决策,及时进行危机救援与处置方案制定、新闻发布、恢复重建、调查报告等操作,系统会根据公共危机管理的处理原则及设定的评分指标权重,对团队的操作结果进行智能评分。学生在完成实验后,可以查看实验报告报告并填写修改预案,同时也能查看到所有小组的游戏得分及排名,通过报告和预案填写反思自己实验过程的优缺点。

核心要素的仿真度:

重大突发自然灾害应急决策虚拟仿真实验模拟了城市发生重大火灾事故时,顷刻间建筑屋内玻璃碎裂、柱子坍塌、建筑起火、城市居民四处逃散。大量城市市民被困压在建筑内,残垣断壁,满目苍夷。同时加上声光音等感官效果,地震发生的模拟场景十分逼真。学生要以“政府应急管理中心”的角色去进行现场救援,应急救援环节涉及的救援元素如救援过程、救援队伍类型、救援工具等也贴近现实救援场景中的应用。知识点:共 8 个

(1)公共危机的应急决策。是在信息高度不确定的状态下进行的,是一种挑战大、难度高的决策;是一种非常规状态下的非程序化决策,具有紧急性、主观性、有限性、渐进性和时效性等特点。应急决策伴随应急管理的全过程。

(2)危机前监测预警。在危机发生前,学生需要先了解整个城市的建筑布局情况,根据提供的信息进行风险识别;在事故发生频次较高的时期进行监控,并在获知危机发生信息后第一时间进行预警;在详细了解事故信息后根据实际情况启动对应级别的应急响应。

(3)应急预案的制订。应急预案是应急规划的输出和结果,涉及应急组织结构及相关应急职责,应急行动、措施和保障等基本要求和程序等。实验项目将预案拆分为多个步骤,分别放到实训开始前让学生进行填写。既避免让学生完成枯燥的长篇内容填写,又让学生在实训前对自己所操作的部门和危机事件有了初步的认识。

(4)医疗救援和疾病预防控制。首先搜寻、集中伤员,然后分别用蓝、黄、红、黑四种颜色的腕带对轻、重、危重伤病员和死亡人员拣伤分类,采取先救命、再治伤的救治原则,对一般伤员和采取紧急抢救措施后的重伤员要分散转移到安全的医疗机构进行系统正规治疗。并且要加强饮用水、食品、环境卫生、传染病等卫生防控,做好监测与报告。

(5)应急处置与救援。在启动应急响应后,模拟应急指挥部的学生需要制定各部门的行动方案;其它各部门在先期处置的基础上需要依据指挥部制定的方案制定出详细的处置与救援方案,并派出队伍前往灾害现场实施执行;实施过程中需要及时进行方案调整及采用新闻发言人方式进行信息发布;必要时可扩大应急响应或进行社会动员。

(6)恢复与重建。学生需要查看场景中灾害变化情况,在危机局势得到控制,不会再对生命和财产造成较大的损害时,操作各部门进行配合,恢复社会正常生产生活,并对灾害损坏设备重新建设;还需进行事故原因调查及评估,根据总结出的经验教训对危机管理工作进行改进。

(7)公共危机状态下信息管理。学生通过扮演不同决策部门,向指挥部汇报当前遇难人数情况、受伤人数情况、灾害原因等。指挥部信息共享给新闻办,新闻办再发送权威信息等过程都锻炼了学生在公共危机状态下的信息管理能力。

(8)公共危机管理保障体系。包括人力保障、物力保障、财力保障,学生通过对人员的调配、志愿者招募等操作实现人力保障,号召捐款等操作实现财力保障,扩大应急响应、群众生活组启动应急物资等操作实现物力保障.

实验仪器设备

1.本实验平台依托安徽工程大学人文学院公共管理虚拟仿真实验室运行,实验教学系统以实际的火灾事故为载体,使用3D虚拟仿真技术还原事件,让学生进行角色扮演、团队协作,以任务为导向完成对整个危机事件决策和处置。

2.实验教学软件:重大火灾事故虚拟仿真实验教学项目

3.要求配有服务器、电脑,服务器安装重大火灾事故应急决策与处置软件、服务器需要安装Erlang 插件、RabbitMQ插件,电脑需要连接服务器网络。

4.服务器一台;(配置要求:主频:双核 3.0+,内存:8G+,显存:独立1G+,存储:1T)学生电脑按照学生人数安排数量;(配置要求:主频:双核 3.0+,内存:4G+,显存:独立1G+,存储:500G) 。

实验材料

1.重大火灾事故场景:采用 Unity 引擎、UIGUI 系统、Animtior 动画系统搭建整个公共危机发生前中后三个不同阶段场景、动画。

2.采用 WebGL 输入插件实现信息编辑、底层采用 MVC 消息事件发送机制实现。

3.使用 C#语言开发,实现框架构建和数据运算。

4.危机发生过程按照真实危机事件还原事件和数据。

实验教学方法

1.角色扮演法

本项目通过计算机技术还原整个公共危机发生场景,让学生扮演不同职能部门角色,根据危机发生情况和紧急程度选择做出不同的决策完成危机处理。

(1)使用目的

学生在传统的学习当中通常处于被老师灌输知识的阶段,仅仅停留在老师讲,学生听的阶段。那么学生对课程的掌握往往便停留在理论层面,并未提高解决实际问题的能力。本实验教学项目运用技术手段还原火灾事故的场景,让学生扮演不同的决策,站在各部门的角度上,对危机事件进行决策和处置,通过团队配合完成实际公共危机事件的管理过程,从而提高应急决策和处置能力。

(2)实施过程

①填写应急预案,并填写案例相关知识考察题目。

②学生选择小组和自己负责的部门。

③进入3D危机界面进行实训。

④实验过程中学生需要运用理论知识进行公共危机决策,小组内成员须合作配合共同处理公共危机事件。

⑤实验结束后学生可以查看实验报告,可以看到每个学生每个操作及其结果。

⑥应急预案提交至老师进行点评打分,打分完成后学生查看成绩排名。

(3)实施效果

①提高学生对于公共危机应急决策和管理的知识点的掌握与运用。

②增强学生对公共危机应急决策的原则、应急预案的基本内容、公共危机预警、应急处置与救援、公共危机沟通的了解。

③提高学生实际处理公共危机的能力。

2.讨论法

在本次实验中讨论法体现在三个方面:应急预案的编制、编写各行动组的行动目标、危机结束后的总结。

(1)使用目的

小组学生之间通过讨论来制定应急预案,以及各行动小组的行动目标,明确在公共危机处理过程中事前、事发、事中、事后的各个过程中,谁来做,怎么做,何时做以及相应的资源和和策略等。

危机处理结束之后,学生可以根据实验报告的内容对处理公共危机的整个过程进行回顾,通过讨论的形式进行反思和总结。

(2)实施过程

①通过软件学生进行分组。

②学生以小组为单位,针对软件给出的案例背景和相关的介绍,对此次公共危机进行讨论。

③讨论结束后,结合软件给出的危机预案模版编制一份危机处理预案。

④危机处理结束后,根据实训实际情况以及实训报告对实训过程进行复盘。

⑤通过讨论对复盘的结果进行总结和评估。

(3)实施效果

①培养学生的合作意识,在整个危机实验的过程中,学生会自发的进行任务的分配。如谁指挥,谁记录,谁总结等,这样既提高了学习的效率,也锻炼了学生在公共危机处理中的默契。

②通过互相的讨论以及交流,使学生全面了解公共危机事件的演化过程,了解公共危机处置的基本原理,明确了危机处理过程中的任务划分等。

实验方法与步骤

(1)实验方法描述:

本次实验用到的实验方法主要有以下几种方法:情景互动、 标准化流程训练、过程观摩、方案设计。

①情景互动。危机事件发生的现场状况以3D动态效果360度全景呈现,以3D虚拟仿真为载体,以动画的形式重现火灾事故。案例中,学生分别操作应急指挥部、灾源控制组、医疗救护组、警戒疏导组,救援搜查组对火灾事故灾害进行公共危机决策应对处置。在开始前学生需要填写完善火灾专项应急预案,其中包括火灾公共危机事件分类及特性分析、应对火灾公共危机事件的基本原则、预防和预警机制、处置程序、应急保障措施、恢复与重建措施等内容。

②标准化流程实训。学生在整个危机处理实操演练过程中,系统会不断更新新的任务。以任务导向的形式引导学生按照标准化的流程训练学生。

③过程观摩。本实验项目中的重大火灾事故,既符合真实发生事件,又能够保证学生能力合理运用到所学理论知识进行执行并操作,学生通过观摩与操作了解危机演变全过程。

④课后作业。每次训练结束之后,系统会生成一份详细的实验报告,教师可以根据学生实验情况对其进行打分和评价,课后作业大大提高了学生的学习效率。

(2)学生交互性操作步骤说明:

①公安局交通管制:

● 操作:A公安局派出25人进行交通管制。

● 理论:就近原则。属地人员先期处置。此操作属于稳定性措施。

● 理由:火灾发生后大量人员车辆堵塞交通,救援车辆无法到达火灾现场。A公安局距离火灾现场最近,可派出全部人员前往火灾现场。

● 影响:人员经过一段事件到达后消防局、卫生局等可派出人员前往火灾现场。

②消防局派人和车前往仓库展开灭火

● 操作:A消防局分别派出8人1车、8人1车、9人1车前往A仓库、B仓库、C仓库救人。理论:以人为本原则。就近原则。符合比例原则。

● 理由:A消防局距离火灾现场最近,并且三个着火仓库均需要消防员前往救援,则需要均衡分配人员配比。

● 影响:人员到达后获得现场火灾情况,由于获得了现场情况,可向指挥部请求增援。由于救人人数增加,各仓库火灾造成受伤人员减少,继而减少遇难人员。

● 影响:人员经过一段事件到达后消防局、卫生局等可派出人员前往火灾现场。

● 任务:游戏时间00:30时会出现第一条主线任务,A区周边主干道交通完全堵塞,陷于瘫痪,并且伴随人员恐慌和情绪失控,场面十分混乱。

③消防局派人和车前往ABC仓库救人

● 操作:C消防局分别派出5人1车、5人1车、5人1车前往A仓库、B仓库、C仓库救人。理论:以人为本原则。符合比例原则。

● 理由:C消防局距离火灾现场较近,并且三个着火仓库均需要消防员前往救援,则需要均衡分配人员配比。

● 影响:当这些人都到达火灾现场以后各仓库救人人员数量均衡,此时各仓库受伤人数降到最低,并且各多出几名成员以免因有随机消防员遇难导致某仓库救人人数低于所需值。

④医药派医疗人员前往现场救治、转移、卫生防疫

● 操作:A医院分别派出13人、13人、14人前往A仓库、B仓库、C仓库救治现场伤员。理论:以人为本原则。就近原则。符合比例原则。此操作为救助性措施。

● 理由:A消防局距离火灾现场最近,并且三个着火仓库均需要医护人员前往救治,则需要均衡分配人员配比。

● 影响:人员到达后则开始产生救人能力值。

⑤公安局进行警戒疏导

● 操作:C公安局派出10人进行警戒疏导。

● 理论:快速有效原则。此措施为危害隔离策略。

● 理由:由于交通管制急需解决,所以优先满足交通管制需求,然后再派出人员前往警戒疏导。影响:人员到达后可避免群众收到火灾波及造成伤亡。

● 任务:游戏时间01:30时会出现主线任务,A区周边工厂、居民区的民众发生恐慌,引发骚乱,现场秩序失控,大量居民聚集在火灾周边围观,情况不容乐观。

⑥治安管理

● 操作:B公安局派出10人进行治安管理。

● 理论:以人为本原则。符合比例原则。此操作属于稳定性措施。

● 理由:由于交通管制急需解决,而警戒疏导则隔离直接对周边群众造成的危害,所以优先进行交通管制和警戒疏导,然后再派出人员进行治安管理,以防此骚乱之下的安全隐患。

● 影响:人员到达后可避免一些偷盗抢劫等事件。

● 任务:游戏时间03:30时会出现主线任务,A区附近少数违法分子借混乱之机,伴有偷窃、抢劫等不法现象,引起民众极大不满,导致事件进一步复杂。

⑦获取火灾信息

● 操作:新闻办向指挥部请获取火灾信息。

● 理论:快速有效、主动公开。

● 理由:需要尽快获取相关信息,并及时发布官方消息,以免群众被谣言猜测等误导。

● 影响:需要指挥部在三分钟内分享火灾信息。

⑧新闻办获取火灾信息并发布给公众

● 操作:新闻办向指挥部获取火灾信息,并将新闻实际情况发布给公众新闻办发布火灾为Ⅰ级火灾。

● 理论:快速有效、主动公开。

● 理由:在获得了相关信息后需立即发布新闻。

● 影响:完成主线任务。

● 任务:游戏时间4:20会出现支线任务,周边居民不知此处仓库发生火灾,大量居民聚集围观观看,造成交通堵塞,增加无辜围观群众受伤。造成伤员+15,遇难人员+10。

⑨环境监测

● 操作:环保局开始进行环境监测。理论:此操作属于预防性措施。

● 理由:火灾现场的有害物质可能会影响环境,为防止次生灾害,必须尽早进行环境监测。影响:与现场卫生防疫功能共同影响满意度。

● 任务:游戏时间7:00会出现支线任务,由于未进行环境检测,部分用水污染,影响救援进程,居民对政府信赖降低。

⑩民政局具体操作

•操作:民政局调配资源、安排食宿、安置遇难人员

•理论:以人为本原则。符合比例原则。此操作属于保障性措施。

•理由:由于物资车辆到达现场需要一定时间,为尽快安置被救人员,物资车辆数可稍多一点,有备无患。

•影响:一段时间后到达现场,方可安排食宿,减少受伤人员,继而减少遇难人员

•任务:游戏时间10:00会出现支线任务,由于未进行配送物资,部分救援物资资源不足,影响救治安置工作,居民满意度下降。

待安排食宿人数达到150人时会出现支线任务,距离火灾开始已经过去了较长时间,大量伤患人员以及住所被波及的居民聚集停留在火灾周边等待安置,居民们怨声载道,满意度下降。 待安置遇难人数达到150人时会出现支线任务,大量遇难人员的尸体未得到妥善处理,导致现场秩序开始混乱,遇难者家属闹事,影响救援进度。

考核要求

从实验操作的各个步骤来考察学生应急决策和处置的能力,达到很好的实验效果,具体考察的内容和要求如下:

(1)熟悉掌握公共危机应急决策的表现形式,对不同的危机事件进行分类,并分析其灾害特性,理解不同危机的处置措施不同。

(2)考察学生对部门职责分类及响应具体实施方案思考。

(3)考察学生对各部门汇总信息进行整体研判并制订指导方案。

(4)考察学生对不同危机情景下应急响应级别的判定。

(5)根据不同的监测结果进行应急力量投放方案选择。

(6)根据救援进展调整处置方案、新闻发布应对。

(7)考察根据本次危机处置全过程及处置结果进行反思回顾,总结事情发展经过与原因、危机决策过程中的经验教训并制订改进措施。

(8)项目实验得分不低于60分。

面向学生要求

1.专业与年级要求

专业:行政管理专业、城市管理专业、公共事业管理专业、社会工作专业、土地资源管理专业。

年级:大一到大三的学习阶段的实验课程,也可以用于大四学生的实习。

2.基本知识和能力要求

修读完成《公共管理学》《公共危机管理》《公共政策分析》《公共关系学》等公共管理课程,具备应急决策和危机处理的相关理论和原则、方法。对公共部门不同部门职责有所了解。

实验教学项目相关网络及安全要求描述

1.有效链接网址

https://mooc1.chaoxing.com/course/214155846.html

2.网络条件要求

(1)说明客户端到服务器的带宽要求(需提供测试带宽服务) 带宽要求10兆+

(2)说明能够支持的同时在线人数(需提供在线排队提示服务) 支持300人并发访问

3.用户操作系统要求(如Windows、Unix、IOS、Android等)

windows下的所有系统

4.用户非操作系统软件配置要求(如浏览器、特定软件等)

插件名称:Erlang 插件、RabbitMQ插件 插件容量:Erlang 插件120M、RabbitMQ插件150M。 下载链接 : https://pan.baidu.com/s/1OlKBKV60dyECNXY8_537_Q  Erlang 插件:https://pan.baidu.com/s/1MP7HHGfTnwfjnlmYKCcXrQ RabbitMQ插件 :https://pan.baidu.com/s/1OlKBKV60dyECNXY8_537_Q