跨学科虚拟仿真实验教学项目的应用与实践——以多场景局部突发客流超载应急管理项目为例.pdf
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1、139Total No.514JOURNALOFJILINPROTITUTEOFEDUCATION(总第5 1 4 期)第3 9 卷Vol.39吉林省教育学院学报No.10,20232023年第1 0 期跨学科虚拟仿真实验教学项目的应用与实践以多场景局部突发客流超载应急管理项目为例吴耀宇,余尤骋,程南洋,仇梦塬摘要:开展虚拟仿真实验教学项目建设,是推进现代信息技术与实验教学项目深度融合、拓展实验教学内容广度和深度、延伸实验教学时间和空间、提升实验教学质量和水平的重要举措。本文总结了跨学科虚拟仿真实验教学的特点,以多场景局部突发客流超载应急管理项目为例,分析了该实验的必要性、目标、优势、原理和特
2、色关键词:跨学科;虚拟仿真实验;客流超载doi:10.16083/ki.1671-1580.2023.10.024中图分类号:G642文献标识码:A文章编号:1 6 7 1 1 5 8 0(2 0 2 3)1 0 0 1 3 9 0 5教育部陆续发布关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知(教高司函【2 0 1 3 9 4 号)和教育部高等教育司关于加强国家虚拟仿真实验教学项目持续服务和管理有关工作的通知(教高司函2 0 1 8 5 6 号)指导虚拟仿真实验教学工作,并选出一批国家级虚拟仿真实验教学中心和示范性虚拟仿真实验教学项目,有力地推动了高等院校的实验教学改革与创新。虚拟仿真实验
3、运用计算机、多媒体、人工智能等高新技术,解决了传统实践教学场景不可逆、课程高成本和实践高风险等问题,拓宽了实践教学的时间和空间,已成为高校实践教学的主流趋势。从各院校的虚拟仿真实验教学项目综合看来,各项目专业特色鲜明,一般服务于某一个专业或某一门课程,呈现出受众面窄、一次性投入较大、性价比不高的问题。因此,积极探索跨学科虚拟仿真实验教学项目的应用与实践,对深化高校跨学科教学科研能力、扩大实验教学项目的受众面具有积极作用。收稿日期:2 0 2 2-1 2-2 0作者简介:吴耀宇(1 9 7 8 一),南京林业大学经济管理学院工商管理系,副教授,博士。余尤骋(1 9 8 4 一),南京林业大学经济
4、管理学院工商管理系,讲师,博士。程南洋(1 9 7 3 一),南京林业大学经济管理学院工商管理系,副教授,博士。仇梦(1 9 8 8 一),南京林业大学经济管理学院工商管理系,副教授,博士。140一、景区多场景局部突发客流超载应急管理虚拟仿真实验的必要性客流超载应急管理在旅游、交通、环境等领域非常重要,涉及旅游管理类、交通运输类、自然保护与环境生态类、林学类多个专业,横跨工学、农学、管理学等学科门类。多年来,热门景区因节假日客流量爆棚导致拥堵现象频发,尤其是景区局部突发客流超载容易引发游客纠纷和严重的公共安全事件。建立景区局部客流超载应急管理机制是保障景区旅游者人身安全和旅游资源环境安全、治理
5、景区超载的重要途径。组织实施景区多场景局部突发客流超载应急管理虚拟仿真实验,可以让相关专业的学生通过虚拟仿真实验了解智慧景区管理系统和管理设备,熟悉不同游客规模下的客流超载场景,培养学生判定局部客流超载等级、设计局部客流超载应急处理方案、实施日常客流管理、防范与应对景区重大公共安全事故的能力。二、景区多场景局部突发客流超载应急管理虚拟仿真实验的培养目标(一)提升学生辨别能力、思维能力、管理能力和创新能力该实验以培养具有专业胜任能力和社会适应能力的综合应用型管理人才为目标,按照“虚实结合、以虚补实”的原则,实现虚拟环境下的多场景局部突发客流超载工作场景营造。通过虚拟仿真实验,学生在学习模式中完成
6、局部超载相关知识点的学习和等级判定,并设计超载预警方案和应急管理措施;在考核模式中通过模拟场景问题考核、自主式设计、学生互评等方式,提升学生辨别问题、独立思考、实践操作与互动创新的能力。(二)促进学生理论分析与实践操作能力的深度结合该实验让学生在景区多场景虚拟环境中探索和研究局部突发客流超载的应急管理方式与措施,以理论指导实践、以实践深化理论,形成理论与实践、模拟与现实的充分融合,推动了学生知识学习、能力培养和素质提升的立体发展,有助于在增强理论分析水平的同时强化学生的实际操作能力。(三)激发学生的学习兴趣和主动学习能力大数据时代,虚拟仿真实验教学是最受学生欢迎的教学方式之一,学生在虚拟场景中
7、漫游时,可以充分感知和分析各种环境要素,效果逼真。该实验基于互联网和云平台,在线操作完成多回合决策,通过频繁互动、深度反思、综合应用的螺旋式上升,帮助学生在失败与总结中不断学习。学生对景区多场景的局部突发客流超载问题进行虚拟管理,如同管理者在现实中处理问题一样,各环节、各步骤形成通关式体验。与传统课堂教学相比,该实验教学将知识点与实际场景相结合,提升了学习的趣味性,更能激发学生的学习热情与主观能动性。三、景区多场景局部突发客流超载应急管理虚拟仿真实验的优势(一)有利于改变现场教学的时空限制通过虚拟仿真实验教学,教师将二维平面媒介的授课方式升级为基于虚拟现实技术的沉141浸式三维体验式教学,以数
8、字课件的形式让学生通过交互设备进人虚拟仿真空间中,通过体验熟悉理论知识、掌握工作方法。实验打破了时间与空间的局限性,融合了感性与理性的学习方法,让学生借助设备与情境完成各种实验过程,提供了真正的创新性、开放性教学环境。(二)有利于保障师生的人身安全实习过程中,教师在行前一般会以说明会的形式向学生强调安全问题,但校外实践教学过程中难免遇到阴雨天气、道路湿滑或地质灾害等不可抗力因素,很难完全保障学生安全。利用虚拟仿真模拟教学现场,有效地保障了师生的人身安全,杜绝了安全风险。(三)有利于解决校外实践教学高成本的问题校外教学实践周期长、费用高,而虚拟仿真教学实验的主要投入为设备和软件成本,通过虚拟环境
9、和仿真过程实现校外实践教学,可以长期使用,并可以进行实时数据更新,大幅度地降低了教学成本。四、实验原理与过程(一)实验设计本实验以旅游承载力理论、旅游流理论、认知信息加工理论、危机管理理论、生态安全理论为基础理论,以黄山实习基地为案例地,在黄山地形地貌、旅游资源、基础设施、生态环境、游客规模和接待服务能力等现实基础上,通过构建虚拟场景,进行虚拟漫游,直观感知案例地的生态环境与客流变化,针对多场景局部突发客流超载现象进行应急管理虚拟实验,进行客流在景区内多尺度行为的预测模拟;监测环境数据参数的变化情况,测度生态环境敏感性;设计旅游景区在局部突发超载情况下的客流管理方案,通过仿真系统对不同管理方式
10、的结果进行仿真模拟和比较评价。(二)教学方法1.案例教学法通过案例地的场景虚拟让学生对局部突发客流超载产生真切、全面的空间体验与认知。利用多媒体、虚拟仿真等信息技术创建模拟场景,讲解旅游容量、基本空间承载标准等基础知识,学生通过在建构的虚拟景区漫游,对局部突发客流超载现象进行认知、分析、评估和处理。2.比较研究法探索不同情境下旅游容量的变化情况,对客流调控方案进行评估和选择,发挥虚拟仿真技术清晰、直观的特点。通过交互操作进行多项选择,或者比较不同时间尺度、不同空间尺度的旅游容量变化,培养学生比较、分析、评估的能力,进而提升学生设计方案和解决问题的能力。3.翻转课堂法通过互联网与VR技术结合、线
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