实验教学过程中，采用“混合式”教学方法（涵盖引导式教学、启发式教学、创设问题教学法等），对学生进行积极引导，激发学生学习兴趣，使其更好地掌握城市地下空间体交通枢纽通风安全与事故应急救援的基本流程、基本救援设备、应急救援知识的学习。

本实验共4学时，实验教学过程是以问题引导和驱动下的“混合式”教学模式为基础设计的。具体过程如下：

课程教学的首次绪论课后，将所有专题问题和案例一并发给学生，同时学生自行分组。

实验课前，学生通过教材、慕课、实验指导书等资源自主学习相关理论，针对实验内容进行自主学习和准备；

课上，老师通过应用引发的理论与技术问题，引导学生先进行研讨交流，形成一定的共识或争议；然后以实验系统为依托，引导学生根据自己的认识去在线实验操作，发现不足并引出新问题；接下来在老师的引导下根据所学理论进行改进尝试和探究，找出解决问题的办法，在实验系统上验证改进的效果，提交实验结果，撰写实验报告，如下图所示。老师在期间只起到引导、释疑和推动作用。

图1 实验教学过程流程图

1）课前自主“引导式”学习(0.5学时)

阵列处理相关理论知识学生在实验前通过教材、慕课、微课等资源自主学习掌握。本虚拟仿真实验项目提供实验指导书，包含实验目的、要探究的问题、基本原理、实验方法、操作步骤、注意事项等。在实验过程中，通过指导老师安排学习任务，根据系统对不同模块内容的设定，参加实验的同学自主选择模块进行学习，让学生以一种设身处地的真实感觉完成相关实验内容的学习，极大提高学生的学习兴趣。通过这种方法，转变学生的“要我学”到“我想学”，通过实践操作模块中的应急救援演练过程，使学生身临其境，能设身处地的对各种灾害发生后的情形进行认真分析，并根据事故救援过程中各种险情采取对应的措施，强化知识的学习效果。

2）课上“启发式”研讨交流（1学时）

根据学生课前自主学习中提交的实验设计报告，老师从通风系统运行原理出发，提出理论与技术问题，结合实验设计，引导学生进行启发式研究交流，比较各自的理解，形成共识或者确定产生的争议点。在此基础上，各自确定自己的实验方法和步骤。通过对整个实验过程的操作，引导学生掌握主动解决问题的方法，让学生直接参与探讨教学和相关实验，充分发挥学生的主观能动性，开发学生的创新能力，在实验过程中提升学生的成就感，提高学生的综合素质。参加实验的学生进入不同的学习模块系统后，遇到问题时，系统会根据城市地下空间工业通风以及应急逃生的实际处理情况给出各种选项与提示，启发学生进行积极思考和认真选择，充分调动学生的主动性，完成相关任务。

3）“创设式”应用尝试与评价(1学时)

在地下空间综合体实施应急救援时，根据工业通风与应急救援的相关知识，针对不同的事故险情，在线提出对应的问题，引导学生积极思考，提高学生学习的积极性，也非常有利于教学效果的提高。同时，在实验过程中，学生如果进行了错误选择，系统会给出相应提示引导学生积极思考错误原因，自我提问，这就无形中培养了学生独立思考、提出问题、分析解决问题的能力。所有的实验均通过动画流程进行开放式操作，系统在线给出测试结果及其定量评价结果。

4）实验探究改进(1学时)

针对前面实验尝试暴露的问题或者由实验尝试引发的深度问题，结合实验目的以及要探究的问题要求，进行全自主的探究性实验。

比如：结合理论学习结果，设计不同的地下空间、不同的灾害类型进行虚拟仿真脚本；设计站台大厅层的通风系统发生灾害时的排烟模式；设计更加科学，符合规范的火灾发生后应急逃生与救援细节事项；设计不同的起火地点或多处起火点同时作用时的通风安全与应急救援虚拟仿真脚本。

上面(3)(4)两项程序是可以反复重复进行的，即学生可以随时对所设计的阵列进行测向应用测试，检验设计效果。

此外，虚拟仿真实验采用开放式的学习模式，如果课上时间不足，依靠网络平台的便利性，学生可在课下自主选择时间、地点登陆虚拟仿真实验平台，进入探究学习模式进行虚拟实验操作。探究学习任何中间结果可以暂存，此时不会产生实验操作成绩，学生可在不同的时段多次重复实验操作，直至完全掌握相关知识，提交正式的试验报告。给予学生充分的学习自由，有利于个性的发挥。

5）提交实验报告(0.5学时)

当学生认为已经完全理解掌握了相关知识，并完成了相关实验内容后，可学习效果与输出测试结果整理出来，在线撰写实验报告，提交至虚拟仿真实验项目平台保存。

撰写实验报告时，系统提供word版实验报告模板，供学生在线填写，学生需将实验步骤截图、实验数据、实验结论、心得体会等内容填入实验报告，再将填好的实验报告上传提交至平台。

以下以事故通风安全与应急救援过程实验为例，介绍仿真平台的实验教学方法。

（1）使用目的

通过本平台的教学实验，使进行实验的学生在不同模块下学习，包括通风设备学习、通风系统学习、火灾规律以及应急救援技术学习。对城市地下空间综合体发生火灾后现场工作人员的触警与判断、现场自救、现场疏散人群、现场灭火措施、安全撤离路线，以及事故应急小组的接警与通知、判断与决策、现场施救措施、救援行进路线等内容进行深刻的理解，进一步强化实验人员对城市地下空间综合体发生火灾后的现场处置措施和应急人员的救护措施的目标。

以虚拟仿真技术为基础，学生可以根据不同的模块内容先进行理论部分的学习，具体可包括通风设备、系统以及火灾规律、应急救援处理等知识学习。对本课程中关于城市地下空间综合体火灾事故的预防与处理计划、对应的应急救援预案、抢险救灾过程的组织、救护原则、常用技术装备、人员的自救与互救。现场工作人员的行动准则，现场灭火以及消防设备器材的合理选择等内容进行温习和巩固，通过模拟实验强化相关知识，并对后面即将学习的进行一定程度的衍化和前瞻，使其教学效果达到举一反三，触类旁通的效果。通过虚拟仿真实验，学生对理论知识点的认识得到加强，对实验原理、应急救援流程以及操作得到了有效的训练和掌握，对学生处理综合问题、分析问题的能力也得到了提高。

（2）实验实施方法

基于虚拟仿真的特点，在整个教与学的过程中注重老师“教”与学生“学”两个方向的双向有机结合互动，强化虚拟仿真实验在教学过程中的重要作用。具体实验过程中主要的操作是通过真实的三维场景模拟一场火灾事故，旁白的方式进行提醒学生接下来的操作步骤，每到一个实验节点，就会出现实验的交互，学生可以利用知识选着不同的选项进行交互，交互完成后会出现正确方式的实验动画，并且大屏会出现实验体现的知识点，加深知识点的理解。

图2 实验原理交互

（3）学习考核模式

通过整体项目的学习，检验学习成果，进行理论知识的考核。该学习考核模式主要应用于理论知识学习完成后的知识温习巩固，提升学生学习的兴趣，掌握知识的能力。

学习完成后，学生可获得自己的理论知识成绩和实践操作成绩以及按比例折算后的总成绩，学生可根据该虚拟仿真实验存在的问题进行评价和反馈，后期也会收集参与者们的意见进行实验完善。

图3 实验考核模式