北京理工大学数字表演与仿真技术北京市重点实验室本科生团队研发校园火灾逃生仿真平台,将真实案例分析、第一人称交互体验与人群仿真相结合,为学生开展消防安全学习和逃生决策练习提供辅助工具。平台面向中小学生和高校学生,尝试把文字、图片中的安全知识转化为可参与的模拟情境,让使用者在观察环境、选择行动的过程中理解知识的应用条件。
项目研发从校园火灾案例研究入手。团队梳理北京市校园火灾案例,分析火灾发生原因及相关风险情境,并整理案例资料,为平台的场景设计和训练内容提供参考。对于研发团队而言,案例研究既是了解校园安全需求的过程,也是确定模拟内容的基础:哪些环境信息与行动判断有关,怎样将这些信息呈现在交互场景中,都需要与案例分析相联系。
从案例材料到模拟场景,平台把学习者放到需要作出选择的位置。使用者以第一人称视角进入模拟火场,在有限时间内观察周围环境、选择应对操作并判断逃生路径。随着操作和路线选择发生变化,使用者能够体验不同决策带来的结果,进而思考自己依据哪些信息作出了判断,以及已有知识在当前情境下应当如何运用。
这种交互设计为消防知识学习增加了情境练习。学生需要把看到的信息与所学知识联系起来,再通过操作作出回应。团队希望借助这一过程,让使用者留意从理解知识到采取行动之间的环节,在模拟环境中发现认识中的不足,为后续学习留下具体的问题。
人群仿真是平台的一项技术特色。依托实验室在相关领域的研究积累,系统将群体疏散行为融入模拟火场,呈现动态人群环境中的人员流动。使用者作出个人选择时,还需要关注周围人员的行动及其对疏散过程的影响,理解个人逃生路径与群体疏散之间的联系。
将人群行为纳入训练,也拓展了平台对逃生决策的呈现方式。使用者面对的场景中既有环境信息,也有人群变化;个人操作与周围人员流动共同构成需要观察的内容。团队借此探索如何运用仿真技术,把复杂情境中的相关因素转化为学生能够接触、观察和思考的学习材料。
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团队成员演示校园火灾逃生仿真平台。
平台定位于校园消防安全教育与应急训练的补充。团队希望通过可重复参与的模拟练习,支持知识学习、情境体验与交流反思的衔接。对于学习者而言,一次操作的结果可以成为回顾选择依据的起点;对于教学使用,如何围绕体验组织讲解、帮助学生理解不同选择的后果,也是系统后续完善需要考虑的内容。
“研发过程中,我们以真实校园火灾案例为基础,将第一人称交互与人群仿真技术结合,让学生在安全的模拟环境中尝试、发现问题、理解不同选择的后果。作为本科生团队,我们也希望把课堂所学和实验室的技术积累用到实际需求中。”团队队长魏思冰表示。
从技术研发到实际使用,团队已将平台带入新生军训体验活动,并向安全教育场馆工作人员进行展示。校园体验让研发成果与学生的操作需求直接联系起来,场馆参观则为团队了解安全知识讲解、体验组织等教学环节提供了参考。这些实践成为继续审视系统设计的依据。
面向不同年龄段的学生,平台还需要在使用方式和内容呈现上持续打磨。如何使操作引导容易理解,如何让场景信息支持主动观察,怎样在体验后引导学生回顾判断过程,都是团队关注的问题。后续设计将结合校园活动反馈与场馆学习所得,进一步完善交互提示和复盘环节。
魏思冰表示,团队将继续完善系统,让它更适合不同年龄段的学生,也更便于教师在日常消防安全教育中使用。依托实验室的技术积累,本科生团队将围绕校园实际教学需求推进平台建设,探索仿真技术在安全教育中的具体用法,为学生提供更多在情境中运用知识的练习机会。
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