1.3 教学内容:强调模块化,体现系统性

1.3 教学内容:强调模块化,体现系统性

教学内容以学生为中心,以泥石流灾害发生原因、机理、过程为导向,从已经发生的重大泥石流真实案例中实地取材,结合课程内容和目标,构建7个基本教学功能单元模块。具体模块内容以下。

1.3.1 泥石流孕灾环境认识

典型泥石流沟可以划分为形成区、流通区和堆积区。形成区的地形多为三面环山、一面出口的漏斗状,地形比较开阔,周围山高坡陡、山体破碎,植被生长不良,这样的地形有利于水和碎屑物质的集中;流通区的地形多为狭窄陡深的峡谷,谷床纵坡降大,使泥石流能够迅猛直泻;堆积区的地形为开阔平坦的山前平原或河谷阶地,使碎屑物有堆积场所。

图1 云南省怒江州贡山县普拉底乡东月河谷地形地貌图

2010年8月18日,云南省怒江州贡山县普拉底乡东月河谷发生特大泥石流灾害,造成22人死亡,90人失踪,10人重伤,28人轻伤。本实验实地采集本次泥石流发生地的遥感数据,可以让学生真实体会泥石流孕灾环境。在虚拟仿真场景中,学生可以分析泥石流发生区的孕灾环境,学习相关知识点,完成知识点答题。

1.3.2 泥石流灾害形成的机理

岩土体是产生泥石流的物质基础,结构松散、抗剪强度和抗风化能力较低的岩土体,在水的作用下,其性质易发生变化,往往形成泥石流的物源,这些物源在强降雨作用下易形成泥石流。

1.3.3 泥石流灾害发生前兆特征

泥石流灾害发生一般是有前兆的,如出现动物异常活动,沟谷等地发出低频的“吼叫”声等。通过虚拟仿真技术,可以让学生理解泥石流灾害发生的前兆特征。

1.3.4 泥石流发生过程

采用三维动画、视频、虚拟现实等技术模拟泥石流发生过程,学生可以在课堂和课后利用该平台完成相关实验内容。

1.3.5 泥石流现场逃生方法

通过虚拟仿真技术,可以让学生在虚拟真实场景的三维环境中演练泥石流发生的逃生方法和自救方法。当遭遇泥石流灾害时,人们应立刻向河床(沟谷)两岸高处跑,或向与泥石流呈垂直方向的两边山坡的高处爬。通过虚拟仿真技术,可以将逃生知识点集成实训单元内容,学生通过选择或自画逃生路线等进行实训操作。

1.3.6 泥石流灾害防治措施

在泥石流易发区开展工程措施、生态措施,可以达到较好的防治效果。本单元模块以昆明市东川区典型泥石流易发区的工程措施、生态措施为案例开展虚拟仿真实验教学工作,采集东川区已经开展的工程措施、生态措施的数据,对比灾害防治措施前后效果,让学生了解灾害防治措施的意义。工程措施是以顺坝、挡墙、护坡、丁坝等来发挥防护、排导、拦挡及跨越等功效的工程建设,以免保护对象遭到破坏。生态措施是通过退耕还林、封山育林、固结表土、保持水土等方法,减缓泥石流的形成。

独特的地形和地质构造,加之长期进行铜矿开采和人为砍伐植被,使东川成为泥石流爆发的重灾区,境内有灾害性泥石流沟107条,泥石流导致的水土流失面积达1199.1平方千米,占全区土地面积的64.5%。东川采取以稳、拦、排为主要内容的工程治理和以植树造林为主要内容的生物措施建设相结合的方式,对蒋家沟、大桥河、石羊沟等28条泥石流沟及小流域进行综合治理,开创了全国闻名的泥石流防治“东川模式”。泥石流冲击形成的漫滩地通过治理成为优质良田(见图2)。全区通过实施土地整治项目,新增耕地面积4800多亩。本单元学生通过学习已经实施的典型案例,可以提高其灾害防治知识,并使其能够运用知识找出泥石流易发区适合采取什么措施防治。

图2 东川部分泥石流区域经过治理成为优质耕地

1.3.7 考试、评价体系模块

在完成各个模块的虚拟学习后,学生可以进入考试、综合评价模块,系统会根据预置的实验步骤和标准进行评判,用户提交后可以实时获得分数。可帮助老师对学生实验进行点评并检查对错之处,快速了解学生对相应知识点的掌握情况和熟练程度,并帮助学生及时发现学习中的问题和不足,本模块还包括对老师教学效果的评价、反馈、交流等内容。