本实验课程以“730徐州特大暴雨洪灾”中发生的城郊应急物资配送事件为背景，设计了“基本知识认知-应急需求认知-应急物资配备-配送方案设计-配送意外应对-配送物资交接”六个环节，构建了接近真实的配送路线虚拟实验环境和实验对象，达到以下目标：

（1）使学生深刻理解应急物资配送操作全过程的知识点

克服极端、高危环境下应急物资配送理论教学难以生动展现各个配送环节知识点的弊端，组织学生利用虚拟仿真实验，系统地学习和深刻地理解应急人员转移、物资需求估计、应急物资分拣、出库操作、运输工具选择、合理路线设计等知识点，满足实践性教学和学生专业素质提升的需要。

（2）使学生切实增强应急物资配送的实践创新能力

克服传统理论教学中不能动手操作，更不能自已设计方案、探索操作的弊端，组织学生根据突发暴雨洪灾情况下应急物资配送的真实参数，自主设计实验方案，自主控制实验条件和实验过程，使学生熟练掌握应急物资配送方案设计方法，切实提高实践创新能力。

（3）使学生有效提高处理应急物资配送的职业素质

克服传统课堂教学模式中教师主动灌输、学生被动接受且缺乏应急物资配送职业感悟的弊端，组织学生围绕教学目标，特别是应急物资配送过程中的意外事件应对，开展自主设计实验内容，大胆进行探索、互动、研讨式学习，激发对于复杂应急管理的学习兴趣，提升学生处理应急物资配送的职业素质。

（一）应急物资估计原理

这是本实验的首要原理。其核心思想是应急物资的需求分级与需求量测算，科学逻辑是基于受灾程度评估，确定应急物资需求等级，计算估计应急物资需求量。需求级别决定物资需求满足率，并最终决定物资需求数量。

依据《国家突发公共事件应急预案》，物资需求分为四级：特急需求级、紧急需求级、较紧急需求级、一般需求级。应急物资需求量=人均需求量避难所人数需求量调整系数。

（二）配送工具选择原理

这是本实验的基本原理。其核心思想是体现应急物资配送工具选择的安全性、合理性和经济性，科学逻辑是基于应急物资配送工具选择决定因素的分析，统筹确定配送工具的类型、载重量。配送工具选择的决定因素主要包括：

1. 应急物资的种类

应急物资的形状、物理性能、化学性质、价值等均会影响配送工具选择，应根据应急物资的种类及特性选择适合的配送工具。

2. 物资配送批量

运输批量大小影响配送工具选择，应根据批量大小选择匹配的配送工具。

3. 需求缓急程度

需求缓急程度决定配送工具选择。紧急需求物资常选择较快的配送工具，如小货车直达或直升机配送；一般需求常选择货车配送或多种工具联合配送。

4. 灭失与损坏

灭失与损坏是配送中的安全问题。应急配送须保障安全送达。如水位过高，不应选择货车配送，而应选择冲锋舟或直升机配送。

基于上述三个原理，实验系统设计涉及10个知识点：

1. 暴雨预警信号等级；

2. 应急物资定义；

3. 应急物资需求量化标准；

4. 应急物资需求估计；

5. 配送工具选择的决定因素；

6. 节约里程法原理；

7. 实载率；

8. 配送路线优化中的TSP问题；

9. 单车非满载配送路线安排问题求解；

10. 多车非满载配送路线安排问题求解。

本实验课程从有利于调动学生自主学习、合作学习和探究性学习的积极性，有利于培养学生实践能力和创新能力的角度出发，采用包括计算机多媒体解决方案的多样化实验教学手段。为实现教学目标，让学生充分掌握相关知识，采用案例式、探究式、任务驱动式和体验式等多种教学方法，体现以学生为中心的实验教学理念。根据教学大纲的要求，当学生完成理论课程相关章节的知识学习之后，可以进入本实验课程的学习训练。本实验课程目前设计由物资配送原理认知、物资调配及配送方案练习、应急物资配送方案综合设计等3个模块构成，具体分为18个交互步骤，步骤之间环环相扣，形成了完整的应急物资配送系统。本实验在教师讲解之后由学生自主完成，实验教学过程脉络图如图3所示。

（一）实验教学过程

第一步：实验准备。要求学生利用共享平台和其他线上线下资源，预习本实验课程内容，了解突发暴雨洪灾下城郊应急物资配送方案系统设计全过程以及决策关键步骤，学习配送系统规划设计相关理论知识，主要包括暴雨预警信号含义及等级划分、应急物资定义、应急物资储备、应急物资需求量化标准、应急物资需求估计、应急物资调配程序、配送工具选择的决定因素、节约里程法原理、实载率、货车容积利用率、配载、配送路线优化中的TSP问题、单车非满载配送路线安排问题的求解步骤、多车非满载配送路线安排与车辆调度问题的求解步骤等，为进行应急物资配送方案系统设计虚拟仿真实验做好充分准备。

第二步：实验理论讲解。教师通过多媒体等教学手段，讲解实验目的、实验原理。从应急需求预测、应急储备库作业和应急配送作业三个主要方面介绍相关知识点和关键环节决策方法，让学生深入理解和掌握应急物资配送方案系统设计相关理论知识。

第三步：实验演示引导。教师向学生演示实验过程，从项目分组、到角色扮演，再到完成配送方案系统设计全过程决策操作。让学生掌握实验流程操作，对关键决策点取得较深的认知。

第四步：完成多个动态交互实验。学生完成从应急物资需求认知、配送工具原理认知、配送路线原理认知、答题检测、应急物资调配流程、需求信息获取、配送工具选择及装配、节约里程量计算、节约里程量排序、配送路线设计、暴雨洪灾信息收集、需求量估计、实时意外路况信息获取、两地间运输路线选择、节约里程表填写、配送方案综合设计、配送效果分析等多环节的操作。将应急物资配送方案系统设计的实际问题和场景逐个呈现在学生面前，让学生掌握应急物资配送方案系统设计的同时，对需求预测模型、应急物资储备库作业、配送工具选择、配送路线设计等相关知识有更为深入的理解和掌握。

第五步：系统评分。综合学生在实验决策过程中操作的熟练程度，决策的科学性，由实验系统自动生成应急物资需求满足程度、配送效率等相关指标报表，并自动评分。

第六步：教学点评、综合考核和反馈。让每组派一个代表发言，对本组方案设计过程中的决策问题进行汇总分析，对应急物资配送方案设计决策体验进行总结和反思。教师对各小组应急物资配送方案仿真输出的评价指标数据进行分析、点评，并结合现实不同应急物资配送方案进行评析，从而使学生进一步加深应对急物资配送方案设计的理解。教师结合学生仿真实验过程中的表现、系统自动评分排名、以及汇报交流情况，进行综合评分，并予以反馈。

（二）实验步骤

（1）学生互动性操作步骤，共18步

本实验课程的具体实验架构如图4所示，学生互动性实验操作步骤如表1所示。

图4 实验架构情况

表1 学生实验交互性操作步骤

（2）交互性步骤详细说明

进入实验之后，首先可以通过点击“实验简介”了解：实验背景、实验目的、实验流程。

实验模块1：配送原理认知

点击“配送原理认知”进入实验的第一个模块，主要包含四个子模块：应急物资定义、配送工具原理、配送路线原理、练习题。

步骤1：应急物资需求认知

点击“应急物资定义”，进入第一子模块，认知“应急物资需求定义”、“各类应急物资需求定量”。

步骤2：配送工具原理认知

点击 “配送工具原理”，进入第二个子模块，了解配送工具选择相关知识，认知配送工具（厢式货车、冲锋舟、直升机）的载货量、尺寸、使用情境等信息。

步骤3：配送路线原理认知

点击“配送路线原理”，进入第三个子模块，学习节约里程法的基本原理。通过两条配送路线合并前和合并后的车辆行驶里程比较，学习节约里程法的基本原理和计算方法。

步骤4：答题检测

点击“练习题”，进入第四个子模块，通过答题检验相关知识的掌握情况。

实验模块二：物资调配及配送方案练习

点击“物资调配及配送方案练习”，进入第二个实验模块，主要包含三个子模块：应急物资调配流程、物资调配及配送工具设计、配送路线设计。

步骤5：应急物资调配流程

点击“应急物资调配流程”，进入第一个子模块。页面显示两个弹框，左侧弹框为应急物资调配及使用程序，右侧为各个具体步骤，需要将右侧打乱的步骤按照正确的顺序拖动至左侧相应的位置上。

步骤6：需求信息获取

点击“物资调配及配送工具设计”，进入第二个子模块。会显示需求量表页面，展示内容为各个避难所的具体需求量，点击“收起”按钮，页面切换至“配送工具选择方案”页面。

步骤7：配送工具选择及装配

先点击需要配送的点，选择合适的配送工具，依次添加配送物资和数量，添加完成之后，点击“装配”，完成该需求点的应急物资装配。再点击下一个需要配送的点，按照同样的方法进行物资装配。点击“配送路线设计”，进入第三个子模块。了解需要配送的任务，点击“确定”，进入路线设计界面，

步骤8：节约里程量计算

使用节约里程法依次计算两个应急避难所之间的节约里程，填入相应的节约量表。

步骤9：节约里程量排序

将节约里程按照降序排序，填入相应的节约里程量排序表。

步骤10：配送路线设计

依据单车非满载配送路线设计问题的解决步骤，设计配送路线，点击“点击选择路线”按钮，开始在实验系统中输入所设计的路线，按照路线顺序依次点击图中的各个应急物资需求点，输入一条路径之后，点击“路线选择完成”按钮。所有路线输入完毕之后，点击“提交设计路线”按钮，完成路线设计。提交之后，会显示配送路线方案，如果对所设计路线不满意，可以点击“优化方案”对当前配送路线方案进行修改。

实验模块三：应急物资配送方案设计

点击菜单栏中的“应急物资配送方案设计”，进入第三个实验模块，包括两个子模块：暴雨洪灾模拟及信息收集、应急物资配送方案综合设计。

步骤11：暴雨洪灾信息收集

点击“暴雨洪灾模拟及信息收集”，通过观看视频了解当时天气情况，点击“无人机”按钮，可以进行实时路况信息的收集。

点击“应急物资配送方案综合设计”，进入第二个子模块，进行综合设计实验，需要综合运用前两个模块的理论方法，依次完成3个模块的操作内容：需求量估计、路况信息收集、配送工具设计、配送路线设计、方案模拟及优化。

步骤12：需求量估计

通过估计各个避难所人数，计算各个避难所需要应急物资的总体积、总重量。

步骤13：实时意外路况信息获取

通过依次点击右侧的图片，获取道路积水、桥梁冲断、泥石流、广告牌倒塌等实时意外路况信息。

步骤14：两地间运输路线选择

点击“路线选择”，选择应急物资储备中心与应急避难所两两之间的运输路线。

步骤15：填写节约里程表

计算节约量表，并依次填入节约里程表中。

步骤16：配送方案综合设计

在满足各个应急避难所应急物资需求的基础上，按照节约里程量从大到小的顺序，并综合考虑车辆额定载重量、容积等约束，选择配送工具、设计配送路线。

步骤17：配送效果分析

点击“完成”之后，可以分别查看各条路径的配送工具、路线、行驶里程、节约里程、时效等信息，并可以直观显示各条路线的配送工具载重利用率、配送工具容积利用率、物资需求满足率等效果指标。如果对所设计配送方案满意，点击“提交方案”完成设计过程；如果对所设计配送方案不满意，点击“重新设计”重新设计配送方案。

步骤18：提交实验报告

学生实验完成后，点击“提交实验方案”提交实验报告，系统根据所设定的评分标准自动对设计方案进行评价，并生成实验报告。