1)實驗的必要性與實用性

研究表明人的一生有85%以上的時間在室內度過，因此室內污染源的控制尤為重要。2023年3月科學期刊Nature(615, 206-208(2023))發(fā)表科學評論“新冠/流感疫情之后，室內健康空氣引發(fā)各國關注思考”一文。文中指出比利時、美國、英國等國家分別從2022年啟動了“室內清潔空氣挑戰(zhàn)”等措施，這是因為科學家發(fā)現室內空氣傳播是感染COVID-19的新冠病毒（SARS-CoV-2）以及其他傳染病病原體（水痘、麻疹、結核病和季節(jié)性流感等）的重要途徑。估算發(fā)現新冠大流行和季節(jié)性流感暴發(fā)讓英國平均每年損失230億英鎊（約合270億美元），英國如果改善建筑通風系統(tǒng)，估計可在60年內節(jié)省1740億英鎊。2021年底9到12月，意大利馬爾凱大區(qū)1萬多個中小學教室，學生的通風率能達到至少每人每秒10升時，傳染風險能降低80%。在一個中型會議室，兩臺室內凈 化器能讓三個假人的氣溶膠暴露減少65%，其效果與所有假人戴口罩（72%）幾 乎一樣。此外，室內環(huán)境的污染物不僅來自于室外，而且室內環(huán)境自身存在污染源，例如：煙霧、烹飪產生的細顆粒物、家具釋放的揮發(fā)性有機物、致敏的霉菌和花粉等。因此合理的控制室內通風氣流組織以及采用正確的凈化裝置可以保護人們免受污染物暴露和疾病傳染。

然而對不同室內環(huán)境的控制手段不盡相同，仍存在一些科學問題需要學生根據實際情況鉆研思考，例如：多少新鮮空氣才夠？室內空氣凈化器要安裝在什么位置？室內需要引入新風嗎？什么時候需要開窗或開啟空氣凈化設備？如何使用各種手段快速降低室內空氣污染物？在一定的空氣污染物濃度下，對人體的短期暴露和長期暴露有什么影響？

本科生課程《大氣污染與控制》與《大氣PM2.5與疾病》中包含“室內污染與控制”與“室內污染傳播”的教學內容，因此指導環(huán)境科學、環(huán)境工程、環(huán)境健康專業(yè)、以及公共衛(wèi)生專業(yè)的學生在虛擬教學平臺上通過虛實結合的手段、通過海量場景、只需數十分鐘的操作來模擬真實環(huán)境下不同時間尺度（幾小時到幾年）的室內空氣污染狀況和人員暴露損傷，而且可以實現現實中難以模擬的真實環(huán)境，學習掌握室內空氣傳播是一種重要的病毒傳播方式、如何才能最好地給室內通風，預防傳染病擴散、以及哪些技術可以取代或增強機械通風系統(tǒng)是必要的且具有實用性的，關系到人類的未來。

2)教學設計的合理性

第一，教學目標明確：通過虛擬與實際結合的實驗操作，讓學生深入了解室內空氣質量的相關知識和實驗技術，提高學生的實驗操作技能和科研素養(yǎng)。同時，該實驗還能夠培養(yǎng)學生的實踐能力和解決問題的能力，為今后的工作和學習奠定堅實的基礎。

第二，實驗內容具有針對性和實用性：學生通過虛擬實驗，第一視角了解不同類型室內空氣污染的成因和影響因素，掌握室內空氣質量評估和改善的技術方法和操作流程。教學內容涉及：環(huán)境科學、大氣污染控制工程、建筑通風與空調技術、環(huán)境流體力學等多個交叉學科。實驗場景案例均為常見的日常生活和工作場景，污染源均為老百姓易接觸到的污染類型。這些實驗內容與實際生活和工作密切相關，具有很強的實用性。

第三，實驗教學方法科學合理：采用虛擬仿真技術，可以在安全和環(huán)保的前提下進行多場景室內空氣質量評估和改善，節(jié)省教學成本；同時，該實驗教學方法虛實結合，與真實實驗室相關聯，學生可以在仿真平臺觀看實驗室操作過程，觀察實驗室內污染源如何產生、擴散，實驗室內傳感器如何實時監(jiān)測、以及如何預警和開啟凈化，實驗室傳感器監(jiān)測的所有數據如何傳輸至信息存儲平臺；此外，學生可以接觸并學習大數據技術，以及極具現代化、智能化和自動化特性的管理技術。

第四，實驗流程規(guī)范嚴謹：包括實驗前準備、實驗操作、實驗數據記錄和實驗結果分析等多個環(huán)節(jié)。這些環(huán)節(jié)都需要學生認真執(zhí)行，嚴格遵守實驗操作規(guī)程，確保實驗結果的準確性和可靠性。

3)實驗系統(tǒng)的先進性

第一，基于虛實結合互補的虛擬仿真技術：首先，該實驗中部分場景（目前已有廚房、教室、辦公室、家居等實驗室）在實驗室真實存在，實驗室中配備了污染物排放源、不同類型的環(huán)境傳感器和預警系統(tǒng)，人員配有可穿戴式健康傳感器，能夠實時監(jiān)測實驗室真實場景中的室內空氣質量指標（目前已有PM2.5、油煙、 VOC、非甲烷烴、甲醛、臭氣、CO2、溫濕度、人體呼吸、溫度、血壓、心率、血氧飽和度等），并在達到預警閾值時發(fā)出預警信號；實驗室通風系統(tǒng)設置了活性炭凈化系統(tǒng)、紫外殺菌凈化系統(tǒng)、及全新風系統(tǒng)；該實驗系統(tǒng)具有智能化和自動化特性，學生能夠實現自動控制和數據采集、處理和分析真實實驗室的實驗數據、并且可以在自己的電腦上開啟控制真實實驗室的凈化手段等和傳感器等多種功能。學生可以根據實際環(huán)境來初步學習室內污染物控制與健康環(huán)境營造。其次，

所有場景難以在有限的實驗室環(huán)境真實復現，因此學生可以在虛擬仿真實驗中學習研究真實實驗室難以模擬的場景，例如：商場、醫(yī)院、機動車內、不同室外氣象條件（例如：極端氣候）、不同污染物濃度（極值）等；學生可以學習不同類型的空調系統(tǒng)、通風系統(tǒng)、氣流組織形式，以及凈化手段；學生還可以考慮不同人群特征的影響，例如：不同年齡、不同性別、不同種族、是否患有疾病等。基于這些特異性，學生可以建立“實驗元素客體庫”。學生通過不斷完善的“實驗元素客體庫”，達到線下學習千、萬倍案例的多的學習效果。

第二，基于多地協(xié)同的共享性試驗系統(tǒng)：即該虛擬仿真項目不是離線或僅限于本地使用，而是實現了多用戶、分布式的共享模式。這意味著學生們可多名用戶在同一時間內連接到系統(tǒng)，同時參與虛擬實驗，并且該系統(tǒng)不限于本地使用，而是可以在全球任何一個角落通過互聯網連接到實驗系統(tǒng)，而不必親身到實驗室觀摩學習。這種多戶、分布式的共享模式不僅擴大了實驗的覆蓋面，可以更廣泛地推廣實驗教學，而且通過多用戶、分布式的共享模式，學生們有機會與來自不同地區(qū)、不同文化背景的同學進行學術交流與合作，促進跨文化的學習和交流。

第三，基于多重結果的開放性和隨機性場景設計：室內空氣質量的虛擬仿真場景設計成具有開放性和隨機性的多重結果，學生可以自由修改建筑內部結構、通風空調系統(tǒng)、人員、污染物的排放濃度，因此產生千變萬化的隨機結果，與實際實驗室中可預計的實驗結果相比，更符合實際環(huán)境的復雜性。此外，針對學生的錯誤操作，虛擬仿真模擬會同樣給出該錯誤操作所導致產生的嚴重后果，從而給學生留下直觀的、深刻的印象和教訓。對于非常優(yōu)秀的實驗操作，學生首次給出了一個最新的、有意義的案例，系統(tǒng)會自動將其設置為優(yōu)秀學生案例，供其他人學習。

第四，基于前期科研經驗的實驗設計與實現：申請人在室內污染與控制領域深耕多年，本實驗系統(tǒng)的設計是基于申請人前期在室內污染物類型、排放規(guī)律、氣流組織、健康暴露的科學實驗和模型研究的積累，這些前期研究經驗和教科書中的教學內容融合嵌入于智能化、自動化、多樣化、可定制化的虛擬實驗平臺中。學生可以調用不同的健康暴露模型（分別來自于教科書中及最新的科學報道），與傳統(tǒng)的教科書相比，該實驗系統(tǒng)不僅提供了專業(yè)知識的學習，還涵蓋了最新的科學研究成果，讓學生了解該領域的全球研究熱點。

實驗教學目標（實驗后應該達到的知識、能力水平）

本研究旨在利用虛擬仿真技術與真實的實驗室操作實驗相結合，通過《健康人居空氣質量環(huán)境的虛擬仿真實驗》，學生能夠了解室內環(huán)境污染物、掌握室內空氣質量監(jiān)測和預警技術、熟悉室內空氣質量凈化技術、培養(yǎng)室內環(huán)境控制和管理能力、提高實驗設計和數據分析能力等方面的知識和能力，從而能夠更好地應對室內環(huán)境質量的調節(jié)和管理問題。同時培養(yǎng)學生的環(huán)保意識和責任感，為綠色中國和實現可持續(xù)發(fā)展做出自己的貢獻。此外，本實驗還將鼓勵學生跨學科習，將環(huán)境科學、化學、物理、建筑學等多個學科進行有機融合，培養(yǎng)學生綜合分析和解決問題的能力，提高其創(chuàng)新和創(chuàng)造能力，培養(yǎng)具有國際競爭力的高素質人才。

1)理解室內空氣質量的相關概念和指標

學生能夠理解室內空氣質量的相關概念和指標，包括PM2.5、甲醛、VOC、CO2、霉菌、病毒、臭氣等污染物的含義、危害、計量方法和標準。

2)掌握室內空氣質量監(jiān)測和預警技術

學生應該能夠掌握室內空氣質量監(jiān)測和預警技術，包括傳感器的安裝、使用和校準、數據采集和處理、預警和調節(jié)等技術方法和工具。

3)熟悉室內空氣質量凈化技術

學生應該能夠熟悉室內空氣質量凈化技術，包括空氣凈化方案的選擇和使用、通風和換氣的方法和效果、空氣質量調節(jié)和優(yōu)化等技術方法和工具。

4)培養(yǎng)室內環(huán)境控制和管理能力

學生應該能夠培養(yǎng)室內環(huán)境控制和管理能力，包括室內環(huán)境人體暴露風險的評估和分析、空氣質量的調節(jié)和優(yōu)化、室內設備的維護和管理等能力。

5)提高實驗設計和數據分析能力

學生應該能夠提高實驗設計和數據分析能力，包括實驗設計和方案的制定和改進、數據采集和處理的方法和技巧、實驗結果和結論的分析和總結等能力。

（1）實驗原理(限1000字以內)

《健康人居空氣質量環(huán)境的虛擬仿真實驗》的實驗原理基于多種技術，主要包括人工智能、傳感器、BIM技術、室內空氣品質研究和元宇宙等。具體原理如下：

知識點：共7個

1)室內空氣污染物類型及濃度

不同的室內環(huán)境產生的空氣污染物類型多種多樣，而且排放強度也不相同。學生學習掌握不同功能、內部構造的建筑產生的空氣污染物是什么，排放濃度是否安全，如何凈化等知識。

2)利用BIM技術構建虛擬建筑

BIM（Building Information Modeling）技術可以用于構建虛擬建筑，并在其中模擬室內空氣品質。通過BIM技術，學生可以更加直觀地了解室內空氣品質的變化情況，并進行控制策略的測試。

3)利用傳感器監(jiān)測室內環(huán)境

實驗室內安裝各種傳感器，監(jiān)測室內空氣的溫度、濕度、CO2、甲醛、VOC、氣味等污染物的濃度，并將數據傳輸至人工智能算法中進行處理。通過對傳感器數據進行實時分析和處理，可以及時掌握室內環(huán)境的變化情況，同時也可以更加精準地模擬室內環(huán)境。

4)室內空氣品質檢測和優(yōu)化

通過上述傳感器和人工智能算法，可以對室內空氣品質進行實時檢測和預警。同時，系統(tǒng)可以根據檢測結果智能調節(jié)空氣凈化系統(tǒng)和通風系統(tǒng)的工作狀態(tài)，優(yōu)化室內空氣品質。這種實時檢測和智能優(yōu)化可以保證室內空氣的健康品質。

5)估算人體的暴露損傷

通過傳感器對室內環(huán)境中的空氣質量參數進行監(jiān)測，獲取實時的室內空氣質量數據，通過人體可穿戴式健康傳感器對室內人員的健康參數進行監(jiān)測，獲取實時的人體參數數據，同時采用先進的算法和模型對這些數據進行分析和預測，以評估人體受到的暴露程度和潛在的損傷情況。此外，利用元宇宙技術，將室內環(huán)境模型與人體模型結合起來，實現虛擬現實環(huán)境下的人體暴露情況仿真模擬，從而可以直觀地觀察和估算人體暴露損傷情況。

6)利用人工智能和CFD技術模擬和控制室內空氣品質

通過人工智能算法和CFD技術模擬室內空氣品質，包括模擬室內空氣污染源、空氣流動和污染物傳播等過程。人工智能算法可以根據歷史數據自動調整模型參數，提高模擬的準確性和可信度。CFD技術是計算流體動力學，這種模擬可以幫助學生了解室內空氣污染的來源和傳播機理，同時也可以測試不同控制策略的效果。虛擬仿真軟件系統(tǒng)可以接收線下儀器的數據，同時在線系統(tǒng)可將學生操作結果或者算法上載到實驗室的設備控制（例如，啟動空氣凈化儀器、啟動廚房油煙機等）

7)元宇宙交互

在實驗中，學生可以通過元宇宙交互方式，進入虛擬世界中，沉浸式學習探索不同的室內環(huán)境和控制策略，更加直觀地了解室內空氣品質的影響因素和控制策略的效果。同時，學生還可以在通過實驗平臺進行現實世界中實驗室實時監(jiān)控學習，并且可以調整實驗室中的一些儀器設備，改變實驗結果。元宇宙技術則可以將整個建筑及其室內環(huán)境以虛擬化的形式呈現，為學生提供更加直觀的學習體驗。

通過上述技術的融合，可以對室內環(huán)境進行全面的仿真和分析，得到更加準確的室內空氣品質評估結果。同時，實驗中的人工智能算法可以通過學習和優(yōu)化，提高預測精度和評估準確性，為建筑的設計、施工和運營提供科學的依據。此外，實驗過程中的傳感器技術可以實現對室內環(huán)境的實時監(jiān)測和調節(jié)，保證室內空氣質量的穩(wěn)定性和可持續(xù)性，從而為人們提供更加舒適健康的居住環(huán)境。

（2）核心要素仿真設計（對系統(tǒng)或對象的仿真模型體現的客觀結構、功能及其運動規(guī)律的實驗場景進行如實描述，限500字以內）

1)室內環(huán)境模型

該模型需要真實反映出室內空氣質量的客觀結構和功能，包括房間布局、窗戶、通風設備等。同時，該模型還需要包含多種污染源，如人體、家具、裝修材料等，以便于對空氣質量進行監(jiān)測和評估。例如：廚房烹飪環(huán)境、教室學習環(huán)境、新裝修家居、酒店密閉環(huán)境病毒傳播等。

2)傳感器模型

它能夠實時監(jiān)測室內環(huán)境的溫度、濕度、PM2.5、CO2、TVOC等參數，并將這些數據傳輸給中央處理器。

3)空氣凈化系統(tǒng)模型

該模型需要模擬真實的空氣凈化設備，包括：門窗、空調系統(tǒng)、空氣凈化器、新風系統(tǒng)、紫外線等，以便于實現對室內空氣的凈化。空氣凈化系統(tǒng)會根據室內空氣質量傳感器的數據進行自適應調節(jié)，例如開啟或關閉空氣凈化器、換氣扇等設備，從而改善室內空氣質量。

4)人體模型

該模型需要反映出人體的生理特征和行為習慣，以便于估算人體受到的暴露程度和潛在的損傷情況。模擬人體的身體結構、呼吸、皮膚散熱等生理特征，實現對人體暴露損傷的估算。

5)健康暴露模型

結合人體生理學、毒理學等申請者前期研究成果及最近科研報道成果，建立不同污染源排放污染物的“劑量響應”、“濃度響應”健康損傷數據庫。并通過設置傳感器網絡，監(jiān)測室內空氣中的各種污染物濃度、溫度、濕度等因素，并將數據作為邊界條件輸入到計算流體CFD模擬軟件，計算得到室內不同時空位置的污染物濃度，并用實驗數據進行驗證。進而通過健康損傷數據庫計算出不同暴露水平下的健康風險。

6)元宇宙技術

基于虛擬現實技術，構建一個虛擬的三維空間，將室內環(huán)境與人體模型結合起來，讓學生可以在虛擬的空間中進行實驗，感受不同空氣質量下的人體暴露效應。這些客觀結構、功能及其運動規(guī)律是密切相關的，例如，室內空氣質量傳感器的數據會觸發(fā)空氣凈化系統(tǒng)的自適應調節(jié)，從而改善室內空氣質量，減少人體暴露的損傷。而人體模型則可以根據不同的暴露環(huán)境，輸出不同的暴露損傷結果，幫助學生了解空氣質量對人體健康的影響。元宇宙平臺則是整個系統(tǒng)的集成平臺，將這些客觀結構、功能及其運動規(guī)律有機地結合起來，為學生提供一個全面、真實的實驗環(huán)境。

1)實驗前準備

學生將會根據系統(tǒng)自帶的實驗手冊獲得實驗的相關背景知識，包括不同場景室內空氣污染的來源和排放強度、危害、和防護措施、以及室內氣流組織形式和污染物擴散路徑、室內通風及污染物控制策略、環(huán)境傳感器監(jiān)測原理與技術、人工智能、 BIM技術、元宇宙等相關知識。

2)實驗步驟

a. 學生進入虛擬仿真實驗平臺，根據實驗任務，完成選擇場景、導入建筑模型、傳感器模型和室內空氣模型；場景包括：居民家庭（廚房、吸煙、香薰、除味劑等污染源）、辦公室（打印機等污染源）、小學教室（畫畫染料、兒童奔跑地面揚塵、開窗引起室外空氣污染物等污染源）、醫(yī)院病房（細菌、病毒、氣味等污染源）、工業(yè)車間（粉塵、廢氣等污染源）、小轎車內（機動車尾氣、座椅材料散發(fā)等污染源）、商場（餐飲排放等），等。

b. 學生點擊生成場景，根據系統(tǒng)內置實驗手冊設置室內初始環(huán)境參數，例如：辦公室，室內溫度20oC，室內相對濕度50%，室內風速0.1m/s，窗戶關閉，室外溫度10oC，室外相對濕度40%，室外風速 1m/s，空調系統(tǒng)運行半回風模式，不同的室內空氣污染物初始濃度0，打印機2臺，品牌佳能納米級顆粒物排放濃度6.0× 105個/cm3。申請人前期科研積累了大量的不同污染源的排放因子和環(huán)境參數，以表格形式設置在實驗手冊中。學生可合理的增加新的污染源，若表格中未提供排放因子和環(huán)境參數，學生根據參考文獻設置合理的參數，并提供依據。

c. 學生對建筑模型進行分析，根據該場景類型， 點選合適的傳感器并在操作平臺上放置于合理的安裝位置，例如：居民家庭和商場有烹飪油煙的影

響，除了PM2.5傳感器、溫濕度傳感器、必須加裝油煙傳感器；對工業(yè)車間，除了PM2.5傳感器、溫濕度傳感器、還要加裝大粒徑顆粒物傳感器以及VOC等氣體傳感器；對醫(yī)院，除了選定前述的普通傳感器，還需加裝生物傳感器、以及氣味傳感器。此外，場景類人員設置可穿戴式健康傳感器，可以監(jiān)測體表呼吸、溫度、血壓、心率、血氧飽和度等。

d. 學生根據建筑形式以及《民用建筑供暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范GB50736-2012》、《工業(yè)建筑供暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范GB50019-2015》、《公共建筑節(jié)能設計標準GB 50189-2015》選擇合理的送風、排風、和氣流組織形式，并在操作平臺上進校設置，包括送風口和排風口的風速溫度、回風百分比、全新風運行時間及效率，風口的安裝位置，凈化系統(tǒng)的安裝位置與開啟時長。

e. 學生設置本實驗中的人員種類及數量，需考慮年齡、性別、種族、身高、體重、是否講話等。

f. 學生根據前面設置中的建筑形式、污染物類型、空氣凈化方案等，初步判斷室內氣流組織分布特征，并根據人員的主要活動場所，設置關注點。在關注點、氣流經過關鍵點、凈化關鍵點等多點設置傳感器設備。

g. 學生啟動場景，污染源在一定時間內向空間排放污染物，送排風系統(tǒng)按照設置自動運行，各種環(huán)境傳感器和人體穿戴式健康傳感器啟動監(jiān)測，數據每時每刻傳輸到電腦終端，電腦屏幕顯示室內環(huán)境參數的逐時變化、和人員的健康參數。

h. 學生根據環(huán)境傳感器和人體健康傳感器傳輸的參數，判斷此時室內的空氣污染水平，根據GB/T 18883-2022《室內空氣質量標準》等標準，決定是否改變傳感器布置、調整送風、排風、及氣流組織形式、或者開啟空氣消殺功能。并觀查室內空氣品質的變化、及人體健康參數的變化；如未改善，繼續(xù)調整。

i. 學生記錄保存全部實驗數據并分析結果,完成試驗后，撰寫實驗報告，完成復述整個實驗過程，包括：場景、污染物排放強度、室內通風方式、人員選擇、傳感器布置、空氣品質控制策略等；并通過實驗平臺上的數據分析工具，評估室內的空氣品質的時空變化規(guī)律、人體健康暴露水平、及通風凈化效果；在此基礎上，學生深入思考，提出改進建議、或者設計更科學地未來方案，從而鞏固和擴展所學知識。

（1）學生交互性操作步驟，共10 步

步驟

序號

步驟目標要求

步驟合理用時

目標達成度賦分模型

步驟

滿分

成績類型

1

觀看視頻、自學系

統(tǒng)使用方法和正確

的實驗引導視頻

30分鐘

操作準確

度和任務

完成度

5

操作成績

實驗報告

預習成績

教師評價報告

2

清楚描述不同特殊

環(huán)境的空氣質量指

標和污染源類型與

特征

5

操作準確

度和任務

完成度

5

3

明確了解所選場景

中的人物類型及特

點，并做出正確選

擇布置

5

操作準確

度和任務

完成度

5

4

根據場景特點和人

物特點，能夠正確

選取環(huán)境和健康傳

感器設備，并設置

于合理的位置

10

操作準確

度和任務

完成度

10

5

掌握如何合理設置

通風空調系統(tǒng)，選

10

操作準確

度和任務

20

擇合適的凈化模式

完成度

6

掌握如何設置預警

系統(tǒng)，進行預警信

息處理

10

操作準確

度和任務

完成度

10

7

掌握人體暴露模型類型、來源、功能，以及室內空氣場流體力學模型如何模擬室內空氣流

場和污染物擴散

20

操作準確

度和任務

完成度

10

8

掌握如何在虛擬平臺，控制實際實驗室的系統(tǒng)，以及如何在虛擬平臺，如何模擬不同污染物排放強度以及不同

通風凈化方案的效

果。

25

操作準確

度和任務

完成度

15

9

能夠分析并評估室

內空氣質量，并提

出相應的改進方案

和建議

15

操作準確

度和任務

完成度

10

10

實驗報告完成度良

好，并可進行討論

和分享

15

操作準確

度和任務

完成度

10

（2）交互性步驟詳細說明

1)觀看視頻、自學系統(tǒng)使用方法和正確的實驗引導視頻

該步驟的主要目標是使學生在進入虛擬仿真實驗系統(tǒng)之后，了解系統(tǒng)的界面和功能按鈕。用戶需要熟悉虛擬仿真實驗系統(tǒng)的整體布局和各個功能模塊的位

置，以便于后續(xù)的操作。例如，用戶需要了解如何打開和關閉實驗場景，如何添加或刪除人物角色、傳感器設備以及預警系統(tǒng)等。

2)清楚描述不同特殊環(huán)境的空氣質量指標和污染源類型與特征

該步驟的主要目標是使學生通過選擇各種不同類型的室內環(huán)境，確定一個室內環(huán)境，例如辦公室、教室、住宅廚房、醫(yī)院、老年人活動中心等。然后需要明確該環(huán)境的空氣質量指標，例如：PM2.5濃度、二氧化碳濃度、甲醛濃度等。還需要了解該環(huán)境的污染源類型和特征，例如：室內裝修材料、空調系統(tǒng)、人員活動等對空氣質量的影響。

3)明確了解所選場景中的人物類型及特點，并做出正確選擇布置

該步驟的主要目標是讓學生了解不同年齡、性別、職業(yè)背景的人物、用戶可以添加不同數量和類型的人物角色，例如：辦公室的工作人員、教室的師生、住宅的家庭成員、醫(yī)院的醫(yī)護人員與就診病人、老年人活動中心的老年人及工作人員等。然后需要設置人物角色的活動軌跡和活動時長，以便于后續(xù)觀察人體暴露損傷和空氣質量的變化。

4)根據場景特點和人物特點，能夠正確選取環(huán)境和健康傳感器設備，并設置于合理的位置

該步驟的主要目標是讓學生了解傳感器設備的類型和作用，以及如何對室內空氣質量進行實時監(jiān)測。用戶可以添加傳感器設備，例如溫濕度傳感器、PM2.5傳感器，血氧飽和度傳感器等，對室內空氣質量和人體健康參數進行實時監(jiān)測。5)掌握如何合理設置通風空調系統(tǒng)，選擇合適的凈化模式

該步驟的主要目標是讓學生了解通風凈化系統(tǒng)的作用和不同凈化模式的效

果，以及如何操作通風凈化系統(tǒng)。例如，用戶可以調整通風口的大小和位置，選擇紫外、活性炭、開窗、殺菌等精華模式。

6)掌握如何設置預警系統(tǒng)，進行預警信息處理

該步驟的主要目標是讓學生了解預警系統(tǒng)的作用和預測精度，以及根據室內空氣污染物與空氣品質等級、對人體的健康損傷等“暴露-響應”關系等進行分析處理與預警。

7)掌握人體暴露模型類型、來源、功能，以及室內空氣場流體力學模型如何模擬室內空氣流場和污染物擴散

該步驟的主要目標是讓學生了解人體暴露模型是指一種用于描述人體暴露于化學物質的數學模型，它可以考慮人體暴露途徑、時間、頻率等多個因素，從而計算出暴露劑量。學生需要了解不同類型的人體暴露模型，包括接觸、吸入、食入等途徑，以及它們的應用場景和局限性。此外，學生還需要了解室內空氣場流體力學模型的原理，即如何基于空氣流動和污染物擴散的基本物理原理建立數學模型。在實驗中，學生可以使用流體力學模擬軟件來模擬室內空氣流場和污染物擴散，以預測污染物在室內的傳播路徑和濃度分布情況。

8)掌握如何在虛擬平臺，控制實際實驗室的系統(tǒng)，以及如何在虛擬平臺，如何模擬不同污染物排放強度以及不同通風凈化方案的效果。

學生在虛擬平臺上控制實際實驗室的系統(tǒng)，以實現對不同污染物排放強度和不同通風凈化方案效果的控制操作，學生將掌握如何使用虛擬控制平臺對實驗室環(huán)境進行實時監(jiān)測，并了解如何調整實驗室的通風凈化系統(tǒng)，以控制室內污染物的擴散和分布。戲外，學生還將學會如何使用虛擬平臺模擬實驗室不能實現的、不同污染物排放強度和不同通風凈化方案的效果，并通過模擬結果進行分析和比較，以評估不同方案的優(yōu)缺點。通過這些實驗，學生可以深入了解室內空氣質量和通風凈化系統(tǒng)的工作原理，并掌握如何在實際實驗室和虛擬平臺上進行有效的

控制和模擬。

9)能夠分析并評估室內空氣質量，并提出相應的改進方案和建議

根據實驗結果和監(jiān)測數據，對室內空氣質量進行評估和分析，包括空氣質量指標的變化趨勢、污染源的特點及其對空氣質量的影響等。根據評估結果，提出相應的改進方案和建議，如增加通風次數、加強凈化設備的功能、優(yōu)化人員活動等，以提高室內空氣質量。

10)實驗報告完成度良好，并可進行討論和分享

根據實驗過程和結果，撰寫實驗報告，包括實驗的目的、方法、過程、結

果、分析和結論等內容。在討論和分享環(huán)節(jié)，學生可以分享自己的實驗經驗和感受，交流和比較不同室內環(huán)境和空氣凈化設備的優(yōu)缺點，提高對室內空氣質量的認識和理解。

1)在添加不同數量和類型的人物角色的情況下，當人數過多時，室內空氣質量可能會受到影響，導致PM2.5、CO2等污染物濃度升高，超出國家標準，這時需要采取合適的通風方式來改善室內空氣質量，例如：開窗、提高換氣次數等。

2)在設置不同活動強度的人物角色的情況下，健身房高強度運動的人可能會產生更多的CO2和PM2.5等污染物，導致室內空氣質量降低，需要及時開啟通風凈化設備來保證室內空氣質量。

3)在選擇不同類型的污染源的情況下，室內空氣質量受到的影響也不同。例如，烹飪過程中可能會產生大量的揮發(fā)性有機化合物和PM2.5等污染物，需要烹飪過程中及烹飪結束后一段時間內開啟強力通風設備來保證室內空氣質量。

4)在操作通風凈化系統(tǒng)時，不同的凈化模式可能會對室內空氣質量產生不同的影響。例如，在過濾模式下，有些過濾器只凈化PM2.5，但不凈化氣態(tài)污染物；若采用凈化器，只對凈化器周邊一定范圍內空氣質量起作用；若選用負離子，要考慮是否產生臭氧。因此需要在通風時進行合理調整。

5)在添加預警系統(tǒng)的情況下，預警系統(tǒng)對室內空氣質量的預測準確性將對整個實驗結果產生重要影響。如果“暴露-響應”的關聯機制選擇正確，那么預警系統(tǒng)就能夠準確地預測到空氣污染事件，然后采取適當的措施，便可及時避免空氣污染對人體健康造成的影響。

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