在多米诺骨牌效应的风险评估中运用想象力:自然科学老师的练习

远程地震造成的最大余震触发了堤防破坏,导致洪水泛滥。 退潮时,洪水引发了系统性滑坡,从而切断了该地区生命线的重要部分。 由于没有可用的水,多处煤气泄漏以及阻碍急救人员进入的障碍,火灾迅速蔓延。 它导致了一场严重的工业事故,其业务活动中断,并导致高度依赖该行业的区域经济普遍放缓。 在这种情况下,随之而来的是骚乱和抢劫。

这场灾难听起来很熟悉吗? 它不应该,因为它没有发生。 这种情况是一组自然科学中的高中教师构想的众多情景中的一种,在危害或风险分析方面没有特定背景,仅需一个小时。 然而,这种级联事件的复杂场景是非常现实的。 在本文中,我将介绍一种纸笔(和Google Form)练习,任何人都可以在家中进行练习,以产生在复杂社会中可能发生的多米诺效应( Mignan等 ,2016)。 它只需要两件事:

  1. 关于过去灾难的一些基本知识:无需成为专家,每个人都已经在新闻中观看了这种多米诺骨牌效应。 2005年的卡特里娜飓风和2011年的日本东北地震是多米诺骨牌效应加剧的灾难的教科书示例(我们稍后会再讨论)。 仅在2017年,我们就可以注意到飓风哈维(Harvey)淹没了休斯顿地区,从而瘫痪了该地区的炼油业。 随后的多米诺骨牌效应包括汽油价格飙升,有害化学物质释放造成的污染以及得克萨斯州消费者的恐慌。 长期后果尚未量化。
  2. 某种想象力:如今,关于“理性的想象力”或“科学的想象力”的讨论很多,不足为奇的是,由于未能预测2011年的福岛核灾难( Kameda ,2012; Paté-Cornell ,2012)。 这些术语意味着要考虑尚未被观察到但在科学上是合理的现象 。 这在灾难研究中特别有价值。 灾难电影可以提供帮助,尽管外行通常很难将实际情况与导演的创作自由区分开来。 有一些关于虚拟作品(正面或负面)对知识生产的影响的启发性文章(例如Kirby ,2003年; Barnett等人 ,2006年; Von Burg ,2012年;参见例如关于灾难的讨论) ”和“明天之后的一天 )。 练习结束时最重要的是,引起您对灾难性多米诺骨牌效应的好奇心 ,这本身就是一个非常重要的目标( Loewy ,1998)。

通过玩这个游戏,您会得到什么? 让我们从Mignan等人给出的结论开始 (2016):

  1. 该练习是进行变革性学习的基础:拟议的练习将使您能够将复杂的多米诺骨牌效应转换为基本的一对一交互, 反之亦然 。 您可能会学到新知识,并想进一步了解这些过程。 它将为您提供学习做出自己的解释的方式(例如Mezirow ,1997),从而引出下一点:
  2. 它培养了批判性思维 :极端灾难是灾难预防和管理的挑战。 根据您的经验和想象力,您将能够预见未来的重大灾难可能会如何发展。 这将有助于提高您的风险意识和防范能力;
  3. 它可以帮助风险从业者利用人群智慧 :为本文准备的练习的Google Form版本是朝这个方向迈出的第一步。 尽管应该扩展HCM(请参阅后记中的事后思考),但它有可能形成有关风险分析家可以利用的潜在多米诺效应的信息库。 这个想法建立在( i )在正常后科学和正常后风险的背景下的“扩展的同伴社区”( Funtowicz和Ravetz ,1993; Rosa ,1998),以及( ii )在“人群科学”的力量日益强大的基础上( Franzoni and Sauermann ,2014);
  4. 最后,它是一个游戏,因此应该至少在某种程度上是有趣的……(例如, Musacchio等 ,2015)。

您只需要一支笔(最好使用橡皮擦),然后将需要打印的图1代表危险相关矩阵(HCM)Mignan等 ,2014; 2016),该正方形矩阵将填充一些“ +”,“-”,“±”或“Ø”号; 而已。 但是我在跟谁开玩笑? 在撰写本文时,我意识到只有少数读者会花时间打印HCM。 作为快速解决方案,我在Google Form中创建了图1的HCM的简化版本(请参见图2 )。 由于Google表单的限制,因此仅允许触发大小写。 现在令人兴奋的是,一旦提交了HCM,就可以访问所有其他响应者的结果统计信息! (请记住,它仍处于试验阶段-我将在不久的将来使用改进的在线版本;请注意,提交后将无法访问结果,因此请确保在完成后制作HCM网格的屏幕截图)。

图2.首先要了解,任何多米诺骨牌效应都可以分解为一对一的相互作用。 这些交互中的每一个都可以填写在HCM中。 在2011年福岛核灾难的情况下,东北地震引发了比计划中保护福岛核电站更大的海啸,导致发生了放射性物质释放等重大核事故,以及其他工业事故(例如Norio等)。等人,2011;克劳斯曼和克鲁兹,2013)。 我们如何将这种多米诺骨牌效应转化为HCM? 首先,地震引发了海啸,因此我们在单元格中添加了“ +”号(地震,洪水)。 其次,海啸引发了一系列工业事故,因此这次我们在单元格中添加了另一个“ +”(洪水,工业事故)。 在当前情况下,单元(地震,工业事故)应保持空着(实际上是对现实的简化,但为了说明起见,我们将这种情况保持简单)。 在Google表单在线版本上,选中符号替换了加号(“ +”)。 这里最重要的是仅添加直接交互。

然后加号(“ +”)表示正向交互作用(即触发,级联过程),减号(“-”)负向交互作用(即抑制过程),正负号(“±”)两种类型的交互,以及一个零符号(“Ø”)都不可能直接交互。 在Google表单上,复选标记表示触发过程( 图2 )。

该练习于2014年在瑞士锡永举行的一次研讨会上进行了测试,该研讨会由38名国际自然科学高中教师组成的国际小组(代表12个国家/地区)( Mignan等人 ,2016)。 练习持续了一个小时,并从描述HCM以及如何填充2011年东北地震的案例开始( 图2 )。 提出了十二种其他历史性灾难,以帮助参与者填补更多的HCM细胞( 表1 )。 在演讲结束时,鼓励参与者根据自己的知识和想象力填写HCM的其余部分( 图3 )。

图4.特定于水坝的HCM —极端的水库上升可能导致超载,并最终导致水坝倒塌。 不同的事件会触发水库上升或直接的大坝破坏,例如自然灾害和大坝元件破坏。 为避免灾难性故障,可以启动储层降落并将其集成到HCM中。 资料来源: Mignan等。 (2016)。

后记:这不只是一个游戏! 减少灾害风险的从业人员可以进行相同的练习,但要在HCM中定义更具体的事件。 图4显示了HCM在水坝的多米诺骨牌效应管理中的样子( Mignan等 ,2016)。 现在,我们可以想象到一个不断发展的HCM,可以不断向系统添加更多详细的事件链。 从“ Google表单草稿”过渡到更详细的内容可能会导致一些非常有趣的多风险人群分析。

*从Mignan等人的小行星撞击(AI)更改而来。 (2016)转换为小行星爆炸(AB),因为首字母缩写词AI通常与人工智能相关联。

致谢:

我感谢Anne Sauron给我机会在2014年Seismo @ School研讨会上测试HCM,并感谢Anna Scolobig在锻炼开始前的几个小时内,成功地在几个小时内检查并纠正了锻炼方案。 也非常感谢所有参加的高中老师; 没有他们,这种分析是不可能的。 最后,我要感谢何塞·马托斯(JoséMatos)与我一起开展水坝HCM的工作。

主要参考:

Mignan,A.,A。Scolobig和A. Sauron(2016),利用理性的想象力了解级联危害:一项试点研究,灾难预防与管理,25,329–344,doi:10.1108 / DPM-06–2015– 0137

其他参考:

Barnett,M。等人。 (2006年),《科幻电影对学生对科学的理解的影响》,J。Sci。 教育与科技,15,179–191,doi:10.1007 / s10956–006–9001-y

Franzoni,C.和H. Sauermann(2014),“人群科学:开放式合作项目中的科学研究组织”,《研究政策》,第43页,第1-20页,doi:10.1016 / j.respol.2013.07.005

Funtowicz,SO和JR Ravetz(1993),《正常后年龄的科学》,期货,第25期,739-755年

Kameda,H.(2012年),《 2011年东北太平洋地震的核安全工程议程》,继续。 诠释 症状 从2011年东日本大地震中汲取的经验教训,东京,3月1日至4日,102-121日

Kirby,DA(2003),科学顾问,虚构电影和科学实践,社会科学科学研究,33,231–268

Krausmann,E.和AM Cruz(2013),2011年3月11日东日本大地震和海啸对化学工业的影响,Nat。 危害,67,811–828,doi:10.1007 / s11069–013–0607–0

Loewy,EH(1998),好奇心,想像力,同情心,科学和道德:好奇心和想像力是否起着核心作用?,《卫生保健分析》,6,6,286–294

Mezirow,J.(1997),《变革性学习:实践的理论》,Cranton,P.编,《变革性学习在行动:实践中的洞察力-成人和继续教育的新方向》,第74页,约瑟·巴斯,旧金山, CA,5–12

Mignan,A.,S。Wiemer和D.Giardini(2014),《低概率高后果事件的量化:第一部分》。一种通用的多风险方法,Nat。 危害,73,1999–2022,doi:10.1007 / s11069–014–1178–4

Musacchio,G。等。 (2015年),“科学家作为游戏”:通过竞争性活动学习地球科学,安。 Geophys。,58,S0328,doi:10.4401 / ag-6695

Norio,O。等人。 (2011),2011年日本东部大地震灾难:概述和评论,诠释。 J.灾害风险科学,第2期,第34-42页

Paté-Cornell,E。(2012),“黑天鹅”和“完美风暴”:统计数据不足时的风险分析和管理,Risk Analysis,32,1823-1833,doi:10.1111 / j.1539-6924.2011。 01787.x

罗莎(Rosa)EA(1998年),正常后风险的元理论基础,风险研究杂志,第1期,第15-44页,doi:10.1080 / 136698798377303

冯·伯格(R. Von Burg)(2012),《几十年还是明天?:修辞学,电影和全球变暖辩论》,媒体传播评论研究,29,7–26,doi:10.1080 / 15295036.2011.637221

本文最初于2017年11月13日发布在LinkedIn上,标题为“ 想象最严重的多米诺骨牌效应,一种笔和纸练习 ”。