游戲化教學(xué)仿真軟件的開發(fā)和應(yīng)用探究

郝瑞娜 邱嫦娟 李源青

摘 ?要：公交調(diào)度課程教學(xué)由于行業(yè)、崗位的特殊性，存在理論與實(shí)踐結(jié)合不夠、實(shí)際場景化教學(xué)不足、現(xiàn)場隨機(jī)案例訓(xùn)練不夠等諸多教學(xué)難點(diǎn)。為了解決這些教學(xué)難點(diǎn)，借助信息技術(shù)，開發(fā)“調(diào)度大師”游戲化教學(xué)仿真軟件，并將之應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐進(jìn)行探究式教學(xué)，很好地解決了教學(xué)難點(diǎn)，改進(jìn)了教學(xué)方法，優(yōu)化了評價(jià)模式，在專業(yè)教學(xué)中起到良好教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：公交調(diào)度;現(xiàn)場調(diào)度案例;游戲化;教學(xué)仿真

中圖分類號：TP391.9;G712 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2020）21-0188-04

Research on the Development and Application of Gamification

Teaching Simulation Software

——The Breakthrough in Information Teaching of Bus Dispatching Course

HAO Ruina1，2，QIU Changjuan3，LI Yuanqing1，2

（1.Shanghai Public Utility School，Shanghai ?200030，China;2.Rail College of Shanghai Communications Polytechnic，Shanghai ?200030，China;3.Shanghai Zhongan Electronic Information Technology Co.，Ltd.，Shanghai ?200233，China）

Abstract：Due to the particularity of the industry and post，there are many difficulties in the teaching of bus dispatching course，such as the insufficient combination of theory and practice，the insufficient actual scene teaching，the insufficient of on-site random case training and so on. In order to solve these teaching difficulties，with the help of information technology，the gamification teaching simulation software “master of dispatcher” is developed and applied to teaching practice for inquiry teaching，which greatly solves the teaching difficulties，reforms the teaching methods，optimizes the evaluation model，and plays a good teaching effect in professional teaching.

Keywords：bus dispatching;on-site dispatching case;gamification;teaching simulation

0 ?引 ?言

隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)在城市公共交通運(yùn)營、服務(wù)、管理方面的深度應(yīng)用，城市公共交通智能化水平不斷提升，這對城市智能公交調(diào)度專業(yè)教學(xué)提出了更高更新要求。為了培養(yǎng)適合行業(yè)、企業(yè)發(fā)展需要的高素質(zhì)專業(yè)技術(shù)技能人才，公交調(diào)度課程教學(xué)中如何借助信息技術(shù)解決教學(xué)難點(diǎn)，改進(jìn)教學(xué)方法，將調(diào)度實(shí)際工作內(nèi)容與教學(xué)需求結(jié)合，就成為教學(xué)研究的重點(diǎn)。因此，筆者對調(diào)度課程教學(xué)進(jìn)行反思，總結(jié)專業(yè)教學(xué)存在的難點(diǎn)，并進(jìn)一步借助信息技術(shù)開發(fā)游戲化教學(xué)仿真軟件，將之應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)了調(diào)度課程的信息化教學(xué)突破。

1 ?公交調(diào)度課程教學(xué)存在的難點(diǎn)

1.1 ?公交調(diào)度教學(xué)實(shí)景化不足

對于城市公交調(diào)度課程教學(xué)來說，最理想有效的實(shí)訓(xùn)是到調(diào)度室實(shí)地實(shí)習(xí)，這種做法具有真實(shí)的工作環(huán)境，實(shí)景與實(shí)操性強(qiáng)。但由于行業(yè)有自己的特殊性，不允許干擾公交運(yùn)行，不允許無關(guān)人員、無資質(zhì)人員進(jìn)行車輛運(yùn)營調(diào)度，課程實(shí)訓(xùn)存在以下難點(diǎn)：受制度約束崗位安排難度大、現(xiàn)場人員數(shù)量限制教學(xué)規(guī)模小。因此，在調(diào)度課程教學(xué)中始終存在真實(shí)調(diào)度場景實(shí)訓(xùn)不足、真實(shí)調(diào)度練習(xí)不足的問題，使得學(xué)生關(guān)鍵知識掌握偏理論、操作技能練習(xí)不足。

1.2 ?隨機(jī)案例訓(xùn)練度不夠

城市公共交通日常運(yùn)營雖然主要依據(jù)行車時(shí)刻表安排車輛的發(fā)送和人員的配備，但城市公共交通的客流是隨機(jī)的、變動的，城市道路的路況是隨時(shí)變化的，再加上各種突發(fā)事件，使得城市公共交通的運(yùn)行變化多端。因此，行車現(xiàn)場調(diào)度人員在實(shí)際工作中需要應(yīng)對各種變化以及突發(fā)情況，根據(jù)客流和現(xiàn)場實(shí)際情況對調(diào)度方法進(jìn)行調(diào)整，并選擇正確的調(diào)度措施解決客流的變動。這就要求公交調(diào)度專業(yè)學(xué)生掌握常用的調(diào)度方法，通過多場景多案例反復(fù)練習(xí)掌握各種調(diào)度措施的靈活應(yīng)用，這樣才能在異常情況出現(xiàn)時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況選擇正確的調(diào)度措施。但由于調(diào)度專業(yè)教學(xué)實(shí)訓(xùn)次數(shù)、實(shí)訓(xùn)場景限制，每次實(shí)訓(xùn)只能針對有限的固定案例進(jìn)行講解，無法將現(xiàn)場調(diào)度隨機(jī)出現(xiàn)的大批量案例融入教學(xué)，無法系統(tǒng)全面根據(jù)教學(xué)要求完成實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。

1.3 ?傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式學(xué)習(xí)效果受限制

職業(yè)學(xué)校專業(yè)課程的學(xué)習(xí)往往采用理論教學(xué)結(jié)合實(shí)訓(xùn)的方式，希望達(dá)到理實(shí)結(jié)合、提高學(xué)生動手能力和職業(yè)技能的目的，但這個目的的達(dá)成度受到實(shí)訓(xùn)條件、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目、教學(xué)方式、學(xué)生參與度等諸多因素影響。在公交調(diào)度課程教學(xué)中，由于前文所述的場景化不足、訓(xùn)練度不夠的問題，使得很多學(xué)生理論學(xué)習(xí)不能與實(shí)踐有效結(jié)合，一方面導(dǎo)致理論學(xué)習(xí)上學(xué)習(xí)興趣低、學(xué)習(xí)動力差，另一方面調(diào)度方法應(yīng)用死板不靈活，出現(xiàn)會算行車間隔但不會排時(shí)刻表、清楚調(diào)度方法但不會解決突發(fā)問題、遇到突發(fā)情況解決辦法單一等問題，學(xué)習(xí)效果不理想。

2 ?游戲化教學(xué)仿真軟件的開發(fā)

為了解決以上問題，將大量的公交一線現(xiàn)場調(diào)度案例以游戲化方式進(jìn)行教學(xué)仿真應(yīng)用，筆者與企業(yè)合作開發(fā)“調(diào)度大師”游戲化教學(xué)仿真軟件。該軟件設(shè)計(jì)根據(jù)公交調(diào)度問題處置場景，通過游戲仿真，讓學(xué)生在正式實(shí)習(xí)之前提前接觸各種可能遇到的常規(guī)/非常規(guī)情況，讓學(xué)生通過游戲化教學(xué)仿真軟件進(jìn)行調(diào)度問題處置與處理，在輕松自由的操作過程中由易至難逐步掌握關(guān)鍵的常規(guī)與非常規(guī)調(diào)度處理方法和相關(guān)知識，并且可以嘗試各種不同的解決方案，來獲得不同的結(jié)果，為日后真正的調(diào)度崗位實(shí)踐積累經(jīng)驗(yàn)。

2.1 ?公交調(diào)度現(xiàn)場案例搜集

融合職業(yè)教育的要求與城市公共交通運(yùn)營調(diào)度課程專業(yè)的實(shí)訓(xùn)需求，針對公交調(diào)度課程實(shí)訓(xùn)實(shí)景化不足和隨機(jī)案例練習(xí)強(qiáng)度不足問題，調(diào)研公共交通企業(yè)調(diào)度崗位，從崗位找仿真界面、從企業(yè)找實(shí)訓(xùn)案例，借助信息技術(shù)開發(fā)游戲化教學(xué)仿真軟件。

在充分的企業(yè)調(diào)研基礎(chǔ)上，按照公交調(diào)度課程實(shí)訓(xùn)教學(xué)需求，教學(xué)仿真軟件系統(tǒng)界面完全仿照真實(shí)調(diào)度系統(tǒng)的界面，發(fā)車屏、調(diào)度器等設(shè)備也以真實(shí)應(yīng)用設(shè)備為藍(lán)本進(jìn)行操作模擬;軟件模擬對象為當(dāng)前上海市公交行業(yè)典型的調(diào)度場景，開發(fā)的案例包含常規(guī)調(diào)度管理及突發(fā)事件非常規(guī)調(diào)度任務(wù)處置幾大類任務(wù)場景的調(diào)度措施與操作模擬，其中包括：場站常規(guī)調(diào)度、線路運(yùn)營級非常規(guī)調(diào)度、公司級非常規(guī)調(diào)度、市級公交應(yīng)急預(yù)案、不同企業(yè)應(yīng)用到的不同調(diào)度系統(tǒng)模式，如表1所示。然后，根據(jù)調(diào)度崗位需求設(shè)計(jì)不同的游戲等級，每個等級有相應(yīng)難度的任務(wù)可進(jìn)行操作游戲，并讓學(xué)生能由簡到難逐漸解鎖接觸。這些任務(wù)等級涵蓋調(diào)度崗位的不同級別和不同工作內(nèi)容，不僅可以應(yīng)用于調(diào)度專業(yè)學(xué)生的實(shí)訓(xùn)，并可進(jìn)一步應(yīng)用于企業(yè)員工培訓(xùn)、社會培訓(xùn)等。

2.2 ?信息技術(shù)融入

“調(diào)度大師”游戲化教學(xué)仿真軟件充分利用3D技術(shù)、Flash技術(shù)、AIR技術(shù)等信息技術(shù)，將實(shí)訓(xùn)軟件開發(fā)為具有調(diào)度實(shí)訓(xùn)功能的游戲化教學(xué)仿真軟件。通過采用Flash技術(shù)、AIR技術(shù)將公交調(diào)度案例集合形成Flash AIR游戲形式，服務(wù)器采用Java語言和Oracle數(shù)據(jù)庫搭建并關(guān)聯(lián)現(xiàn)有實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，后臺保存用戶游戲操作結(jié)果，并返回給游戲客戶端，實(shí)現(xiàn)游戲在線登錄、在線排行榜等功能。對于一些特殊的設(shè)備或場景需求，采用3D技術(shù)建模并將建模結(jié)果引入到Flash場景內(nèi)渲染，從而使玩家的用戶體驗(yàn)更為逼真。

整個系統(tǒng)由基礎(chǔ)技術(shù)層、數(shù)據(jù)采集層、任務(wù)內(nèi)容層以及技術(shù)應(yīng)用層組成?；A(chǔ)技術(shù)層充分利用Flash技術(shù)、J2EE框架、Oracle數(shù)據(jù)庫等技術(shù)支撐整個調(diào)度游戲軟件應(yīng)用;數(shù)據(jù)采集層結(jié)合教學(xué)實(shí)訓(xùn)管理的需要，開發(fā)游戲數(shù)據(jù)采集應(yīng)用層，實(shí)現(xiàn)對游戲軟件的玩家操作結(jié)果的采集與分析;任務(wù)內(nèi)容層在基礎(chǔ)技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過技術(shù)封裝，采集各個調(diào)度場景的教學(xué)目標(biāo)及操作設(shè)計(jì)，將各個游戲任務(wù)數(shù)據(jù)化規(guī)范化，為游戲任務(wù)提供豐富的內(nèi)容支撐，包括：常規(guī)調(diào)度任務(wù)、線路層的非常規(guī)調(diào)度任務(wù)、公司層面非常規(guī)調(diào)度任務(wù)以及市級應(yīng)急預(yù)案的非常規(guī)調(diào)度任務(wù);技術(shù)應(yīng)用層（包括Flash、3D、組件）結(jié)合軟件仿真系統(tǒng)制作平臺制作智能公交異常調(diào)度游戲任務(wù)，實(shí)現(xiàn)任務(wù)內(nèi)容層。

軟件總體架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示，系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖2所示。

2.3 ?游戲化突破

游戲?qū)W(xué)生們有著很強(qiáng)的吸引力，通過游戲的形式來開展教學(xué)，在某種程度上會使具有一定計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的學(xué)生們學(xué)習(xí)興趣更高，利用游戲開展教學(xué)，也很容易讓學(xué)生們?nèi)谌氲綄W(xué)習(xí)活動中來[1]。作為專業(yè)教學(xué)仿真軟件，除了貼合行業(yè)發(fā)展、適應(yīng)企業(yè)需求、依托專業(yè)理論，還需要切合學(xué)生發(fā)展，適應(yīng)學(xué)生特點(diǎn)。由于職業(yè)學(xué)校學(xué)生在學(xué)習(xí)上普遍具有的特點(diǎn)是理論知識的學(xué)習(xí)持久度比較差，問題的綜合處理能力欠缺，但對公共交通的智能化發(fā)展關(guān)注度較高，對信息化的學(xué)習(xí)手段比較感興趣。因此，在軟件開發(fā)過程中，如何將信息技術(shù)充分融入，體現(xiàn)公交發(fā)展的信息化、智能化，將理論與實(shí)踐融合起來，以學(xué)生易于接受、樂于實(shí)踐的形式呈現(xiàn)，就成為軟件開發(fā)的一個重點(diǎn)。

“調(diào)度大師”游戲化教學(xué)仿真軟件打破傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)模式，在調(diào)度專業(yè)理論知識和公交調(diào)度場景模擬基礎(chǔ)上，搜集實(shí)際調(diào)度中會遇到的各種狀況，搜集各種調(diào)度案例，通過美術(shù)設(shè)計(jì)與動畫繪制，模擬展示各種實(shí)際情況，通過將任務(wù)以游戲形式呈現(xiàn)，給學(xué)生提供了通過玩游戲?qū)W習(xí)知識及操作實(shí)訓(xùn)的解決方案，較完美地解決了調(diào)度知識學(xué)習(xí)涉及面廣、知識繁復(fù)、掌握難的問題，學(xué)生通過游戲輕松愉快地掌握調(diào)度關(guān)鍵知識點(diǎn)及異常情況解決方法。該軟件也支持對所有操作選項(xiàng)提供評分及結(jié)果分析，讓學(xué)生進(jìn)一步了解基本處置原則和可能的調(diào)度方案，同時(shí)仿真模塊內(nèi)置教學(xué)與幫助模塊，能根據(jù)任務(wù)的難度以及操作內(nèi)容、步驟為學(xué)生提供幫助指導(dǎo)?！罢{(diào)度大師”把調(diào)度規(guī)范要求轉(zhuǎn)化為教學(xué)要求和評分規(guī)則，并支持練習(xí)得分的自動上傳和自動排名，提高競爭性和趣味性。為保障隨時(shí)能體驗(yàn)到教學(xué)仿真內(nèi)容，在網(wǎng)絡(luò)狀況不佳的情況下，還支持離線使用，可以無障礙地練習(xí)體驗(yàn)。

3 ?調(diào)度大師在公交調(diào)度課程教學(xué)中的實(shí)踐應(yīng)用

在公交調(diào)度課程教學(xué)中，應(yīng)用“調(diào)度大師”游戲化教學(xué)仿真軟件進(jìn)行操作練習(xí)，可以改進(jìn)傳統(tǒng)的教學(xué)方法，運(yùn)用探究式教學(xué)，讓學(xué)生邊練邊學(xué)，解決問題的同時(shí)探索理論知識的應(yīng)用，加上軟件中實(shí)時(shí)案例評價(jià)和角色晉級，配合實(shí)訓(xùn)操作工作頁測驗(yàn)，優(yōu)化評價(jià)模式，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升教學(xué)質(zhì)量。

3.1 ?改進(jìn)教學(xué)方法

在公交調(diào)度課程教學(xué)中，“行車現(xiàn)場調(diào)度基本方法”屬于核心內(nèi)容之一，要求通過任務(wù)操練和知識歸納，讓學(xué)生能夠熟練應(yīng)用現(xiàn)場調(diào)度的各種方法，會使用智能調(diào)度軟件進(jìn)行調(diào)度操作，能分析處理公交運(yùn)營現(xiàn)場的各種突發(fā)交通狀況。但公交調(diào)度現(xiàn)場情況錯綜復(fù)雜，調(diào)度方法的應(yīng)用靈活多變，為了提高學(xué)生調(diào)度方法的應(yīng)用能力，改進(jìn)教學(xué)方法，打破傳統(tǒng)的理論講解-學(xué)生操練-教師總結(jié)的學(xué)習(xí)方式，運(yùn)用探究式學(xué)習(xí)過程，針對性地選取“調(diào)度大師”中的案例進(jìn)行操作練習(xí)，選擇對應(yīng)的調(diào)度措施解決現(xiàn)場突發(fā)狀況，如圖3、圖4所示。

學(xué)生在練習(xí)過程中通過在“調(diào)度大師”案例練習(xí)時(shí)，考慮采取何種調(diào)度方法、用什么樣的調(diào)度措施解決問題，探究案例對應(yīng)的調(diào)度方法，完成相應(yīng)操作工作頁，如圖5所示。在練習(xí)過程中，通過多案例的反復(fù)練習(xí)，不斷探究、總結(jié)調(diào)度方法的應(yīng)用場景和注意事項(xiàng)，最終達(dá)到讓學(xué)生能夠靈活、綜合應(yīng)用調(diào)度方法解決實(shí)際異常情況的目的。

3.2 ?優(yōu)化評價(jià)模式

傳統(tǒng)的調(diào)度課程教學(xué)，教學(xué)評價(jià)大多采用傳統(tǒng)的試卷測驗(yàn)形式，形式單一，且具有滯后性。而通過“調(diào)度大師”游戲化教學(xué)仿真軟件進(jìn)行探究式教學(xué)，基于每個案例自帶的星級評定，如圖6所示，可以實(shí)現(xiàn)對操作過程的實(shí)時(shí)評價(jià)。在案例的不斷練習(xí)過程中，學(xué)生可以逐步解鎖案例，每一級別星級達(dá)標(biāo)即可晉級，逐步實(shí)現(xiàn)“調(diào)度菜鳥-調(diào)度學(xué)員-調(diào)度班長-調(diào)度大師”的調(diào)度角色晉級，并通過調(diào)度角色體現(xiàn)調(diào)度技能的提升。再加上操作工作頁的調(diào)度方法測驗(yàn)，使整個教學(xué)評價(jià)具有實(shí)時(shí)性、過程性和綜合性。

4 ?結(jié) ?論

針對公交調(diào)度課程的教學(xué)，應(yīng)用信息技術(shù)開發(fā)“調(diào)度大師”游戲化教學(xué)仿真軟件，豐富了對現(xiàn)場調(diào)度支撐的相關(guān)教學(xué)資源。將“調(diào)度大師”應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐，可以極大地解決教學(xué)難點(diǎn)，改進(jìn)教學(xué)方式，優(yōu)化評價(jià)模式，進(jìn)一步提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度，提升教學(xué)質(zhì)量。

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作者簡介：郝瑞娜（1984—），女，漢族，山東菏澤人，講師，畢業(yè)于長安大學(xué)交通運(yùn)輸規(guī)劃與管理專業(yè)，碩士研究生，研究方向：智能公交調(diào)度、交通工程、交通信息設(shè)備;邱嫦娟（1979—），女，漢族，廣東高要人，畢業(yè)于上海交通大學(xué)藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)，碩士研究生，研究方向：UE/UI設(shè)計(jì)與用戶體驗(yàn);李源青（1967.04—），女，漢族，湖南常德人，高級講師，畢業(yè)于上海鐵道學(xué)院運(yùn)輸工程管理鐵道運(yùn)輸專業(yè)（現(xiàn)為同濟(jì)大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院交通運(yùn)輸專業(yè)），本科，研究方向：交通運(yùn)輸、教育教學(xué)科研。