游戲化教學仿真軟件的開發和應用探究

郝瑞娜 邱嫦娟 李源青

摘 ?要：公交調度課程教學由于行業、崗位的特殊性，存在理論與實踐結合不夠、實際場景化教學不足、現場隨機案例訓練不夠等諸多教學難點。為了解決這些教學難點，借助信息技術，開發“調度大師”游戲化教學仿真軟件，并將之應用于教學實踐進行探究式教學，很好地解決了教學難點，改進了教學方法，優化了評價模式，在專業教學中起到良好教學效果。

關鍵詞：公交調度;現場調度案例;游戲化;教學仿真

中圖分類號：TP391.9;G712 ? ? 文獻標識碼：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

隨著大數據、云計算、物聯網等新一代信息技術在城市公共交通運營、服務、管理方面的深度應用，城市公共交通智能化水平不斷提升，這對城市智能公交調度專業教學提出了更高更新要求。為了培養適合行業、企業發展需要的高素質專業技術技能人才，公交調度課程教學中如何借助信息技術解決教學難點，改進教學方法，將調度實際工作內容與教學需求結合，就成為教學研究的重點。因此，筆者對調度課程教學進行反思，總結專業教學存在的難點，并進一步借助信息技術開發游戲化教學仿真軟件，將之應用于教學實踐，實現了調度課程的信息化教學突破。

1 ?公交調度課程教學存在的難點

1.1 ?公交調度教學實景化不足

對于城市公交調度課程教學來說，最理想有效的實訓是到調度室實地實習，這種做法具有真實的工作環境，實景與實操性強。但由于行業有自己的特殊性，不允許干擾公交運行，不允許無關人員、無資質人員進行車輛運營調度，課程實訓存在以下難點：受制度約束崗位安排難度大、現場人員數量限制教學規模小。因此，在調度課程教學中始終存在真實調度場景實訓不足、真實調度練習不足的問題，使得學生關鍵知識掌握偏理論、操作技能練習不足。

1.2 ?隨機案例訓練度不夠

城市公共交通日常運營雖然主要依據行車時刻表安排車輛的發送和人員的配備，但城市公共交通的客流是隨機的、變動的，城市道路的路況是隨時變化的，再加上各種突發事件，使得城市公共交通的運行變化多端。因此，行車現場調度人員在實際工作中需要應對各種變化以及突發情況，根據客流和現場實際情況對調度方法進行調整，并選擇正確的調度措施解決客流的變動。這就要求公交調度專業學生掌握常用的調度方法，通過多場景多案例反復練習掌握各種調度措施的靈活應用，這樣才能在異常情況出現時，根據實際情況選擇正確的調度措施。但由于調度專業教學實訓次數、實訓場景限制，每次實訓只能針對有限的固定案例進行講解，無法將現場調度隨機出現的大批量案例融入教學，無法系統全面根據教學要求完成實訓內容。

1.3 ?傳統學習方式學習效果受限制

職業學校專業課程的學習往往采用理論教學結合實訓的方式，希望達到理實結合、提高學生動手能力和職業技能的目的，但這個目的的達成度受到實訓條件、實訓項目、教學方式、學生參與度等諸多因素影響。在公交調度課程教學中，由于前文所述的場景化不足、訓練度不夠的問題，使得很多學生理論學習不能與實踐有效結合，一方面導致理論學習上學習興趣低、學習動力差，另一方面調度方法應用死板不靈活，出現會算行車間隔但不會排時刻表、清楚調度方法但不會解決突發問題、遇到突發情況解決辦法單一等問題，學習效果不理想。

2 ?游戲化教學仿真軟件的開發

為了解決以上問題，將大量的公交一線現場調度案例以游戲化方式進行教學仿真應用，筆者與企業合作開發“調度大師”游戲化教學仿真軟件。該軟件設計根據公交調度問題處置場景，通過游戲仿真，讓學生在正式實習之前提前接觸各種可能遇到的常規/非常規情況，讓學生通過游戲化教學仿真軟件進行調度問題處置與處理，在輕松自由的操作過程中由易至難逐步掌握關鍵的常規與非常規調度處理方法和相關知識，并且可以嘗試各種不同的解決方案，來獲得不同的結果，為日后真正的調度崗位實踐積累經驗。

2.1 ?公交調度現場案例搜集

融合職業教育的要求與城市公共交通運營調度課程專業的實訓需求，針對公交調度課程實訓實景化不足和隨機案例練習強度不足問題，調研公共交通企業調度崗位，從崗位找仿真界面、從企業找實訓案例，借助信息技術開發游戲化教學仿真軟件。

在充分的企業調研基礎上，按照公交調度課程實訓教學需求，教學仿真軟件系統界面完全仿照真實調度系統的界面，發車屏、調度器等設備也以真實應用設備為藍本進行操作模擬;軟件模擬對象為當前上海市公交行業典型的調度場景，開發的案例包含常規調度管理及突發事件非常規調度任務處置幾大類任務場景的調度措施與操作模擬，其中包括：場站常規調度、線路運營級非常規調度、公司級非常規調度、市級公交應急預案、不同企業應用到的不同調度系統模式，如表1所示。然后，根據調度崗位需求設計不同的游戲等級，每個等級有相應難度的任務可進行操作游戲，并讓學生能由簡到難逐漸解鎖接觸。這些任務等級涵蓋調度崗位的不同級別和不同工作內容，不僅可以應用于調度專業學生的實訓，并可進一步應用于企業員工培訓、社會培訓等。

2.2 ?信息技術融入

“調度大師”游戲化教學仿真軟件充分利用3D技術、Flash技術、AIR技術等信息技術，將實訓軟件開發為具有調度實訓功能的游戲化教學仿真軟件。通過采用Flash技術、AIR技術將公交調度案例集合形成Flash AIR游戲形式，服務器采用Java語言和Oracle數據庫搭建并關聯現有實訓系統，后臺保存用戶游戲操作結果，并返回給游戲客戶端，實現游戲在線登錄、在線排行榜等功能。對于一些特殊的設備或場景需求，采用3D技術建模并將建模結果引入到Flash場景內渲染，從而使玩家的用戶體驗更為逼真。

整個系統由基礎技術層、數據采集層、任務內容層以及技術應用層組成。基礎技術層充分利用Flash技術、J2EE框架、Oracle數據庫等技術支撐整個調度游戲軟件應用;數據采集層結合教學實訓管理的需要，開發游戲數據采集應用層，實現對游戲軟件的玩家操作結果的采集與分析;任務內容層在基礎技術的基礎上，通過技術封裝，采集各個調度場景的教學目標及操作設計，將各個游戲任務數據化規范化，為游戲任務提供豐富的內容支撐，包括：常規調度任務、線路層的非常規調度任務、公司層面非常規調度任務以及市級應急預案的非常規調度任務;技術應用層（包括Flash、3D、組件）結合軟件仿真系統制作平臺制作智能公交異常調度游戲任務，實現任務內容層。

軟件總體架構設計如圖1所示，系統拓撲圖如圖2所示。

2.3 ?游戲化突破

游戲對學生們有著很強的吸引力，通過游戲的形式來開展教學，在某種程度上會使具有一定計算機基礎的學生們學習興趣更高，利用游戲開展教學，也很容易讓學生們融入到學習活動中來[1]。作為專業教學仿真軟件，除了貼合行業發展、適應企業需求、依托專業理論，還需要切合學生發展，適應學生特點。由于職業學校學生在學習上普遍具有的特點是理論知識的學習持久度比較差，問題的綜合處理能力欠缺，但對公共交通的智能化發展關注度較高，對信息化的學習手段比較感興趣。因此，在軟件開發過程中，如何將信息技術充分融入，體現公交發展的信息化、智能化，將理論與實踐融合起來，以學生易于接受、樂于實踐的形式呈現，就成為軟件開發的一個重點。

“調度大師”游戲化教學仿真軟件打破傳統的實訓模式，在調度專業理論知識和公交調度場景模擬基礎上，搜集實際調度中會遇到的各種狀況，搜集各種調度案例，通過美術設計與動畫繪制，模擬展示各種實際情況，通過將任務以游戲形式呈現，給學生提供了通過玩游戲學習知識及操作實訓的解決方案，較完美地解決了調度知識學習涉及面廣、知識繁復、掌握難的問題，學生通過游戲輕松愉快地掌握調度關鍵知識點及異常情況解決方法。該軟件也支持對所有操作選項提供評分及結果分析，讓學生進一步了解基本處置原則和可能的調度方案，同時仿真模塊內置教學與幫助模塊，能根據任務的難度以及操作內容、步驟為學生提供幫助指導。“調度大師”把調度規范要求轉化為教學要求和評分規則，并支持練習得分的自動上傳和自動排名，提高競爭性和趣味性。為保障隨時能體驗到教學仿真內容，在網絡狀況不佳的情況下，還支持離線使用，可以無障礙地練習體驗。

3 ?調度大師在公交調度課程教學中的實踐應用

在公交調度課程教學中，應用“調度大師”游戲化教學仿真軟件進行操作練習，可以改進傳統的教學方法，運用探究式教學，讓學生邊練邊學，解決問題的同時探索理論知識的應用，加上軟件中實時案例評價和角色晉級，配合實訓操作工作頁測驗，優化評價模式，提高學生的學習興趣，提升教學質量。

3.1 ?改進教學方法

在公交調度課程教學中，“行車現場調度基本方法”屬于核心內容之一，要求通過任務操練和知識歸納，讓學生能夠熟練應用現場調度的各種方法，會使用智能調度軟件進行調度操作，能分析處理公交運營現場的各種突發交通狀況。但公交調度現場情況錯綜復雜，調度方法的應用靈活多變，為了提高學生調度方法的應用能力，改進教學方法，打破傳統的理論講解-學生操練-教師總結的學習方式，運用探究式學習過程，針對性地選取“調度大師”中的案例進行操作練習，選擇對應的調度措施解決現場突發狀況，如圖3、圖4所示。

學生在練習過程中通過在“調度大師”案例練習時，考慮采取何種調度方法、用什么樣的調度措施解決問題，探究案例對應的調度方法，完成相應操作工作頁，如圖5所示。在練習過程中，通過多案例的反復練習，不斷探究、總結調度方法的應用場景和注意事項，最終達到讓學生能夠靈活、綜合應用調度方法解決實際異常情況的目的。

3.2 ?優化評價模式

傳統的調度課程教學，教學評價大多采用傳統的試卷測驗形式，形式單一，且具有滯后性。而通過“調度大師”游戲化教學仿真軟件進行探究式教學，基于每個案例自帶的星級評定，如圖6所示，可以實現對操作過程的實時評價。在案例的不斷練習過程中，學生可以逐步解鎖案例，每一級別星級達標即可晉級，逐步實現“調度菜鳥-調度學員-調度班長-調度大師”的調度角色晉級，并通過調度角色體現調度技能的提升。再加上操作工作頁的調度方法測驗，使整個教學評價具有實時性、過程性和綜合性。

4 ?結 ?論

針對公交調度課程的教學，應用信息技術開發“調度大師”游戲化教學仿真軟件，豐富了對現場調度支撐的相關教學資源。將“調度大師”應用于教學實踐，可以極大地解決教學難點，改進教學方式，優化評價模式，進一步提高學生的學習興趣和參與度，提升教學質量。

參考文獻：

[1] 唐東培.信息技術教學中游戲化教學的應用探究 [J].現代信息科技，2019，3（3）：115-116+119.

[2] 廖化容，毛棋，陳歡，等.基于UML的智能公交調度實訓系統建模研究 [J].科技風，2019（20）：82-83.

[3] 劉世忠，卓亞娟，于媛媛，等.基于移動終端的主動預約式智能公交調度系統 [J].太原科技大學學報，2019，40（4）：311-315.

作者簡介：郝瑞娜（1984—），女，漢族，山東菏澤人，講師，畢業于長安大學交通運輸規劃與管理專業，碩士研究生，研究方向：智能公交調度、交通工程、交通信息設備;邱嫦娟（1979—），女，漢族，廣東高要人，畢業于上海交通大學藝術設計學，碩士研究生，研究方向：UE/UI設計與用戶體驗;李源青（1967.04—），女，漢族，湖南常德人，高級講師，畢業于上海鐵道學院運輸工程管理鐵道運輸專業（現為同濟大學交通運輸工程學院交通運輸專業），本科，研究方向：交通運輸、教育教學科研。