游戲教學法在職業教育制造類課程教學中的應用

■ 武漢鐵路職業技術學院 朱 琳

高新技術制造業是國家在中國制造2035產業規劃中重點設計產業之一,承擔了社會產品制造的重要任務。

高新技術制造業也是目前職業教育服務主要產業,畢業生在行業企業內就業,滿足相關企業巨大的用人缺口。由于生產制造一線崗位也需要從業者了解生產設備和流水線組成,許多職業院校根據地區產業特點需要開設應地區企業需要的制造類課程,讓培養對象掌握了解實際生產線的設備構成。例如電子產品制造業從業人員要掌握表面安裝制造設備課程,集成電路制造業從業人員需要掌握集成電路制造流程等內容,講授實際生產設備及流程等知識點,以滿足產業人才需求。

1 制造類課程教學現狀

在制造業相關課程的實際教學中,因為實際生產設備價格昂貴,生產環境要求高,設備運行成本更是遠超過其他課程實踐設備。所以絕大部分院校難以完成完整的制造流程演示與訓練,所以實踐教學相對薄弱。大部分院校的教學模式是理論學習為主,輔助以視頻學習、現場參觀或是利用仿真軟件來完成知識與技能的學習。但職業院校學生的認知學習特點是抽象接受能力不強。該類設備課程內容主要集中在設備介紹與對生產過程的羅列,利用文字圖片對應生產設備功能,利用流程圖抽象對應生產流程,這些內容對職業院校學生而言過于單調枯燥,缺乏實踐參與環節,課堂學習效率不高。目前有廠家針對這些領域,開發出了相關設備仿真教學軟件,例如集成電路領域,工業機器人領域,電子產品制造領域都有相關仿真軟件。采用仿真軟件可以在仿真環境下,認識設備功能和生產線實際運行流程,可以提高學習效率。但目前下,各類仿真軟件價格仍較高,普及率不佳,不能滿足絕大部分開設相關課程學校的需要。

在現有教學條件下,采用游戲教學法,避免高額投入購置實踐設備或仿真軟件,改革教學手段,提升課堂學習效率,能有序緩解教學壓力,在實踐條件改善前,保證課程教學質量與效率,適應人才培養需求。即使有充足實踐設備,也能作為課堂教學的良好補充,

2 知識遷移與游戲教學法

知識遷移是教學中一種的學習效應,利用學習者在原有學習中獲得的知識經驗與知識結構,對學習新的知識技能學習進行影響。如果對新學習知識技能學習有促進作用,就形成了正遷移。合理地利用知識遷移,可以有效降低新知識的學習難度,提高學習效率。

游戲教學法是在義務教育中常用地一種教學手段,以學習對象感興趣的游戲模式,將學習內容貫穿于游戲的執行與反饋中。相比其他學習方式,游戲教學法更容易能激起學習對象的興趣,調動學習積極性,讓學習對象的注意力保持高度集中。通過將知識融于游戲過程中,讓學習對象在完成游戲過程中掌握和練習所學知識,提高了知識學習的效率,同時增加了學習的樂趣。在職業教育中,由于學生年齡與教學內容的特殊性,游戲教學法使用相對較少。但在制造類課程中,以其他課程游戲教學法的實踐經驗為參考,我們可以設計適應職教學生特點的教學游戲類型,促進知識遷移,降低課程教學難度。目前學生中比較流行的卡牌游戲為游戲模型,將生產制造設備變成標記有參數的卡牌,將生產流程知識融入卡牌構建,模擬出生產流程的構建,突出生產要素影響等環節。在初學階段,利用此教學游戲法當作輔助教學手段,可以提高學習對象的積極性。

3 教學游戲模式的設計與實現

生產制造流程典型的知識點中,適合教學游戲法進行輔助教學的知識技能模塊有:實際生產設備認識,集成電路生產流程組成與設計、影響生產質量的工藝要素這三個部分。按照這三個部分的教學需求,可以按下列模式設計游戲教學法。

3.1 以游戲牌對應生產設備認識

在此部分游戲教學法中,當教師講解完實際生產設備類型與參數后,可以以課堂任務的形式與學生一起設計游戲牌,將某一具體設備變為紙質游戲牌。為卡牌包含實際名稱型號和按實際參數設計優化后的游戲性能參數。有條件的情況下可加入圖片突出典型設備外觀特點,便于加深理解。學生制作完成的設備游戲牌可以相互審核評價,加深理解。通過這一環節,將常見生產設備均卡牌話,學生可以進一步掌握設備的性能參數差異,以及主要設備功能。

3.2 以游戲牌組成虛擬制造產線

在此部分游戲教學法中,當教師講解完成實際生產流程與對應設備后,特別是講解不同產品對應的不同設備后。教師可以指定生產流程,讓學習者使用已經在上一環節中制作的游戲卡牌,選擇設備卡牌按真實設備的組成原則正確的組成生產線,并完成性能評估。在這個游戲中環節中,學習者要主動掌握設備卡牌的辨識和功能識別,并牢記生產線的構成次序,從而完成對應知識的學習。學生完成生產線的虛擬搭建后,可以相互審核,教師進行最終點評,幫助學生建立設備組成認知,以利于面對真實設備教學時發生學習遷移。

3.3 以人物牌、工具牌、事件牌進行虛擬制造模擬

在此部分游戲教學中,當教師講解完影響生產的“人、機、物、料、法”等要素后,引導學生將影響生產質量的工藝要素和生產中突發事件制作為事件牌,將生產中使用的工具變為工具牌,生產人員配備變為人物牌。事件牌的設計和功能,突出實際突發事件對原生產環節的影響;工具牌設計突出,實際中工具與生產環節,生產設備型號相適合的特性;人物牌突出實際作業人員特性對生產質量的影響。通過這一環節能更好地引導學生理解影響生產的工藝因素。制作完成的三類卡牌配合原有的生產設備卡牌可以虛擬構成一條包含設備、人員、工具的完整生產線。通過教師對牌組構成的正確性進行點評,學生形成完整生產線各要素構成的正確認知。

3.4 形成競爭性游戲模式

首先參考現有卡牌游戲規則,構建兩人競爭性游戲模式。完成前三步訓練的學生,配合前序訓練制作的卡牌,進行競爭性游戲。在此游戲模式下,學生通過隨機模式擁有一部分設備、人物、工具、事件牌。游戲開始后,學生用現有牌組成符合真實生產線構成的卡牌生產線,按產線參數進行生產。同時游戲雙方可以輪流相互使用事件卡牌,形成游戲競爭,最后根據一定時間內虛擬生產線的產量高低產生勝負。游戲期間可指定第三人作為監控裁判,教師可以根據勝負結果與表現,進行課堂激勵。

利用競爭性游戲模式,學生為了獲取游戲勝利,會更準確的記憶游戲卡牌的內容和用法,掌握卡牌對應背后的實際設備和實際生產流程。在游戲勝負激勵下,無論是游戲者還是裁判者都會更加深刻的理解這些生產要素和事件對實際生產的影響。從而將枯燥機械的設備和生產流程知識變為更加生動的游戲過程,更加適應職業院校學生認知特點,提高了課堂教學效率。根據學生學習注意力維持的時間特點,一次完整游戲競爭環節持續時間應控制在二十分鐘左右,以保證最佳的學習效率,同時并不占用太多課堂教學時間。

3.5 鼓勵進行課下練習

由于課堂時間有限,教師將學生主要注意力引導至卡牌的制作和設備認知,當通過一次競爭性游戲了解游戲模式后,可以以課下作業,課下競賽等方式引導學生在課下自主進行多次游戲,從而獲得足夠的練習時間,加深對游戲中相關實際設備與生產知識的理解。

目前,按照該模式構建的游戲法已在表面安裝技術生產制造教學和集成電路制造教學環節中進行部分測試。經過對比測試發現,經過卡牌制作和競爭性游戲訓練過程的學生,對設備和工藝相關知識的記憶更加準確。同時部分在普通課堂學習不積極,效率不高的學生,進行游戲教學后,準確學習了相關知識與技能。通過訓練后,學生在實踐課程中的整體表現更加良好。測試同時也發現,不經過前序理論教學,直接使用游戲教學法的學生在后續實踐課程中表現低于經過理論教學的同學。不經過理論教學,學生對游戲教學中的知識的記憶比較機械,無法發生學習遷移,更容易遺忘。

4 結語

這種游戲性教學模式可以有效緩解當前集成電路教學面臨的困難,能充當現有教學模式的有益補充。由于卡牌游戲模式適合當年學生年齡段的認知特點,能獲得更好的課堂教學效率。為保證學習效果,應首先進行理論知識學習,再進行游戲教學法,后續及時進行實際實踐教學進行鞏固。而如果不進行理論知識學習,學生單獨進行游戲性教學,對知識點的掌握已發生囫圇吞棗,變為短時機械記憶。該游戲模式具有軟件化前景,如能和網絡教學平臺或相關課程仿真軟件嵌合在一起,構成基于軟件的模擬仿真單元,則能獲得更好的學習效果。當然教師在實施過程中,應進行提醒和引導,以避免游戲性學習過程中,學生對知識產生失真認知,形成了新學習知識有阻礙作用的負遷移影響。