电脑游戏与高职化工专业实践教学*

文　艺，陆　敏，郭　泉

(常州工程职业技术学院，江苏　常州　213164)



电脑游戏与高职化工专业实践教学*

文艺，陆敏，郭泉

(常州工程职业技术学院，江苏常州213164)

电脑游戏能激发学习兴趣，促进主动学习,已有越来越多的课程尝试将电脑游戏融入教学过程中，以提高教学效果。目前高职化工专业实践教学主要形式是化工仿真实训,缺乏现场的真实感。设想在3D可视化化工仿真软件基础上开发电脑游戏，采用游戏化教学策略，把教学目标隐蔽于游戏活动中，使学生在游戏的乐趣中提高化工专业技能，学习的质量和效率无疑将会得到极大的提高。

电脑游戏；3D化工仿真软件；高职化工专业；实践教学

随着信息技术的飞速发展，电脑游戏越来越普及，由于其集趣味性、娱乐性、参与性、交互性于一体，现在已经成为了人们新型的休闲娱乐方式。

1　电脑游戏在教学过程中的意义

电脑游戏之所以吸引人，特别是青少年，从本质上来说除了游戏带来的愉悦性外，还因其能突破现实中的条条框框，满足青少年渴望平等交流、自主自立、成就英雄梦想等的心理需要，让青少年在游戏中获得一种在现实生活中无法达到的超越感、成就感和创造感。也就是说电脑游戏还可以促进青少年的身体、认知、情感和社会性等方面的发展。因此，现在已有越来越多的课程尝试将电脑游戏融入教学过程中，以提高教学效果。总体来看，电脑游戏在教学过程中的意义主要体现在以下几方面：

(1)提高学习兴趣:通过游戏的趣味性, 将枯燥的上课内容变得生动有趣。

(2)促进主动学习:在游戏的过程中培养学生主动学习的态度。

(3)补充教学：教学游戏可以让学生在课后继续学习。

(4)提供个性化的学习体验:游戏可以让学生依照个人的需求学习, 也可以根据游戏本身的难度设定满足不同能力学生的学习需求。

(5)提供创造性思考与学习途径:通过教学游戏中的尝试、探索和游戏过程的创造性, 给学生提供创造性思考与学习途径。

2　电脑游戏于高职化工专业实践教学的意义

高职化工院校是化工技术应用型人才的培养基地, 其主要职责是培养学生的实践能力，提高学生的技术水平, 为化工企业输送高质量的技术应用型人才。

实践教学是培养学生实践能力和创新能力的核心，是化工高职教育必须的教育环节。通过实践教学，可以促进学生深化化工理论知识, 掌握化工单元基本操作技能和方法、养成科学思维的习惯和严谨的工作作风、培养创新思维。

目前高职化工专业采用的实践教学形式主要有以下几种：

(1)依靠院校本身已有的化工实训装置或设备实训

依靠院校本身已有的化工实训装置或设备实训一般是首选的形式，但由于经费的原因，大部分的高职院校化工实训装置或设备台套数比较少, 设备更新率较低，实训场地也常受限，可容纳的学生数少，往往不能提供充足的训练机会。

(2)依靠校外实训基地(企业)实习

通过校企合作，依靠校外实训基地(企业)实习也是高职院校常采用的形式。存在的主要问题是化工生产中常伴有高温高压、有毒有害、易燃易爆等危险, 出于安全和管理的考虑，没有操作经验的学生一般观摩的多,实际训练机会少。此外化工生产都较复杂, 学生也不易短时间掌握。

(3)化工仿真实训

化工仿真技术是计算机与化工的有机结合，它以软件为基础, 采用动态数学模型的形式模拟出各种操作单元的冷态开车、正常停车、事故处理等生产全过程。

化工仿真软件提供了理论与实践相结合的学习平台， 利用化工仿真软件进行实训，比较好的克服了上述两种实训形式的不足，突破了实践教学中教学条件和教学手段的限制，化工仿真实训安全可靠，学生可以在电脑上根据自己的实际情况有选择的、针对性的反复进行训练，训练机会非常充分，同时节省了大量教学成本，是目前高职院校化工类专业实践教学主要采用的实训形式。

但是由于化工仿真软件的操作界面采用的是二维图形，依据数据的动态变化进行操作，学生在实训过程中没有身处化工厂的环境氛围，缺乏现场的真实感，无法真正理解仿真的意义，会觉得单调、乏味，容易产生厌烦。

如果能将电脑游戏融入于高职实践环节教学中，利用游戏的趣味性、娱乐性、参与性、交互性，采用游戏化教学策略，把教学目标隐蔽于游戏活动中，使学生在游戏的乐趣中提高化工专业技能，学习的质量和效率无疑将会得到极大的提高。

3　电脑游戏应用于高职化工专业实践教学的策略

目前已有本科院校化工专业在实践教学过程中使用利用虚拟现实技术开发的3D可视化化工仿真软件。

3D可视化化工仿真软件，是将虚拟现场站变成一座化工厂，3D虚拟现场站与真实工厂布置一致。置身于虚拟现场之中，操作的视觉、触觉、听觉感受与实际装置一致，使学生获得身临其境的感受和体会。学生化身为工厂的一名操作工，可以根据自己的培训需求选择不同岗位进行培训。

图1　3D化工仿真虚拟现实画面

通过3D化工仿真实训：

(1)为学生提供逼真化操作环境：虚拟设备的外形、结构和实际设备一致，化工生产过程中各流股的温度、压力、液位、流量、组成等参数实时显示，调节虚拟设备的运行参数能实时获得操作结果。

(2)为学生提供探索性学习环境：身临其境的真实感使学生能沉浸其中，按自己的需要进行实时的交互式训练, 更能让学生超越其上,主动地提高操作技能。

(3)为学生提供协作环境：3D化工仿真实训模式设置有单机模式和协作模式。单机模式时，每台机器之间互不干扰，通过一个人单独操作仿真软件来培养学生独立的操作能力；协作模式时，一组人员各司其职，定岗操作，更加接近化工厂实际生产环境。

3D可视化化工仿真软件在化工仿真软件的基础上进行了有效地改进，更加生动，具有了游戏化的元素，一定程度上提高了学生的学习兴趣。但是和真正的电脑游戏相比，在使用过程中还是缺乏趣味性和娱乐性。

设想在3D可视化化工仿真软件基础上开发模拟通关型游戏。通关型游戏以某一典型化工产品的生产环节为主线任务来设计游戏。场景为化工生产车间，包含生产装置、操作控制室等与化工生产相关的设施，角色设计为化工生产车间的操作工。一个任务为一关，完成一个任务即为通一关，完成所有任务即通关成功，游戏结束，完成时间少者获胜。在整个游戏的设计过程中，应体现出如下游戏教学策略：

(1)游戏引领，激发学习兴趣

游戏让学生在学习中充满好奇心和探索感，能够促动学生对化工生产产生浓厚的兴趣，兴趣是第一老师，在兴趣引领下的教学必将更加有效。因此可将生产任务的接收作为游戏第一关，通过逼真化环境下穿戴工作服、安全帽、手套等个人防护用具，接收生产任务这样的设置，让学生在交互式的虚拟游戏世界中,迅速进入化工操作工角色。

身临其境的沉浸感将极大的激发学生的好奇心和学习兴趣，快速熟悉化工操作人员常用的个人防护用具，获得正确的防护知识和防护用具的穿戴程序，了解生产任务接收程序。

(2)游戏练习，提升操作技能

游戏主线任务可依据化工产品的生产环节：相关设备(水、电、气、阀门等)检查，投料、过程控制、出料、清理现场等设置，完成一个任务为通一关，从而把高职化工专业的能力目标：原料准备、化工设备维护与使用、化工工艺控制与操作隐蔽于游戏活动中。

学生在游戏过程中，一方面自始至终保持愉悦的心情，玩得开心，另一方面在反复地通关训练中，不断提升诸如反应器、泵、换热器等设备的开车、停车、正常操作的操作技能。

(3)游戏攻坚，突破学习难点

化工专业的能力目标还包括化工产品质量控制，生产过程中异常现象的处理，这是教学中的难点。

电脑游戏攻坚克难的本领是非常大的，可以充分利用游戏的方式完成教学重点的学习，同时突破教学难点。

在游戏通关过程中，可以根据教学需要设置两种情况，一种是错误操作后出现异常现象如：工艺参数(温度、压力、液位、流量)超出正常波动范围，泄漏、失火等，在处理好异常现象后才能继续游戏；另一种状况是错误操作后没有任何变化，只有正确操作后游戏才能继续进行。学生通过完成任务，能在较短的时间内学会正确的操作步骤，熟练判断异常现象产生的原因，掌握处理原则、处理方法和步骤，提高实践教学效率。

4　结　语

在3D可视化化工仿真软件基础上开发电脑游戏，采用游

戏化教学策略，把教学目标隐蔽于游戏活动中，使学生在游戏的乐趣中提高化工专业技能，学习的质量和效率无疑将会得到极大的提高。

希望软件开发者能够和化工教学工作者一起合作，发挥聪明才智，在不久的将来开发出生动有趣的游戏软件，用于未来的化工类专业实践教学，推动高职化工专业教学再上新台阶。

[1]郭泉.电脑游戏在职业技术教育中应用的设想[J].中国教育技术装备, 2014(22):127-128.

[2]李谦,范薇.虚拟现实技术及其在高校化工教学中的应用[J].开封大学学报,2010(3):72-74.

[3]童孟良,李平辉.高职化工专业实践环节教学改革刍议[J].广西轻工业,2008(3):139-140.

[4]赵建.电脑游戏与经济学教学方法改革[J].高校实验室工作研究,2010(2):12-13.

[5]高晓新,马江权.3D化工仿真在生产实习中的应用[J].实验室科学,2013(8):168-170.

Computer Games and Practice Teaching of Chemical Engineering Major in Higher Vocational Education*

WENYi,LUMin,GUOQuan

(Changzhou Vocational Institution of Engineering, Jiangsu Changzhou 213164, China)

Computer games can help stimulate interest in learning and promote active learning. More and more games are involved in the process of curriculum to improve teaching effect. At present, the major form of practical teaching in higher vocational education is chemical simulation training, which lacks sense of reality. If computer games can be developed on the basis of 3D visual chemical simulation software to enable students to develop chemical professional skills with the interest to games, and game-based teaching tactics applied to conceal teaching purpose behind game activities, the efficiency and quality of teaching will undoubtedly be improved.

computer games; 3D chemical simulation software; Chemical Engineering major in higher vocational education; practice teaching

常州工程职业技术学院院级课题《电脑游戏在化工职业教育中的运用研究》(课题编号：ZY6126016)。

文艺(1969-)，女，副教授，主要从事化工工艺教学及研究。

G434

B

1001-9677(2016)010-0238-03