游戏化教学仿真软件的开发和应用探究

郝瑞娜 邱嫦娟 李源青

摘  要：公交调度课程教学由于行业、岗位的特殊性，存在理论与实践结合不够、实际场景化教学不足、现场随机案例训练不够等诸多教学难点。为了解决这些教学难点，借助信息技术，开发“调度大师”游戏化教学仿真软件，并将之应用于教学实践进行探究式教学，很好地解决了教学难点，改进了教学方法，优化了评价模式，在专业教学中起到良好教学效果。

关键词：公交调度;现场调度案例;游戏化;教学仿真

中图分类号：TP391.9;G712     文献标识码：A 文章编号：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

随着大数据、云计算、物联网等新一代信息技术在城市公共交通运营、服务、管理方面的深度应用，城市公共交通智能化水平不断提升，这对城市智能公交调度专业教学提出了更高更新要求。为了培养适合行业、企业发展需要的高素质专业技术技能人才，公交调度课程教学中如何借助信息技术解决教学难点，改进教学方法，将调度实际工作内容与教学需求结合，就成为教学研究的重点。因此，笔者对调度课程教学进行反思，总结专业教学存在的难点，并进一步借助信息技术开发游戏化教学仿真软件，将之應用于教学实践，实现了调度课程的信息化教学突破。

1  公交调度课程教学存在的难点

1.1  公交调度教学实景化不足

对于城市公交调度课程教学来说，最理想有效的实训是到调度室实地实习，这种做法具有真实的工作环境，实景与实操性强。但由于行业有自己的特殊性，不允许干扰公交运行，不允许无关人员、无资质人员进行车辆运营调度，课程实训存在以下难点：受制度约束岗位安排难度大、现场人员数量限制教学规模小。因此，在调度课程教学中始终存在真实调度场景实训不足、真实调度练习不足的问题，使得学生关键知识掌握偏理论、操作技能练习不足。

1.2  随机案例训练度不够

城市公共交通日常运营虽然主要依据行车时刻表安排车辆的发送和人员的配备，但城市公共交通的客流是随机的、变动的，城市道路的路况是随时变化的，再加上各种突发事件，使得城市公共交通的运行变化多端。因此，行车现场调度人员在实际工作中需要应对各种变化以及突发情况，根据客流和现场实际情况对调度方法进行调整，并选择正确的调度措施解决客流的变动。这就要求公交调度专业学生掌握常用的调度方法，通过多场景多案例反复练习掌握各种调度措施的灵活应用，这样才能在异常情况出现时，根据实际情况选择正确的调度措施。但由于调度专业教学实训次数、实训场景限制，每次实训只能针对有限的固定案例进行讲解，无法将现场调度随机出现的大批量案例融入教学，无法系统全面根据教学要求完成实训内容。

1.3  传统学习方式学习效果受限制

职业学校专业课程的学习往往采用理论教学结合实训的方式，希望达到理实结合、提高学生动手能力和职业技能的目的，但这个目的的达成度受到实训条件、实训项目、教学方式、学生参与度等诸多因素影响。在公交调度课程教学中，由于前文所述的场景化不足、训练度不够的问题，使得很多学生理论学习不能与实践有效结合，一方面导致理论学习上学习兴趣低、学习动力差，另一方面调度方法应用死板不灵活，出现会算行车间隔但不会排时刻表、清楚调度方法但不会解决突发问题、遇到突发情况解决办法单一等问题，学习效果不理想。

2  游戏化教学仿真软件的开发

为了解决以上问题，将大量的公交一线现场调度案例以游戏化方式进行教学仿真应用，笔者与企业合作开发“调度大师”游戏化教学仿真软件。该软件设计根据公交调度问题处置场景，通过游戏仿真，让学生在正式实习之前提前接触各种可能遇到的常规/非常规情况，让学生通过游戏化教学仿真软件进行调度问题处置与处理，在轻松自由的操作过程中由易至难逐步掌握关键的常规与非常规调度处理方法和相关知识，并且可以尝试各种不同的解决方案，来获得不同的结果，为日后真正的调度岗位实践积累经验。

2.1  公交调度现场案例搜集

融合职业教育的要求与城市公共交通运营调度课程专业的实训需求，针对公交调度课程实训实景化不足和随机案例练习强度不足问题，调研公共交通企业调度岗位，从岗位找仿真界面、从企业找实训案例，借助信息技术开发游戏化教学仿真软件。

在充分的企业调研基础上，按照公交调度课程实训教学需求，教学仿真软件系统界面完全仿照真实调度系统的界面，发车屏、调度器等设备也以真实应用设备为蓝本进行操作模拟;软件模拟对象为当前上海市公交行业典型的调度场景，开发的案例包含常规调度管理及突发事件非常规调度任务处置几大类任务场景的调度措施与操作模拟，其中包括：场站常规调度、线路运营级非常规调度、公司级非常规调度、市级公交应急预案、不同企业应用到的不同调度系统模式，如表1所示。然后，根据调度岗位需求设计不同的游戏等级，每个等级有相应难度的任务可进行操作游戏，并让学生能由简到难逐渐解锁接触。这些任务等级涵盖调度岗位的不同级别和不同工作内容，不仅可以应用于调度专业学生的实训，并可进一步应用于企业员工培训、社会培训等。

2.2  信息技术融入

“调度大师”游戏化教学仿真软件充分利用3D技术、Flash技术、AIR技术等信息技术，将实训软件开发为具有调度实训功能的游戏化教学仿真软件。通过采用Flash技术、AIR技术将公交调度案例集合形成Flash AIR游戏形式，服务器采用Java语言和Oracle数据库搭建并关联现有实训系统，后台保存用户游戏操作结果，并返回给游戏客户端，实现游戏在线登录、在线排行榜等功能。对于一些特殊的设备或场景需求，采用3D技术建模并将建模结果引入到Flash场景内渲染，从而使玩家的用户体验更为逼真。

整个系统由基础技术层、数据采集层、任务内容层以及技术应用层组成。基础技术层充分利用Flash技术、J2EE框架、Oracle数据库等技术支撑整个调度游戏软件应用;数据采集层结合教学实训管理的需要，开发游戏数据采集应用层，实现对游戏软件的玩家操作结果的采集与分析;任务内容层在基础技术的基础上，通过技术封装，采集各个调度场景的教学目标及操作设计，将各个游戏任务数据化规范化，为游戏任务提供丰富的内容支撑，包括：常规调度任务、线路层的非常规调度任务、公司層面非常规调度任务以及市级应急预案的非常规调度任务;技术应用层（包括Flash、3D、组件）结合软件仿真系统制作平台制作智能公交异常调度游戏任务，实现任务内容层。

软件总体架构设计如图1所示，系统拓扑图如图2所示。

2.3  游戏化突破

游戏对学生们有着很强的吸引力，通过游戏的形式来开展教学，在某种程度上会使具有一定计算机基础的学生们学习兴趣更高，利用游戏开展教学，也很容易让学生们融入到学习活动中来[1]。作为专业教学仿真软件，除了贴合行业发展、适应企业需求、依托专业理论，还需要切合学生发展，适应学生特点。由于职业学校学生在学习上普遍具有的特点是理论知识的学习持久度比较差，问题的综合处理能力欠缺，但对公共交通的智能化发展关注度较高，对信息化的学习手段比较感兴趣。因此，在软件开发过程中，如何将信息技术充分融入，体现公交发展的信息化、智能化，将理论与实践融合起来，以学生易于接受、乐于实践的形式呈现，就成为软件开发的一个重点。

“调度大师”游戏化教学仿真软件打破传统的实训模式，在调度专业理论知识和公交调度场景模拟基础上，搜集实际调度中会遇到的各种状况，搜集各种调度案例，通过美术设计与动画绘制，模拟展示各种实际情况，通过将任务以游戏形式呈现，给学生提供了通过玩游戏学习知识及操作实训的解决方案，较完美地解决了调度知识学习涉及面广、知识繁复、掌握难的问题，学生通过游戏轻松愉快地掌握调度关键知识点及异常情况解决方法。该软件也支持对所有操作选项提供评分及结果分析，让学生进一步了解基本处置原则和可能的调度方案，同时仿真模块内置教学与帮助模块，能根据任务的难度以及操作内容、步骤为学生提供帮助指导。“调度大师”把调度规范要求转化为教学要求和评分规则，并支持练习得分的自动上传和自动排名，提高竞争性和趣味性。为保障随时能体验到教学仿真内容，在网络状况不佳的情况下，还支持离线使用，可以无障碍地练习体验。

3  调度大师在公交调度课程教学中的实践应用

在公交调度课程教学中，应用“调度大师”游戏化教学仿真软件进行操作练习，可以改进传统的教学方法，运用探究式教学，让学生边练边学，解决问题的同时探索理论知识的应用，加上软件中实时案例评价和角色晋级，配合实训操作工作页测验，优化评价模式，提高学生的学习兴趣，提升教学质量。

3.1  改进教学方法

在公交调度课程教学中，“行车现场调度基本方法”属于核心内容之一，要求通过任务操练和知识归纳，让学生能够熟练应用现场调度的各种方法，会使用智能调度软件进行调度操作，能分析处理公交运营现场的各种突发交通状况。但公交调度现场情况错综复杂，调度方法的应用灵活多变，为了提高学生调度方法的应用能力，改进教学方法，打破传统的理论讲解-学生操练-教师总结的学习方式，运用探究式学习过程，针对性地选取“调度大师”中的案例进行操作练习，选择对应的调度措施解决现场突发状况，如图3、图4所示。

学生在练习过程中通过在“调度大师”案例练习时，考虑采取何种调度方法、用什么样的调度措施解决问题，探究案例对应的调度方法，完成相应操作工作页，如图5所示。在练习过程中，通过多案例的反复练习，不断探究、总结调度方法的应用场景和注意事项，最终达到让学生能够灵活、综合应用调度方法解决实际异常情况的目的。

3.2  优化评价模式

传统的调度课程教学，教学评价大多采用传统的试卷测验形式，形式单一，且具有滞后性。而通过“调度大师”游戏化教学仿真软件进行探究式教学，基于每个案例自带的星级评定，如图6所示，可以实现对操作过程的实时评价。在案例的不断练习过程中，学生可以逐步解锁案例，每一级别星级达标即可晋级，逐步实现“调度菜鸟-调度学员-调度班长-调度大师”的调度角色晋级，并通过调度角色体现调度技能的提升。再加上操作工作页的调度方法测验，使整个教学评价具有实时性、过程性和综合性。

4  结  论

针对公交调度课程的教学，应用信息技术开发“调度大师”游戏化教学仿真软件，丰富了对现场调度支撑的相关教学资源。将“调度大师”应用于教学实践，可以极大地解决教学难点，改进教学方式，优化评价模式，进一步提高学生的学习兴趣和参与度，提升教学质量。

参考文献：

[1] 唐东培.信息技术教学中游戏化教学的应用探究 [J].现代信息科技，2019，3（3）：115-116+119.

[2] 廖化容，毛棋，陈欢，等.基于UML的智能公交调度实训系统建模研究 [J].科技风，2019（20）：82-83.

[3] 刘世忠，卓亚娟，于媛媛，等.基于移动终端的主动预约式智能公交调度系统 [J].太原科技大学学报，2019，40（4）：311-315.

作者简介：郝瑞娜（1984—），女，汉族，山东菏泽人，讲师，毕业于长安大学交通运输规划与管理专业，硕士研究生，研究方向：智能公交调度、交通工程、交通信息设备;邱嫦娟（1979—），女，漢族，广东高要人，毕业于上海交通大学艺术设计学，硕士研究生，研究方向：UE/UI设计与用户体验;李源青（1967.04—），女，汉族，湖南常德人，高级讲师，毕业于上海铁道学院运输工程管理铁道运输专业（现为同济大学交通运输工程学院交通运输专业），本科，研究方向：交通运输、教育教学科研。