游戲教學法在職業(yè)教育制造類課程教學中的應用

■ 武漢鐵路職業(yè)技術學院 朱 琳

高新技術制造業(yè)是國家在中國制造2035產(chǎn)業(yè)規(guī)劃中重點設計產(chǎn)業(yè)之一,承擔了社會產(chǎn)品制造的重要任務。

高新技術制造業(yè)也是目前職業(yè)教育服務主要產(chǎn)業(yè),畢業(yè)生在行業(yè)企業(yè)內(nèi)就業(yè),滿足相關企業(yè)巨大的用人缺口。由于生產(chǎn)制造一線崗位也需要從業(yè)者了解生產(chǎn)設備和流水線組成,許多職業(yè)院校根據(jù)地區(qū)產(chǎn)業(yè)特點需要開設應地區(qū)企業(yè)需要的制造類課程,讓培養(yǎng)對象掌握了解實際生產(chǎn)線的設備構成。例如電子產(chǎn)品制造業(yè)從業(yè)人員要掌握表面安裝制造設備課程,集成電路制造業(yè)從業(yè)人員需要掌握集成電路制造流程等內(nèi)容,講授實際生產(chǎn)設備及流程等知識點,以滿足產(chǎn)業(yè)人才需求。

1 制造類課程教學現(xiàn)狀

在制造業(yè)相關課程的實際教學中,因為實際生產(chǎn)設備價格昂貴,生產(chǎn)環(huán)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(xiàn)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(yè)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(nèi)容主要集中在設備介紹與對生產(chǎn)過程的羅列,利用文字圖片對應生產(chǎn)設備功能,利用流程圖抽象對應生產(chǎn)流程,這些內(nèi)容對職業(yè)院校學生而言過于單調(diào)枯燥,缺乏實踐參與環(huán)節(jié),課堂學習效率不高。目前有廠家針對這些領域,開發(fā)出了相關設備仿真教學軟件,例如集成電路領域,工業(yè)機器人領域,電子產(chǎn)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(huán)境下,認識設備功能和生產(chǎn)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(xiàn)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(zhì)量與效率,適應人才培養(yǎng)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(jīng)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(nèi)容貫穿于游戲的執(zhí)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(diào)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(yè)教育中,由于學生年齡與教學內(nèi)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(jīng)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(chǎn)制造設備變成標記有參數(shù)的卡牌,將生產(chǎn)流程知識融入卡牌構建,模擬出生產(chǎn)流程的構建,突出生產(chǎn)要素影響等環(huán)節(jié)。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(xiàn)

生產(chǎn)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(chǎn)設備認識,集成電路生產(chǎn)流程組成與設計、影響生產(chǎn)質(zhì)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(chǎn)設備認識

在此部分游戲教學法中,當教師講解完實際生產(chǎn)設備類型與參數(shù)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?yōu)榧堎|(zhì)游戲牌。為卡牌包含實際名稱型號和按實際參數(shù)設計優(yōu)化后的游戲性能參數(shù)。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(huán)節(jié),將常見生產(chǎn)設備均卡牌話,學生可以進一步掌握設備的性能參數(shù)差異,以及主要設備功能。

3.2 以游戲牌組成虛擬制造產(chǎn)線

在此部分游戲教學法中,當教師講解完成實際生產(chǎn)流程與對應設備后,特別是講解不同產(chǎn)品對應的不同設備后。教師可以指定生產(chǎn)流程,讓學習者使用已經(jīng)在上一環(huán)節(jié)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(chǎn)線,并完成性能評估。在這個游戲中環(huán)節(jié)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(chǎn)線的構成次序,從而完成對應知識的學習。學生完成生產(chǎn)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(fā)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(chǎn)的“人、機、物、料、法”等要素后,引導學生將影響生產(chǎn)質(zhì)量的工藝要素和生產(chǎn)中突發(fā)事件制作為事件牌,將生產(chǎn)中使用的工具變?yōu)楣ぞ吲?生產(chǎn)人員配備變?yōu)槿宋锱?。事件牌的設計和功能,突出實際突發(fā)事件對原生產(chǎn)環(huán)節(jié)的影響;工具牌設計突出,實際中工具與生產(chǎn)環(huán)節(jié),生產(chǎn)設備型號相適合的特性;人物牌突出實際作業(yè)人員特性對生產(chǎn)質(zhì)量的影響。通過這一環(huán)節(jié)能更好地引導學生理解影響生產(chǎn)的工藝因素。制作完成的三類卡牌配合原有的生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(xiàn)有卡牌游戲規(guī)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(xiàn)有牌組成符合真實生產(chǎn)線構成的卡牌生產(chǎn)線,按產(chǎn)線參數(shù)進行生產(chǎn)。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(jù)一定時間內(nèi)虛擬生產(chǎn)線的產(chǎn)量高低產(chǎn)生勝負。游戲期間可指定第三人作為監(jiān)控裁判,教師可以根據(jù)勝負結果與表現(xiàn),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(nèi)容和用法,掌握卡牌對應背后的實際設備和實際生產(chǎn)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(chǎn)要素和事件對實際生產(chǎn)的影響。從而將枯燥機械的設備和生產(chǎn)流程知識變?yōu)楦由鷦拥挠螒蜻^程,更加適應職業(yè)院校學生認知特點,提高了課堂教學效率。根據(jù)學生學習注意力維持的時間特點,一次完整游戲競爭環(huán)節(jié)持續(xù)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(yè),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(chǎn)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(chǎn)制造教學和集成電路制造教學環(huán)節(jié)中進行部分測試。經(jīng)過對比測試發(fā)現(xiàn),經(jīng)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(xiàn)更加良好。測試同時也發(fā)現(xiàn),不經(jīng)過前序理論教學,直接使用游戲教學法的學生在后續(xù)實踐課程中表現(xiàn)低于經(jīng)過理論教學的同學。不經(jīng)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(fā)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(xiàn)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(xù)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(fā)生囫圇吞棗,變?yōu)槎虝r機械記憶。該游戲模式具有軟件化前景,如能和網(wǎng)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(chǎn)生失真認知,形成了新學習知識有阻礙作用的負遷移影響。