一种基于事故分析的游戏化课程设计系统及方法与流程

1.本发明属于企业培训课程设计与课程管理领域，具体涉及一种基于事故分析的游戏化课程设计系统及方法。


背景技术：

2.随着技术发展及企业需求变化，线上安全培训已成为主流，但多数只是将线下课堂教学搬到了线上，未能解决学习模式单一、学员积极性差的问题。其中最重要的原因是大多数师资无法快速掌握集学习性及趣味性于一体的线上教学资源的开发能力。随着游戏产业的发展，教育游戏(严肃游戏)由于趣味性强逐渐成为学习的载体，因此开发一种适用企业安全培训的游戏化课程的设计方法及系统成为了迫切的需求。
3.cn106530874a提供了平行实境游戏化学习管理系统，可帮助教师根据数据库中的既定游戏模板进行游戏化课程的设计，但只是将课程在形式上进行了游戏化，并且知识点之间没有关联，不适合企业具有连续性特点的高风险作业培训。
4.cn111696212a提出了一种石化企业直接作业环节隐患排查虚拟仿真课程编辑方法，实现了隐患点属性编辑，但隐患点之间未建立联系，实际作业的发展规律无法体现。另外课程不含游戏元素，缺乏趣味性。
5.cn101719326a公开了一种游戏式学习系统和方法，该系统利用游戏引擎模块产生游戏角色分配给用户，游戏过程中游戏任务和学习任务交互或连续设置，并设定进入下一个任务的及格线，只进行了游戏规则的简单设定，普通教师无法直接应用开发课程。
6.本发明针对企业安全培训，尤其是高风险作业培训提供一种基于事故分析的游戏化课程设计方法及系统，该方法综合考虑了课程的学习性、互动性、竞争性与趣味性，真正把游戏元素融入课程内容，并且基于作业过程中的事故演变规律，将课程的各环节进行逻辑关联，提高严谨性；该系统可帮助教师实现上述游戏化课程的设计，并且留有教师个性化设置的空间，可根据实际情况进行游戏任务的编辑与修改，提高课程设计效率和课程内容的实效性。


技术实现要素：

7.针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种基于事故分析的游戏化课程设计系统及方法，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。
8.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
9.一种基于事故分析的游戏化课程设计系统，包括注册登录模块、工具箱、课程编辑模块、个人中心模块和后台；
10.注册登录模块，被配置为用于用户注册登录、查询和修改个人信息；
11.工具箱，被配置为用于在系统课程制作界面展示常用的包括装置模型、人物模型、工器具、环境条件标志在内的虚拟场景模型，以及用于编辑文本、语音、图片及视频的插件；
12.课程编辑模块，包括课程导入模块、游戏脚本库、与脚本相关联的关键词库及游戏
化课程示例库、游戏元素设计模块、角色设置模块、逻辑框架模块、场景设置模块、游戏任务模块以及预览与发布模块；被配置为用于进行课程导入、游戏脚本确定、游戏元素设计、角色设置、逻辑框架、场景设置、游戏任务以及预览与发布；
13.个人中心模块，被配置为用于展示用户已发布的课程、每个课程对应的学员在线学习数据及反馈意见；
14.后台，被配置为用于进行各种数据库的存储、关联关系的建立及数据统计与分析，实现游戏脚本的智能化推荐、事件内在发展规律的自动组合及学员在线学习与反馈意见的统计分析功能。
15.优选地，课程导入模块，包含课程内容的所属行业、作业类型、培训对象、培训要点信息，用户能够选择在系统上填写或根据模板以文件形式直接导入；用户能够选择上传课程内容相关的标准规范文件。
16.优选地，对于游戏脚本库、与脚本相关联的关键词库及游戏化课程示例库，系统根据用户导入的课程信息及相关标准规范进行关键词提取，与关键词库进行匹配推荐出优选的游戏脚本；若用户认为所推荐的游戏脚本并不是最优，用户参考系统内的游戏化课程示例库自行选择游戏脚本，或自行设计游戏脚本；系统根据用户的选择或设计动态更新游戏脚本库与关键词关联库。
17.优选地，对于游戏元素设计模块，游戏元素的设计强调将游戏思维与课程内容深度融合，作业过程中的隐患会导致事故发生造成损失；隐患的识别与整改需要花费精力和资金；当作业环境安全状态较好时，作业人员会积极反馈问题，降低隐患识别的精力消耗；因此在游戏设计中将有限的精力、场景的安全状态、事故损失与最终收益分别用包括操作数、安全值、积分在内的游戏元素进行体现，且游戏元素之间相互关联，如不同隐患的识别与整改对应不同的操作数和安全值，不同类型事故损失的积分不同；操作数与积分能够相互转换。
18.优选地，对于角色设置模块，根据用户导入的培训对象信息，系统自动设置游戏角色，用户针对各个角色分别设计对应的游戏场景及情节。
19.优选地，逻辑框架模块，包括基于事件演变规律的课程框架和相对应的可视化事故情景库；采用事故树模式设计课程的逻辑框架，各节点用逻辑“或”、“与”进行关联；系统数据库初步内置有爆炸、窒息事故的事故树供用户参考，根据具体的作业内容，用户能够增减事故树的节点与层级，对应每个节点细化本项作业出现的各种情况，各情况之间为逻辑“或”的关系，并与该节点建立关联；基于事故树，结合各层级节点内容之间的逻辑“与”、“或”关系，系统根据各节点间的逻辑关系自动组合所有可能存在的事件演变路线；根据节点细化的内容，设置游戏任务；当任务执行失败时，满足该节点的触发；在任务执行过程中，一旦满足任一导致事故的条件组合，系统自动调用对应的情景库，可视化反馈事故后果，并按游戏规则进行相关处理。
20.优选地，对于场景设置模块，用户根据课程内容对应的实际作业场景，按比例设计虚拟的仿真场景；对于不同阶段的场景，用户根据需要设置容器内包括介质类型、时间、天气在内的可变条件，实现学员培训过程中场景的动态变化，避免培训内容一成不变，提高学员对知识灵活运用能力。
21.优选地，对于游戏任务模块，用户根据系统内置的游戏任务类型，按照考核点在游
戏化课程的任何进程设置包括对话类、选择类、操作类或图片与视频纠错类在内的多种类型的游戏任务，并支持随时的添加、编辑与删除处理操作；用户利用工具箱的图片与视频编辑插件对自行拍摄的图片及视频进行隐患点设置并上传。
22.优选地，对于预览与发布模块，系统的课程预览与发布功能能够实现网页版与单机版两种形式的游戏化产品发布，发布之前用户通过预览功能观看效果；网页格式的课程产品直接发布在本系统，学员能够登录本系统进行培训学习，便于培训师的过程指导与培训数据的统计分析。
23.此外，本发明还提到一种基于事故分析的游戏化课程设计方法，该方法采用如上所述的基于事故分析的游戏化课程设计系统，主要实现课程的游戏策略设计、基于事件演变规律的游戏化进程设计、基于实物的虚拟场景设置、游戏任务编辑及课程预览与发布；
24.具体包括如下步骤：
25.步骤1：通过注册登录模块，用户注册登录、查询和修改个人信息；
26.步骤2：通过工具箱，在系统课程制作界面展示常用的包括装置模型、人物模型、工器具、环境条件标志在内的虚拟场景模型，以及编辑文本、语音、图片及视频的插件，用户根据需要随时从后台模型库中对工具箱的工具进行增添或删减；
27.步骤3：通过课程编辑模块，进行课程导入、游戏脚本确定、游戏元素设计、角色设置、逻辑框架、场景设置、游戏任务、预览与发布；
28.步骤4：通过个人中心模块，展示用户已发布的课程、每个课程对应的学员在线学习数据及反馈意见，便于用户及时完善课程；
29.步骤5：通过后台，进行各种数据库的存储、关联关系的建立及数据统计与分析，实现游戏脚本的智能化推荐、基于事件内在发展规律的事故事件引发因素自动组合与后果反馈、学员在线学习与反馈意见的统计分析功能。
30.本发明所带来的有益技术效果：
31.1、提供了一套完整的基于事故分析的游戏化课程设计方法及课程制作系统。
32.2、实现了游戏思维与教育思维的深入融合，将游戏元素融入到整个课程学习过程中。如将作业过程中有限的精力、场景的安全状态、事故损失与最终收益分别用操作数、安全值、积分等游戏元素体现，并且各元素相互关联，使课程增加趣味性的同时贴合实际，达到培训的目的。
33.3、本发明的系统基于内置的关联模型，根据用户导入的课程信息自动推荐优选的游戏脚本，培训师也可参考示例自行选择游戏脚本类型；系统提供的模型库，可满足培训师自主设计动态变化的虚拟场景，实现了普通培训师可设计游戏化课程的功能。
34.4、本发明的游戏化课程基于事件演变规律进行设计，以事故树模式为逻辑框架，培训师根据实际作业内容可增减事故树的节点与层级。系统根据各节点间的逻辑关系自动组合所有可能存在的事件演变路线，提高了课程的内在逻辑性及严谨性。在学员执行任务过程中，一旦满足任一可导致事故的条件组合，系统自动可视化反馈事故后果，并按游戏规则进行相关处理。
35.5、可实现多种形式游戏任务的设置，如选择类、操作类或插入图片、视频等纠错类。系统设置插入对话、操作任务设置、图片与视频编辑等功能，便于培训师在游戏化课程的任何进程点进行各种类型游戏任务的设置与修改。
36.6、可实现网页版与单机版两种形式的课程发布，供学员选择，实现学员随时随地反复练习，提高培训效果。
附图说明
37.图1为游戏化课程设计系统功能框架图。
38.图2为游戏化课程设计路线图。
39.图3为本发明实施例用户自主编辑事故的逻辑框架示意图。
具体实施方式
40.下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
41.如图1、2所示，一种基于事故分析的游戏化课程设计系统，包括注册登录模块、工具箱、课程编辑模块、个人中心模块和后台；
42.注册登录模块，被配置为用于用户注册登录、查询和修改个人信息；
43.工具箱，被配置为用于在系统课程制作界面展示常用的包括装置模型、人物模型、工器具、环境条件标志在内的虚拟场景模型，以及用于编辑文本、语音、图片及视频的插件；
44.课程编辑模块，包括课程导入模块、游戏脚本库、与脚本相关联的关键词库及游戏化课程示例库、游戏元素设计模块、角色设置模块、逻辑框架模块、场景设置模块、游戏任务模块以及预览与发布模块；被配置为用于进行课程导入、游戏脚本确定、游戏元素设计、角色设置、逻辑框架、场景设置、游戏任务以及预览与发布；
45.个人中心模块，被配置为用于展示用户已发布的课程、每个课程对应的学员在线学习数据及反馈意见；
46.后台，被配置为用于进行各种数据库的存储、关联关系的建立及数据统计与分析，实现游戏脚本的智能化推荐、事件内在发展规律的自动组合及学员在线学习与反馈意见的统计分析功能。
47.课程导入模块，包含课程内容的所属行业、作业类型、培训对象、培训要点信息，用户能够选择在系统上填写或根据模板以文件形式直接导入；用户能够选择上传课程内容相关的标准规范文件。
48.对于游戏脚本库、与脚本相关联的关键词库及游戏化课程示例库，系统根据用户导入的课程信息及相关标准规范进行关键词提取，与关键词库进行匹配推荐出优选的游戏脚本；若用户认为所推荐的游戏脚本并不是最优，用户参考系统内的游戏化课程示例库自行选择游戏脚本，或自行设计游戏脚本；系统根据用户的选择或设计动态更新游戏脚本库与关键词关联库。
49.对于游戏元素设计模块，游戏元素的设计强调将游戏思维与课程内容深度融合，作业过程中的隐患会导致事故发生造成损失；隐患的识别与整改需要花费精力和资金；当作业环境安全状态较好时，作业人员会积极反馈问题，降低隐患识别的精力消耗；因此在游戏设计中将有限的精力、场景的安全状态、事故损失与最终收益分别用包括操作数、安全值、积分在内的游戏元素进行体现，且游戏元素之间相互关联，如不同隐患的识别与整改对应不同的操作数和安全值，不同类型事故损失的积分不同；操作数与积分能够相互转换。
50.对于角色设置模块，根据用户导入的培训对象信息，系统自动设置游戏角色，用户
针对各个角色分别设计对应的游戏场景及情节。
51.逻辑框架模块，基于事件演变规律的课程框架构建；采用事故树模式设计课程的逻辑框架，各节点用逻辑“或”、“与”进行关联；系统数据库初步内置有爆炸、窒息事故的事故树供用户参考，根据具体的作业内容，用户可增减事故树的节点与层级，对应每个节点细化本项作业出现的各种情况，各情况之间为逻辑“或”的关系，并与该节点建立关联；基于事故树，结合各层级节点内容之间的逻辑“与”、“或”关系，系统根据各节点间的逻辑关系自动组合所有可能存在的事件演变路线；根据节点细化的内容，设置游戏任务；当学员执行任务失败时，满足该节点的触发；在学员执行任务过程中，一旦满足任一导致事故的条件组合，系统自动可视化反馈事故后果，并按游戏规则进行相关处理。
52.对于场景设置模块，用户根据课程内容对应的实际作业场景，按比例设计虚拟的仿真场景；对于不同阶段的场景，用户根据需要设置容器内包括介质类型、时间、天气在内的可变条件，实现学员培训过程中场景的动态变化，避免培训内容一成不变，提高学员对知识灵活运用能力。
53.对于游戏任务模块，用户根据系统内置的游戏任务类型，按照考核点在游戏化课程的任何进程设置包括对话类、选择类、操作类或图片与视频纠错类在内的多种类型的游戏任务，并支持随时的添加、编辑与删除处理操作；用户利用工具箱的图片与视频编辑插件对自行拍摄的图片及视频进行隐患点设置并上传。
54.对于预览与发布模块，系统的课程预览与发布功能能够实现网页版与单机版两种形式的游戏化产品发布，发布之前用户通过预览功能观看效果；网页格式的课程产品直接发布在本系统，学员能够登录本系统进行培训学习，便于培训师的过程指导与培训数据的统计分析。
55.实施例1：
56.以用户制作清罐作业游戏化课程为例。
57.1.用户注册登录，完善个人信息。
58.2.点击“课程导入”模块，下载导入模板，填写相关信息后直接导入文件；或直接在系统界面上填写相关信息。如本课程所属石化行业，涉及受限空间、临时用电、高处作业等作业类型，培训对象包括管理人员、监护人员及承包商作业人员，培训内容为清罐作业流程及作业过程中的安全注意事项和相关规范要求。根据需要，上传受限空间、临时用电、高处等作业的标准规范文件。
59.3.系统根据后台的游戏脚本库及关键词关联库，推荐符合作业流程的闯关升级式游戏脚本，并自动划分为管理人员、监护人员和作业人员三个角色。用户亦可参照系统内置的课程示例库，自行选择游戏脚本。
60.4.根据不同角色的职责和清罐作业的内容，划分阶段或关卡数，以3-8阶段为宜。根据作业中的关键要素匹配合适的游戏元素，并设定各元素之间的关联。如将作业过程中有限的精力、场景的安全状态、事故损失与最终收益分别用操作数、安全值、积分等游戏元素体现。在作业过程中，任何操作均需要消耗操作数，识别或整改隐患会增加安全值，游戏任务成功可获得相应积分。操作数和积分之间可以互换。用户针对不同的阶段设置操作数和时间限制，以及从一个阶段到另一个阶段设置安全值与合格积分的要求。
61.5.选择某一角色，点击“课程框架”模块，系统内置有爆炸、窒息等事故基于事故树
的逻辑框架，及各事故对应的积分损失。针对清罐作业过程中可能导致的火灾、爆炸、窒息等事故，用户可直接调用或自行增加不同类型事故的逻辑框架。根据作业内容，细化每个相应逻辑框架的节点内容，并用逻辑“或”、“与”将所有节点进行关联。如导致爆炸事故的一个节点条件为静电火花或明火，该节点可细化的内容包括“未穿防静电工作服”、“使用铁质工器具敲打”、“作业区内携带非防爆手机”、“场景中出现动火作业”等，所有内容之间的逻辑关系为“或”。按照同样的操作，完善不同角色涉及到的所有事故逻辑框架，不同角色对于相同的内容可以共用。系统根据各节点间的逻辑关系自动组合所有可能存在的事件演变路线。
62.6.选择某一角色，点击“场景设置”模块，选择工具箱中的人物、装置及工器具模型按照实际作业场景进行虚拟场景布置，装置内原有的介质可根据实际情况设置多种随机出现，如轻质油、重质油或其他化学品等。添加时钟、设置风向、天气状况等。时钟根据任务要求设定时间，多种天气条件随机可变。工具箱中模型较少时，可通过添加按钮，从后台模型库中进行添加。按照同样的操作，完善不同角色的场景，不同角色对于相同的内容可以共用。
63.7.选择某一角色，点击“游戏任务”模块，根据培训内容点，在课程的相应进程阶段添加游戏任务。任务类型可选择对话、选择类、操作类或图片、视频等纠错类。对话与选择类，系统内置有模板，用户直接添加或导入内容；操作任务类，用户可调用工具箱进行设置；图片与视频纠错类，可调用工具箱的编辑插件，设置错误区域，实现学员进行点击纠错。当设置的游戏任务与逻辑框架的节点相关时，点击关联按钮，建立游戏任务与逻辑节点的关联。当学员在节点处的任务失败时，满足该节点的触发。在学员闯关过程中，一旦满足任一可导致事故的条件组合，系统自动可视化反馈事故后果，并按游戏规则进行相关处理。每个游戏任务设置操作数与时间限制，以及挑战成功可获得的积分。按照同样的操作，完善不同角色的游戏任务，不同角色对于相同的内容可以共用。
64.8.课程制作完成后，点击“预览与发布”模块的预览按钮，从头至尾预览检查，根据需要进行查漏补缺。确认无误后选择发布按钮。发布有两种模式可以选择，一是发布在本系统，学员通过登录本系统进行相关学习；二是打包发布为单机版，学员可下载安装至自己的终端，实现随时随地练习。
65.9.用户通过“个人中心”查询已发布课程、后台的统计分析数据和学员的反馈意见。
66.实施例2用户自主编辑事故的逻辑框架
67.用户点击“逻辑框架模块”，可显示系统中已导入的事故树框架，“+”代表逻辑“与”，“·”代表逻辑“或”，如图3所示。以受限空间爆炸事故为例，爆炸需要同时具备“可燃物积聚到爆炸极限”和“点火源”两个条件，关系为“与”。可燃物积聚需要同时具备“管线泄漏”和“物料挥发可燃物”两个条件，关系为“与”；点火源可能由于静电、撞击、明火或自反应自燃导致，所以各节点之间关系为“或”。管线泄漏可能由“未加盲板”、“腐蚀”导致，关系为“或”；可燃物挥发可能由“蒸煮不合格”、“气体检测出错”导致，关系为“或”；气体检测出错可能由于检测仪器或人员导致。静电可能由于“设备静电”或“人体静电”导致；撞击产生火花可能由使用铁制工具，或穿戴铁制用品导致；明火可能由于动火作业或现场吸烟等导致。用户可根据实际课程内容对框架的节点与内容进行编辑，如设备静电可能由“未接地”导
致，人体静电可能由于“未穿防静电服”导致，可在原有事故树上进行添加。
68.若系统中没有所需的事故树框架，可自行添加，如受限空间内中毒事故。中毒事故发生需同时具备“盲目进入受限空间”和“有毒气体含量超标”两个条件，关系为逻辑“与”；“盲目进入受限空间”可能表现为“未正确穿戴个体防护”、“防毒面具过期”、“防毒面具脱落”等，各节点为逻辑“或”的关系；“有毒气体含量超标”需要同时具备“管线泄漏”和“物料挥发有毒气体”两个条件，关系为“与”；管线泄漏可能由“未加盲板”、“腐蚀”导致，关系为“或”；有毒气体挥发可能由“蒸煮不合格”、“气体检测出错”导致，关系为“或”；气体检测出错可能由于检测仪器出错或人员出错导致。根据具体场景，用户可任意添加、删除节点。
69.实施例3
70.在上述实施例1和2的基础上，本发明还提到一种基于事故分析的游戏化课程设计方法，该方法主要实现课程的游戏策略设计、基于事件演变规律的游戏化进程设计、基于实物的虚拟场景设置、游戏任务编辑及课程预览与发布；
71.具体包括如下步骤：
72.步骤1：通过注册登录模块，用户注册登录、查询和修改个人信息；
73.步骤2：通过工具箱，在系统课程制作界面展示常用的包括装置模型、人物模型、工器具、环境条件标志在内的虚拟场景模型，以及编辑文本、语音、图片及视频的插件，用户根据需要随时从后台模型库中对工具箱的工具进行增添或删减；
74.步骤3：通过课程编辑模块，进行课程导入、游戏脚本确定、游戏元素设计、角色设置、逻辑框架、场景设置、游戏任务、预览与发布；
75.步骤4：通过个人中心模块，展示用户已发布的课程、每个课程对应的学员在线学习数据及反馈意见，便于用户及时完善课程；
76.步骤5：通过后台，进行各种数据库的存储、关联关系的建立及数据统计与分析，实现游戏脚本的智能化推荐、事件内在发展规律的自动组合及学员在线学习与反馈意见的统计分析功能。
77.当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。