高校數學教學中游戲性元素的應用

【摘要】本文從高校數學教學的實際現象出發，結合自己的教學體會和與學生交流的感受，提出了傳統數學教學模式中的一些弊端，認識到必須改進其中一些不適合當今學生的環節.因此，本文在借鑒外國學者關于游戲性元素和教育結合的方法基礎上，對一些具體的電腦游戲的特征進行分析，將其中的積極因素借鑒到教學方面去，經過課堂實驗取得了良好的效果.

【關鍵詞】電腦游戲；行為模式；游戲性元素

數學在推動社會科學進步上起著重要作用，但是數學和數學思想方法的教學卻不是一件簡單的事情.由于數學學科本身的嚴謹性，很容易讓人產生枯燥情緒和挫折感，如果這種負面情緒不斷積累，就很難引起學生對數學的興趣了.如何引起學生的興趣，如何讓學生能主動地去學習，成了很多高校數學教師頭疼的問題.

另一方面，在大多數中國的家長們看來，電腦游戲一向被視為洪水猛獸，玩電腦游戲是完全負面的，社會上的網癮現象更讓不少人提起電腦游戲就有抵觸心理.作為喜歡新鮮事物的大學生，除了一些天才外，純粹對電腦技術本身感興趣的人恐怕不多，大多數感興趣的還是游戲，如果只是粗暴地禁止、隔離和妖魔化宣傳，不但起不到預期的效果，反而會起到反作用.這就有如古代鯀治理水災的時候，采取一味堤壩封堵的方法，結果洪水沖垮了堤壩；而他的兒子禹采用疏通河道的方法去治理，終于解決了水患.所以，讓我們換個角度來思考問題，那就是：游戲能如此地吸引學生，當中的確存在著使他們長久保持興趣的因素，我們是否可以從當中學到什么，從而改進自己的教學方式？

一、部分電腦游戲模式的分析和經驗借鑒

在幾年的教學中，作為班主任和數學教師一直和大學生雙向交流，我認識到必須站在他們的角度去體會一些游戲，否則只是空洞地去分析游戲的所謂吸引力是毫無意義的.下面就列舉一些具體的游戲的特色來分析：

1入手容易，且帶入感強

一些戰略類游戲（帝國時代3）中不是一開始就介紹復雜的兵種操作，而是將一個個歷史事件改編成一個有趣的教學戰役，而游戲者則扮演著指揮官的角色去體會.在當中一些歷史背景的設定很容易使得游戲者產生共鳴，如美國獨立戰爭、日本關原之戰、印度大起義等這些非常著名的歷史事件，在不知不覺中使游戲者掌握了這些操作方式.雖然游戲制作者不是心理學家，但他們的這些設計和James Paul Lee在文［1］提出的“Fish tank” 和“Sand box”理論完全相似.

Fish tank：魚缸很常見，但是通過它完全可以講解一個簡單的生態系統的運行.里面的水草、魚、小水蚤就構成最簡單的生態系統，如果將這一概念延伸到教學上去，即我們在教學中要抓住核心部分，不是把課程中的內容講得很難，而是要讓學生很容易去理解.

Sand box：人們喜歡身臨其境的感覺，喜歡去參與而不是被動接受，尤其是喜歡去扮演一些角色.我們傳統的數學教學中，往往是教師一個人站在講臺上不斷地講解，而忽視了讓學生積極參與進來這一環節.一些課在引入的時候完全可以結合實際，用一些歷史故事和生活常識來引出問題.例如，同樣是講概率計算，如果能和現實中的股票、彩票、單雙色球聯系起來，并且進行模擬抽獎，學生反應就好得多；同樣是講極限的定義，如果能夠介紹極限定義的歷史背景，如芝諾悖論等，學生的注意力一下子就集中起來.

2開放性的思維模式，鼓勵探索

博得之門等ARPG游戲是這方面的典型，這種游戲具有極高的自由度，玩者可以自由決定做一件事情的方法，使得這個游戲吸引了很多人去研究.在一些論壇上對某些細節研究的帖子其嚴謹性和專業性令人感到驚訝.這在某些方面和Cornbleth的開放式情境化的教學理論有相似之處.

Cornbleth認為：課程是“一個情境化的社會過程”.創設供探究知識的真實情境，激發學生的探究欲望，促使他們像科學家一樣研究，是實施研究型教學的必要條件.現行教材敘述分五步：概念、定理、證明、應用、練習，剝奪了學生諸多的思考問題的機會.面對這樣的教材，學生們除了記憶和模仿別無他法.嘗試換一種方式，先創設一些社會情境、生活情境或問題情境，而不告訴學生們結論，通過創設情境，使學生明確探究的目標，給思維以方向；同時產生了強烈的好奇心和研究解決問題的欲望，給思維以動力；通過對情境的解決，得到了新的知識，給思維以創新.

舉個例子，概率論和數理統計中統計學部分的幾種分布，如果按照老的模式去講，很多同學聽一會兒就感覺沒勁，不知道這些分布的意義在什么地方；如果在上課之前，給學生一些關于這些分布背景的材料，并給學生布置任務：讓他們自己去查資料或利用網絡檢索這些分布的具體應用，要求他們學習后提出相關的問題，這樣效果會更好.在上課時，可以讓學生來做大概介紹，教師對其中重點做補充，對學生提出的有價值的問題給予積極評價，培養他們自己去探索和學習的能力.

3循序漸進的難度模式，減少挫折感，培養自信和毅力

大多數角色培養型游戲難度都是漫漫提升的，當碰到難題無法解決時，游戲中就要求去增加等級和技能或者是改變戰略模式.這樣的設計方式讓玩的人感到自己可以通過努力去克服困難，并且獲得解決問題的快樂.這種設定被行為學家稱為“Pleasantly Frustrated”.

Pleasantly Frustrated：對于初學者來說，一開始的問題最好設計為略有挑戰，給他們造成一些障礙，但又讓他們覺得是在能接受的范圍之內，可以憑自己能力解決.即使失敗了，在解決的過程也感到自己的努力沒有白費，得到了一些寶貴的經驗，讓他們感到自己在向正確的方向前進.

反思我們的教學，一是往往忽略學生是初學者的現象，還沒有打好基礎，就去講一些難題，甚至是一些需要特定方法的偏題，很容易讓學生產生強烈的挫折感，接受能力中等和偏下的學生會養成依賴心理和自信心缺失；二是老師在學生解題遇到困難或者是剛開始解題的時候，就直接給出一種標準答案和思路，卻不去講解這樣的結果是如何想到的，中間會遇到什么困難，如何避免和解決，這又會讓學生覺得很無趣.在教學中，如果要避免這兩種情況出現，就要加強和學生的交流，當學生能夠自己思考和解決問題時，教師應加以鼓勵讓學生自己提出方法；同時注意當學生覺得問題過于復雜時，要引導他們自己去學習新方法來思考，而不是強調該問題的復雜性和特殊的解題技巧.

4策略性和合作性質

英語中有這樣一句諺語：Individuals adds，but teams mutiply. 意思是個人發揮的作用只是簡單的加，而組成團體的話則是做乘法.現在學生們很多都喜歡反恐精英這個游戲，因為它體現了團隊合作的精神.每個人都感覺到在團體中發揮了作用，而只靠一個人的力量是很難取勝的.在現代社會，團隊合作尤其重要.如果大學數學教學還是只要求學生自己埋頭鉆研，是不合當前實際的.

彼得#8226;圣吉認為：團體的智慧總是高于個人的智慧. 當團體真正在學習的時候，不僅團體能產生出色的效果，其個別成員的成長速度也比其他的學習方式為快.團體學習的修煉從“深度匯談”（dialogue） 開始.“深度匯談”是一個團體的所有成員，攤出心中的假設，而進入真正一起思考的能力，讓想法自由交流，以發現遠較個人深入的見解.以有創造性的方式察覺別人的智慧，并使其浮現，學習的速度便能大增.

我們的傳統教學一直忽視了讓學生們組成團隊來解決問題，傳統的教材和上課方式也是建立在個體基礎上，沒有設計任何團隊合作的情景.這樣會造成有部分學生能完全跟著教師的節奏，而部分學生感覺到游離于課堂之外.因此，在某些章節，完全可以用分組布置任務的方法，讓每個人都參與進來.

二、實際的課堂實驗

通過對上面游戲的特色的經驗總結，在一節概率統計課程中，引入上面的游戲性元素來和傳統的講授方式作橫向比較：(調查對象為不同屆學生，人數80人左右)

1講授環節比較

在數學上，我們習慣了按部就班的定義——定理——例題——總結的習慣模式.作為老師，出發點是讓學生打好基礎，但是我們卻忽視了大學生自己有探索和研究的能力，某些地方完全可以放開來，讓學生自己學.和大學生交流了解到，他們已經對這種延續高中的授課方式無比厭煩，數學課最后在他們潛意識中變成了單純的做題課，教學成了完全被動的接受.

一般的講授模式：

借鑒游戲性元素的教學模式：(以具體的概率學中數學期望這節為例)

三、教學中的借鑒和總結

很明顯，在傳統的數學課上引入游戲性元素是一個非常棘手的問題，很難把握其適度性.Suzan Lema Tamber曾做過統計分析，實際情況是：部分老師認為將使得課堂氣氛過分活躍，從而失去對教學節奏的控制；有些老師認為將失去重心，使得學生偏離了原來學習數學的主題思想；更有一部分老師認為，這種想法完全不可取，傳統的數學教學模式仍然是講授模式.

從我國現階段的具體情況出發，在現階段不可能實現教育和游戲模式的完美結合，但是，我們仍然可以從中總結一些經驗，結合我們大學教育的實際現狀來加以應用.一方面，吸收和借用其調動積極性和主觀能動性的方法，讓學生愿意學，感覺學習是很有意思的事情；另一方面，限制其反面作用，如現在有不少大學生沉迷于網絡游戲，傳統的教育對他們很難產生影響，教師完全可以利用數學知識反過來對游戲里的某些現象做解釋.例如，可以讓他們自己用概率學的知識來計算命中率，從而讓他們看出某些網絡游戲的設定模式是怎樣浪費玩者大量的時間，從而達到圈錢的目的.

時代在變化，教學方法和模式也需要變化，傳統的講授和做題模式將慢慢地被新的互動性強，具有強烈帶入感的游戲性模式取代.在中學和小學，已經出現了教學性質的游戲軟件，取得了很好的效果，但是在大學里面，教育模式改變仍然非常緩慢.我們不能把每個大學生都看成有著很好自律性的學者，作為教師，必須探究出一條新的模式.樂之者不如好之者，當學生真正被帶動想學和愿意學的時候，這才達到了我們根本的教育目的.

【參考文獻】

［1］James Paul Gee， Learning by design: Games as learning machines， Interactive Eduction Multimedia，number ［J］.8：15-23.

［2］Marc Prensky，The use of computer games as an educational tool:identification of apporiate game types and games elements，British journal of education technology［J］.vol30：311-321.

［3］Muhammet Demirbilek， Math teachers perspectives on using educational computer games in math educations， Social and Behavioral Sciences［J］.2010(9)：709-716.

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