游戲化項目在高中信息技術課程中的運用

彭仁杰

【摘要】高中新課程中程序設計占很大一部分，教學難度大、學生興趣不高是老師普遍的感受。本文嘗試在教學過程中引入游戲化項目，把教學內容揉到游戲的迭代中去。通過一段時間的教學，發現教學效果良好，對學生思維的提升也起到很好的作用。

【關鍵字】游戲化;迭代思維;抽象思維

【基金項目】本文為蘇州市教育科學“十三五”規劃課題（課題編號：192010350）研究成果。

從2020年9月開始，大部分省份的高中信息技術課程開始采用新教材，幾個出版社的教材中都涉及了程序設計，所用語言都是python。筆者和所在區域的老師也積極進行了備課、上課并反思。通過幾個月的教學，結合學生的興趣，發現利用游戲化項目教學能很好地調動學生的學習積極性，教學效果良好。下面，主要以游戲“石頭剪刀布”為項目，談談如何在高中信息技術課中利用游戲化項目進行教學。

一、第一階段：輸出電腦手勢1.0，抽象游戲

在學習程序設計之前，學生接觸的軟件、游戲都是比較具體的界面。學生學習程序設計，尤其是自己試著編寫游戲，遇到的第一個困難就是無法把具體的問題抽象，比如：無法表示“石頭、剪刀、布”三種狀態。教師可以和學生一起探究如何把三種狀態數字化（用0，1，2表示“石頭、剪刀、布”），鍛煉學生的抽象思維，使學生初步形成把實際問題轉換成計算機解決問題的認識。

本階段也可以分幾步進行：1.給電腦和用戶都直接賦值。2.由于電腦的輸入是不確定的，引入隨機函數。3.由于用戶的輸入需要通過鍵盤輸入，引入input函數。通過這幾個環節，學生可以初步了解程序設計的一些簡單概念。

代表性代碼：電腦手勢隨機產生，用戶手勢鍵盤輸入。

import random

computer1=random.randint（0，2）

man=int（input（"你要出什么？0表示石頭，1表示剪刀，2表示布"））

print（"computer1="，computer1，";man="，man）

二、第二階段：輸出電腦手勢2.0，分支語句初步

當會用數字表達三種狀態后，學生通過測試游戲會提出一些疑問，如：目前用戶輸入任何數字都可以，能否對輸入數據進行有效性判斷？教師順勢引入分支語句的概念。當學生有了分支的概念后，游戲就可以進一步補充更多的功能，如：能否根據用戶輸入的數字，輸出對應的“石頭、剪刀、布”？這涉及單分子、雙分支以及分支語句的嵌套。教師可以先通過流程圖的形式，和學生一起理清思路，然后再介紹python語法，最后讓學生編寫游戲。

代表性代碼：電腦手勢判斷部分代碼。

computer=random.randint（0，2）

man=int（input（"你要出什么？0表示石頭，1表示剪刀，2表示布"））

if （0<=man<=2） ：

print（"電腦輸入的是："，computer）

print（"你輸入的是："，man）

else：

print（"輸入數據錯誤"）

三、第三階段：讓表達更簡單，認識列表

第二階段的判斷，涉及多次的嵌套，學生的感受是很復雜。教師可以和學生一起思考：能否有更簡單的方法來表示？教師可以順勢引入列表的概念。

代表性代碼：

a=["石頭"，"剪刀"，"布"]

computer=random.randint（0，2）

man=int（input（"你要出什么？0表示石頭，1表示剪刀，2表示布"））

print（"電腦輸入的是："，a[computer]）

print（"你輸入的是："，a[man]）

四、第四階段：人機對戰，分支語句的應用

當學會了分支語句、列表以后，學生就可以試著完成人機對戰了。如果讓學生單獨編寫代碼，由于每個人的思維方式不同，代碼會有很多種。教師可以展示學生的代碼，很多同學的代碼會寫很多行，很復雜的嵌套。教師可以通過提問來引導學生梳理邏輯思路。比如：判斷“贏、輸、平局”哪個更容易比較？如何表達？有的學生可能表示為（（computer==0 and man==0）or （computer==1 and man==1） or （computer==2 and man==2），其實這些只要man==computer就可以表示了。

代表性代碼：判斷輸贏部分

if （man==computer）：

print（"平局！"）

elif（ （computer==0 and man==2）or （computer==1 and man==0） or （computer==2 and man==1））：

print（"恭喜你，贏了！"）

else：

print（"抱歉！你輸了！"）

五、第五階段：游戲三局兩勝，循環語句應用

完成上面的游戲后，有學生會提出：本游戲只能判斷一次是否正確，正式的游戲一般是三局兩勝，從而引進循環語句的概念。由于不知道多少次比賽能決定輸贏，所以這次涉及的是while循環，同時需要引導學生理解有計數的概念。通過這個游戲學生對for循環和while循環的適用場合就有了深刻的理解。

代表性代碼：循環統計輸贏部分

while （manwin<2 and computerwin<2）：

man=int（input（"你要出什么？0表示石頭，1表示剪刀，2表示布"））

computer=random.randint（0，2）

if （computer==0 and man==1） or （computer==1 and man==2） or （computer==2 and man==0）：

print （"本局電腦贏了"）

computerwin=computerwin+1

if （computer==1 and man==0） or （computer==2 and man==1） or （computer==0 and man==2）：

print（"本局你贏了"）

manwin=manwin+1

if （computer==man）：

print（"平局"）

print（"現在比分為 你：電腦"，manwin，"："，computerwin）

六、游戲化項目在課程教學中的意義

新版的《普通高中信息技術課程標準修訂稿》明確指出，計算思維是信息技術學科核心素養之一。迭代思維、抽象化思維都是計算思維的重要組成部分，通過游戲化項目能很好地鍛煉學生這方面的思維能力。

（一）鍛煉學生的迭代思維

在程序設計中，教師經常會利用“出租車車費”等問題進行教學，但是學生學習積極性不高。讓學生編寫游戲，有一定難度。對于這個矛盾，教師可以引入游戲化項目來構建整體教學結構，把游戲設計成幾個階段：初步解決小問題—不斷優化—不斷提出新的問題—學習新的知識解決問題。不斷迭代，每個階段都可以創新，不同學生在不同階段獲得成功體驗。讓學生體驗程序設計的樂趣，提升迭代思維的能力。高中信息技術課程旨在全面提升學生的信息素養，迭代思維能夠促使學生根據解決問題的需要，自覺、主動地不斷尋求更為恰當的方式來獲取與處理信息[1]。

（二）鍛煉學生的抽象思維

在科學方法論中，抽象思維是對同類事物去除其現象的次要方面，抽取其共同的主要方面，從個別中把握一般，從現象中把握本質的認知過程和思維方法[2]。程序設計的目的就是利用計算機解決實際生活問題，首先要做的就是將實際問題抽象為計算機可以識別和解決的問題，需要學生有較強的抽象思維能力。通過游戲化項目，可以引導學生把具體問題抽象化。教師可以和學生一起討論并明確游戲的需求，提取問題的主要特征，忽略沒有幫助和影響的細節，然后再抽象成適合在計算機中表示的數據結構和形式化的數學模型，最后把問題的數學模型或處理需求轉化為有效的算法，并編碼實現。

總之，新課程要求我們進一步關注學生思維能力的提高，信息技術教師必須更新教學思路，多思考，多實踐，才能把信息技術核心素養落到實處。

【參考文獻】

[1] 陳軍輝.迭代思維引導探究走向深入[J].中國教育報，2018.

[2] 鐘柏昌，李藝. 計算思維的科學涵義與社會價值解析[J]. 江漢學術，2016（02）.