基于游戲化編程+項目教學的中職程序設計教學研究

蔡德琛

◆摘要：通過分析中職程序設計課程現狀，文章提出了一種游戲編程+項目法教學的教學模式，通過將該模式運用到Python程序設計課堂教學中，具體說明如何進行課程內容來實現程序思維和項目能力的培養。結合實際教學情況，選取云計算和人工智能教學班開展授課，通過調查統計教學和學生學習效果，分析新實踐教學模式的實施效果。

◆關鍵詞：游戲化編程;項目法;Python

一、引言

中職對人才培養要求是具備一定理論知識和實踐能力，便于滿足學生后續升學就業的需求。目前中職計算機專業學生的理論知識學習和實踐編程操作能力的矛盾日益突出，培養學生編程興趣，提高學生的實踐操作能力，一直都是中職程序設計專業教師研究的重點?？v觀當前中職專業課教學模式，集中在‘互動式’，‘混合式’，‘翻轉課堂’‘體驗式’等模式，培養學生學習興趣，提高學生的實踐能力是課堂教學模式改革創新的核心目的。游戲化編程模式顛覆了傳統課堂教學模式，給程序設計課堂教學注入了新的活力，帶來了新穎有趣的教學理念，大大提升了教育教學質量;使學生從繁雜的學習過程解脫出來，提高學生學習熱情，增強他們的主觀能動性。在做項目過程中學習基礎知識，學習模塊設計思路，并在拓展任務中加強對知識的理解和運用。使復雜的知識變得更形象直觀，打破了傳統單一的一本教材只講述知識的呈現方式，使學生產生興趣，從而達到化難為易的目的，進而促進他們對知識深層次理解。

二、現狀分析

國內對游戲化教學研究起步較晚，從專著來看，目前還沒有教學論意義上的游戲教學專著，基本上是對學前兒童的游戲教學研究，中小學很少涉及;從學科來看，目前教育游戲更多集中在語文、數學、外語、體育等少數科目，而計算機、物理、化學較少。近年來，隨著網絡應用的普及，國內出現了許多游戲化學習網站，如“一課一練游戲化學習網站”，“k12play快樂教育”，“游戲學堂”，“編程貓”，“MIT App Inventor”等，其中“MIT App Inventor”是一款免費的游戲化編程教育產品，支持JavaScript、Python、Lua等不同的程序語言，它將編程教學過程轉化為圖形化游戲界面，學生通過“搭積木”式的拖曳、放置拼圖塊來創建應用，每個應用任務明確，難度遞增，循序漸進的培養學生的編程思維。

當前，部分高校已經開始探索游戲化編程教學模式在高中程序設計教學中的應用研究，像陜西師范大學選取國內某高中進行實驗研究，取得了良好的效果，但是中職學校，此類研究較少，還處于實驗探究的洼地。教材方面，中職編程教材往往重視基礎知識學習和講解，模塊案例和項目素材部分較少，學生學完課程，很難上手實際項目，不利于提高學生的綜合實戰能力，很難達到企業的項目開發要求。

三、研究內容

本文對中職程序設計課程開展教學改革，主要是將游戲化編程和項目法教學進行有機結合，探索一種興趣激發-能力培養提高的新的教學模式，體現在教學課堂上是，游戲化案例對應課程的某一知識模塊，學生對照游戲任務書進行實踐操作，教師做適當的點撥，在后續的項目化教學中，選取貼近企業實戰的小項目，帶領學生共同參與完成整個教學過程，課后，學生可以根據教材，繼續自主學習，探索，體現了以人為本，以學生為主，遵循教育規律，提高教學水平和學生學習能力。下面以“循環-選擇結構”知識點為例，具體介紹如何運用該教學模式。

1.平臺及程序語言選擇

游戲化平臺選用MIT App Inventor，它的創建依據是結構主義的學習理論，該理論強調主動學習，認為編寫程序將成為激發強大思想的有效工具。平臺界面主要由兩部分組成，組件設計和邏輯設計。圖1所示，用戶在組件設計界面，可以根據需求設計諸如“活動”、“Label”等組件并布置組件;圖2所示，用戶進入邏輯設計界面，為組件添加行為。這個過程類似于搭積木，把要用到的塊拖曳至工作面板，依靠思維邏輯完成該部分工作。編程語言選擇Python，作為近幾年興起的編程語言 ，Python 依靠其強大的第三方庫在網絡爬蟲、數據分析、文本處理、用戶圖形界面、Web 開發以及游戲開發等方面展現出強大的功能。

2.課堂實施過程

“循環—選擇結構”要求學生能夠用程序語言去實現判斷、選擇以及循環，在Python中學生需要掌握單分支、雙分支、多分支結構、判斷語句的使用，能夠結合for循環、while循環解決相關任務，學習結構化編程思想，面對復雜問題，能夠化繁為簡，設計出思路清晰、邏輯嚴謹的程序。圖3為“循環-選擇結構”思維導圖。

該門課程授課環境為四節連堂，教師有充足的時間完成模塊。前兩節課，教師創設游戲化教學情境，選取“打地鼠”小游戲，帶領學生在可視化環境下設計完成，整個過程雖然沒有代碼實現，但是教師需要設置知識點問答，比如游戲是怎樣實現循環的，以及命中次數和失敗次數是怎樣通過選擇結構實現。為后續分析講解打下基礎，該過程側重培養學生編程興趣及思維邏輯;后兩節課，教師向學生明確學習目標，對Python知識點具體講解，采用項目法教學，師生共同實施一個完整的“項目”實訓-“判斷輸入密碼強度”，在這個過程中，教師可以借助微課、課件等多媒體技術，同時需要時刻觀察學生的反應并提供及時的指導，最后，教師對學生項目完成情況進行點評及總結。

學生在正式上課之前需要根據任務書提前制定合理的學習目標，感知熟悉教學情境，有條件的同學可以嘗試提前動手練習，培養編程興趣愛好。在教師講解知識點過程中，學生要把重難點理解掌握，并根據所學Python知識點，完成項目任務。

整個學習過程既有學生獨立完成，又有團隊協作，因此教師應從培養學生團隊合作精神出發，根據學生實際情況進行分組，每個組選一名組長，對項目負責，小組成員3-5人，組長給組員分配任務，組內交流合作共同完成任務。在具體實施過程中，教師還應該指引各小組遵循軟件項目開發工程化思想，明確需求，代碼創建，測試，驗收階段，各小組派代表進行項目答辯，答辯過程包含小組成員的學習情況和評價，教師綜合過程資料和小組答辯，給出小組綜合得分，包括團隊合作分，組員完成任務分，創新意識分等。

3.教學模式實施效果

Python程序設計課程在采用游戲編程教學模式后，學生參與小游戲創造，激發了自身的編程興趣和熱情，教師趁熱打鐵，一起完成后續的項目教學，學生感受到真實的項目工程環境和工作過程，掌握完成項目任務所需要的技術知識，提高自身的職業素質和實踐能力。通過模擬真實項目軟件開發業務流程，結合課程知識模塊分布，指導學生進行項目開發實踐。

為了分析本文教學模式的有效性，本文對某職業技術學校計算機云計算和人工智能專業20級二年級學段做了調查，主要涉及Python程序設計課程自主學習能力、團隊合作精神、工作責任意識等方面的投票。在教學結束后進行問卷采集，將學生對編程課程的喜歡程度定位A、B、C 三個等級，問卷結果顯示 60.9% 認為是A，34.8% 認為是B，僅有4.3% 勾選了C，這表明九成以上的學生對編程學習是非常感興趣的;而且從分數的高低和對編程課程的喜歡程度來看，大體上可以認為越喜歡編程課程，成績越出色;從家校微信群里的家長反饋來看，一部分學生表示希望下學期還想學習編程課程。

總的來講，應用基于游戲化學習+項目法教學的編程教學策略很好地完成了教學任務，使得學生對編程學習產生了濃厚興趣，掌握了編程基礎知識，鍛煉和發展了項目實踐能力。

4.結束語

中職學生學習編程注重訓練其邏輯思維能力、抽象思維能力、解決真實問題的能力，培養其專注力、團隊協作能力和溝通能力，提升他們的自信心，使得他們更加適應未來時代的要求，創新教育教學已是大勢所趨。事實證明，借助于游戲化學習，中職編程教育具有可行性和有效性，本研究證明了基于游戲化學習的編程教學策略與項目法教學結合，在培養學生學習興趣的基礎上，有助于幫助學生掌握編程基本知識，培養一定的項目實戰能力。在開展編程教學時，還需要注意以下幾點：第一，課前預習與課后作業的設置必不可少，每個學生的進度是不一樣的，除了教師提供更多個性化的指導，學生也要加強自己的主動學習意識。第二，工欲善其事必先利其器，借助電子工具及平臺，適當地設置一些不插電的編程活動，聯系實際生活，幫助學生理解編程核心概念和邏輯。第三，充分發揮學生的自主性。在適當的時候，要引導學生想辦法自己攻克挑戰，而不是直接告訴其方法，學生在學習編程時會表現出驚人的潛力和創造力。第四，編程強調動手做，所以要預留大量的時間讓學生動手“編代碼”。第五，充分利用可獲得的一切資源。包括與網上編程社群的教育工作者交流取經、在開放教育資源網站獲取教學資料等。第六，成為一位學習者。提倡終身學習理念，只有及時跟進時代發展，才能更好地組織自己的教學。

參考文獻

[1]彭崧，尹積棟，謝茶花.高職計算機教育培養目標視域下的游戲編程教學模式探索與實踐[J].中國教育信息化，2019（03）：82-83+89.

[2]岳彥龍，袁亞娜，張學軍.面向高中生計算思維培養的Python游戲化編程教學設計研究[J].中國教育信息化，2021（22）：93-96.

[3]何思禹.項目法在中職計算機教學中的應用[J].信息記錄材料，2016，17（02）：69-70.