游戲化策略在中小學編程教育中的應用和思考

彭仁杰 江蘇省蘇州高新區教學研究室

計算思維是指個體運用計算機科學領域的思想方法，在問題解決過程中涉及的抽象、分解、建模、算法設計等思維活動。如何培養學生的計算思維是這幾年討論的熱門話題，通過多年的教育教學及反思，筆者認為編程教育雖然不是培養計算思維的唯一途徑，但都是最有效的途徑。計算思維涉及的二級指標分解、抽象、歸納、算法思維和評估，都能在編程中找到。因此，編程教育是目前中小學信息科技課程中的重要環節。

● 中小學編程教育現實困境

1.教學目標過于重視編程技能提升，忽視思維素養培養

部分教師把教學目標和教學重點放在了知識點的傳授上，常常忽略對學生思維的培養，如過度強調語法的講解、用刷題的形式來判斷學生對知識是否掌握等。編程教學還停留在“學編程”階段，很難做到促進學生思維的深度提升。

2.課堂組織及其評價形式過于單一

部分教師采用的“任務驅動”形式過于單一，延用了操作性任務的課堂組織方式，如演示的操作和后期學生需要完成的任務一致、學生一遇到問題教師就演示講解、最后用能否模仿任務來簡單評價學生的學習狀況等。

3.學習積極性不足

在編程教育中經常會遇到學生學習積極性不高、遇到難的問題不愿意積極主動思考的現象，導致學生被動接受知識，過度依賴教師，實踐活動沒有創新，學習效果不夠理想。

如何更有效地進行編程教育，真正讓編程教育提升學生思維，一直是信息技術教師討論的話題。筆者在多年的教育教學實踐中發現，引入游戲化策略是一個很不錯的選擇。

● 游戲化策略在編程教育中的應用

1.玩游戲

玩游戲是讓學生在玩游戲的過程中體會算法思想。例如，在學習遞歸法的時候，先讓學生玩“漢諾塔”游戲，看誰玩的層數多，再讓學生討論游戲攻略，讓學生體會把大問題分解成小問題，到邊界后回歸的過程。當有了游戲的體驗以后，再提出遞歸的概念，學生就更容易理解。學生在玩游戲的時候注意力非常集中，思考如何玩游戲的過程，正好是體驗算法思想的過程。當有了較為深入的體驗后，教師再講解總結，學生就會很容易吸收理解，后期的代碼編寫完成度更高。

2.設計游戲

設計游戲就是讓學生在游戲設計過程中提升計算思維。例如，初中學習VB時可以讓學生設計“超級瑪麗”游戲，讓瑪麗從左邊跑到右邊，并能實現一些功能，如循環跑、遇到陷阱掉落、用空格控制跳動等。當學生變成游戲的設計者、開發者時，就能很好地調動他們學習的主觀能動性。在設計階段，學生會想盡辦法把游戲設計得更好玩。在編寫游戲代碼的過程中，學生會更積極主動地去學習以完成游戲開發。在編寫完成后玩游戲，還可以讓他們有更強的成就感。一系列過程，讓學生的設計思維、創新思維、計算思維、迭代思維等都得到了很好的鍛煉。

● 游戲化策略在編程教育中的反思

1.基于大單元理念進行教材處理

筆者發現，在教學過程中好玩的游戲涉及很多節課的知識，但這些知識點與教材順序并不一致，所以需要教師深入研讀新課標內容，厘清教材邏輯和內容結構的關系，分析學生的認知結構，從而對教材進行二次開發，設計好玩且知識點呈現合理的游戲主題，讓學生根據主題設計并完成游戲，從而全面提高信息素養。例如，在“打地鼠”游戲中，要求學生用約4課時的時間來設計開發游戲，完成對多個知識點的掌握（如下表）。

2.關注學生的高階思維

（1）開發的設計提升學生創新思維。在設計游戲的時候，教師不用一開始就限定游戲規則，可讓學生自己設計游戲功能，最后比一比誰的游戲更好玩，讓學生在設計游戲的過程中鍛煉創新思維。例如，在“打地鼠”游戲中，有的學生設計了計時記分功能，有的學生設計了打錯地鼠扣分的功能，有的學生設計了不同分值的地鼠不同的分數等。實踐證明，教師只要注重引導，把課堂還給學生，學生就一定有無限的創意，也會有更強的編寫意愿。教師需要利用提供支架、小組合作等方式讓學生把創意變成個性的游戲功能，讓學生在想象、創造、問題解決中不斷鍛煉自己的創新思維。

超級瑪麗功能 知識點地鼠探腦袋 角色認識、循環語句地鼠隨機探腦袋 隨機數、坐標錘子的控制 鼠標控制、判斷語句得分 變量開始按鈕 廣播

（2）利用高質量問題，提升學生思維的深度。問題能引發思考，但不是所有的問題都能引起學生關注和思考，教師可以利用游戲的挑戰性，讓學生解決一些具有挑戰性的劣構性問題，讓學生具備轉化和生長知識、提升思維深度的能力。例如，在玩“漢諾塔”的時候，請學生談論并總結出游戲攻略。學生根據這個問題，會總結每個塔盤移動的規律，從而找出游戲的規律，提高遞歸思維。再如，在玩“石頭剪刀布”游戲時，教師提出如何在計算機里表示“石頭、剪刀、布”三種狀態，讓學生思考如何抽象現實問題，提升學生抽象思維能力。

（3）利用作品展示，拓展學生思維的寬度。游戲的展示是非常重要的教學環節，教師可以讓學生以個人或者小組為單位展示作品和分享游戲設計、開發的思路。有的學生游戲技能高超，有的學生代碼編寫巧妙，學生在相互分享中可以相互學習，拓展思維的寬度。同時，教師也可以帶領學生一起進行反思和總結，促使學生對問題進行深入的認知，促進知識的構建。

3.堅持“做中學”，讓學生在試錯中學習

很多教師發現學生在編程過程中經常出錯，影響了教學進度，因此他們會特意降低難度以保證教學的順利進行。教學支架的使用需要考慮教學難度、學生思維發展路徑等多方面因素。在編程學習中，代碼的調試也可以鍛煉學生的思維，教師需要利用游戲給學生創造沉浸式環境，讓學生發現問題、分析問題、解決問題，在不斷解決游戲BUG的過程中提升思維能力，同時也可以深入理解迭代思維。迭代思維是編程教育中不可或缺的思維，好的項目需要不斷迭代提升。迭代思維能促使學生根據解決問題的需要，自覺、主動地尋求更為恰當的方式來獲取與處理信息。

4.探索基于人工智能時代的游戲編程

2017年，國務院印發《新一代人工智能發展規劃》，明確“人工智能成為國際競爭的新焦點，應逐步開展全民智能教育項目，在中小學階段設置人工智能相關課程、逐步推廣編程教育、建設人工智能學科，以培養復合型人才，形成我國人工智能人才高地”。在中小學新課標中也有對人工智能教育的要求。教師可以結合學生實際情況探索與人工智能有關的游戲，提升學生利用新技術創新性解決問題的能力。例如，小學階段在用圖形化編程工具編寫了“賽車游戲”以后，可以與學生一起探索如何用開源機器人加傳感器做賽車游戲，比比誰的賽車更快，軟件和硬件的結合讓學生更有學習的積極性。再如，高中階段在用Python編寫了“石頭剪刀布”游戲后跟學生一起探索是否可以讓計算機識別人的手勢，做到真正的人機比賽，讓游戲更真實，同時也讓學生對圖像識別和機器學習有更深入的認識。

5.形成多元綜合評價體系

很多教師對學生學習成效的評價過于單一，僅評價任務完成和未完成，這在影響學生學習積極性的同時也不利于教師對學生、學生對自己學習狀況的判斷。新課標強調以評促教、以評促學，體現“教-學-評”一致性，游戲編程是一個復雜的項目，簡單的評價無法滿足教與學的需求，需要教師探索多元評價的評價體系。

在評價內容上可以進行多元化的評價。對于學生學習狀態，可以從課題參與、小組合作等方面進行評價；對于學生游戲作品，可以從完成度、創新性、設計性、游戲體驗感等多方面進行評價。同時，充分發揮學生的主體地位，在評價時可以采用自我評價、組內評價、組間評價、教師評價等多元化評價，這種多元化的評價同時也是給創作者多角度的建議。

評價的時機需要教師智慧把握，不用局限于作品完成后，在小組游戲設計頭腦風暴后、游戲作品展示后都可以進行組間評價，讓學生在吸收他人意見后進行一次迭代，學生每次作品的迭代，都是對自己迭代思維的鍛煉。

● 結束語

總的來說，基于游戲化策略的編程教育能很好地完成教育教學工作，學生計算思維也能得到很好的鍛煉。但如何讓學生在“玩中學、學中玩”，而不是玩得很開心、學得卻很少，還需要持續的探索和迭代。教師需要不斷學習課程標準，更新自己的教學理念，結合教學目標和學習目標，制訂好詳細的教學方案，才能真正寓教于樂，讓學生在游戲中提升核心素養。