基于學習科學的游戲化教學設(shè)計研究
——以北師大版數(shù)學四年級下冊“密鋪”一課的教學為例

廣東省深圳市福田區(qū)東海實驗小學 楊煥林

學習科學是研究人如何學習的跨學科理論，是對學生認知特點和學習規(guī)律、學科特點和本質(zhì)、教學規(guī)律等重要方面的認知、研究和探索。游戲化教學的核心追求是“趣教深學”，讓學生以喜歡的形式開展學習，引導學生自發(fā)走向深度學習?；趯W習科學的游戲化學習，以創(chuàng)新的方式將豐富的核心知識傳遞給學生，使學生的學習更科學、更快樂、更有效。

東海實驗小學自2016年起開始研究游戲化教學，通過長期大量的實踐，積累了不少教學經(jīng)驗。如在教學中引導學生探究來自真實生活情境中的真實問題，并用數(shù)學的思維將真實問題提煉為數(shù)學問題，再根據(jù)游戲化教學原理將這些學習問題以游戲的方式呈現(xiàn)出來，用學生喜歡的游戲機制、游戲元素設(shè)計整個學習過程，吸引學生進入積極的學習狀態(tài)，幫助學生獲取最佳學習力、最強專注力。

小小改變，大大變化，游戲設(shè)計來自真實生活情境中的問題，用數(shù)學的思維將真實問題提煉為數(shù)學問題，再將這些學習問題以游戲的形式呈現(xiàn)出來，用學生喜歡的游戲元素包裝整個學習過程，使學生學習和探究的過程更有趣、更好玩，在參與游戲過程中體驗學習的樂趣，最大限度激發(fā)學生的學習動機。

2019年，在中國教育技術(shù)協(xié)會教育游戲?qū)I(yè)委員會深圳福田“數(shù)學游戲化學習”實驗區(qū)的成立典禮上，筆者聆聽了東海實驗小學譚春蘭老師執(zhí)教的北師大版數(shù)學四年級下冊“密鋪”的一課，深受啟發(fā)。

在我們的日常教學中，在每一節(jié)數(shù)學課堂上，學生想要的其實很簡單，那就是快樂，追求快樂幸福是每一個人的本能。但在傳統(tǒng)教學方式下，教學任務(wù)繁重、教學評價單一，一線教師很難突破種種束縛而對教學方式變革做出大膽嘗試，因此，學生看似簡單的愿望在實際教學中卻往往很難實現(xiàn)。基于學習科學的游戲化教學設(shè)計倡導將教育游戲引進課堂，提出了“玩中學，學中玩”的理念。

如何進行學習設(shè)計，科學地把“玩”與“學”融為一體，將“游戲”置于課程之中并輔助教學呢？筆者在譚老師的教學過程中似乎可以找到答案。下面，筆者就以北師大版數(shù)學第八冊“數(shù)學好玩”板塊的“密鋪”這節(jié)課為例，談一談基于學習科學的游戲化教學設(shè)計策略。

一、借助游戲機制，將學習目標藏起來

杜威在《民主主義與教育》一書中指出，當兒童意識到他在受教育時，教育的效果并不理想。那么，教師如何在日常教學中，讓教育目標不完全顯性，達到“隨風潛入夜，潤物細無聲”的效果呢？玩起來！將顯性的學習目標隱藏在游戲目標中，讓學生玩著玩著就學會了。以“密鋪”一課為例，上課伊始，師生們就玩起了兩個游戲。

（一）雙人對戰(zhàn)游戲

游戲目標：找出所有的直角三角形

學習目標：復習三角形分類的相關(guān)知識，為接下來學習密鋪做好知識儲備

學生在進入學校之前并非一張白紙，他們是帶著日常經(jīng)驗和學習基礎(chǔ)走進教室的，這些被稱為“前概念”。有效的教學應(yīng)明察，并導出學生的前概念。在本節(jié)課中，教師通過雙人對戰(zhàn)游戲（見圖1），以有趣的形式為學生前概念的導出創(chuàng)造條件。顧名思義，雙人游戲，就是兩個人一起玩的小游戲，在游戲的發(fā)展歷程中，雙人游戲是典型的游戲模式，如魂斗羅、超級瑪麗等都是風靡全球的雙人游戲，這樣的游戲小而精，不會占用太多的課堂時間，玩起來也很刺激。

圖1 雙人對戰(zhàn)游戲界面

將學習目標隱藏在游戲中以后，玩這個游戲必須具備數(shù)學知識，學生只有掌握了三角形分類、三角形內(nèi)角和等一系列知識，才有可能闖關(guān)成功。為了順利通過游戲，贏得勝利，學生強烈的求勝欲被激發(fā)，他們絞盡腦汁去回顧所學的知識，教師也在學生的游戲中順利達成了復習鞏固舊知、喚起學生已有經(jīng)驗的教學目標。

（二）多人對戰(zhàn)游戲

游戲目標：把圖形送回家

學習目標：復習四邊形分類的相關(guān)知識

多人對戰(zhàn)游戲（見圖2）擴大了游戲玩家的范圍，使更多的學生參與其中，每個學生都期盼成為下一個挑戰(zhàn)者，所以，他們會全神貫注地關(guān)注當下玩家的狀態(tài)，預(yù)計取得勝利的可能性。和雙人對戰(zhàn)游戲類似，兩個游戲都將學習目標隱藏在游戲活動中，讓學生在輕松愉悅的體驗過程中、獲取知識，并以“勝利”狀態(tài)獲得自我滿足感。

圖2 多人對戰(zhàn)游戲界面

兩個游戲都使用了計時、計分、對抗的游戲元素，讓復習環(huán)節(jié)變得更有趣，強化了學生對圖形知識特征的理解和記憶，同時，游戲過程學生手舞足蹈、眼腦并用，從“身入”到“深入”，獲得了極好的復習效果。從學習科學的角度，人的大腦接收信息有語言和圖像雙重通道，多感官刺激有利于學生調(diào)動雙重信息通道，幫助學生獲取最佳學習力、最強專注力，使知識內(nèi)化更迅速，同時，游戲又充分調(diào)動了學生的學習積極性。

二、培養(yǎng)問題意識，在游戲中深入探究

新課標提出，要培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題和解決問題的能力，在這四種能力中，最重要的是學生提出問題的能力，愛因斯坦就曾經(jīng)指出，提出一個問題比解決一個問題更重要。學始于疑，必定是學生在面對最想知道和了解的問題時，才能自發(fā)地產(chǎn)生一種探究的欲望，最終讓學生在學習過程中有所發(fā)現(xiàn)和有所收獲。那么，在日常教學中，如何培養(yǎng)學生提出問題的能力呢？筆者認為可以用游戲思維設(shè)計探究環(huán)節(jié)，讓探究活動本身成為高層次、高思維含量的游戲。

以“密鋪”一課為例，在三個關(guān)鍵教學節(jié)點，教師可以以“猜”“找”“思”三個關(guān)鍵活動，將整節(jié)課的探究活動關(guān)聯(lián)在一起。

（一）猜：讀課題，看到“密鋪”，你會想到什么關(guān)鍵詞

遇到一個新的概念，我們要如何開始探索之旅呢？——學會像數(shù)學家一樣去思考！四年級學生具備概念學習的經(jīng)驗，引導學生將這些經(jīng)驗遷移到本節(jié)課中，“什么是密鋪？”“什么圖形能密鋪？”“密鋪有哪些應(yīng)用？”等，學生們的一個個問題，既揭示了本節(jié)課主要探究的核心問題，也培養(yǎng)了他們“提出問題”的意識。

（二）找：看圖片，找到生活現(xiàn)象中的數(shù)學問題

“密鋪”圖形是生活中大量存在的現(xiàn)象，教師可以引導學生通過欣賞生活中的“密鋪”圖形，發(fā)掘其中隱藏的數(shù)學問題，借機進行“密鋪”教學，讓學生真正體驗到“數(shù)學來源于生活又服務(wù)于生活”。同時，借助“密鋪圖形中隱藏了哪些圖形？”這樣的問題，在培養(yǎng)學生觀察力的同時，又將探究活動引向“哪些基本數(shù)學圖形能密鋪？”這一話題，并在話題探討中順勢明晰長方形、正方形、六邊形圖形能“密鋪”，為后續(xù)研究埋下了伏筆。

（三）思：自主探索圖形“密鋪”的奧秘

在有難度、有挑戰(zhàn)性的學習任務(wù)面前，如何讓學生感到自己是活動的主體，能夠獨立學習和操作，進而積極主動地開展學習活動？在靠近學生最近發(fā)展區(qū)的地方設(shè)置合理的探究問題，引導學生不斷思考、不斷地跳一跳去摘桃子，并在這個過程中積累更多積極的心理體驗，感受解決問題的樂趣?！皥D形密鋪有什么奧秘呢？”學生給出了大膽的猜想，但探究過后，學生發(fā)現(xiàn)自己的猜想和實際的研究成果不相吻合，這時，認知沖突達到了極值，新的問題產(chǎn)生了：“為什么不是所有的圖形都能密鋪？”“圖形密鋪的奧秘到底是什么？”……當學生在參與體驗的過程中產(chǎn)生疑問，他探究的欲望就會更加強烈。從課題開始，學生經(jīng)歷設(shè)疑、猜想過程，既生動有趣，又培養(yǎng)了學生敢于質(zhì)疑、猜想的精神和發(fā)現(xiàn)、分析問題的能力。

三、線上和線下游戲活動相結(jié)合，增強體驗感

學習科學的游戲化教學設(shè)計，基于線上與線下的游戲結(jié)合。一節(jié)課，僅有線上的游戲顯然不夠，尤其是在當前教育背景下，每間教室都只有一臺可操作設(shè)備，玩游戲時，絕大多數(shù)學生都只是看客，這顯然是不符合游戲設(shè)計原理的。玩游戲，要的就是參與感，因此，本節(jié)課在學生經(jīng)歷設(shè)疑、猜想后，教師可以給予學生充分的時間，讓學生借助學具，動手拼一拼、擺一擺，驗證自己的猜想。這樣的自主操作可以增強體驗感、過程性，讓學生對“密鋪”圖形概念的理解更加清晰。

而在展示、分享、交流環(huán)節(jié)，教師需要借助設(shè)備讓學生的思維被看見，巧妙使用信息技術(shù)，讓圖形“密鋪”與不能“密鋪”的驗證操作過程變得更加直觀，在屏幕上讓小小的學具變成大大的教具，將需要展示的圖形變得“看得見、摸得著”，把抽象事物具體化，使圖形的呈現(xiàn)更為精準。

基于學習科學的游戲化教學設(shè)計，既要科學均衡信息技術(shù)與實踐操作的時間分配，又要提高學生課堂游戲的參與度。同時，減少信息技術(shù)與實踐操作的沖突和重疊，更好地實現(xiàn)學習的科學性，讓學生在課堂中學得更加輕松。

本節(jié)課教學內(nèi)容對游戲化設(shè)計與信息技術(shù)進行了合理的運用，使課堂樂趣橫生，學生注意力集中、積極性高。游戲化學習既給學生帶來了快樂，又能幫助學生有效掌握所學知識。