基于Web的游戲化編程平臺設(shè)計(jì)與開發(fā)

緱娟娟 王婧雯 李怡靜 潘以鋒

摘要：隨著教育信息化的不斷推進(jìn)，利用技術(shù)促進(jìn)學(xué)習(xí)者有意義的學(xué)習(xí)逐漸引起教育研究者們的注意。有意義學(xué)習(xí)旨在讓學(xué)習(xí)者建構(gòu)的、深層次的進(jìn)行學(xué)習(xí)，可以有效地實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為本的教育，促進(jìn)學(xué)生的良好發(fā)展。研究基于有意義學(xué)習(xí)理論，從深度學(xué)習(xí)準(zhǔn)備、知識建構(gòu)遷移、深度評價(jià)反思三個(gè)階段出發(fā)，以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動性、元認(rèn)知能力、溝通協(xié)作能力以及問題解決能力為整體目標(biāo)，構(gòu)建了基于有意義學(xué)習(xí)的游戲化編程平臺的基本框架。根據(jù)該框架進(jìn)行平臺的設(shè)計(jì)和開發(fā)，并提出了基于此系統(tǒng)的學(xué)習(xí)途徑。

關(guān)鍵詞： 有意義學(xué)習(xí)；游戲化編程平臺；系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)

中圖分類號：TP311? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）06-0033-06

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

1 引言

《教育信息化2.0行動計(jì)劃》指出要繼續(xù)推進(jìn)教育平臺空間等的建設(shè)[1]，以便促進(jìn)教育模式改革以及教育資源的高效利用。特別是在新冠疫情期間，響應(yīng)“聽課不停學(xué)”的號召，線上教學(xué)平臺更是得到了蓬勃的發(fā)展。此外，近年來編程教育也不斷地蓬勃發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維是高校的培養(yǎng)目標(biāo)之一，編程類課程作為高校培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的主要方式，其良好發(fā)展受多種因素的制約，具體表現(xiàn)在學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，對知識點(diǎn)的掌握不熟練等[2]，此外，目前編程教學(xué)的形式還是以班級為單位開展，對于學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展不夠充分。設(shè)計(jì)和開發(fā)能夠促進(jìn)學(xué)生積極參與且保證學(xué)生個(gè)性化發(fā)展的編程平臺成為當(dāng)前亟待解決的問題之一。可見，信息技術(shù)為教育提供了有力的支撐。然而，信息技術(shù)在便利了知識的獲取的同時(shí)，加速了知識學(xué)習(xí)的過程，導(dǎo)致學(xué)習(xí)機(jī)械化和表層化。

有意義學(xué)習(xí)旨在讓學(xué)習(xí)者建構(gòu)的、深層次的進(jìn)行學(xué)習(xí)，而非機(jī)械記憶的、浮于表面的學(xué)習(xí)[3]。因此為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，優(yōu)化教學(xué)效果，學(xué)界將游戲化和個(gè)性化的理念引入教學(xué)，遵循有意義學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為本的教育，促進(jìn)學(xué)生的良好發(fā)展。

2 文獻(xiàn)綜述

2.1 有意義學(xué)習(xí)

有意義的學(xué)習(xí)雖然早在20世紀(jì)60年代就已經(jīng)被提出[4]，但是至今不存在一個(gè)統(tǒng)一的定義。美國認(rèn)知教育心理學(xué)家戴維·保羅·奧蘇貝爾（David Pawl Ausubel）提出了“有意義學(xué)習(xí)”理論（Meaningful Learning）的概念，他認(rèn)為：如果學(xué)習(xí)任務(wù)與學(xué)習(xí)者現(xiàn)有的知識結(jié)構(gòu)有關(guān)聯(lián)，且并非一種特定的答案，那么有意義的學(xué)習(xí)就會發(fā)生[5] 。梅耶（Richard E. Mayer）則認(rèn)為有意義的學(xué)習(xí)是符合建構(gòu)主義理論的[6]，它的表現(xiàn)形式是良好的記憶和良好的遷移能力[7]。

喬納森（David H. Jonassen）的有意義學(xué)習(xí)理論也是討論得比較廣泛的理論之一。其將有意義的學(xué)習(xí)視為對于學(xué)生十分重要的學(xué)習(xí)方法。規(guī)定了它的5種屬性：主動的、有意圖的、建構(gòu)的、真實(shí)的和合作的。他認(rèn)為當(dāng)學(xué)習(xí)活動同時(shí)具有這5個(gè)屬性，那么學(xué)習(xí)者更容易開始有意義的學(xué)習(xí)[8]，該5種屬性的如下：

1）主動的：有意義的學(xué)習(xí)是主動的，即學(xué)習(xí)者在自然的環(huán)境下進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)，需要主動參與學(xué)習(xí)活動或操作學(xué)習(xí)工具，在此過程中不斷進(jìn)行反思以進(jìn)行知識的建構(gòu)和內(nèi)化[8]。主動參與是有意義學(xué)習(xí)的前提條件。

2）真實(shí)的：有意義的學(xué)習(xí)是真實(shí)的[8]，即在實(shí)際的問題或情境中進(jìn)行知識或技能的學(xué)習(xí)，以防學(xué)習(xí)者理論與實(shí)踐分離，也更加便于知識的遷移。

3）建構(gòu)的：有意義的學(xué)習(xí)是建構(gòu)的，即學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程進(jìn)行觀察和反思，反思使得新的知識與舊的知識得以整合，從而達(dá)到知識的建構(gòu)和內(nèi)化[8]。

4）合作的：有意義的學(xué)習(xí)是合作的，即學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中需要互相合作交流，溝通以達(dá)成共識，促進(jìn)知識內(nèi)化，完成協(xié)同意義建構(gòu)[8]。

5）有意圖的：有意義的學(xué)習(xí)是有意圖的，即學(xué)習(xí)活動應(yīng)該具有明確的目標(biāo)，學(xué)生應(yīng)該知道要學(xué)什么，學(xué)會了什么，并反思學(xué)習(xí)過程，以便及時(shí)進(jìn)行調(diào)整[8]。

2.2 游戲化編程平臺現(xiàn)狀

Venter（2020）[9]分析了2014年到2019年游戲化系統(tǒng)在高等教育編程教學(xué)中的使用情況，發(fā)現(xiàn)最受歡迎的游戲化元素依次是排行榜、積分以及徽章。研究表明游戲化對學(xué)生動機(jī)有積極影響。此外，編程教學(xué)中執(zhí)行游戲化最常見的有兩種方法，利用已有的游戲化平臺或開發(fā)新的游戲化平臺。

2.2.1 自主開發(fā)的游戲化編程平臺/系統(tǒng)

游戲化目前已經(jīng)成為一種新的編程概念教學(xué)方法[10]，具體是指在非游戲化的環(huán)境中加入游戲設(shè)計(jì)的理念、元素、方法和機(jī)制等[11]，例如勛章、排行榜等，從而幫助學(xué)生提升學(xué)習(xí)動機(jī)，促進(jìn)學(xué)生主動參與。

綜上研究可見：1）這些自主研發(fā)的游戲化編程平臺都從解決編程問題開始，很少會進(jìn)行編程知識的學(xué)習(xí)。2）對于反思與師生之間的反饋機(jī)制還有欠缺。

2.2.2 已有的游戲化編程平臺/系統(tǒng)

隨著教育信息化的不斷推進(jìn)和游戲化教學(xué)的價(jià)值被發(fā)掘，許多的國內(nèi)外游戲化編程平臺應(yīng)運(yùn)而生，筆者對目前被廣泛用于研究的游戲化編程平臺進(jìn)行分析，按照適用對象和適用范圍對平臺進(jìn)行比較。

從表1可發(fā)現(xiàn)：1）多為編程游戲；2）模塊化的方式使得代碼的編寫很有局限性；3）缺乏交流互動機(jī)制和個(gè)性化學(xué)習(xí)機(jī)制；4）缺乏對編程知識的系統(tǒng)介紹。

當(dāng)前大學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性越來越強(qiáng)，并且會進(jìn)行反思性學(xué)習(xí)，來促進(jìn)自身進(jìn)行深度學(xué)習(xí)[16]。在研究中顯示教學(xué)方式方法的效果、學(xué)生主動學(xué)習(xí)、學(xué)業(yè)任務(wù)以及時(shí)間分配會對大學(xué)生的學(xué)習(xí)成果產(chǎn)生顯著的積極影響[17] 。由此可以看出當(dāng)代大學(xué)生是學(xué)習(xí)目的明確，注重學(xué)習(xí)效率的學(xué)習(xí)主體。

通過對上述平臺的分析并結(jié)合大學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)基于有意義學(xué)習(xí)的游戲化編程平臺應(yīng)該注意：1）平臺中加入游戲元素，一方面采用加入游戲元素的形式而不是游戲的形式，注重對編程知識的掌握，另一方面游戲元素的加入可以提升學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣。2）提供高互動的對話機(jī)制。平臺注意師生、生生之間的相互交流，有利于意義建構(gòu)。3）自動評分與及時(shí)反饋機(jī)制。良好的及時(shí)反饋有利于學(xué)生積極狀態(tài)的保持。4）自我監(jiān)控相關(guān)機(jī)制。

3 基于有意義學(xué)習(xí)的游戲化編程平臺功能分析

結(jié)合對有意義學(xué)習(xí)的理解，本文將有意義學(xué)習(xí)定義為：學(xué)生主動參與學(xué)習(xí)過程，明確整個(gè)學(xué)習(xí)過程以及每個(gè)階段的學(xué)習(xí)目標(biāo)，在學(xué)習(xí)過程中能夠積極參與討論進(jìn)行知識建構(gòu)，并在課后及時(shí)反思以完善知識建構(gòu)體系，以達(dá)到能夠綜合、靈活運(yùn)用所學(xué)知識的一種學(xué)習(xí)過程。編程學(xué)習(xí)是非常有必要的[12]，但編程學(xué)習(xí)的趣味性相對而言并不高，特別是在班級化的教學(xué)環(huán)境中，編程學(xué)習(xí)的遷移應(yīng)用是一個(gè)很大的問題。綜上，本研究將有意義學(xué)習(xí)編程平臺設(shè)計(jì)為課前有意義學(xué)習(xí)準(zhǔn)備、課中主動參與建構(gòu)過程以及反思與評價(jià)階段，其針對學(xué)生四個(gè)方面的培養(yǎng)：學(xué)習(xí)主動性、元認(rèn)知能力、溝通合作能力以及問題解決能力。

編程平臺的功能設(shè)計(jì)需要實(shí)現(xiàn)對學(xué)生四個(gè)方面培養(yǎng)的要求，即根據(jù)學(xué)生培養(yǎng)的要求來設(shè)計(jì)編程平臺的功能，表3是對四個(gè)培養(yǎng)要求的具體描述以及功能設(shè)計(jì)。

3.1 學(xué)習(xí)主動性

學(xué)習(xí)主動性也就是促進(jìn)學(xué)習(xí)者參與到課堂的學(xué)習(xí)活動中來，學(xué)習(xí)者只有參與課堂活動，才能從中學(xué)到知識，完成知識的建構(gòu)與內(nèi)化。促進(jìn)學(xué)習(xí)者參與是有意義學(xué)習(xí)的前提。在編程課程的學(xué)習(xí)中，最常見的問題是學(xué)生學(xué)習(xí)動機(jī)不高，然而有學(xué)者證明游戲化確實(shí)可以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)并促進(jìn)學(xué)生的主動參與[18-19]，因此可以考慮在編程平臺中加入游戲化。穆肅[20]等學(xué)者的研究表明大多數(shù)的學(xué)習(xí)者認(rèn)同在線協(xié)作同伴會對自己產(chǎn)生積極的影響。據(jù)此，針對學(xué)習(xí)主動性的培養(yǎng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)如下：1）加入排行榜、積分、徽章以及關(guān)卡等游戲元素，提升學(xué)習(xí)興趣；2）創(chuàng)設(shè)協(xié)同交流學(xué)習(xí)空間，支持協(xié)同學(xué)習(xí)；3）對學(xué)習(xí)過程進(jìn)行及時(shí)的評價(jià)與反饋，維持學(xué)生主動參與。

3.2 元認(rèn)知能力

元認(rèn)知是學(xué)習(xí)者對自身學(xué)習(xí)情況的了解，表現(xiàn)為學(xué)習(xí)進(jìn)度確定、學(xué)習(xí)行為調(diào)節(jié)以及學(xué)習(xí)結(jié)果反思[21]。有研究分析了54篇國外關(guān)于元認(rèn)知的實(shí)驗(yàn)與準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)的研究，研究表明元認(rèn)知對學(xué)生的學(xué)習(xí)存在積極影響，研究還提出學(xué)生對學(xué)習(xí)進(jìn)程的計(jì)劃、監(jiān)督與反思都能夠較好的提升學(xué)生的學(xué)習(xí)[22]。 可見，針對元認(rèn)知的培養(yǎng)，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮：1）跟蹤學(xué)習(xí)行為，學(xué)習(xí)進(jìn)程與成就可見；2）學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)可視化，監(jiān)控學(xué)習(xí)狀態(tài)；按照學(xué)習(xí)情況個(gè)性化推薦題目；教師適當(dāng)干預(yù)，調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)過程；3）協(xié)作交流，促進(jìn)意義建構(gòu)；實(shí)時(shí)評分與及時(shí)反饋，促進(jìn)反思。

3.3 溝通協(xié)作能力

21世紀(jì)教育的本質(zhì)已經(jīng)由簡單的知識傳遞轉(zhuǎn)向多元化能力的培養(yǎng)，“4C能力”（Critical Thinking， Communication， Collaboration， Creativity），即批判性思維、溝通能力、協(xié)作能力、創(chuàng)新創(chuàng)造能力，作為21世紀(jì)學(xué)生必備的四項(xiàng)能力，為培養(yǎng)未來社會發(fā)展所需人才指明了方向[23]。有效的表達(dá)是有意義學(xué)習(xí)的一個(gè)方面，也是學(xué)生未來進(jìn)入社會必不可少的一個(gè)能力。系統(tǒng)要培養(yǎng)學(xué)生的溝通協(xié)作能力，應(yīng)該從基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)方式入手，創(chuàng)建項(xiàng)目小組以及組內(nèi)、組件交流空間，并建立同伴互評機(jī)制。

3.4 問題解決能力

問題解決是指問題解決者與動態(tài)的任務(wù)環(huán)境之間成功交互的過程[24]。隨著現(xiàn)代社會對非常規(guī)工作需求的增加，復(fù)雜問題解決能力已成為勝任未來工作的關(guān)鍵能力之一[24]。PISA結(jié)合前人研究，將問題解決分為四個(gè)階段[25]，本平臺依據(jù)此四階段來設(shè)計(jì)：1）探索和理解，即觀察問題情景，理解信息；2）表征，將問題與先驗(yàn)知識聯(lián)系；3）計(jì)劃和執(zhí)行，設(shè)計(jì)解決方案并執(zhí)行；4）監(jiān)測與反饋，監(jiān)測學(xué)習(xí)進(jìn)程，系統(tǒng)跟蹤學(xué)習(xí)行為，通過數(shù)據(jù)反映學(xué)習(xí)情況。

4 編程平臺設(shè)計(jì)與開發(fā)

編程學(xué)習(xí)平臺的設(shè)計(jì)與開發(fā)過程包括前期分析、平臺設(shè)計(jì)與開發(fā)兩個(gè)部分，如下所示。

4.1 前期分析

本平臺面向上海某高校Web編程課程的初學(xué)者，為提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、促進(jìn)編程知識遷移應(yīng)用以及促進(jìn)學(xué)生交流協(xié)作而設(shè)計(jì)，通過對任課教師的了解，得出以下結(jié)論：學(xué)生感覺編程有點(diǎn)無聊，上課注意力難以集中；對所學(xué)編程知識難以靈活綜合的運(yùn)用。希望平臺能夠幫助他們提升學(xué)習(xí)興趣，提高對知識遷移運(yùn)用的能力。

4.2 平臺設(shè)計(jì)與開發(fā)

經(jīng)過對有意義學(xué)習(xí)以及平臺功能的分析，游戲化編程平臺將按照準(zhǔn)備階段、遷移建構(gòu)階段和反思評價(jià)階段三個(gè)階段來設(shè)計(jì)，平臺主要圍繞基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)、小組項(xiàng)目以及個(gè)人中心三個(gè)模塊展開，基礎(chǔ)知識模塊主要提供編程知識的學(xué)習(xí)以及測試，小組項(xiàng)目模塊針對某個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行小組合作學(xué)習(xí)，個(gè)人中心主要提供教學(xué)監(jiān)控和調(diào)整。所有的設(shè)計(jì)都圍繞學(xué)習(xí)主動性以及其他三項(xiàng)能力的培養(yǎng)展開，具體如圖1所示。

從圖 1可以看出基于有意義學(xué)習(xí)過程的游戲化編程平臺面向?qū)W生的學(xué)習(xí)主動性、元認(rèn)知能力、溝通協(xié)作能力以及解決問題能力的促進(jìn)和培養(yǎng)。游戲化編程平臺主要包括三個(gè)板塊：基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)、小組項(xiàng)目以及個(gè)人中心，以下將分為三個(gè)階段進(jìn)行介紹：

4.2.1準(zhǔn)備階段

準(zhǔn)備階段，學(xué)生需要在基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)板塊進(jìn)行視頻學(xué)習(xí)，并完成游戲化沖關(guān)測試，完成測試可以獲得徽章，并且個(gè)人戰(zhàn)績會在排行榜中顯示，這也是知識儲備階段；在小組項(xiàng)目方面，學(xué)習(xí)者在此階段需要進(jìn)行學(xué)習(xí)小組劃分，確定小組項(xiàng)目主題，完善小組信息；學(xué)習(xí)者在此過程中出現(xiàn)疑問可以在平臺上對學(xué)生或教師提問，也可回答別人提出的問題，而學(xué)習(xí)者的這些行為也都會被記錄下來，學(xué)習(xí)者可以在個(gè)人中心進(jìn)行查看。

4.2.2 遷移建構(gòu)階段

遷移建構(gòu)階段，平臺會記錄學(xué)習(xí)者在基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)板塊的學(xué)習(xí)和測試情況并反饋給教師，教師則根據(jù)系統(tǒng)的反饋情況對學(xué)生進(jìn)行重難點(diǎn)的講解和學(xué)習(xí)，且平臺能夠根據(jù)學(xué)習(xí)者的測試情況進(jìn)行個(gè)性化題目的推薦，以此保證學(xué)習(xí)者基礎(chǔ)編程知識的學(xué)習(xí)；同一小組的學(xué)生通過討論確定好項(xiàng)目主題后，需要確定項(xiàng)目計(jì)劃和所涉及到的知識點(diǎn)，并在班級內(nèi)進(jìn)行項(xiàng)目進(jìn)度匯報(bào)；學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)情況和進(jìn)度可以在個(gè)人中心中查詢，如圖 2所示，知識點(diǎn)學(xué)習(xí)情況會在知識圖譜中反映出來，紅色代表熟練掌握，黃色代表初步掌握，藍(lán)色代表未掌握。

4.2.3 反思評價(jià)階段

在最后的反思評價(jià)階段，學(xué)生可以在平臺提交自己的個(gè)人作業(yè)，別的學(xué)生可以進(jìn)行點(diǎn)贊和評論；在小組項(xiàng)目方面，本階段需要學(xué)習(xí)小組上傳小組項(xiàng)目成果并進(jìn)行匯報(bào)，然后教師進(jìn)行點(diǎn)評，組間進(jìn)行互評；此外，在最后的反思評價(jià)階段，需要學(xué)生上傳關(guān)于個(gè)人和小組學(xué)習(xí)情況的反思，教師可基于此進(jìn)行下一階段教學(xué)的調(diào)整。

4.3 平臺開發(fā)

根據(jù)上述分析，本研究對平臺進(jìn)行技術(shù)實(shí)現(xiàn)。采用關(guān)鍵技術(shù)是基于Web API標(biāo)準(zhǔn)接口的后臺數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、信息檢索系統(tǒng)和服務(wù)接口，以具有跨平臺能力的.Net Core為開發(fā)框架，前端框架采取HTTP、CSS、JavaScript、Require JS技術(shù)，此外，本平臺還加入游戲化沖關(guān)測試和個(gè)性化推薦功能，便于學(xué)習(xí)者有興趣的、針對性的進(jìn)行學(xué)習(xí)。

平臺的主界面有“基礎(chǔ)知識、知識測評、沖關(guān)游戲、成就激勵(lì)、知識圖譜、習(xí)題集、作業(yè)、學(xué)習(xí)社區(qū)和系統(tǒng)設(shè)置”九大板塊，如圖3所示。

沖關(guān)游戲是按照課程內(nèi)容安排游戲關(guān)卡如圖4，讓學(xué)生完成選擇題、操作題等之后，學(xué)生可以立即獲得分?jǐn)?shù)和反饋，且會按照分?jǐn)?shù)顯示學(xué)習(xí)者的排名情況，學(xué)習(xí)者也可以將沖關(guān)的情況展示在學(xué)習(xí)社區(qū)，其他學(xué)生可以進(jìn)行點(diǎn)贊和評論。

5 思考與結(jié)語

本研究希望通過游戲化編程平臺提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和編程的遷移能力，基于有意義學(xué)習(xí)進(jìn)行了游戲化編程平臺的設(shè)計(jì)和開發(fā)，當(dāng)然信息技術(shù)手段的使用也應(yīng)該配合相應(yīng)的教學(xué)設(shè)計(jì)才能夠發(fā)揮作用、體現(xiàn)最大價(jià)值，據(jù)此，筆者認(rèn)為基于此平臺的學(xué)習(xí)應(yīng)該以有意義學(xué)習(xí)為主要的學(xué)習(xí)方法、以基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)為主要的學(xué)習(xí)方式、以深度學(xué)習(xí)的三個(gè)階段為主要的學(xué)習(xí)過程、通過行為數(shù)據(jù)監(jiān)控學(xué)習(xí)行為、以多元評估方式評估學(xué)習(xí)結(jié)果以及利用個(gè)性化推薦和及時(shí)反饋的方式促進(jìn)學(xué)習(xí)者反思。

5.1 以有意義的學(xué)習(xí)為主要的學(xué)習(xí)方法

喬納森（David H. Jonassen）認(rèn)為有意義學(xué)習(xí)是教育的目標(biāo)，同時(shí)有意義學(xué)習(xí)也是學(xué)習(xí)的主要方式[9]；此外綜合有意義學(xué)習(xí)的觀點(diǎn)，其體現(xiàn)在課程學(xué)習(xí)中就是明確學(xué)習(xí)目標(biāo)、促進(jìn)學(xué)生的參與、基于問題或案例或項(xiàng)目的分析、促進(jìn)師生或生生交流協(xié)作以及促進(jìn)學(xué)習(xí)者的反思這五個(gè)方面。本系統(tǒng)采用知識圖譜的方式，幫助學(xué)習(xí)者明確學(xué)習(xí)目標(biāo)和進(jìn)程；采用游戲化的相關(guān)元素來提升學(xué)習(xí)興趣，從而促進(jìn)學(xué)生的主動參與；采用基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)方式，培養(yǎng)學(xué)生交流協(xié)作、解決問題的能力；創(chuàng)建組內(nèi)、組件、師生以及生生之間的交流空間和成果分享的展示空間，促進(jìn)交流；通過系統(tǒng)行為數(shù)據(jù)反饋、個(gè)性化出題以及及時(shí)評分機(jī)制促進(jìn)學(xué)習(xí)者反思，從而及時(shí)調(diào)整學(xué)習(xí)狀態(tài)與進(jìn)程。

5.2 以基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)為學(xué)習(xí)方式

基于項(xiàng)目的有意義學(xué)習(xí)更加易于學(xué)習(xí)者理解且更加有利于學(xué)習(xí)者進(jìn)行遷移[9]，同時(shí)也是進(jìn)行有意義學(xué)習(xí)較為常見的方式。元認(rèn)知能力、溝通協(xié)作能力以及解決問題能力都是通過小組項(xiàng)目的學(xué)習(xí)方式來達(dá)成，項(xiàng)目小組也相當(dāng)于一個(gè)學(xué)習(xí)共同體。本系統(tǒng)在小組項(xiàng)目模塊中，通過創(chuàng)建項(xiàng)目小組，進(jìn)行組內(nèi)在線交流與小組分工；通過組內(nèi)溝通協(xié)作以及聯(lián)系所學(xué)知識進(jìn)行項(xiàng)目主題確定，并制定項(xiàng)目計(jì)劃，最終產(chǎn)出小組項(xiàng)目成果，整個(gè)過程中組內(nèi)成員不斷交流協(xié)作，共同完成意義建構(gòu)；對項(xiàng)目結(jié)果進(jìn)行展示，教師、組間進(jìn)行評分，及時(shí)反饋能夠促進(jìn)學(xué)習(xí)的良性循環(huán)[26]，這不僅鍛煉了學(xué)習(xí)者的表達(dá)能力，促進(jìn)其反思，同時(shí)也是對學(xué)習(xí)者元認(rèn)知能力的培養(yǎng)；最后，從發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目主題到最后項(xiàng)目產(chǎn)出結(jié)果的這個(gè)過程中，學(xué)習(xí)者的問題解決能力也得到了培養(yǎng)。

5.3 以深度學(xué)習(xí)三個(gè)階段為學(xué)習(xí)過程

本研究將有意義學(xué)習(xí)定位于課前意義學(xué)習(xí)準(zhǔn)備、課中意義建構(gòu)遷移以及課后評價(jià)反思三個(gè)階段，并依據(jù)三個(gè)階段的具體內(nèi)涵，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)游戲化編程平臺的功能。

課前有意義學(xué)習(xí)準(zhǔn)備階段主要是完成學(xué)習(xí)前的準(zhǔn)備工作，為后續(xù)知識建構(gòu)提供基本條件。基礎(chǔ)知識模塊的視頻課程可以用于課前預(yù)習(xí)，以便對課堂內(nèi)容有所了解，游戲化測試模塊可用于學(xué)生課前學(xué)習(xí)后進(jìn)行測試，提升對編程的興趣，此模塊也可以在平時(shí)的編程練習(xí)中使用，提升學(xué)習(xí)動機(jī)；小組項(xiàng)目模塊開始要?jiǎng)?chuàng)建項(xiàng)目小組、考慮項(xiàng)目主題等；個(gè)人中心需要錄入個(gè)人班級學(xué)號等信息，便于之后行為數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析。

課中意義建構(gòu)遷移階段主要實(shí)現(xiàn)知識的建構(gòu)和遷移理解，也是有意義學(xué)習(xí)的核心階段。編程課程學(xué)習(xí)中需要針對知識點(diǎn)進(jìn)行學(xué)習(xí)、挖掘重難點(diǎn)、進(jìn)行知識點(diǎn)練習(xí)以及遷移運(yùn)用；小組項(xiàng)目中需要聯(lián)系所學(xué)的知識點(diǎn)以及遷移運(yùn)用的啟發(fā)，不斷構(gòu)思和完善項(xiàng)目方案并制定計(jì)劃，最終產(chǎn)出項(xiàng)目成果；個(gè)人中心主要負(fù)責(zé)跟蹤學(xué)習(xí)行為產(chǎn)出學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，以便促進(jìn)學(xué)生反思和培養(yǎng)學(xué)生的元認(rèn)知能力。

課后評價(jià)反思階段則主要關(guān)注于學(xué)生與教師之間的評價(jià)、點(diǎn)贊、打分等操作以及學(xué)生的自我監(jiān)控。

5.4 以數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析監(jiān)控學(xué)習(xí)行為

游戲化編程平臺跟蹤學(xué)生行為，統(tǒng)計(jì)其學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，主要用來實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)者對自我學(xué)習(xí)的監(jiān)控、調(diào)節(jié)和反思。知識圖譜（反映學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握情況以及學(xué)習(xí)進(jìn)程）、分?jǐn)?shù)排行（在游戲化測評中的得分情況）、個(gè)人行為數(shù)據(jù)查看（評論數(shù)、點(diǎn)贊數(shù)等）以及根據(jù)學(xué)習(xí)者大體情況個(gè)性化出題等相關(guān)內(nèi)容，學(xué)習(xí)者通過查看并分析自己參與學(xué)習(xí)的相關(guān)歷程，監(jiān)督自我學(xué)習(xí)行為；教師通過查看班級學(xué)生學(xué)習(xí)情況，對學(xué)生合理干預(yù)和監(jiān)督。

5.5 以多元評價(jià)方式評估學(xué)習(xí)結(jié)果

基于有意義學(xué)習(xí)的編程平臺是學(xué)習(xí)共同體一起參與實(shí)現(xiàn)問題解決的過程，且元認(rèn)知能力的培養(yǎng)要求多元的評價(jià)方式。因此，游戲化編程平臺的評價(jià)方式也采用多元評價(jià)的模式，小組項(xiàng)目的評價(jià)方式包括同伴之間互評和教師評價(jià)，評價(jià)內(nèi)容主要是對學(xué)習(xí)共同體的學(xué)習(xí)活動、學(xué)習(xí)結(jié)果評價(jià)、點(diǎn)贊、打分等；個(gè)人的評價(jià)方式綜合學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)、同伴互評、積分排行榜徽章等。

5.6 以個(gè)性化推薦和及時(shí)反饋的方式促進(jìn)學(xué)習(xí)反思

在編程學(xué)習(xí)過程中，每個(gè)人對于不同知識點(diǎn)的理解能力和掌握程度都是不同的，因此，個(gè)性化推薦與反饋顯得尤為重要。游戲化編程平臺會根據(jù)學(xué)習(xí)者答題的情況以及知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行題目的個(gè)性化推薦，幫助學(xué)習(xí)者掌握比較薄弱的知識點(diǎn)；此外平臺會及時(shí)對學(xué)習(xí)者答題情況做出反饋，便于學(xué)習(xí)者明確知識點(diǎn)，促進(jìn)學(xué)習(xí)者反思。

有意義學(xué)習(xí)的理論為編程教育平臺的設(shè)計(jì)開發(fā)提供了一個(gè)理論基礎(chǔ)，本文通過分析有意義學(xué)習(xí)的相關(guān)理論，總結(jié)了有意義學(xué)習(xí)的教學(xué)過程的主要表現(xiàn)：學(xué)生主動參與學(xué)習(xí)過程，明確整個(gè)學(xué)習(xí)過程以及每個(gè)階段的學(xué)習(xí)目標(biāo)，在學(xué)習(xí)過程中能夠積極參與討論進(jìn)行知識建構(gòu)，并在課后及時(shí)反思以完善知識建構(gòu)體系，以達(dá)到能夠綜合、靈活運(yùn)用所學(xué)知識的一種學(xué)習(xí)過程。并結(jié)合學(xué)習(xí)者中心設(shè)計(jì)的理念進(jìn)行了有意義學(xué)習(xí)的游戲化變成平臺的設(shè)計(jì)與開發(fā)，面向?qū)W習(xí)者學(xué)習(xí)主動性、元認(rèn)知能力、溝通協(xié)作能力以及解決問題能力的促進(jìn)和培養(yǎng)。從技術(shù)層面上幫助學(xué)習(xí)者提高學(xué)習(xí)興趣，從而主動的參與課堂活動和小組交流討論，并通過技術(shù)手段為學(xué)習(xí)小組的構(gòu)建與學(xué)習(xí)過程提供支架，注重個(gè)人學(xué)習(xí)和小組學(xué)習(xí)，從而真正達(dá)到有意義學(xué)習(xí)。此外，本文還基于此平臺就學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)行為、學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)過程以及學(xué)習(xí)反思提出了相應(yīng)的建議：以有意義學(xué)習(xí)為主要的學(xué)習(xí)方法、以基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)為主要的學(xué)習(xí)方式、以深度學(xué)習(xí)的三個(gè)階段為主要的學(xué)習(xí)過程、通過行為數(shù)據(jù)監(jiān)控學(xué)習(xí)行為、以多元評估方式評估學(xué)習(xí)結(jié)果以及利用個(gè)性化推薦和及時(shí)反饋的方式促進(jìn)學(xué)習(xí)者反思。最后，本研究設(shè)計(jì)和開發(fā)了游戲化編程平臺并基于此提出了一些學(xué)習(xí)建議，但學(xué)習(xí)的最終結(jié)果如何應(yīng)該在實(shí)際的教學(xué)中進(jìn)行檢驗(yàn)，因此之后本研究會將此進(jìn)行實(shí)踐，以期能夠?qū)幊虒W(xué)習(xí)有所貢獻(xiàn)。

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