闖關教學模式驅動下的編程類課程教學研究

宋光信,葉 偉,高和平

(浙江安防職業技術學院,浙江 溫州 325024)

0 引言

闖關教學模式是一種基于游戲闖關理念的教學模式,具有趣味性、挑戰性、互動性等特點。闖關教學模式將教學內容設計成游戲關卡,每個關卡都具有一定的挑戰性,能夠激發學生學習興趣,促進學生自主學習和培養合作能力。

本文基于闖關教學模式,對編程類課程教學進行改革研究,取得了良好的效果。2年的教學實踐證明,闖關教學模式能夠有效地調動學生學習的積極性,最終提高學生學習效果[1]。

1 傳統教學的特點

傳統教學是一種以教師為主導、以講授為主的教學模式,具有知識傳授的優勢,但也存在學生學習被動、難以培養創新能力等弊端[2]。

1.1 教師主導的課堂

傳統教學模式下,教師為主導者,學生為被動接受者。這種教學模式導致學生學習被動、缺少主動參與和探索的機會,不利于培養學生的主動性和創造性[3]。

隨著時代的發展,學生更加注重學習的互動性和參與性。傳統教學模式難以滿足現代學生的學習需求,需要尋求更加靈活和創新的教學方式。

1.2 單向的知識傳遞

傳統教學側重于知識的單向傳遞。這種方式限制了學生的思考和質疑,不利于培養創新精神和批判性思維。然而,編程類課程的學習并不是單向的灌輸過程,而是學生在與教師、同伴和教材的互動中主動建構的過程。

1.3 標準化教學

傳統教學通常采用統一的教學方法和教材,忽視了學生的個性化需求和差異。這種標準化教學限制了學生的發展空間,無法滿足學生的興趣和特長。每個學生都是獨特的個體,有著不同的學習需求和方式。標準化教學無法滿足學生的個性化需求,限制了學生的潛力和才能。

1.4 缺乏互動與參與

傳統課堂中缺乏有效的師生互動,教師往往注重知識的傳遞,忽視了學生在學習過程中的參與和合作。學生之間也缺乏互相學習和討論的機會,導致學習過程單調乏味、缺乏活力。需要采用更加注重互動和參與的教學模式,激發學生的學習興趣和動力,提高學習效果。

1.5 評價方式單一

一般的教學往往采用考試或者測驗等形式來評價學生的學習成果[4]。然而這種評價方式過于注重結果,忽視了學生的學習過程和實際應用能力。學生常常為了應對考試而進行機械式記憶,缺乏對知識的實際運用和創新能力的考查。這樣的評價方式無法全面地反映學生的學習成果和能力發展情況。因此,需要采用更加多元化的評價方式,關注學生的全面發展,激發學習興趣和創新精神。

2 闖關教學模式的定義和原理

闖關教學模式是一種基于游戲闖關理念的新型教學模式,借鑒了游戲中的闖關元素,將學習內容設計成一系列的關卡,讓學生在完成關卡的過程中,主動獲取知識、提升技能,從而實現深度學習和意義建構。

在這種模式下,學生需要展現出自主性、探究性和實踐性等特點。闖關教學模式的原理主要包括以下幾點。

2.1 游戲化學習

借鑒游戲的激勵機制和闖關的挑戰性,使學習過程變得富有趣味性,激發學生的學習興趣和動力。通過設置多樣化的關卡和獎勵機制,鼓勵學生積極參與并不斷挑戰自我。

2.2 建構主義理論

基于建構主義理論,強調學生在實際情境中通過主動探索和合作,建構自己的知識體系。闖關教學模式注重創設真實或接近真實的情境,引導學生發現問題、解決問題,并從中建構自己的知識體系。

2.3 任務驅動

每次課程中通過設置具有挑戰性的幾個任務,引導學生主動探索和學習,促進學生對知識的理解和應用。同時,任務的設計要符合學生的認知水平和實際需求,具有一定的難度和挑戰性,以激發學生的探究欲望和學習動力。

2.4 個性化學習

關卡的設計要考慮學生的個性化需求和能力差異,允許學生有自己的節奏和興趣進行學習。通過設置不同難度等級的關卡,滿足不同學生的需求,使每個學生都能在適合自己的學習環境中得到成長和發展。

2.5 協作與交流

鼓勵學生之間的協作與交流,培養團隊合作和溝通能力,促進知識的共享和深化。通過小組協作、討論交流等方式,讓學生在合作學習中互相啟發、互相幫助,共同解決問題并提高學習效果。

2.6 及時反饋

提供及時的學習反饋,幫助學生了解自己的學習狀況,調整學習策略。反饋可以是來自教師的指導建議,也可以是來自同伴的評價和分享。通過及時反饋,學生可以發現自己的不足之處并加以改進,同時也可以分享自己的學習成果和經驗。

2.7 多元化評價

采用多元化的評價方式,包括過程性評價和結果性評價,全面反映學生的學習成果和能力發展[5]。評價方式可以包括作品評價、口頭表達、自我評價等,以全面反映學生的學習成果和能力發展。通過多元化的評價方式,鼓勵學生發揮自己的特長和優勢,同時激發學生的學習動力和創造力。

3 教學新模式實現路徑

3.1 主要思路

本項目主要通過建設基于闖關式的實踐教學平臺來實現闖關教學模式驅動下的課堂教學改革。大規模開放的基于闖關式的實踐教學平臺,形成了以軟件定義的“闖關式實訓項目”為核心的新型網構化工程教育模式,從而實現課堂學習和項目實踐2大類教學活動的有機結合。闖關教學模式流程如圖1所示,將課程內容貫穿實訓制作、實戰、測評的每一個環節,同時需要能對學生的過程數據進行分析,如學習效率分析、能力值分析。

圖1 闖關教學模式流程

3.2 挖掘游戲元素結合教學改革

在闖關教學模式中,游戲元素的運用不僅是為了增加趣味性,更重要的是能夠促進學生主動學習、增強互動,并培養解決問題的能力。

3.2.1 利用游戲機制激發學生的內在動機

積分、等級和獎勵等機制可以有效地激發學生的內在動機,使學生更加投入學習。這些機制不僅讓學生有機會展示自己的能力,還能讓學生體驗到完成任務后的成就感。通過合理的積分制度和等級制度提升規則,教師可以引導學生不斷挑戰自我,提高學習效果。

3.2.2 利用游戲情境增強學生的沉浸感

創設逼真的游戲情境可以讓學生更加投入學習,增強沉浸感。可以將課程內容與實際開發場景相結合,為學生提供模擬的開發環境,讓學生在解決實際問題的過程中掌握知識。此外,故事背景和角色扮演也可以幫助學生更好地理解課程內容,提高學習興趣。

3.2.3 設計具有挑戰性的關卡任務

挑戰性的關卡任務可以促使學生積極思考和探索,培養學生解決問題的能力。可以根據學生的實際情況和課程目標,設計不同難度級別的關卡任務[6]。這些任務可以涉及不同的知識點和技能要求,讓學生在解決問題的過程中不斷挑戰自我。同時,還可以設計團隊合作任務,培養團隊協作能力。

3.2.4 利用游戲互動促進學生之間的交流與合作

游戲互動可以促進學生之間的交流與合作,提高學習效果。可以利用排行榜、社區交流和合作關卡等方式激發學生的競爭意識和合作精神。通過與其他學生互動交流,學生可以分享學習心得、討論問題,從而共同進步。此外,還可以組織學生進行團隊競賽或合作項目,培養團隊合作精神和溝通能力。

3.2.5 創新游戲元素,持續改進教學模式

隨著技術的發展和教學理念的更新,教師應該不斷創新游戲元素,持續改進闖關教學模式。教師可以關注最新的教育游戲設計和開發動態,了解最新的游戲機制和元素,并將其融入教學中。同時,還應該根據學生的反饋和教學效果評估,不斷調整和優化游戲設計,提高學生的學習效果。

3.3 闖關教學模式在“PHP安全開發”課程中的應用

本次教學改革建設基于闖關式的實踐教學平臺,探索基于闖關教學模式驅動的混合式教學模式、協同教學過程模型、教學資源構建模型、基于闖關教學模式驅動的教學質量評估模型等研究內容,并選取信息安全技術應用類專業課程作為研究對象,開展大規模的實踐案例構建與有效性驗證,最終輸出滿足企業迫切需要的職業人才。

實踐平臺選取后,詳細設計每個任務的內容、要求、評分標準等,采用項目驅動的互動教學模式,每一章知識點對應2～3個項目任務,學生通過完成任務來學習知識與技能。在原有課程內容基礎上增加2～3個實際項目的設計與實現[7]。詳細制定每個項目的實施方案,包括需求分析、技術方案、任務分配、時間節點等內容。同時分析每個項目和案例對應的知識點,與課程大綱相結合。

3.4 課程資源庫建設

根據編程類課程的需要,新建課程名稱,在課程中將班級成員導入進來,同時可以在課程中創建實踐的關卡。進入課程后,為不同的知識點新建不同的關卡,關卡也可以融入課程思政的內容。在每一個課程設置相應的任務后,學生在教師授課后,可以進行闖關,學生可以在闖關平臺上了解知識點和闖關的要求,同時可以根據要求完成代碼設計,并可以自行進行測評。

4 教學改革的效果

4.1 學習興趣顯著提高

通過對比實驗班和傳統班的學生學習效果,發現闖關教學模式在“PHP安全開發”課程實踐中具有顯著的優勢。通過詳細設計每個任務的具體內容、要求與評分標準,大部分學生的學習興趣顯著提高。同時,要分析互動教學模式的理論基礎與教學優勢,設計在項目實施過程中的學生互動與交流方式,制定教師的教學角色與學生的學習作用轉變等。學生完成測評后,可以看到自己是否通過,以及通過時間等信息。學生對類似游戲升級非常感興趣,關卡設置了闖關成功后會獲得相應金幣以及每一關的排行榜,大大提高了學生的積極性。

4.2 課程內容得到優化

通過實訓通關率排行,能了解到部分課程內容學生掌握情況并不是十分理想,可以再對這部分內容進行優化,最終達到所有知識點都能掌握的目的。分析每個項目涉及的專業知識與技能,與課程教學目標的對應關系,使學生在實踐中理解并掌握相關理論知識。

4.3 學習效率提升

每個任務與項目實施都制定評分細則,如任務完成情況、代碼或方案的質量等,每項占不同比重。同時,根據學生的學習進步與活躍程度設定過程性評價,力求全面評價學生的理論與實踐學習效果。學生的學習效率如圖2所示,其中縱坐標表示學習效率,計算方法為logx(實訓總得分/實訓總耗時),橫坐標將本課堂中所有學生以排名的方式進行顯示,橫向箭頭表示整個課堂學生表現的平均值。1個小圓點代表1個學生的學習效率,小圓點越高,學習效率越高,水滴表示當前學生的學習效率值。橫向箭頭表示整個課堂學生表現的平均值。

圖2 學生的學習效率

4.4 學習能力增強

闖關教學模式將教學內容設計成游戲關卡,每個關卡都具有一定的趣味性,能夠激發學生的學習興趣[8]。闖關教學模式要求學生在完成每個關卡后才能進入下一關,具有一定的挑戰性,能夠激發學生的學習動機。學生在學習過程中,能夠體驗到挑戰和成功的喜悅,從而提高學習動機。闖關教學模式將教學內容分解成多個小任務,每個小任務都具有一定的難度,能夠促進學生的自主學習。學生在學習過程中,能夠根據自己的能力,選擇適合自己的學習任務,從而提高學習效率。闖關教學模式鼓勵學生之間進行合作交流,具有一定的互動性,能夠促進學生的協作能力培養。學生在學習過程中,能夠與同學互相幫助,共同解決問題,從而提高學習效果。通過2年的實踐,通過平臺的能力值,能了解到學生對這門課程的學習能力。

4.5 更易適應工作

闖關教學模式將教學內容設計成游戲關卡,同時大部分關卡會融入實際工作場景。同時闖關教學模式可以有效幫助學生提高自身素質,從而更易進入工作狀態。闖關教學模式可以幫助學生養成良好的學習習慣,提高學習興趣和動機。闖關教學模式可以幫助學生培養自主學習能力和實踐能力,從而更好地適應工作要求。

培養學生團隊協作能力。未來進入工作中,需要學生能夠與他人有效合作,共同完成任務。通過闖關教學模式的鍛煉,學生可以提早適應團隊協作的方式,從而更好地適應工作團隊。

5 結語

闖關教學模式在“PHP安全開發”課程教學中具有顯著優勢和應用價值。通過將學習內容設計成一系列關卡,引導學生通過自主探究、團隊協作等方式完成關卡任務,能夠激發學生的學習興趣和主動性,提高學習效果。闖關教學模式具有趣味性、挑戰性、互動性等特點。在闖關教學模式的驅動下,編程類課程教學能夠更加生動活潑,學生的學習興趣和學習效果也能夠得到提高。未來,將在更多的編程類課程中推廣和應用闖關教學模式,進一步完善該模式的教學方法和評估標準,以期為教育改革提供更多有益的參考和借鑒。