初中程序設計課程游戲化教學模式研究

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隨著人工智能時代的到來，中小學編程教育受到越來越多的關注。Ｐｙｔｈｏｎ語言因其語法簡單、重視解決問題思維等特點，在程序設計課程中得到普及，成為中小學編程學習的一種趨勢。然而筆者在在實習過程以及和信息技術一線教師交流中了解到，初中生的信息技術課堂中主要采用教師講授基礎知識、學生平臺練習的模式。學生大多只能編寫簡單的運算類或者輸出類代碼，在這個過程中收獲更多的是練習和模仿，需求無法得到滿足，以致學生缺乏對Ｐｙｔｈｏｎ語言學習的興趣。教學中缺乏對學生個體差異的關注，平臺上的練習組織沒有充分體現(xiàn)知識系統(tǒng)且反饋只有簡單的正誤判斷和英文錯誤原因，不利于學生的認知。基于此，本研究嘗試從序列型／全局型學習風格和游戲化教學出發(fā)，思考如何在游戲化教學中設計不同學習風格策略來促進學生學習動機的提高和認知的發(fā)展，為初中Ｐｙｔｈｏｎ課程的有效開展提供參考。

一、游戲化教學和學習風格

游戲化在教育領域受到廣泛關注，Ｄｅｔｅｒｄｉｎｇ等人提出游戲化是“在非游戲化情境下使用游戲化設計元素來激勵用戶參與”［１］。陶侃認為游戲化學習，是利用游戲的場景、內(nèi)容／平臺或交互機制等來進行學習的過程。［２］祝士明等人認為游戲化學習是在學習過程中采用游戲化的方式，包括教師在教學過程中的教學手段以及學生在自主學習中的學習方式。［３］還有許多學者對游戲化教學進行了研究，盡管不同學者對游戲化教學的定義不盡相同，但提出的游戲化定義都有以下基礎要素：游戲元素、非游戲化情境、調(diào)動積極性、促進學習。如何將游戲化應用于教學也是學者研究的焦點。教學中游戲的應用方式可以分為應用已有的游戲、根據(jù)需求開發(fā)相應的游戲、學生作為開發(fā)者開發(fā)游戲、在教學中設計游戲元素或機制。Ｂｒｕｒｗａｎｄ等設計了游戲化教學模型，強調(diào)開展游戲化課堂需要與之對應的教學目標、教學能力、教學內(nèi)容。［４］蔣宇、尚俊杰等對游戲化探究學習模式進行設計與應用，將游戲化探究學習分為三個主要的階段：自主學習階段、合作探究階段和總結分享階段。［５］陳志鴻等設計出包括探索、概念介紹、魔術圈和概念應用四個階段的游戲化探究式學習模式，并將該模式應用于小學三年級數(shù)學小數(shù)概念的教學之中。［６］本文所指的游戲化教學即應用游戲元素或機制于教學中，以游戲形式設計教學活動。對于游戲元素，被廣泛認可的是ＤＭＣ系統(tǒng)［７］，它將游戲元素分為三類：動力（Ｄｙｎａｍｉｃｓ）、機制（Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ）和組件（Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）。動力包括心流、情感、行為、關系、漸進等，可以作為個體感情投入的條件；機制包括競爭、合作、目標／挑戰(zhàn)、反饋等，可以作為游戲進程中個體參與和互動的方式；組件包括道具、任務、勛章、積分、排行榜等，是實施過程中具體的開展方式。學生可以在創(chuàng)設的游戲情境中參與同伴協(xié)作，應用知識與技能解決問題。因此，游戲化教學被預測會對學生的學習效果產(chǎn)生影響，許多學者對游戲化教學的效果進行了理論研究和實證研究。尚俊杰等提出了教育游戲的核心價值———游戲動機、游戲思維和游戲精神；［８］李玉斌等對國內(nèi)外３５項游戲化學習實驗報告的結果進行了定量分析，分析結果顯示游戲化學習對學生學習效果具有較大程度且積極的影響；［９］孫凱等提出游戲化效果研究中可能遺漏了學習動機、不同活動特征、游戲化系統(tǒng)使用時間、用戶特征四點重要要素；［１０］胡曉玲等研究表明游戲化教學效果與實施學科、對象年齡、研究人數(shù)有關。［１１］可見，游戲化教學對于每個學生的效果并不都是相同的，學生在游戲中的表現(xiàn)也會因個體的差異而不同。有相當多的研究表明，學習風格對學習效果有著至關重要的影響。學習風格最早是由美國學者Ｈｅｒｂｅｒｔ?Ｔｈｅｌｅｎ在１９５４年提出，它影響著學習者對學習內(nèi)容、學習方式、學習資源的選擇，影響學生在學習中產(chǎn)生的情感與行為，從而影響學習效果。喬愛玲基于在線教學環(huán)境，采用所羅門學習風格量表進行實證研究發(fā)現(xiàn)，信息加工和信息感知學習風格對批判性思維傾向影響顯著。［１２］李馨從序列型與全局型的內(nèi)容理解維度設計與實現(xiàn)了適應性教育游戲。［１３］Ｎ．Ｚａｒｉｃ等使用定性案例研究方法研究學生學習風格中游戲化模式（ＬＳＧＭ）在游戲電子學習課程中發(fā)揮重要的作用。［１４］可以在游戲化教學中分析學生的學習風格特點，并針對不同學習風格設計不同的游戲化策略，提供不同類型資源，激發(fā)學生興趣，促進學生的投入和參與，從而提升學習效果，更好地實現(xiàn)教學目標。

二、基于學習風格的游戲化教學策略設計

不同學者提出了不同的學習風格模型，本研究采用Ｆｅｌｄｅｒ－Ｓｉｌｖｅｍａｎ學習風格模型，此模型分別從信息加工、信息感知、信息輸入、內(nèi)容理解四個維度將學習風格分為視覺型／言語型、活躍型／沉思型、感覺型／直覺型、序列型／全局型。序列型和全局型學習風格的學習者采取的學習策略是不同的，序列型學習者傾向于按照線性順序?qū)W習知識，全局型傾向于從宏觀角度學習知識，因此，游戲化教學的實施應根據(jù)學習者的學習風格進行設計。基于序列型／全局型學習風格的游戲化教學策略設計框架如圖１所示，初中Ｐｙｔｈｏｎ程序設計課程包含教師、學習者、資源、內(nèi)容、平臺等要素，教學策略的設計以ＤＭＣ系統(tǒng)和學習風格理論為理論基礎。在Ｐｙｔｈｏｎ程序設計課程游戲化教學過程中應該采取以下設計策略，適應學習者學習風格差異。

１．序列型／全局型教法

教師對于序列型學習者是按照線性方式提供相應模塊的指導，并在深入過程中聯(lián)系前后知識點，促進學習者知識體系的完善。教師對于全局型學習者的指導是從整個知識體系出發(fā)，啟發(fā)學習者利用豐富的資源和知識體系完成任務。

２．序列型／全局型組織形式

序列型學習者游戲類型為逐級關卡闖關，學習內(nèi)容章節(jié)組織策略是在平臺上將學習內(nèi)容按邏輯劃分成小的知識點，采用關卡的方式將學習內(nèi)容按邏輯關系進行排序，然后由學習者按照順序逐個完成闖關任務。學習者只有在通過某個知識點關卡以后，才能開啟被隱藏的下一個關卡，以線性的方式逐漸完善認知。全局型學習者游戲類型為同級關卡升級，學習內(nèi)容章節(jié)組織策略是在平臺上提供整個單元學習內(nèi)容的知識點視圖，讓學習者在宏觀上掌握學習內(nèi)容的知識體系，并在游戲升級過程中進一步加強對知識體系的理解。

３．序列型／全局型拓展資源

序列型學習者以拓展資源為任務完成流程圖和階段性考核，以游戲進度的方式提示任務的完成度和知識點的體系，并以階段性考核測試學習者的掌握情況，促進學習者反思。全局型學習者以拓展資源為成果樣例和相關知識，在開始游戲前，學習者可以查看游戲任務成果樣例以了解需要達到的效果，且平臺提供豐富的相關知識提示及知識點延伸，適應全局型學習者思維跳躍、發(fā)散的特點。

４．序列型／全局型反饋方式

序列型學習者反饋方式為“分—總”形式，學習者在完成每個游戲任務后，平臺會給予相應的正誤反饋，并且提示此任務模塊的知識框架及相應知識點。當學習者完成全部任務后，平臺會提供整合所有任務的知識框架，學習者在完成任務過程中以線性學習方式將新的內(nèi)容納入知識體系。全局型學習者反饋方式為“總—分”形式，學習者在完成任務前，平臺會提供完整的知識體系，在完成各模塊時，平臺在提供正誤反饋之外，也提示此模塊的知識框架和相應知識點。

三、基于學習風格策略的初中Ｐｙｔｈｏｎ程序設計課程游戲化教學模式

八年級上冊Ｐｙｔｈｏｎ程序設計課程包括Ｐｙｔｈｏｎ程序設計基礎、Ｐｙｔｈｏｎ程序基本結構、算法與程序設計三個單元，學生在學習中往往有畏難情緒，思路不清晰。本文在游戲化教學中設計序列型／全局型學習風格策略，構建初中Ｐｙｔｈｏｎ程序設計課程游戲化教學模式（如圖２所示），旨在促進學生學習動機的激發(fā)和認知體系的發(fā)展。

１．自主學習

在教學實施前，教師首先需要分析教學內(nèi)容，確定教學目標；其次需要分析學習者學習風格特征，依據(jù)序列型／全局型學習風格策略和游戲化教學原則設計游戲目標、游戲任務和規(guī)則。Ｐｙｔｈｏｎ程序設計相較于其他語言的特點在于重視問題導向和Ｐｙｔｈｏｎ程序思維的培養(yǎng)，因此教學游戲化情景的創(chuàng)設宜以問題引起學生好奇，建立學習內(nèi)容和游戲元素的聯(lián)系，促進學生的參與度和投入度。學生此階段在教師引導下按照游戲規(guī)則自主完成較簡單的新手任務，并獲得相應的積分。

２．合作探究

在此階段學生按照學習風格傾向分成不同的隊伍，教師頒布游戲任務和游戲規(guī)則后，隊伍協(xié)作共同完成任務，達到游戲目標，獲得相應積分。序列型學習者游戲類型為逐級闖關，隊伍成員選擇相應的角色在平臺上完成任務，在完成各任務時，平臺會提供“分—總”反饋。在完成一定游戲任務后，將會展示任務完成流程圖和階段性考核，只有完成前面的任務，方能解鎖之后的任務關卡，學習者在反思的基礎上繼續(xù)完成后面的任務，直至完成總任務。全局型學習者游戲類型為同級關卡升級，平臺提供整個單元學習內(nèi)容的知識點視圖、成果樣例和拓展性資源，學習者在同一級關卡中選擇相應角色完成要求的游戲任務，獲得升級，并獲得相應“總—分”反饋。在反思的基礎上學習者繼續(xù)完成之后的任務，直至完成總任務。在此過程中，不同隊伍的積分情況將以排行榜形式展示。譚頂良教授認為，學習風格和教學模式的結合方式有兩種：一種是釆用匹配學習風格的策略；另一種是不匹配學習風格策略。因此應適當?shù)劐e位安排序列型／全局型學習風格學習者的游戲任務，促使學生全面均衡發(fā)展。

３．總結分享

學習者完成總任務后，采用教師評價、學習者互評的多元化方式對學習者表現(xiàn)和成果進行評價并根據(jù)排行榜情況對表現(xiàn)優(yōu)異的隊伍進行獎勵。本文針對序列型／全局型學習風格設計教法、組織形式、拓展資源、反饋方式方面的游戲化教學策略，構建了基于學習風格策略的初中Ｐｙｔｈｏｎ程序設計課程游戲化教學模式，希望有助于初中Ｐｙｔｈｏｎ教學中學習者動機的激發(fā)和認知的發(fā)展，從而提高學習效果。下一步的研究重點是在初中Ｐｙｔｈｏｎ程序課程中開展實踐，進行教學活動設計，以驗證此教學模式的有效性，同時獲得相關的完善教學模式。

［參考文獻］

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［１３］李馨．融入“適應性”的教育游戲結構設計模型及實驗研究［Ｊ］．遠程教育雜志，２０１５，３３（２）：９７－１０３．

作者:周曉燕 單位:浙江工業(yè)大學教育科學與技術學院