基于游戲化的不插電計算機(jī)科學(xué)教學(xué)實(shí)踐

1、PAGE 6 -基于游戲化的不插電計算機(jī)科學(xué)教學(xué)實(shí)踐摘要：基于游戲化的不插電計算機(jī)科學(xué)教學(xué)是借助游戲化教學(xué)方式，讓學(xué)生沉浸在輕松有趣的游戲中，自然而然地了解和掌握相關(guān)信息技術(shù)的知識和原理。本文作者構(gòu)建了基于游戲化的不插電計算機(jī)科學(xué)教學(xué)模式，該教學(xué)模式不僅能讓學(xué)生在游戲化體驗(yàn)學(xué)習(xí)循環(huán)中收獲有意義的學(xué)科知識，還能讓其發(fā)揮想象，激發(fā)創(chuàng)意，有效提升計算思維能力以及與同伴溝通交流能力。關(guān)鍵詞：游戲化教學(xué);不插電計算機(jī)科學(xué)中圖分類號：G434文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A論文編號：1674-2117（2022）10-0040-03不插電計算機(jī)科學(xué)以一種沒有計算機(jī)參與的方式，透過一些既有趣又簡易的活動，圍繞計算機(jī)科學(xué)的核心

2、知識，通過認(rèn)識計算機(jī)解決問題的過程，理解其中的概念、原理，幫助學(xué)生理解技術(shù)背后的思想和科學(xué)，理解技術(shù)如何被設(shè)計，感受學(xué)科所涵蓋的創(chuàng)意和趣味，提高問題解決的能力，發(fā)展思維能力。因此，不插電計算機(jī)科學(xué)對于幫助學(xué)生理解計算機(jī)的運(yùn)行原理、編程的邏輯規(guī)律、算法的執(zhí)行過程等這些難以理解、無法直觀看到的學(xué)科知識有著一定的優(yōu)勢，可作為小學(xué)信息技術(shù)教育中的重要補(bǔ)充?；谟螒蚧牟徊咫娪嬎銠C(jī)科學(xué)教學(xué)模式游戲是一個系統(tǒng)，玩家們在其中執(zhí)行抽象的任務(wù)，任務(wù)由規(guī)則、互動性和反饋界定，產(chǎn)出量化結(jié)果，并經(jīng)常伴有情緒反應(yīng)，研究發(fā)現(xiàn)，游戲在娛樂的同時還能鍛煉學(xué)習(xí)能力、運(yùn)動能力和推理能力。游戲化就是運(yùn)用游戲機(jī)制加上美學(xué)和思維手段來

3、吸引他人，鼓勵行為，最終達(dá)到兩個目的：促進(jìn)學(xué)習(xí)和解決問題?；谟螒蚧牟徊咫娪嬎銠C(jī)科學(xué)教學(xué)是借助游戲化教學(xué)方式，讓學(xué)習(xí)變得有趣且更加簡單，讓學(xué)生主動學(xué)習(xí)和探究相關(guān)信息技術(shù)的知識和原理，了解事物的本質(zhì)。同時，在學(xué)生玩游戲的過程中，會遇到各種問題和挑戰(zhàn)，在解決問題的同時，學(xué)生會掌握一些解決問題的規(guī)則和方法，從而培養(yǎng)計算思維，激發(fā)創(chuàng)意，提升同伴溝通能力等。為此，筆者構(gòu)建了基于游戲化的不插電計算機(jī)科學(xué)教學(xué)模式（如圖1）。根據(jù)建構(gòu)主義、游戲化學(xué)習(xí)理論、體驗(yàn)式學(xué)習(xí)研究的啟示，該教學(xué)模式立足于課前教師的充分準(zhǔn)備和課中學(xué)生在玩中學(xué)以及教師的組織引導(dǎo)。課前制訂的教學(xué)目標(biāo)應(yīng)以培養(yǎng)計算思維為主，兼具培養(yǎng)合作精神、創(chuàng)

4、新能力等，一方面體現(xiàn)不插電活動的價值，另一方面對游戲活動有定向、調(diào)控和評價的功能;教師設(shè)計的游戲以趣味性為主，難度為初級，有助于學(xué)生在了解規(guī)則后快速入手，為創(chuàng)意設(shè)計打好基礎(chǔ);需要準(zhǔn)備的材料應(yīng)具備的特征是貼近生活的簡單物品，且能兼顧游戲和學(xué)習(xí)使用。課堂教學(xué)以“不插電計算機(jī)科學(xué)游戲化體驗(yàn)學(xué)習(xí)循環(huán)”的結(jié)構(gòu)組織，循環(huán)包括以下四個步驟。（1）游戲體驗(yàn)。體驗(yàn)是體驗(yàn)式學(xué)習(xí)的核心理念，即只有做過了才有真切的感觸。讓學(xué)生親身體驗(yàn)趣味游戲，研究策略，能夠開發(fā)學(xué)生解決問題的能力，使其在愉悅的氛圍中探索、領(lǐng)悟?qū)W科知識的特點(diǎn)和規(guī)律，幫助學(xué)生理解計算機(jī)科學(xué)的知識概念和解決問題的過程，對學(xué)生計算思維的培養(yǎng)起到較為直接的提效

5、作用。（2）逆向檢測。由于紙筆不能和學(xué)生產(chǎn)生直接互動，所以需要人工檢測游戲中學(xué)生對知識的掌握情況，這個步驟并非累贅，相反，通過同伴間策略交換檢查的方法，將游戲策略倒推后檢查與最初的任務(wù)是否匹配，可以作為知識鞏固的有效手段。檢測的過程也是學(xué)生向同伴展示成果的過程，他們討論交流，思想相互碰撞，共同發(fā)展，不僅提升了合作能力，還能增進(jìn)感情。（3）創(chuàng)意設(shè)計。精心設(shè)計的游戲會有多個且合適的難度等級，可以促使玩家在游戲中不斷學(xué)習(xí)，這樣的游戲容易入手且更吸引人，教師課前準(zhǔn)備初級難度的游戲，以幫助學(xué)生快速適應(yīng)，而進(jìn)階游戲交給學(xué)生來設(shè)計。創(chuàng)意設(shè)計的過程給學(xué)生搭建了良好的創(chuàng)造環(huán)境，并尊重學(xué)生的個體化差異，使得不同性

6、格、不同能力的學(xué)生都能在自己的基礎(chǔ)上有所發(fā)展，在激發(fā)他們創(chuàng)造性的同時使其有收獲更多成就感。（4）測評反思。從游戲到游戲化必須經(jīng)過的一環(huán)就是反思，此時的反思既包括對游戲策略的反思，也包括對新游戲設(shè)計合理性的反思。通過評價和反思，學(xué)生會主動地對之前的設(shè)計進(jìn)行修改和完善，促進(jìn)了通過元認(rèn)知能力來調(diào)節(jié)、管理和監(jiān)督認(rèn)知過程能力的發(fā)展，而隨著學(xué)習(xí)循環(huán)的推進(jìn)，學(xué)生展現(xiàn)出的自主管理行為也會增加，他們能越來越熟悉如何調(diào)節(jié)、管理和監(jiān)督自己與他人的認(rèn)知過程。不插電計算機(jī)科學(xué)游戲化體驗(yàn)學(xué)習(xí)循環(huán)注重學(xué)生在游戲過程中的體驗(yàn)和思考，在游戲策略中暗藏計算機(jī)科學(xué)的相關(guān)知識、原理，通過游戲體驗(yàn)、逆向檢測、創(chuàng)意設(shè)計、測評反思激發(fā)學(xué)生

7、的學(xué)習(xí)興趣和探索欲望，培育學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)，最終真正達(dá)到了“玩中學(xué)”的教學(xué)效果。教學(xué)實(shí)踐不插電計算機(jī)科學(xué)可以作為信息技術(shù)課程的有效補(bǔ)充，結(jié)合當(dāng)前信息技術(shù)課程開設(shè)情況，筆者嘗試在小學(xué)中年級段開展“有趣的數(shù)字畫”“寫一份密碼信”“指揮機(jī)器人”“機(jī)器人闖迷宮”等活動，從趣味游戲中了解像素、壓縮等計算機(jī)原理以及程序設(shè)計基礎(chǔ)知識，并在高年級段開展“讀心術(shù)游戲”“解密圣誕彩燈”“傳音游戲”“AR眼鏡不神秘”等活動，從游戲中了解二進(jìn)制、人工智能等知識。以下是基于游戲化的機(jī)器人闖迷宮一課的教學(xué)設(shè)計。1.創(chuàng)設(shè)情境，游戲體驗(yàn)學(xué)生在之前的指揮機(jī)器人游戲中已經(jīng)了解前進(jìn)、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、重復(fù)指令，在迷宮游戲中教師創(chuàng)設(shè)迷宮情境

8、，并出示迷宮地圖（如圖2），說明游戲規(guī)則：機(jī)器人的能量只有10L，即只能做10個動作，在能量耗盡前必須取得“能量星”*，每顆能量星可獲得10L能量。學(xué)生通過第一次計算得知，從入口到出口至少需要13L能量，必須在中途去獲取能量星。于是學(xué)生開始第二次計算，了解到取得下層能量星至少需要這8個動作，可增加2個能量，即到達(dá)出口必須至少獲取兩顆能量星。經(jīng)過初步的計算后，學(xué)生制訂各自的游戲策略，寫下闖關(guān)指令，在完成闖關(guān)任務(wù)的過程中，培養(yǎng)算法意識，提升計算思維。2.逆向檢測，學(xué)習(xí)鞏固關(guān)注能盡快走出迷宮的學(xué)生使用了獲取前兩顆能量星的策略;關(guān)注指令精簡的學(xué)生使用了獲取下層兩顆能量星的策略;關(guān)注能剩余更多能量的學(xué)生

9、使用了獲取所有能量星的策略不管使用哪種策略，在這個環(huán)節(jié)中，教師都應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生用逆向檢測來判斷指令的正確性，同伴交換指令，在地圖上畫出相應(yīng)的線路，以此檢查指令是否完全正確。根據(jù)指令模擬機(jī)器人行動能有效地鞏固對指令的掌握，如果發(fā)現(xiàn)指令有錯誤，也能起到吸取教訓(xùn)、加深印象的作用。接著，教師引導(dǎo)學(xué)生分析多種策略的優(yōu)缺點(diǎn)，在鞏固知識的同時，再次提升計算思維能力。3.創(chuàng)意設(shè)計，深入體驗(yàn)優(yōu)秀的游戲通常通過加大挑戰(zhàn)難度或增加挑戰(zhàn)來使玩家不斷挑戰(zhàn)，在這個環(huán)節(jié)中，教師鼓勵學(xué)生對這個游戲進(jìn)行完善，使其更加好玩。學(xué)生開始發(fā)揮創(chuàng)意，如加入新元素或者設(shè)計更多變、更深層次的挑戰(zhàn)來升級游戲，同時也會改善任務(wù)執(zhí)行的能力，制訂新的策

10、略來應(yīng)對新的挑戰(zhàn)。有的學(xué)生在迷宮中設(shè)計能獲取到更多能量的“能量蘋果”;有學(xué)生設(shè)計了反面角色“消能井”，如果掉進(jìn)去游戲就會終止（如圖3）在給新游戲思考策略的同時，他們會積極地將自己的游戲推薦給同學(xué)，這樣既提升了自身的成就感，也實(shí)現(xiàn)了真正的人際互動。4.測評反思，素養(yǎng)提升學(xué)生通過分析自己和他人新游戲的策略，在測評中會收獲更多的體驗(yàn)，包括對自己創(chuàng)意的反思，也會獲得他人的啟發(fā)、建議，從而隨時調(diào)整游戲的難度。通過反思不斷改進(jìn)游戲的設(shè)計，并重新思考游戲策略，學(xué)生的元認(rèn)知能力得以提升，并且近側(cè)發(fā)展區(qū)間不斷擴(kuò)大，讓整個學(xué)習(xí)過程始終保持在“再努力一點(diǎn)就能完成”的水平，也實(shí)現(xiàn)了知識、能力、情感的整合，以及信息技術(shù)

11、學(xué)科素養(yǎng)的提升。反思游戲化教學(xué)能給學(xué)生提供公平的學(xué)習(xí)機(jī)會，并能讓學(xué)生獲得及時反饋，使其有價值感、成就感，還能讓學(xué)生開展良好的人際互動。通過查閱不插電的計算機(jī)科學(xué)的相關(guān)文獻(xiàn)，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐筆者發(fā)現(xiàn)，不插電的計算機(jī)科學(xué)應(yīng)用于小學(xué)信息技術(shù)基礎(chǔ)知識和原理的教學(xué)，其游戲化教學(xué)的方式能讓學(xué)生在邊玩邊學(xué)中收獲信息學(xué)科中有意義的科學(xué)知識，還能發(fā)揮想象，激發(fā)創(chuàng)意，有效提升計算思維能力以及與同伴溝通交流能力。但游戲化教學(xué)不等同于玩游戲，在教學(xué)中教師應(yīng)起到組織引導(dǎo)的作用，如留心觀察學(xué)生在游戲中的表現(xiàn)，及時調(diào)整學(xué)生專注度、合作情況等課堂行為，鼓勵學(xué)生開發(fā)自身的問題解決能力和創(chuàng)新能力;在適當(dāng)?shù)臅r機(jī)設(shè)疑，用問題幫助學(xué)生建立思維路徑，鼓勵學(xué)生通過語言描述思維過程;根據(jù)課堂實(shí)際情況合理調(diào)整學(xué)習(xí)循環(huán)各步驟的時間，引導(dǎo)學(xué)生提高活動效率，并充分建構(gòu)自己的認(rèn)知體系，做到真正的“知行合一”等。參考文獻(xiàn)：1TimBell