闖關(guān)游戲思想在C/C++語言程序設(shè)計課程教學(xué)中的應(yīng)用研究

劉志鋒， 魏振華， 蔣年德， 王紅玲， 徐 瑋

(東華理工大學(xué)軟件學(xué)院，江西南昌330013)

培養(yǎng)能滿足社會需要，具備動手實踐能力和自主創(chuàng)新能力的軟件工程專業(yè)應(yīng)用型人才是大學(xué)計算機(jī)教育的首要目標(biāo)［1］。C/C++語言程序設(shè)計作為計算機(jī)相關(guān)專業(yè)入門級的核心專業(yè)基礎(chǔ)編程課程，是實踐性和工程性極強(qiáng)的應(yīng)用型課程，改進(jìn)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是提高其教學(xué)質(zhì)量的必經(jīng)之路。

立體化教學(xué)可以將理論教學(xué)、實驗教學(xué)與課程設(shè)計等實踐環(huán)節(jié)有機(jī)結(jié)合，提供一種教學(xué)資源的整體解決方案［2］，將有效的空間和時間交給學(xué)生，突出個性化培養(yǎng)和能力發(fā)展。同時，“富有激情和挑戰(zhàn)”是當(dāng)代大學(xué)生擁有的一個最大特點，基于“闖關(guān)游戲式”的實踐教學(xué)方式，讓學(xué)生體驗到好似游戲中的樂趣，顛覆“被學(xué)習(xí)”角色，主動接受“闖關(guān)式”挑戰(zhàn)，對于提高學(xué)生積極性、自覺性和創(chuàng)新性有重要意義。

1 實踐教學(xué)的重要性

實踐教學(xué)是鞏固理論知識的有效途徑，是培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識的高素質(zhì)工程技術(shù)人員的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生掌握科學(xué)方法和提高動手能力的重要平臺。

C/C++語言程序設(shè)計是計算機(jī)相關(guān)專業(yè)學(xué)生的一門重要的編程基礎(chǔ)課程，作為一門高級程序設(shè)計語言，以其使用廣泛、表達(dá)能力強(qiáng)、目標(biāo)代碼運行效率高、可移植性好，既可以用來編寫系統(tǒng)軟件，又可以用來編寫應(yīng)用軟件的特點，在計算機(jī)教學(xué)中具有重要地位［3］。

該課程是一門實踐性和應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，主要目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生熟練運用、編寫程序的能力。實踐教學(xué)就是讓學(xué)生有學(xué)習(xí)和練習(xí)編程的機(jī)會，是保障語言類課程教學(xué)效果的重要環(huán)節(jié)，主要有實驗教學(xué)、綜合性的課程實習(xí)以及課程設(shè)計等。

2 “立體化”實踐教學(xué)

立體化教學(xué)在教學(xué)對象層次化、教學(xué)內(nèi)容模塊化、教學(xué)案例課題化、教學(xué)空間網(wǎng)絡(luò)化、教學(xué)手段現(xiàn)場化等方面具有突出的特點，能夠滿足培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的需要，對改善C/C++語言程序設(shè)計課程教學(xué)效果，提高學(xué)生編程能力有重要意義。

立體化教學(xué)環(huán)境提供充分的空間和機(jī)會，讓學(xué)習(xí)者去構(gòu)建自己的知識體系，有利于學(xué)生實踐能力和自學(xué)能力的培養(yǎng)［4］。

教學(xué)對象層次化:針對不同層次水平的學(xué)生，包括二本學(xué)生，三本學(xué)生，高職學(xué)生等，采用不同的難度系數(shù)以實現(xiàn)不同的教學(xué)目標(biāo);

教學(xué)內(nèi)容模塊化:按照章節(jié)和主題內(nèi)容，劃分教學(xué)模塊，分別建立教學(xué)資源和試題庫;

教學(xué)案例課題化:將不同的知識點貫穿到同一個教學(xué)案例中，從始至終不斷豐富和完善，最終課程完畢時將形成一個軟件作品;

教學(xué)空間網(wǎng)絡(luò)化:通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的不斷成熟，從而實現(xiàn)各種教學(xué)資源、考勤考核、教學(xué)評價等信息化和網(wǎng)絡(luò)化，尤其是實踐教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)化，打破時間和空間的限制，提高了實訓(xùn)的效率和質(zhì)量;

教學(xué)手段現(xiàn)場化:從日常上機(jī)練習(xí)到綜合性的課程設(shè)計以及上機(jī)考核，都在集成的一體化現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)環(huán)境完成，實現(xiàn)自主學(xué)習(xí)、練習(xí)、指導(dǎo)答疑、考試現(xiàn)場化;

教學(xué)資源立體化:紙質(zhì)教材—學(xué)習(xí)輔助光盤—網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺—實驗平臺，呈現(xiàn)一個多元立體的教學(xué)資源體系。

3 闖關(guān)游戲思想

建構(gòu)主義理論的核心是以學(xué)生為中心，強(qiáng)調(diào)學(xué)生對知識的主動探索、主動發(fā)現(xiàn)和對所學(xué)知識意義的主動構(gòu)建［5］。教師要成為學(xué)生建構(gòu)意義的幫助者，首要的是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生形成學(xué)習(xí)動機(jī)?！案吲d學(xué)來的東西永不會忘”，這句名言也充分說明了主動的學(xué)習(xí)是快樂的，也是有效率的。

游戲體驗使學(xué)習(xí)富有創(chuàng)意，易于激起學(xué)生的探索愿望［6］。學(xué)生在闖關(guān)游戲中可以時刻保持競技狀態(tài)，對游戲過程中的失誤印象深刻，易于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的動力，并注意在課堂上主動吸收相關(guān)知識點，以便應(yīng)對下一次的挑戰(zhàn)。因此闖關(guān)游戲思想符合建構(gòu)主義理論的思想和要求。

同時，建構(gòu)主義所要求的學(xué)習(xí)環(huán)境得到了當(dāng)代最新信息技術(shù)成果的強(qiáng)有力支持，使得在C/C++語言程序設(shè)計課程實踐教學(xué)過程中，采用闖關(guān)游戲式網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺成為可能。研究并設(shè)計過關(guān)難度等級，以及相應(yīng)的題庫設(shè)計和學(xué)生參與做題游戲的互動形式，使學(xué)生通過類似過關(guān)游戲的交互體驗，將知識最大化地體現(xiàn)出來，從而實現(xiàn)理想的教學(xué)效果［7］。

闖關(guān)游戲思想的應(yīng)用分為兩個層次:游戲的形式和闖關(guān)的內(nèi)容。游戲的形式指學(xué)生在闖關(guān)過程中，像玩網(wǎng)絡(luò)游戲般獲取經(jīng)驗值、學(xué)習(xí)過關(guān)秘笈、進(jìn)入下一關(guān)直至過關(guān)成功或者生命耗盡。闖關(guān)的內(nèi)容指在闖關(guān)過程中，教師或者學(xué)生可以根據(jù)實際的學(xué)習(xí)情況，設(shè)置闖關(guān)的難度系數(shù)，從而在題庫里讀取相應(yīng)關(guān)卡的題目。

4 C/C++闖關(guān)式立體化實踐教學(xué)

4．1 教學(xué)設(shè)計

C/C++闖關(guān)式立體化實踐教學(xué)過程設(shè)計主要分為三個階段，如圖1所示。

圖1 闖關(guān)式立體化實踐教學(xué)過程

第一階段:自主學(xué)習(xí)。在該階段，學(xué)生通過章節(jié)練習(xí)，遇到問題可以查看老師提供的通關(guān)寶典，在練習(xí)過程中不斷積累自己的生命值，當(dāng)生命值大于等于60時，可以進(jìn)入下一個模擬測驗階段。

第二階段:模擬測驗。在該階段，學(xué)生自己設(shè)定目標(biāo)，在規(guī)定的時間內(nèi)，完成模擬題目。在此過程中，時刻都檢測生命值是否小于60，身臨其境地體驗闖關(guān)游戲式的驚險和刺激。受挫遇阻可以查看闖關(guān)秘笈，通過在錯誤中學(xué)習(xí)加深學(xué)習(xí)效果。

第三階段:在線考試。在該階段，教師組織同學(xué)們在統(tǒng)一的時間地點，完成在線考試。通過前兩個階段的積累，同學(xué)們在此過程中，內(nèi)心充滿對考試過程的期待，因為已經(jīng)有過闖關(guān)游戲體驗，這是證明自己的關(guān)鍵時刻。在線考試過程同樣以闖關(guān)游戲形式開展，最終考試完畢同學(xué)們可以在排行榜上查看自己的成績。

4．2 C/C++闖關(guān)平臺建設(shè)

(1)題庫建設(shè)。題庫的建設(shè)是一個循環(huán)持續(xù)積累的過程，如圖2所示。上屆學(xué)生給出老師要求的題目，教師匯總題目，并將這些題目作為同學(xué)們的習(xí)題集，進(jìn)行練習(xí)和自測;教師根據(jù)同學(xué)們的做題結(jié)果對一系列的題目進(jìn)行難度評估，劃分難度系數(shù)，并對題目按照知識點提供秘笈，并導(dǎo)入到已有題庫;下屆學(xué)生的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)將按照教學(xué)設(shè)計的三個階段進(jìn)行闖關(guān)式體驗，根據(jù)同學(xué)們的闖關(guān)結(jié)果對題目難度系數(shù)適當(dāng)調(diào)整。當(dāng)下屆學(xué)生成為上屆學(xué)生后，重復(fù)這個過程，不斷修正和補(bǔ)充題庫，實現(xiàn)題庫的擴(kuò)展和更新。同時，該闖關(guān)平臺不僅支持C/C++題庫，也可建立其它科目的題庫，從而擴(kuò)大該平臺應(yīng)用范圍。

圖2 題庫建設(shè)過程

(2)平臺建設(shè)。該闖關(guān)實踐教學(xué)平臺共分為三個角色，即管理員、教師、學(xué)生，不同角色登陸系統(tǒng)具有不同的功能模塊劃分，如圖3所示。

圖3 闖關(guān)式實踐教學(xué)平臺功能結(jié)構(gòu)圖

通過該功能模塊圖可以看出，管理員角色具有題庫管理(導(dǎo)入，導(dǎo)出)、通關(guān)寶典管理、闖關(guān)秘笈管理等功能，主要提供題庫及其對應(yīng)難度系數(shù)題目的闖關(guān)秘笈;教師角色具有系統(tǒng)設(shè)置(難度，題型和題量，考試時間，生命值)、成績管理等功能，主要實現(xiàn)在線考試題目的各種狀態(tài)設(shè)置以及對學(xué)生的考試結(jié)果進(jìn)行管理和分析;學(xué)生角色具有使用方式(自主學(xué)習(xí)，模擬測驗，在線考試)、系統(tǒng)設(shè)置(難度，題型和題量，測驗時間)、抽題、查看(通關(guān)寶典，闖關(guān)秘笈，生命值)、錯題庫管理、排行榜等功能，主要實現(xiàn)自主學(xué)習(xí)、模擬測驗和在線考試三個階段所需的各種設(shè)置和闖關(guān)過程。

(3)闖關(guān)式實踐教學(xué)過程。第一階段:自主學(xué)習(xí)流程如圖4所示。學(xué)生進(jìn)入實踐教學(xué)平臺，使用方式選擇自主學(xué)習(xí)。然后進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置，包括難度系統(tǒng)、題目結(jié)構(gòu)和測驗時間，之后進(jìn)入闖關(guān)過程，積累生命值。

圖4 自主學(xué)習(xí)流程

第二階段:模擬測驗流程如圖5所示。學(xué)生進(jìn)入實踐教學(xué)平臺，使用方式選擇模擬測驗。如果生命值低于60，是不能闖關(guān)的，反之則可進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置，包括難度系統(tǒng)、題目結(jié)構(gòu)和測驗時間，然后開始闖關(guān)。闖關(guān)過程中時刻監(jiān)測生命值是否低于60，決定是闖關(guān)失敗還是進(jìn)入下一題繼續(xù)闖關(guān)直至最后一題。如果做完所有題目，生命值不低于60，則闖關(guān)成功。

圖5 模擬測驗流程

第三階段:在線考試流程。該過程與模擬測驗流程的唯一一點區(qū)別是:在線考試是由教師統(tǒng)一設(shè)置，學(xué)生不能單獨進(jìn)行設(shè)置包括難度，題型和題量，時間，生命值等。其他過程和模擬測驗相同。

4．3 教學(xué)評價

本文提出的基于闖關(guān)游戲式的實踐教學(xué)方式，通過實踐教學(xué)過程，產(chǎn)生的教學(xué)效果如表1所示(C語言為大一第一學(xué)期開設(shè)課程、C++為大一第二學(xué)期開設(shè)課程)，針對四項評價標(biāo)準(zhǔn)(學(xué)習(xí)興趣、師生交流、動手能力、平均成績)進(jìn)行了比對，結(jié)果表明，采用闖關(guān)游戲法與傳統(tǒng)教學(xué)法相比，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣更濃、師生互動更頻繁、學(xué)生動手能力和自主學(xué)習(xí)能力更強(qiáng)、平均成績有近10分的提升幅度。

表1 教學(xué)效果對比表

5 總結(jié)與展望

基于闖關(guān)游戲式的實踐教學(xué)方式，可通過闖關(guān)式教學(xué)平臺實現(xiàn)自動人機(jī)交互，讓學(xué)生以一種游戲挑戰(zhàn)的心態(tài)進(jìn)行課程自主學(xué)習(xí)、模擬測驗和在線考試，使其產(chǎn)生獲取知識的興趣，更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。通過將闖關(guān)游戲思想在C/C++語言程序設(shè)計課程教學(xué)中的實際應(yīng)用，結(jié)果證明基于此種思想開發(fā)的闖關(guān)平臺，顯著提高了實踐教學(xué)效果。

這種教學(xué)方法，教學(xué)工作量巨大，對教師的要求很高，筆者所講授的每屆軟件工程專業(yè)學(xué)生人數(shù)200人甚至更多，如果系列課程由不同的教師擔(dān)任，則需要這些任課教師相互配合并促進(jìn)教學(xué)團(tuán)隊的形成。與此同時，基于闖關(guān)游戲式的教學(xué)方式，如果結(jié)合具體課程的特點，完成相應(yīng)的題庫設(shè)計，該教學(xué)方式還可擴(kuò)展應(yīng)用于其他實踐性課程。

［1］余英，何劍鋒，何月順，等．面向軟件開發(fā)與服務(wù)的應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式探究［J］．東華理工大學(xué)學(xué)報:社會科學(xué)版，2013，32(2):193-196．

［2］杜炫杰，葉惠文，胡欽太．大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)課程多元立體化教學(xué)資源的設(shè)計［J］．中國大學(xué)教學(xué)，2011(5):53-54，40．

［3］孫華，于炯，錢育蓉，等．淺談實踐教學(xué)在《C語言程序設(shè)計》課程中的作用［J］．電腦知識與技術(shù)，2012，48(10):2309-2310，2328．

［4］朱道立，陳佩林，馬以桐，等．多元立體化教學(xué)模式的實踐與思索［J］．遼寧教育研究，2007(12):55-58．

［5］王紅玲，鄭綱，魏振華，等．拋錨式教學(xué)模式在電子商務(wù)安全與支付教學(xué)中的應(yīng)用［J］．東華理工大學(xué)學(xué)報:社會科學(xué)版，2013，32(4):485-488．

［6］Martin E，Andreas H．Successful implementation of usercentered game based learning in higher education:An example from civil engineering［J］．Computers＆ Education，2007，49(3):873-890．

［7］Foreman J．Game-Based Learning:How to Delight and Instruct in The 21st Century［J］．EDUCAUSE Review，2004，39(5):50-56．