程序設(shè)計(jì)課程游戲化教學(xué)模式設(shè)計(jì)

于 延，李英梅，于 龍

（哈爾濱師范大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與信息工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150025）

0 引言

高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)課程是計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是很多其他專業(yè)的必修課，更是讓學(xué)生了解計(jì)算機(jī)工作原理，用計(jì)算機(jī)解決數(shù)學(xué)、物理、工程、管理等問題的最好工具。目前國際許多著名高校都非常重視學(xué)生程序設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，甚至在中小學(xué)階段開展程序設(shè)計(jì)教學(xué)已成為國際通行慣例。

作為培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維、邏輯推理、解決問題能力的課程，傳統(tǒng)教學(xué)模式的缺點(diǎn)越來越明顯。教師的教學(xué)過程枯燥而缺乏活力，學(xué)生的學(xué)習(xí)方法僵化而效果甚微。為了切實(shí)提高程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)效果，筆者及團(tuán)隊(duì)一直積極探索教學(xué)方法改革。通過多年的努力和實(shí)踐，筆者引入了游戲化教學(xué)模式，取得了良好的教學(xué)反饋。

1 游戲化學(xué)習(xí)與游戲化教學(xué)模式

20 世紀(jì)80 年代，國際上出現(xiàn)關(guān)于教育游戲的研究。國內(nèi)關(guān)于游戲化學(xué)習(xí)的研究在近十幾年成為熱門。北京大學(xué)教育學(xué)院尚俊杰教授于2011年提出“游戲化探究學(xué)習(xí)模式”，采用計(jì)算機(jī)游戲?yàn)橹饕獙W(xué)習(xí)環(huán)境進(jìn)行科學(xué)探究[1]。游戲化學(xué)習(xí)就是在教學(xué)設(shè)計(jì)過程中就培養(yǎng)目標(biāo)與發(fā)展、評(píng)價(jià)手段、學(xué)習(xí)者心理特征與教學(xué)策略等方面借鑒游戲，設(shè)計(jì)、選擇適當(dāng)?shù)陌l(fā)展工具、評(píng)價(jià)方法、教學(xué)策略[2]。游戲化學(xué)習(xí)主要包括數(shù)字化游戲和游戲活動(dòng)兩類，教師將游戲作為與學(xué)習(xí)者溝通的平臺(tái)，培養(yǎng)學(xué)生的多元智力素質(zhì)[3]。

本文提出的游戲化教學(xué)模式與上述學(xué)者觀點(diǎn)不同，主要指將程序設(shè)計(jì)課程日常教學(xué)、管理、評(píng)價(jià)等所有教學(xué)活動(dòng)以游戲形式開展，讓學(xué)生在現(xiàn)實(shí)世界真實(shí)游戲中完成學(xué)習(xí)任務(wù)。游戲化教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)在真實(shí)世界中，將真實(shí)教學(xué)活動(dòng)以游戲關(guān)卡和任務(wù)的形式進(jìn)行分解和實(shí)施，學(xué)生在現(xiàn)實(shí)世界通過做任務(wù)和通關(guān)完成課程學(xué)習(xí)。

2 游戲背景和玩家

2.1 游戲背景

將C 語言程序設(shè)計(jì)課程真實(shí)教學(xué)活動(dòng)以游戲形式開展，教師應(yīng)該通過學(xué)前測試和專業(yè)介紹等形式讓學(xué)生深入了解以下背景。

（1）2016 年全國高校計(jì)算機(jī)教育大會(huì)以“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力”為主題。以哈爾濱師范大學(xué)為例，近年來開展計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力課程群建設(shè)，程序設(shè)計(jì)作為課程群基礎(chǔ)課程，地位十分重要。多年來各高校積極探索程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革，翻轉(zhuǎn)課堂、研究性學(xué)習(xí)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)、編程游戲等概念不斷應(yīng)用到教學(xué)改革實(shí)踐中。

（2）TIBOE 編程語言社區(qū)公布的2016 年7月最新一期的編程語言排行榜，C 和C++排名第2、第3 位，僅次于Java 語言。多年來C 語言在行業(yè)中一直處于第2 名的領(lǐng)先位置。

（3）隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，C/C++技術(shù)在3G 網(wǎng)絡(luò)通信（移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)、Zigbee 等專用網(wǎng)絡(luò)）、多媒體處理、智能識(shí)別等領(lǐng)域得到了進(jìn)一步的推動(dòng)和發(fā)展。

（4）所有開課學(xué)生的地域來源、高考成績、個(gè)人學(xué)習(xí)愿望、性格、智商、情商和學(xué)校環(huán)境等因素，也是游戲(學(xué)習(xí)活動(dòng))背景的重要組成部分。

教師在實(shí)施游戲的過程中，游戲策略、數(shù)值設(shè)置、評(píng)價(jià)機(jī)制要根據(jù)以上背景因素靈活變化，以適應(yīng)游戲玩家，取得最佳的學(xué)習(xí)效果。

2.2 玩家定義

課程內(nèi)所有學(xué)習(xí)者被定義為玩家，根據(jù)歷年學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，將所有玩家進(jìn)行分類，見表1，在游戲過程中可以為不同類型的玩家采取不同的游戲策略以及設(shè)計(jì)不同的學(xué)習(xí)任務(wù)。玩家在游戲過程中通過自己的努力可以改變玩家類型標(biāo)志。

表1 玩家分類

3 教材建設(shè)和關(guān)卡任務(wù)設(shè)計(jì)

為配合教學(xué)改革，筆者以“章—節(jié)—知識(shí)單元”三級(jí)目錄結(jié)構(gòu)出版了《C 語言程序設(shè)計(jì)與實(shí)踐》一書。全書重新整合C 語言教學(xué)內(nèi)容，“知識(shí)單元”努力做到相對(duì)獨(dú)立和規(guī)模適中，其下又分為幾個(gè)小的知識(shí)點(diǎn)。筆者還出版了與此教材配合使用的《C 語言程序?qū)嶒?yàn)與課程設(shè)計(jì)》一書，書中對(duì)主教材知識(shí)單元進(jìn)行科學(xué)詳細(xì)的知識(shí)點(diǎn)任務(wù)分解，并對(duì)每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)任務(wù)提出“認(rèn)識(shí)、理解、領(lǐng)會(huì)、運(yùn)用、創(chuàng)新”5 級(jí)能力要求，并對(duì)不同能力要求給出了學(xué)習(xí)步驟和方法。

主教材全書分為16 章，每1 章對(duì)應(yīng)1 個(gè)主關(guān)卡，章內(nèi)每1 節(jié)對(duì)應(yīng)1 個(gè)子關(guān)卡，節(jié)內(nèi)每個(gè)知識(shí)單元對(duì)應(yīng)1 個(gè)任務(wù)；知識(shí)單元下設(shè)1 至多個(gè)子任務(wù)。表2 為教材部分章節(jié)的任務(wù)分解示例。

4 游戲元素設(shè)計(jì)

4.1 玩家角色

游戲玩家是整個(gè)游戲過程中的主角，作為學(xué)習(xí)者在不同類型的游戲活動(dòng)中可以扮演表3 提示的各種角色，來達(dá)到學(xué)習(xí)的目的。

表2 配套教材與關(guān)卡任務(wù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系

4.2 NPC

建構(gòu)主義教學(xué)理論強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心的教學(xué)設(shè)計(jì)，筆者設(shè)計(jì)的游戲中以學(xué)生作為唯一玩家角色。對(duì)于某一特定玩家來說，其他玩家和角色都被定義為NPC 角色，在游戲中主要起到引導(dǎo)、教學(xué)、輔助、合作、答疑的作用（表4）。

4.3 游戲場景

游戲場景是游戲玩家的基本平臺(tái)，所有的游戲任務(wù)都要在某個(gè)場景中完成。不同的場景適合進(jìn)行不同的游戲任務(wù)，對(duì)玩家的能力培養(yǎng)有不同的側(cè)重點(diǎn)，豐富的場景會(huì)讓玩家感到強(qiáng)烈的帶入感和新鮮感。表5 是筆者對(duì)游戲場景的定義和設(shè)計(jì)。

表3 玩家角色

表4 NPC 角色

表5 游戲場景

4.4 游戲道具

玩家在游戲過程中，要借助道具來完成任務(wù)。不同的道具有不同的作用，筆者對(duì)游戲中可能使用的道具及其作用分析見表6。

4.5 任務(wù)類型

C 語言教學(xué)內(nèi)容被分解成若干不同的游戲關(guān)卡和任務(wù)，對(duì)于不同類型的任務(wù)，玩家可以選擇不同的方式完成。不同的任務(wù)完成方式有不同的特點(diǎn)，可以鍛煉玩家的不同能力（表7）。

表6 游戲道具及作用

表7 任務(wù)類型及能力目標(biāo)

5 學(xué)生助教保障游戲過程

為了保障游戲的順利實(shí)施，課程組在學(xué)院內(nèi)選拔若干學(xué)生助教輔助教師完成整個(gè)游戲(教學(xué)活動(dòng))的實(shí)施、管理、評(píng)價(jià)等工作。學(xué)生助教負(fù)責(zé)對(duì)玩家所有關(guān)卡和任務(wù)完成情況的檢查、評(píng)價(jià)和記錄，負(fù)責(zé)周測、月考的組織和實(shí)施。學(xué)生助教的全程管控保證了游戲的實(shí)施和對(duì)學(xué)生有效的過程性評(píng)價(jià)，這些措施有效地彌補(bǔ)了授課教師不能全程參與學(xué)生學(xué)習(xí)過程的缺憾。

6 游戲性設(shè)計(jì)

為了提高教學(xué)活動(dòng)的游戲性，讓玩家在游戲過程中能有較高的融入感、體驗(yàn)感和成就感，筆者對(duì)游戲進(jìn)行了以下設(shè)計(jì)。

（1）隨機(jī)任務(wù)。在游戲過程中，教師會(huì)不定期公布隨機(jī)任務(wù)，可設(shè)計(jì)為簡單任務(wù)、普通任務(wù)、高難任務(wù)，或者設(shè)計(jì)為必做任務(wù)和可選任務(wù)，玩家對(duì)隨機(jī)任務(wù)的期待和關(guān)注提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（2）點(diǎn)數(shù)和級(jí)別。玩家完成規(guī)定任務(wù)，按照完成時(shí)間和質(zhì)量可以得到一定點(diǎn)數(shù)，不同點(diǎn)數(shù)的玩家可以獲得不同的級(jí)別，可分為打醬油（消極玩家）、小學(xué)生（普通玩家）、大學(xué)生（核心玩家）、學(xué)霸（超級(jí)玩家）。點(diǎn)數(shù)和級(jí)別可以激勵(lì)玩家不斷努力進(jìn)取。

（3）考試和競賽。通過周測、月考、期中考試、期末考試和競賽等方式，提供玩家之間競技的機(jī)會(huì)，考試和競賽排名可以為玩家?guī)硪欢ǖ狞c(diǎn)數(shù)和獎(jiǎng)勵(lì)。

（4）排行和徽章。在點(diǎn)數(shù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)全體玩家適當(dāng)公布排行，可以選擇按周、按月排行，玩家通過排行可以清楚地了解自己所處的位置和努力方向。根據(jù)點(diǎn)數(shù)絕對(duì)值、點(diǎn)數(shù)變化、考試競賽中的特殊成就或者對(duì)游戲建設(shè)的貢獻(xiàn)等因素，給玩家發(fā)放不同類型徽章，此項(xiàng)舉措是評(píng)價(jià)玩家的重要指標(biāo)，可極大滿足玩家的成就感。

7 結(jié)語

游戲化學(xué)習(xí)被廣泛應(yīng)用于學(xué)科教學(xué)改革，本文提出的游戲化教學(xué)模式與流行的游戲化學(xué)習(xí)有所不同。游戲化教學(xué)模式是在現(xiàn)實(shí)世界中將真實(shí)教學(xué)活動(dòng)分解為規(guī)模適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)任務(wù)，并設(shè)計(jì)游戲元素、玩家角色、任務(wù)類型、游戲場景、評(píng)價(jià)與激勵(lì)，使學(xué)習(xí)者以游戲玩家身份，通過做任務(wù)完成課程學(xué)習(xí)。實(shí)踐證明，游戲化教學(xué)模式顛覆式地改革了傳統(tǒng)教學(xué)模式，創(chuàng)新性地豐富了游戲化學(xué)習(xí)理論和實(shí)踐，利用游戲理論和方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。相信游戲化教學(xué)模式會(huì)對(duì)教育改革起到積極的影響。