初中程序设计课程游戏化教学模式研究

随着人工智能时代的到来，中小学编程教育受到越来越多的关注。Ｐｙｔｈｏｎ语言因其语法简单、重视解决问题思维等特点，在程序设计课程中得到普及，成为中小学编程学习的一种趋势。然而笔者在在实习过程以及和信息技术一线教师交流中了解到，初中生的信息技术课堂中主要采用教师讲授基础知识、学生平台练习的模式。学生大多只能编写简单的运算类或者输出类代码，在这个过程中收获更多的是练习和模仿，需求无法得到满足，以致学生缺乏对Ｐｙｔｈｏｎ语言学习的兴趣。教学中缺乏对学生个体差异的关注，平台上的练习组织没有充分体现知识系统且反馈只有简单的正误判断和英文错误原因，不利于学生的认知。基于此，本研究尝试从序列型／全局型学习风格和游戏化教学出发，思考如何在游戏化教学中设计不同学习风格策略来促进学生学习动机的提高和认知的发展，为初中Ｐｙｔｈｏｎ课程的有效开展提供参考。

一、游戏化教学和学习风格

游戏化在教育领域受到广泛关注，Ｄｅｔｅｒｄｉｎｇ等人提出游戏化是“在非游戏化情境下使用游戏化设计元素来激励用户参与”［１］。陶侃认为游戏化学习，是利用游戏的场景、内容／平台或交互机制等来进行学习的过程。［２］祝士明等人认为游戏化学习是在学习过程中采用游戏化的方式，包括教师在教学过程中的教学手段以及学生在自主学习中的学习方式。［３］还有许多学者对游戏化教学进行了研究，尽管不同学者对游戏化教学的定义不尽相同，但提出的游戏化定义都有以下基础要素：游戏元素、非游戏化情境、调动积极性、促进学习。如何将游戏化应用于教学也是学者研究的焦点。教学中游戏的应用方式可以分为应用已有的游戏、根据需求开发相应的游戏、学生作为开发者开发游戏、在教学中设计游戏元素或机制。Ｂｒｕｒｗａｎｄ等设计了游戏化教学模型，强调开展游戏化课堂需要与之对应的教学目标、教学能力、教学内容。［４］蒋宇、尚俊杰等对游戏化探究学习模式进行设计与应用，将游戏化探究学习分为三个主要的阶段：自主学习阶段、合作探究阶段和总结分享阶段。［５］陈志鸿等设计出包括探索、概念介绍、魔术圈和概念应用四个阶段的游戏化探究式学习模式，并将该模式应用于小学三年级数学小数概念的教学之中。［６］本文所指的游戏化教学即应用游戏元素或机制于教学中，以游戏形式设计教学活动。对于游戏元素，被广泛认可的是ＤＭＣ系统［７］，它将游戏元素分为三类：动力（Ｄｙｎａｍｉｃｓ）、机制（Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ）和组件（Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）。动力包括心流、情感、行为、关系、渐进等，可以作为个体感情投入的条件；机制包括竞争、合作、目标／挑战、反馈等，可以作为游戏进程中个体参与和互动的方式；组件包括道具、任务、勋章、积分、排行榜等，是实施过程中具体的开展方式。学生可以在创设的游戏情境中参与同伴协作，应用知识与技能解决问题。因此，游戏化教学被预测会对学生的学习效果产生影响，许多学者对游戏化教学的效果进行了理论研究和实证研究。尚俊杰等提出了教育游戏的核心价值———游戏动机、游戏思维和游戏精神；［８］李玉斌等对国内外３５项游戏化学习实验报告的结果进行了定量分析，分析结果显示游戏化学习对学生学习效果具有较大程度且积极的影响；［９］孙凯等提出游戏化效果研究中可能遗漏了学习动机、不同活动特征、游戏化系统使用时间、用户特征四点重要要素；［１０］胡晓玲等研究表明游戏化教学效果与实施学科、对象年龄、研究人数有关。［１１］可见，游戏化教学对于每个学生的效果并不都是相同的，学生在游戏中的表现也会因个体的差异而不同。有相当多的研究表明，学习风格对学习效果有着至关重要的影响。学习风格最早是由美国学者Ｈｅｒｂｅｒｔ•Ｔｈｅｌｅｎ在１９５４年提出，它影响着学习者对学习内容、学习方式、学习资源的选择，影响学生在学习中产生的情感与行为，从而影响学习效果。乔爱玲基于在线教学环境，采用所罗门学习风格量表进行实证研究发现，信息加工和信息感知学习风格对批判性思维倾向影响显著。［１２］李馨从序列型与全局型的内容理解维度设计与实现了适应性教育游戏。［１３］Ｎ．Ｚａｒｉｃ等使用定性案例研究方法研究学生学习风格中游戏化模式（ＬＳＧＭ）在游戏电子学习课程中发挥重要的作用。［１４］可以在游戏化教学中分析学生的学习风格特点，并针对不同学习风格设计不同的游戏化策略，提供不同类型资源，激发学生兴趣，促进学生的投入和参与，从而提升学习效果，更好地实现教学目标。

二、基于学习风格的游戏化教学策略设计

不同学者提出了不同的学习风格模型，本研究采用Ｆｅｌｄｅｒ－Ｓｉｌｖｅｍａｎ学习风格模型，此模型分别从信息加工、信息感知、信息输入、内容理解四个维度将学习风格分为视觉型／言语型、活跃型／沉思型、感觉型／直觉型、序列型／全局型。序列型和全局型学习风格的学习者采取的学习策略是不同的，序列型学习者倾向于按照线性顺序学习知识，全局型倾向于从宏观角度学习知识，因此，游戏化教学的实施应根据学习者的学习风格进行设计。基于序列型／全局型学习风格的游戏化教学策略设计框架如图１所示，初中Ｐｙｔｈｏｎ程序设计课程包含教师、学习者、资源、内容、平台等要素，教学策略的设计以ＤＭＣ系统和学习风格理论为理论基础。在Ｐｙｔｈｏｎ程序设计课程游戏化教学过程中应该采取以下设计策略，适应学习者学习风格差异。

１．序列型／全局型教法

教师对于序列型学习者是按照线性方式提供相应模块的指导，并在深入过程中联系前后知识点，促进学习者知识体系的完善。教师对于全局型学习者的指导是从整个知识体系出发，启发学习者利用丰富的资源和知识体系完成任务。

２．序列型／全局型组织形式

序列型学习者游戏类型为逐级关卡闯关，学习内容章节组织策略是在平台上将学习内容按逻辑划分成小的知识点，采用关卡的方式将学习内容按逻辑关系进行排序，然后由学习者按照顺序逐个完成闯关任务。学习者只有在通过某个知识点关卡以后，才能开启被隐藏的下一个关卡，以线性的方式逐渐完善认知。全局型学习者游戏类型为同级关卡升级，学习内容章节组织策略是在平台上提供整个单元学习内容的知识点视图，让学习者在宏观上掌握学习内容的知识体系，并在游戏升级过程中进一步加强对知识体系的理解。

３．序列型／全局型拓展资源

序列型学习者以拓展资源为任务完成流程图和阶段性考核，以游戏进度的方式提示任务的完成度和知识点的体系，并以阶段性考核测试学习者的掌握情况，促进学习者反思。全局型学习者以拓展资源为成果样例和相关知识，在开始游戏前，学习者可以查看游戏任务成果样例以了解需要达到的效果，且平台提供丰富的相关知识提示及知识点延伸，适应全局型学习者思维跳跃、发散的特点。

４．序列型／全局型反馈方式

序列型学习者反馈方式为“分—总”形式，学习者在完成每个游戏任务后，平台会给予相应的正误反馈，并且提示此任务模块的知识框架及相应知识点。当学习者完成全部任务后，平台会提供整合所有任务的知识框架，学习者在完成任务过程中以线性学习方式将新的内容纳入知识体系。全局型学习者反馈方式为“总—分”形式，学习者在完成任务前，平台会提供完整的知识体系，在完成各模块时，平台在提供正误反馈之外，也提示此模块的知识框架和相应知识点。

三、基于学习风格策略的初中Ｐｙｔｈｏｎ程序设计课程游戏化教学模式

八年级上册Ｐｙｔｈｏｎ程序设计课程包括Ｐｙｔｈｏｎ程序设计基础、Ｐｙｔｈｏｎ程序基本结构、算法与程序设计三个单元，学生在学习中往往有畏难情绪，思路不清晰。本文在游戏化教学中设计序列型／全局型学习风格策略，构建初中Ｐｙｔｈｏｎ程序设计课程游戏化教学模式（如图２所示），旨在促进学生学习动机的激发和认知体系的发展。

１．自主学习

在教学实施前，教师首先需要分析教学内容，确定教学目标；其次需要分析学习者学习风格特征，依据序列型／全局型学习风格策略和游戏化教学原则设计游戏目标、游戏任务和规则。Ｐｙｔｈｏｎ程序设计相较于其他语言的特点在于重视问题导向和Ｐｙｔｈｏｎ程序思维的培养，因此教学游戏化情景的创设宜以问题引起学生好奇，建立学习内容和游戏元素的联系，促进学生的参与度和投入度。学生此阶段在教师引导下按照游戏规则自主完成较简单的新手任务，并获得相应的积分。

２．合作探究

在此阶段学生按照学习风格倾向分成不同的队伍，教师颁布游戏任务和游戏规则后，队伍协作共同完成任务，达到游戏目标，获得相应积分。序列型学习者游戏类型为逐级闯关，队伍成员选择相应的角色在平台上完成任务，在完成各任务时，平台会提供“分—总”反馈。在完成一定游戏任务后，将会展示任务完成流程图和阶段性考核，只有完成前面的任务，方能解锁之后的任务关卡，学习者在反思的基础上继续完成后面的任务，直至完成总任务。全局型学习者游戏类型为同级关卡升级，平台提供整个单元学习内容的知识点视图、成果样例和拓展性资源，学习者在同一级关卡中选择相应角色完成要求的游戏任务，获得升级，并获得相应“总—分”反馈。在反思的基础上学习者继续完成之后的任务，直至完成总任务。在此过程中，不同队伍的积分情况将以排行榜形式展示。谭顶良教授认为，学习风格和教学模式的结合方式有两种：一种是釆用匹配学习风格的策略；另一种是不匹配学习风格策略。因此应适当地错位安排序列型／全局型学习风格学习者的游戏任务，促使学生全面均衡发展。

３．总结分享

学习者完成总任务后，采用教师评价、学习者互评的多元化方式对学习者表现和成果进行评价并根据排行榜情况对表现优异的队伍进行奖励。本文针对序列型／全局型学习风格设计教法、组织形式、拓展资源、反馈方式方面的游戏化教学策略，构建了基于学习风格策略的初中Ｐｙｔｈｏｎ程序设计课程游戏化教学模式，希望有助于初中Ｐｙｔｈｏｎ教学中学习者动机的激发和认知的发展，从而提高学习效果。下一步的研究重点是在初中Ｐｙｔｈｏｎ程序课程中开展实践，进行教学活动设计，以验证此教学模式的有效性，同时获得相关的完善教学模式。

［参考文献］

［２］陶侃．从触发到关联：游戏化学习的路径新探：以游戏中的人工智能、认知技能树为例［Ｊ］．现代远距离教育，２０１３（３）：７２－７７．
［３］祝士明，王田．游戏化学习环境下的教与学［Ｊ］．现代教育技术，２０１７，２７（６）：２５－３０．

［５］蒋宇，尚俊杰，庄绍勇．游戏化探究学习模式的设计与应用研究［Ｊ］．中国电化教育，２０１１（５）：８４－９１．

［６］陈志鸿，赖阿福，简邑容，等．探究模拟游戏对学生科学学习之学习表现、观点与行为之影响［Ｃ］／／吴娟．第２１届全球华人计算机教育应用大会中小学教师论坛论文集．北京：北京师范大学未来教育高精尖创新中心，２０１７：４０－４８．

［８］尚俊杰，裴蕾丝．重塑学习方式：游戏的核心教育价值及应用前景［Ｊ］．中国电化教育，２０１５（５）：４１－４９．

［９］李玉斌，宋金玉，姚巧红．游戏化学习方式对学生学习效果的影响研究：基于３５项实验和准实验研究的元分析［Ｊ］．电化教育研究，２０１９，４０（１１）：５６－６２．

［１０］孙凯，左美云，孔栋．游戏化有用吗：教育领域实证研究的比较分析［Ｊ］．电化教育研究，２０１６，３７（１１）：８５－９２．

［１１］胡晓玲，赵凌霞，李丹，等．游戏化教学有效性的系统评价与元分析［Ｊ］．开放教育研究，２０２１，２７（２）：６９－７９．

［１２］乔爱玲．学习风格对大学生批判性思维发展的影响研究：基于在线教学环境的实证研究［Ｊ］．现代远距离教育，２０２０（５）：８９－９６．

［１３］李馨．融入“适应性”的教育游戏结构设计模型及实验研究［Ｊ］．远程教育杂志，２０１５，３３（２）：９７－１０３．

作者:周晓燕 单位:浙江工业大学教育科学与技术学院