游戲在編程語言教學中的應用

施瑋炯　劉廣鐘

[摘要]以“編程思想入門”為教學案例，闡述在編程語言教學中如何使用CodeCombat這一游戲化教學平臺培養學生的編程能力。旨在通過游戲讓學生能夠直觀地建立計算機編程思維，同時讓學生在游戲中學會JavaScript語言的基礎語法。通過游戲的方式，不但能提高學生的興趣，還能提升學生的實踐動手能力和教學效果。

[關鍵詞] 教學;計算機編程;JavaScript;CodeCombat;編程思維

[中圖分類號]? G642?????? ?? ??????? [文獻標志碼]? A???????? ????????????? [文章編號]? 2096-0603（2018）34-0284-02

一、引言

在日常生活中，計算機已經成為人們不可缺少的一種工具。互聯網的應用無處不在，使計算機的應用更是廣泛深入到日常生活的方方面面。因此，現在計算機及相關專業普遍開設了編程類課程。這類課程主要介紹了編程語言的語法、編程思維以及編程語言的應用等內容。培養學生編程思維貫穿整個教學過程，從語法教學開始，就需要通過相關的練習讓學生逐步習慣編程思維。教授完語法后，還需要講解語言的日常應用，讓學生能通過應用語言更好地養成這種編程思維。

因此，編程思維的培養是編程類課程最核心的一個組成部分。筆者在編程類相關課程教學中發現培養編程思維存在諸多難點。它有別于其他計算機實踐類課程，后者在課堂教學中可以通過大量練習達到融會貫通，然而，編程思維的培養涉及兩個方面，一是編程語言的學習，二是編程思維的形成。

然而，編程類課程學習過程相對比較枯燥。教師在講解語法時，按章節講解相關語法，容易磨滅學生的學習熱情;此外，教師如果不講解語法直接傳授編程思維，又會導致學生基礎不扎實，教學效果難以保證。

二、游戲化編程教學

針對教學過程中出現的問題，我引入了游戲化編程來教授編程類課程。通過大量有趣的關卡讓學生在課程入門階段對語言的應用有一個比較直觀的認識。將基于游戲的學習方式與傳統學習方式相比較，區別顯而易見：游戲能幫助學生更好地記住知識、集中精力，獲得更大的成就感。

同時，游戲是鼓勵交流、發現、試錯的媒介。好的游戲能夠讓玩家學習到技能，游戲能促成“高效的奮斗”狀態——該狀態能激發積極性，把單調的學習過程變得生動有趣。

此外，教師在教授游戲的基本操作后，學生在課下可以很方便地在個人電腦上繼續游玩，從而主動探索知識點，深入了解編程語言的應用。

（一）主流的游戲化編程教學平臺

游戲化編程教學平臺就是設計精良的教學平臺。在整個游戲過程中，每個關卡都經過精心設計，從而包含一定的知識點。關卡與關卡之間的聯系就是知識點之間的過渡。學生闖過關卡，就意味著掌握了相對應的知識點。

CodeCombat是一個讓學生通過玩游戲學習計算機科學的平臺。學生可以根據設計的游戲關卡一步步掌握編程知識。目前該平臺支持Python，Javascript，Jquery，Bootstrap，HTML5，CSS3。

同時，極客戰記的游戲編程課程尤其適用于學校教學的需求，任何一個無編程經驗的教師都可輕松授課。

常見的游戲化編程教學平臺有CodeCombat，Human Resource Machine，CodinGame，CodeFights，Code Hunt等。

Human Resource Machine游戲中玩家要作為一個公司的小職員，完成上司交給的一些任務，而完成任務的方法就是編寫一個足以達到目標的程序，并且按照程序中的條件進行活動。本作所采用的編程方式其實是一種相當古老的方法，只是符合一般的計算機邏輯思維，想要用這款游戲學習專業編程似乎沒什么作用，不過沒有編程基礎的人玩起來應該會感到不解和困惑。

CodinGame是一個游戲平臺，每一個練習背后的邏輯都與一個實際的游戲相連，讓你能夠獲得實時視覺反饋，在完成練習之后也能獲得實際的獎勵。目前該平臺支持23種不同的編程語言，其中每一個游戲練習都可以選擇自己熟悉的語言。在CodinGame平臺，每一個練習都是基于瀏覽器的，會提供一個網絡集成開發環境，不用刷新網頁就可以實時編譯代碼，并實時看到游戲的變化。

CodeFights是一家將練習編程的過程變為游戲過程的初創公司。目前，該公司已經完成240萬的種子資金，以發展實時社交游戲——在游戲中，碼農既可以選擇人機對戰模式，也可以選擇挑戰其他玩家。CodeFights有JavaScript、Java、C++和Python編程挑戰游戲，用戶需要完成找出Bug的挑戰任務，勝利者就可以獲得相應的徽章。

Code Hunt是Microsoft旗下新出的一款教育游戲，對大家感興趣的編碼基于瀏覽器的游戲。它供任何對編程有興趣的人學習代碼。該游戲呈現的方式并不是選擇答案的學習題，而是提供了一個可編輯的類似編碼界面，并在右邊不斷跳出程序的運行結果，測試運行結果是否符合要求。

（二）教學思路

目前我校計算機相關專業網頁前段編程教學已形成一套較為完善的授課體系。我們在二年級上學期講授HTML和CSS知識，二年級下學期進行JavaScript教學，在三年級上學期進行項目實訓。

三、編程思想入門案例

在具體的教學過程中，筆者以一個教學案例來說明游戲化編程教學是如何融入計算機語言編程教學過程中的。

教學內容為“編程思想入門”。整個教學過程分為3個階段，分別是引入階段、新授階段和實驗階段。課程所使用的游戲化平臺是CodeCombat，因為該平臺目前已經在網易上線，即全程授課，無需授課教師自行搭建實驗平臺，可以讓教師更投入地設計課程。

在CodeCombat中，教師可以建立自己的授課班級，在授課班級中可以觀察到學生的游戲進度，從而對學生進行有效的課堂輔導。

在引入階段，主要向學生介紹游戲化編程教學的由來，以及CodeCombat的背景和操作，從而使學生能在接下來的新授階段中更好地使用該平臺進行學習。

在新授階段，先主要介紹所使用到的JavaScript語法，在此處，無需過多地灌輸語法知識，只需讓學生有感性的認識即可。

在實驗階段，則讓學生按照指定關卡進行游戲，教師通過平臺的班級模塊，觀察學生的游戲進度，從而找出學生共性與個性問題進行講解。通過教師講解，引導學生掌握編程思想。

（一）CodeCombat平臺與游戲化編程教學

使用傳統的方式來學習編程，這是一個比較難入門的過程。因為編程的本質是一種構思如何使用電腦來解決問題的思路。因此，學習編程就是要從人的思維模式轉變為機器的思維模式。

但現在這種入門難的情況有所好轉，因為可以通過一種新的方式學習編程思想，那就是游戲化編程教學。

游戲化編程教學就是將編程知識融入一款游戲平臺中，使用關卡將知識進行串聯，從而達到寓教于樂的作用。

在CodeCombat中，我們將通過闖過一系列的關卡完成學習目標。在這些關卡中，學生需要思考，然后使用編程語言完成關卡指定的任務。

（二）JavaScript中的對象以及對象的方法

JavaScript是一種面向對象的語言。在JavaScript中，我們把對象所具備的功能稱之為對象的方法。如下為對象hero的UML圖。

在JavaScript中，通過使用對象來封裝數據。封裝，即隱藏對象的屬性和實現細節，將抽象得到的數據和方法相結合，形成一個有機整體，僅對外公開接口。

在JavaScript中，對象的方法為：對象名.方法（）。例如，讓游戲中的英雄向上移動，就可以hero.MoveUp（）;來下達命令。其中，hero對象就代表了游戲中所選中的英雄。

（三）使用JavaScript通過關卡

在學習了如何使用JavaScript操作對象后，接下來的實驗階段，就該使用該語法進行通關了。在通關的過程中，最重要的是合理安排英雄的路線。然后再使用JavaScript來操作英雄完成關卡任務。

四、結語

在近年的JAVASCRIPT編程教學中，筆者發現學生對傳統的先教授語法，再講授應用場景，最后結合面向對象思想來編程的教學順序產生了普遍的抵觸心理。歸其原因主要是因為這樣的講授順序枯燥，且不貼合學生的生活。于是，我引進了CodeCombat講授JavaScript編程課程，通過生動的畫面、有趣的關卡吸引學生去嘗試。讓學生在嘗試中收獲編程的思想。從而解決了編程入門難，學生學起來枯燥的問題。這樣，提高了學生的學習興趣，同時也為后繼課程打下良好基礎。

參考文獻：

[1][美]Nicholas C.Zakas.JavaScript高級程序設計[M].人民郵電出版社，2012.

[2][美]David Flanagan.JavaScript權威指南[M].機械工業出版社，2007.

[3][美]Addy Osmani.JavaScript設計模式[M].人民郵電出版社，2013.

[4]劉廣鐘，高峻，劉旻，等.報文分析技術在計算機網絡教學中的應用[J].計算機教育，2014（1）：76-80.

◎編輯 馮永霞