《電路分析》游戲化教學的設計與實踐

彭梓齊 曾恬 沈榆翔 楊江河 任雅潔

摘要：網絡社會發展的現階段，游戲是大多數人尤其是青少年生活中一項不可或缺的娛樂活動。游戲產業日益發展的同時，游戲化教育教學也在更多的教學領域被實踐與探索。電子信息類專業中電路分析課程因課程內容多且包含較多的理論分析環節增加了課程的枯燥性。充分利用多元化教學手段是提升教學效果的一個重要途徑。本文就游戲化教學模式提高電路分析課程趣味性做出了相關探索。

關鍵詞：游戲化教學;主動學習;電路分析

在人類成長的初期階段，除了本能的學習，主要通過玩耍與游戲的過程來掌握步入人類社會所需的常識、知識與技能。大量研究表明，游戲除了緩解壓力、放松身心外，也可以提高和鍛煉自身協調能力與大腦的反應能力，增強團隊配合意識，積累實踐經驗等益處。游戲化教學思想早在2002年由英國人Nick?Pelling提出，在現今的教育行業中也日益廣泛的被用于實際教學中。2009年北京大學副教授尚俊杰便開始了針對游戲化教學法的研究[1]，北京師范大學陳飛星教授也在游戲化教學中進行了多方位的研究。這類游戲教學法往往在小幼等低齡化教學中被應用得更多[2]，目前高校教育中主要還是以傳統教授法為主體。但據2018年中國社會科學院“中國大學生追蹤調查（PSCUS）”對全國18所高校在校大學生調查結果：大學生平均每天玩網絡游戲的時間約為2小時[3]。多數大學生對于游戲興趣濃厚，利用游戲機制來提高大學生們對課程學習的興趣是提高高校教學質量的一個好的切入點。

《電路分析》作為電子信息類專業學生接觸的第一門專業課程，在專業知識體系中無疑起到了基石的作用。與基礎公共課相比較，電路分析課程對學生的邏輯性要求更強，需要學習的內容繁多，學生乏于主動學習與課后回顧，在結束課程學習后不能總結歸納所學知識點也不知道該如何去應用自己學到的知識。

簡·麥格尼格爾在《游戲改變世界》中對游戲的特性進行剖析發現游戲并不是靠容易上手來吸引玩家，恰恰相反，好的游戲往往需要玩家犧牲大量的時間去主動學習、了解[4]。結合“目標、自愿參與、反饋系統、規則”這游戲4大決定性特征，本文就電路分析課程進行了游戲化教學的相關研究。

1?《電路分析》教學現狀與教學目標

目前本校電路分析課程教學方式為課堂多媒體教授，課后布置作業并在之后的課堂上進行講解，鞏固課堂所學知識。課程成績評價分為平時成績和期末考試兩部分，平時成績由課堂活躍情況與作業情況決定，期末成績由期末考試卷面分決定。根據以往電路分析教學的反饋，教學中存在的主要問題包括：學生上課離不開手機、聽課難專心、利用網絡搜索答案完成作業、課間沉迷游戲、無心學業等，導致學生學習知識遺漏率高，難以發揮學生主體性作用[5]。

電路分析課程學習完畢的2017、2018級光電信息科學與工程專業的學生表示，高等數學、線性代數的學習雖然難度上與電路分析相差不大，但因為是前者是公共基礎課，較電路分析內容少、要求低，且電路分析中的非線性電路計算需要運用高等數學的微積分、微分方程等知識，對于高等數學基礎不牢靠的學生也是一個不小的挑戰;更有甚者，一部分學生在學習前期因學習進度跟不上而導致對課程喪失學習興趣的現象也存在。此外，也有學生表示在課程學習中感覺已經掌握完全的知識，課堂作業沒有問題，考試時卻出現了熟悉卻不確定的問題，因為不確定而失分。課程學習時能掌握知識的學生在課堂上有較強自律性，卻出現知識鞏固不徹底的現象，說明學生課后知識再現、鞏固的的環節也有待加強。

本文通過學生提出的問題并結合接受程度更高的游戲化教學模式對電路分析課程進行新的教學探索，解決前期“入門難”的情況下，如何使得學生依然能保持對課堂的興趣以及提高學生學習興趣，促使其利用課余時間鞏固所學知識等問題是本教學設計的目標重點。

2《電路分析》游戲化教學模式設計

2.1?思路來源

目標、自愿參與、反饋系統、規則是游戲的四大決定性特征。在極端大型的網絡游戲（如魔獸世界）中，用戶往往會自愿選擇艱苦的任務以此讓自己的游戲角色更為強大，他們也樂于去花費大量的時間去推敲、討論更為合理的游戲方法;而簡單易學，上手快的小型“休閑游戲”（如爐石傳說）也能通過一個個碎片化的游玩時間在不知不覺中占據用戶的時間。“有趣的失敗”也是調節玩家情緒的重要指標，一味的成功令人乏味，而過多的失敗則讓人焦慮，這種情況下“失敗的快樂”便是一個極為重要的激勵機制。建立一個公平且合理的規則結合重要的激勵制度則是《電路分析》游戲化是否能被學生接受的重要先決條件。

2.2?教學模式設計

基于以上游戲機制，對電路分析課程的教學模式進行了部分游戲化創新。僅僅依靠游戲來引導學生們學習電路分析課程所有知識點無疑是一項耗費巨大的人力物力的任務。因此在傳統電路分析授課方式上結合部分游戲化的創新更為現實且具有合理化意義。

在電路分析課程中，實行積分積累制，該制度主要基于鞏固課后知識點的復習與應用。在教師每次在課堂后，基于艾賓浩斯遺忘曲線結合“休閑游戲”運行機制，要求學生課后在“智慧樹”教學平臺自行進行“每課一題”的闖關環節來溫故上節課所學知識，利用其所需時長短，不規定場合的特點易起到事半功倍的效果。“每課一題”屬于自愿作答方式，存在易“1'”、中“3'”、難“5'”的難度選擇，不對學生闖關難度進行硬性規定。教師可自行設置不同檔位題庫，學生每周存在一次“每課一題”的作答機會，在學生答題后只顯示解答思路與隨機抽取的鼓勵學生的話語，不公布答題正誤。每周上課時公布上周小組積分排名，最高積分的小組將有額外的整體積分獎勵。積分的積累也受另一部分的“秘密”任務影響。2020春節期間日活躍用戶破億，除夕當天流水超過20億的《王者榮耀》是一款以摧毀敵方水晶為目的的多人競技modo手游[6]。?結合它的游戲機制在開學的首節課中，教師給出從課程期中開始進行的不同的“秘密”任務作為團隊“水晶”。這些任務一部分是基于“翻轉課堂”中所需必要學習要素，例如：針對某一知識點的PPT制作、課程講解、復習資料例題總結等任務。通過學生在第一周內隨機抽取任務的結果，由教師隨機分成不同團隊，確認具體需要完成的任務。在接下來的課堂上根據難度進行小組間兩兩“PK對決”，PK的內容難度基本一致，例如：“戴維南定理組”PK“諾頓定理組”。對決前各組盡其所能完善己方“水晶”，對決現場根據所學知識針對對方“水晶”漏洞進行提問展開“攻擊”，翻轉課堂“學生觀眾”根據雙方路演以及提問的結果進行投票判斷輸贏，贏家便可獲得更高的積分，這類“對決”貫穿電路分析課程后半段教學過程，通過團隊建立、完善“團隊作業”的過程增加學生對電路分析課程的興趣。積分獎勵在期末計入學生的綜合成績，其具體效力體現為綜合成績加權效果，根據積分數量最高可在綜合成績基礎上加權15%，但總分不超過100分。

2.3?游戲化教學應用

在2020年上學期中，我們對光電信息科學與工程19101班實施游戲化教學，物聯網工程19101班使用傳統教學模式進行教學，并對兩個班級學生學習情況進行了比對。受疫情影響，本次兩個樣本班級的授課均為網絡授課。

在授課過程中，通過課堂提問時班級學生的響應可以判斷，與一般教學相比的物聯網19101班相比，實施游戲化教學的班級的課堂氛圍更加活躍，在課后留言板空間與教師探討交流的學生也更多。因為每課一題“獎勵”的這種激勵機制存在，即使不太愿意在學習上付出努力的學生也會在周圍的“影響”下潛意識的對“獎勵”產生“需求”。“獎勵”的獲得不像考試那樣只有通過閉卷答題才能獲得，可以借助同學的幫助，也可以借助資料與網絡的幫助，這樣大大降低了“獎勵”獲取的難度，對成績中下游的學生也是一種十分友好的激勵機制。在團隊協作游戲的機制中，團隊成員需要以同一目標分工不同任務，但不管是己方的任務資料的制作，翻轉課堂的講解還是對對方講解知識點的提問，都要求己方每一位成員認真研究學習知識點內容。因為一位成員的“掉鏈子”，可能導致整個團隊積分丟失的風險存在，這樣的機制可以很好的促進小團隊在課后的相互學習，相互幫助，相互監督。從課堂表現來看，學生們在翻轉課堂或者習題講解過程中經常出現，從多個角度探討、研究一個知識點，最終不同的團隊通過“對決”方式進一步加深了對電路分析課程知識點的理解。通過網絡會議平臺任課教師清楚地看到了“學生觀眾”對“團隊對決”的熱情，在兩個團隊在提問階段陷入膠著狀態時，“學生觀眾”愿意打開麥克風麥幫助某一團隊解決提問討論。

在電路分析課程教學結束后，我們在“智慧樹”學習平臺的后臺觀察到，在“每課一題”的環節中游戲化教學班中有50%以上學生會選擇“中”及以上難度，平均個人完成率在80%以上。這樣的結果說明“高難度、高風險、高回報”的游戲機制在教學中也是容易被學生們所接受的。

我們還對游戲化教學班級和普通教學班級學生的期末總評成績以及教學滿意度進行了對比，其內容如表1所示，其中游戲化教學的成績為在未實施“積分獎勵加權”情況下的成績。

通過統計可見，與常規教學相比，在游戲化教學模式下的班級平均分與課程滿意度都更高。課程結束后，筆者也詢問了游戲化教學班級部分學生在接受游戲化教學時的具體感受，大部分學生感覺該教學模式新穎，甚至覺得電路分析課程內容意料之外的“麻煩”，但隨著“每課一題”的積分排名的公布以及“秘密”任務的公布，便漸漸進入了“友好競技”的氛圍，雙方在準備階段為了完善團隊任務，打聽對方詳情可謂是絞盡腦汁，“對決”過后又有“意猶未盡”的感覺。但在游戲化教學過程中也存在學生無法融入課程游戲氛圍，在團隊任務中消極懈怠影響團隊進程的現象。還有一部分學生提出了添加游戲更多環節，加強獎勵機制等建議。

3結語

在網絡高速發展的信息化社會，高校中的游戲化教學的輔助更多的提高學生的課堂專注力與課程的學習興趣。游戲化教學更能體現“寓教于樂”的教學理念，有利于培養學生的交流、態度、技能、知識等能力。但相應的，此種教學模式對于教師的創新要求與對學生的了解程度的要求極高。

本文對電路分析課程的游戲化教學模式的探究是通過游戲化生活的思想對大學生的行為特點、學習現狀與游戲受歡迎的原因等多方條件分析后提出的。雖然游戲化教學模式在實施過程中提高學生參與度，激發學生深入學習電路分析課程知識的良好成果，但該模式如何提高學生的“自愿參與”以及如何“杜絕形式化”仍然值得我們深入探究。

參考文獻：

朱云，裴蕾絲，尚俊杰?.?游戲化與?MOOC?課程視頻的?整合途徑研究——以《游戲化教學法》MOOC?為例?[J].?遠程教育雜志，2017（6）：95-103.

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章正.?調查顯示：大學生每天玩網游約2小時?近四成關注網紅[N].中國青年報·中青在線，2019-04-18.

簡·麥格尼格爾.游戲改變世界[M].杭州：浙江人民出版社，2012（2）.

傅雅寧，福巍，姚冀濤.?基于心流理論的散元式游戲化教學設計研究——以飛行原理課程為例[J].現代職業教育，2021（03）：82-83.

朱仁賢.?朱仁賢：王者榮耀5天流水等于孩子王全年營收說明什么？[J].中童觀察，2020-06-12.

項目基金：湖南省2018年普通高校教育教學改革研究項目（湘教通[2018]436號）;湖南文理學院博士啟動項目（E07018021）;2021年湖南省大學生創新創業訓練計劃項目

作者簡介：彭梓齊（1985—??），男，漢族，湖南常德人，博士，講師，湖南文理學院電子信息科學與技術教研室主任，研究方向：光學遙感。

*通訊作者：任雅潔（1991—??），女，漢族，湖南常德人，碩士，講師，研究方向：教育學。