基于學習科學的游戲化教學設計研究

楊煥林

【摘 要】學習現象本身是非常復雜的，其中涉及學習對象、內容、形式、水平等方面。學習科學主要研究如何支持和促進人在整個生命歷程中的學習活動，通過教學、技術和社會政策方面的創新來促進教育的改善。本文將以學習科學為指引的游戲化數學教學案例設計作為研究方向，通過小學數學課堂進行實證研究，圍繞以設疑、猜想、驗證、展示、交流、分享為主線的學習安排，刺激學生的聽覺、視覺、記憶、情感、理智等功能，吸引學生進入積極的學習狀態，激發學生學習的內驅力。

【關鍵詞】學習科學 游戲設計 過程體驗

學習科學是研究人如何學習的跨學科理論，是對學生認知特點和學習規律、學科特點和本質、教學規律等重要方面的認知、研究和探索。游戲化教學的核心追求是“趣教深學”，讓學生以喜歡的形式開展學習，引導學生自發走向深度學習。基于學習科學的游戲化學習，以創新的方式將豐富的核心知識傳遞給學生，使學生的學習更科學、更快樂、更有效。

東海實驗小學自2016年起開始研究游戲化教學，通過長期大量的實踐，積累了不少教學經驗。如在教學中引導學生探究來自真實生活情境中的真實問題，并用數學的思維將真實問題提煉為數學問題，再根據游戲化教學原理將這些學習問題以游戲的方式呈現出來，用學生喜歡的游戲機制、游戲元素設計整個學習過程，吸引學生進入積極的學習狀態，幫助學生獲取最佳學習力、最強專注力。

小小改變，大大變化，游戲設計來自真實生活情境中的問題，用數學的思維將真實問題提煉為數學問題，再將這些學習問題以游戲的形式呈現出來，用學生喜歡的游戲元素包裝整個學習過程，使學生學習和探究的過程更有趣、更好玩，在參與游戲過程中體驗學習的樂趣，最大限度激發學生的學習動機。

2019年，在中國教育技術協會教育游戲專業委員會深圳福田“數學游戲化學習”實驗區的成立典禮上，筆者聆聽了東海實驗小學譚春蘭老師執教的北師大版數學四年級下冊“密鋪”的一課，深受啟發。

在我們的日常教學中，在每一節數學課堂上，學生想要的其實很簡單，那就是快樂，追求快樂幸福是每一個人的本能。但在傳統教學方式下，教學任務繁重、教學評價單一，一線教師很難突破種種束縛而對教學方式變革做出大膽嘗試，因此，學生看似簡單的愿望在實際教學中卻往往很難實現。基于學習科學的游戲化教學設計倡導將教育游戲引進課堂，提出了“玩中學，學中玩”的理念。

如何進行學習設計，科學地把“玩”與“學”融為一體，將“游戲”置于課程之中并輔助教學呢？筆者在譚老師的教學過程中似乎可以找到答案。下面，筆者就以北師大版數學第八冊“數學好玩”板塊的“密鋪”這節課為例，談一談基于學習科學的游戲化教學設計策略。

一、借助游戲機制，將學習目標藏起來

杜威在《民主主義與教育》一書中指出，當兒童意識到他在受教育時，教育的效果并不理想。那么，教師如何在日常教學中，讓教育目標不完全顯性，達到“隨風潛入夜，潤物細無聲”的效果呢？玩起來！將顯性的學習目標隱藏在游戲目標中，讓學生玩著玩著就學會了。以“密鋪”一課為例，上課伊始，師生們就玩起了兩個游戲。

（一）雙人對戰游戲

游戲目標：找出所有的直角三角形

學習目標：復習三角形分類的相關知識，為接下來學習密鋪做好知識儲備

學生在進入學校之前并非一張白紙，他們是帶著日常經驗和學習基礎走進教室的，這些被稱為“前概念”。有效的教學應明察，并導出學生的前概念。在本節課中，教師通過雙人對戰游戲（見圖1），以有趣的形式為學生前概念的導出創造條件。顧名思義，雙人游戲，就是兩個人一起玩的小游戲，在游戲的發展歷程中，雙人游戲是典型的游戲模式，如魂斗羅、超級瑪麗等都是風靡全球的雙人游戲，這樣的游戲小而精，不會占用太多的課堂時間，玩起來也很刺激。

將學習目標隱藏在游戲中以后，玩這個游戲必須具備數學知識，學生只有掌握了三角形分類、三角形內角和等一系列知識，才有可能闖關成功。為了順利通過游戲，贏得勝利，學生強烈的求勝欲被激發，他們絞盡腦汁去回顧所學的知識，教師也在學生的游戲中順利達成了復習鞏固舊知、喚起學生已有經驗的教學目標。

（二）多人對戰游戲

游戲目標：把圖形送回家

學習目標：復習四邊形分類的相關知識

多人對戰游戲（見圖2）擴大了游戲玩家的范圍，使更多的學生參與其中，每個學生都期盼成為下一個挑戰者，所以，他們會全神貫注地關注當下玩家的狀態，預計取得勝利的可能性。和雙人對戰游戲類似，兩個游戲都將學習目標隱藏在游戲活動中，讓學生在輕松愉悅的體驗過程中、獲取知識，并以“勝利”狀態獲得自我滿足感。

兩個游戲都使用了計時、計分、對抗的游戲元素，讓復習環節變得更有趣，強化了學生對圖形知識特征的理解和記憶，同時，游戲過程學生手舞足蹈、眼腦并用，從“身入”到“深入”，獲得了極好的復習效果。從學習科學的角度，人的大腦接收信息有語言和圖像雙重通道，多感官刺激有利于學生調動雙重信息通道，幫助學生獲取最佳學習力、最強專注力，使知識內化更迅速，同時，游戲又充分調動了學生的學習積極性。

二、培養問題意識，在游戲中深入探究

新課標提出，要培養學生發現問題、提出問題、分析問題和解決問題的能力，在這四種能力中，最重要的是學生提出問題的能力，愛因斯坦就曾經指出，提出一個問題比解決一個問題更重要。學始于疑，必定是學生在面對最想知道和了解的問題時，才能自發地產生一種探究的欲望，最終讓學生在學習過程中有所發現和有所收獲。那么，在日常教學中，如何培養學生提出問題的能力呢？筆者認為可以用游戲思維設計探究環節，讓探究活動本身成為高層次、高思維含量的游戲。

以“密鋪”一課為例，在三個關鍵教學節點，教師可以以“猜”“找”“思”三個關鍵活動，將整節課的探究活動關聯在一起。

（一）猜：讀課題，看到“密鋪”，你會想到什么關鍵詞

遇到一個新的概念，我們要如何開始探索之旅呢？——學會像數學家一樣去思考！四年級學生具備概念學習的經驗，引導學生將這些經驗遷移到本節課中，“什么是密鋪？”“什么圖形能密鋪？”“密鋪有哪些應用？”等，學生們的一個個問題，既揭示了本節課主要探究的核心問題，也培養了他們“提出問題”的意識。

（二）找：看圖片，找到生活現象中的數學問題

“密鋪”圖形是生活中大量存在的現象，教師可以引導學生通過欣賞生活中的“密鋪”圖形，發掘其中隱藏的數學問題，借機進行“密鋪”教學，讓學生真正體驗到“數學來源于生活又服務于生活”。同時，借助“密鋪圖形中隱藏了哪些圖形？”這樣的問題，在培養學生觀察力的同時，又將探究活動引向“哪些基本數學圖形能密鋪？”這一話題，并在話題探討中順勢明晰長方形、正方形、六邊形圖形能“密鋪”，為后續研究埋下了伏筆。

（三）思：自主探索圖形“密鋪”的奧秘

在有難度、有挑戰性的學習任務面前，如何讓學生感到自己是活動的主體，能夠獨立學習和操作，進而積極主動地開展學習活動？在靠近學生最近發展區的地方設置合理的探究問題，引導學生不斷思考、不斷地跳一跳去摘桃子，并在這個過程中積累更多積極的心理體驗，感受解決問題的樂趣。“圖形密鋪有什么奧秘呢？”學生給出了大膽的猜想，但探究過后，學生發現自己的猜想和實際的研究成果不相吻合，這時，認知沖突達到了極值，新的問題產生了：“為什么不是所有的圖形都能密鋪？”“圖形密鋪的奧秘到底是什么？”……當學生在參與體驗的過程中產生疑問，他探究的欲望就會更加強烈。從課題開始，學生經歷設疑、猜想過程，既生動有趣，又培養了學生敢于質疑、猜想的精神和發現、分析問題的能力。

三、線上和線下游戲活動相結合，增強體驗感

學習科學的游戲化教學設計，基于線上與線下的游戲結合。一節課，僅有線上的游戲顯然不夠，尤其是在當前教育背景下，每間教室都只有一臺可操作設備，玩游戲時，絕大多數學生都只是看客，這顯然是不符合游戲設計原理的。玩游戲，要的就是參與感，因此，本節課在學生經歷設疑、猜想后，教師可以給予學生充分的時間，讓學生借助學具，動手拼一拼、擺一擺，驗證自己的猜想。這樣的自主操作可以增強體驗感、過程性，讓學生對“密鋪”圖形概念的理解更加清晰。

而在展示、分享、交流環節，教師需要借助設備讓學生的思維被看見，巧妙使用信息技術，讓圖形“密鋪”與不能“密鋪”的驗證操作過程變得更加直觀，在屏幕上讓小小的學具變成大大的教具，將需要展示的圖形變得“看得見、摸得著”，把抽象事物具體化，使圖形的呈現更為精準。

基于學習科學的游戲化教學設計，既要科學均衡信息技術與實踐操作的時間分配，又要提高學生課堂游戲的參與度。同時，減少信息技術與實踐操作的沖突和重疊，更好地實現學習的科學性，讓學生在課堂中學得更加輕松。

本節課教學內容對游戲化設計與信息技術進行了合理的運用，使課堂樂趣橫生，學生注意力集中、積極性高。游戲化學習既給學生帶來了快樂，又能幫助學生有效掌握所學知識。