游戲機制在信息技術計算思維培育中的應用
——以《算法和程序設計》單元教學為例

張馨元

（福州第十八中學，福建 福州 350001）

隨著《普通高中信息技術課程標準（2017 年版2020 年修訂）》（以下簡稱“新課標”）的落地施行，培育學生計算思維等核心素養被擺在了更加重要的位置。傳統的信息技術課堂比較偏重于傳授知識、訓練技能，注重“我教你學”“嚴師出高徒”，在培養學生信息技術核心素養方面多少有些“心有余而力不足”。新課標充分考慮到了培養學生計算思維核心素養方面將會面臨的難題，著重強調“以項目整合課堂教學”，為教師更好地培育學生計算思維核心素養指明了方向。在信息技術學科學分減少、課時被壓縮的情況下，通過開展項目式學習，促進計算思維核心素養提升，還需耐心解決許多實際問題。

一、計算思維培育在實踐中面臨的主要挑戰

新課標提出的項目制教學方法在培養計算思維核心素養方面具有重要意義。它在引導學生在真實的情景中主動學習，在把握學習本質、促進學生全面發展方面有著巨大的優勢，在國內外都取得了一定的成效，但是在當前的普通高中教學實踐中仍存在不少挑戰：

（一）對學生的自主學習意愿度和學習持久性提出了更高要求

大部分學生從小學到初中，接受的都是“滿堂灌”的教學模式。在進入高中后，雖然他們的心智較前一階段有所成長，認知能力有了長足進步，但是他們的抽象思維能力還處在比較初級的階段，需要借助大量的“腳手架”和“梯子”才能有一定的提高。在教學中發現，學生們面對真實情景中的問題時，存在著較明顯的思維定式，過于依賴教師分析問題、講解范例。學生依據一定步驟和程序解決問題的意識不強，計算思維能力相當薄弱。因此，大多數高中生仍然習慣于停留在“舒適區”，喜歡傳統的講練模式，主動學習、主動探究的意識和能力準備不充分。再加上，部分高中生沒有充分意識到數據和信息素養在未來社會的重要地位，仍然視信息技術為“副科”，認為只要學一些基礎的知識和技能，足夠應付考試就可以，在學習時間和精力的分配上還不能滿足信息技術學科學習的需要，學習沒有持久性。

（二）對教師引導能力和個性化教學提出了更高要求

以信息技術核心素養為導向的教學要求學生在真實的情景下完成學習任務。新課標在引導教師開展貼近生活實際的引導式學習方面不遺余力，除了在教學建議中開辟專節論述教學方法，還在附錄中直接呈現了“使用燈語交流信息”的教學范例。但就筆者所在的學校而言，有的學生對于參與這類新型教學活動的積極性不高，部分同學拿到項目之后心中茫然無措。教學中的分組討論和呈現更是容易流于形式，很多時候能力強的學生承擔了大部分任務，而有的學生渾水摸魚，并不能促進所有學生在現有水平上實現提升，課堂學習效果很難把握。這些挑戰的存在就對資源的有效性和豐富性及教師的引導能力和控場能力提出了更高的要求，有的教師運用新的教學方法相對比較順暢，有的教師卻不知道如何下手。

為了解決“學生不愿學”“老師難實踐”等問題，筆者嘗試將對學生有較大吸引力的游戲機制引入信息技術課堂教學中。

二、引入游戲機制促進計算思維培育的可行性

游戲機制是指在信息技術課堂教學中，吸收借鑒網絡游戲在激發參與者主體興趣，引導參與者主動探索，提供豐富友好的支持環境和及時反饋、激勵等方面的長處，使之成為促進學生計算思維核心素養提升、落實新課標要求的重要手段。提升計算思維內在地要求把學習的主動權交到學生手里，學生作為學習主體必須受到充分尊重。這與網絡游戲與生俱來的特性不謀而合。只是網絡游戲需要解決的問題是虛幻的，信息技術課堂要解決的問題是完成具體教學任務。通過引入游戲機制，教學經驗豐富的教師可引導學生在可控制的教學環境下面對真實問題，在運用信息技術分析問題和解決問題中，逐步樹立計算思維，不斷提高信息技術學科核心素養。

三、游戲機制促進計算思維培育的主要策略

這里需要強調，引入游戲機制并不是在高中信息技術學習中開發相應的電子游戲軟件，而是通過巧妙地“提取”網絡游戲的長處——形象性、多樣性、即時性、互動性、合作性等，將其凝練成“游戲機制”，把數字化學習融入高中信息技術課堂，充分滿足學習者的心理需求和期待，逐步提升學生的計算思維核心素養。

（一）游戲機制激發學習主體興趣，解決“不愿意學”的問題

游戲是人類幼年時的重要活動之一，人們對于游戲有著天然的好感。通過游戲認識和改造主客觀世界，符合大多數人的學習天性，可以說游戲是人們學習最自然、最重要的載體。在信息技術教學實踐中，通過引入游戲機制激發了學生的求勝心理和好奇心理，最大限度地降低學生的抵觸心理，解決了學生主動學習意愿不強、學習信息技術動力不足的問題，增強了趣味性，有利于教師在課堂上順暢地導入項目式教學。具體實施策略是教師將信息技術課堂教學目標細致分解，然后包裝成一道道游戲關卡，同時配套提供微視頻、微課程等數字化學習資源以及網絡化學習環境。學生們只有通過了前面的基礎關卡才能不斷升級“裝備”——獲得更多的學習資料，解鎖下一步的學習內容。這將一些學生心目中枯燥無味的學習變成樂于接受挑戰的游戲過程，大大提升了學習的吸引力。

例如，在高中信息技術必修1《數據與計算》項目五《了解算法及其基本控制結構》中，應用Storyline 軟件，設計了互動游戲式環節，鼓勵同學們闖關，將編程解決問題的一般過程分解成四個游戲關卡，學生們樂于“通關”，增加了學習樂趣。挑戰界面如圖1。

圖1 挑戰界面

（二）游戲機制讓學生獲得反饋和激勵，解決“學不久”問題

學生在完成一單元的學習任務后，即可“解鎖”相匹配的在線綜合練習環節，類似通關前需要擊敗的“大魔獸”。學生們通過“打怪”，及時檢驗本單元基礎性知識和技能的掌握程度。教師在綜合練習環節中借鑒網絡游戲激勵模式，根據練習正確率、完成時長等因素設置積分等獎勵機制，通過實時反饋，幫助學生客觀地認識自己的學習成果，找到學習上的薄弱點，也系統記錄了學習過程，提高了學習的系統性，為項目式學習打下了堅實的基礎。這可以避免項目式學習中有可能出現學習內容過于寬泛、時間投入過多，難以聚焦和評價等弊端。同時，學生可以通過在線的學習檔案，了解自己的學習成就，激發學習的信心。對于教師來說，可以實時掌握班級學情，對學生的學習進度有更多的了解，為開展數據化驅動的教學打下良好基礎。

例如，在高中信息技術必修1《數據與計算》項目七《用計算機計算圓周率》中，教師以了解智能汽車在生活中的實際應用為情景，設置了自動限速、紅燈停綠燈行、自動轉彎三個關卡來讓學生們學習如何構建選擇結構，學生通過自己的實踐，每通過一個關卡就可以獲得相應的積分獎勵，最終根據學生的積分和完成時間生成一個動態積分榜，科學地記錄學生的學習成果，給予學生全面的反饋和激勵。

（三）游戲機制將教師引導過程模塊化，解決“難引導”的問題

在開展游戲化教學前，教師對教學內容進行評估，加強教學設計和預想，回答學生開展什么任務、怎么開展，通過項目能夠獲得什么等問題，避免游戲過度。在教學實施過程中，教師發揮引導作用，整體把控課堂節奏，防止過度游戲。教師強調重要知識點，促進學生消化知識和技能，鼓勵學生以多種方式展示項目成果。在課后反思中，與學生就學習體驗、學習成效等內容開展討論，總結教學設計的成功之處和不足，及時改進提升。

例如，在《算法和程序設計》中，教師安排合作式學習任務，引導學生充分交流。在項目的導入階段，教師根據學生的情況回顧選擇結構和循環結構，利于學生溫故知新。然后，讓學生圍繞項目任務“利用枚舉法編寫一個三位數字密碼鎖”開展分組討論。學生依次陳述對項目的看法和思路。教師積極旁觀，隨時掌握課堂的各種情況，考慮下一步如何指導學生學習。同時，教師創設利于探索的教學環境，以各種適當的方式給學生以心理上的安全感和精神上的鼓舞，讓學生的思維更加活躍。對于疑難部分，鼓勵學生們互相切磋探討，通過小組討論嘗試解決，如果解決不了，再通過討論后的統一答疑環節解決。通過學生的自我評價、互相評價和互相交流，課堂形成了多層次、多路徑的交流渠道，課堂教學更加貼近生活，更加生動有趣。

（四）游戲機制促進個性化教學，解決“吃不飽”的問題

教師可以根據學習項目的具體情況，借助新課標中《信息技術學科核心素養水平劃分》對計算思維核心素養水平的分層闡述，針對同一知識點或技能點設置不同難度的學習任務，構建清晰明了的分層教學路徑。游戲任務可以分成核心任務、支線任務等多種形式。核心任務作為基礎級別的任務，為學生們必須完成的目標。支線任務可以是提高或者擴展部分。在實際教學中，可以利用學生課前的在線小任務獲得學生現有水平的信息，賦予其相應的級別或積分，學生可以根據自己的現有水平選擇相應的教學內容?？傮w上來說，任務的設置應由易到難，充分體現梯度和區分度。題目和任務的設置要充分體現項目式學習的精髓，采用真實情景下的真實問題，最大限度貼近學生的日常生活。在引導學生普遍完成基礎性學習任務的同時，鼓勵學有余力的學生，利用項目給予的配套資源，挑戰更有難度的學習任務，進而實現個性化教學。

例如，在高中信息技術必修1《數據與計算》項目五《了解算法及其基本控制結構》中，使用流程圖來描述算法是這個項目的難點，可以將核心任務設置為完成“設定洗滌時長的流程圖”，將支線任務設置為“自動設定水位的流程圖”。

四、結語

游戲機制是對風靡全球的網絡游戲之揚棄，是對游戲的升華和凝練，取其合理內核，棄其糟粕，使之符合高中學生的心理特點和認知水平，引導學生健康的技術價值追求，為信息技術教學所用。通過在高中信息技術課堂中引入游戲機制，提高了學生學習的興趣，營造了既緊張又活潑、既嚴肅又有趣、既競爭又合作的課堂氛圍，有助于學生體會到學習的快樂，滿足學生個性化、多樣化的學習需求。它還充分利用了數字化學習資源和手段，讓課堂更加“智慧”、更加“有趣”，變苦學為樂學，促進知識內化后，在真實情景中進行遷移和應用，進而持續幫助學生發展信息技術計算思維核心素養。