楊文陽(yáng) 孟青青

摘 要：當(dāng)前，高校以學(xué)習(xí)者為中心大力推進(jìn)教育教學(xué)改革，傳統(tǒng)的教學(xué)方法難以滿足學(xué)習(xí)者對(duì)編程課程學(xué)習(xí)的個(gè)性化需求。傳統(tǒng)課程實(shí)踐環(huán)節(jié)中的編程練習(xí)較為單調(diào)乏味，很難激發(fā)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)編程的興趣，學(xué)習(xí)者甚至?xí)?duì)編程學(xué)習(xí)產(chǎn)生負(fù)面的情緒。本研究面向培養(yǎng)計(jì)算機(jī)編程能力提出一個(gè)基于計(jì)算機(jī)游戲的學(xué)習(xí)模型，該游戲模型以“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”課程為例面向在校本科生創(chuàng)設(shè)游戲化學(xué)習(xí)環(huán)境，強(qiáng)調(diào)游戲級(jí)別、故事情境和玩家體驗(yàn)。本研究提出的游戲重點(diǎn)關(guān)注玩家體驗(yàn)，即玩家可以在游戲中學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)編程類課程，而不需要專門的編程練習(xí)?；谟?jì)算機(jī)的游戲化學(xué)習(xí)關(guān)注學(xué)習(xí)者需求和玩家體驗(yàn)，通過(guò)游戲化學(xué)習(xí)完成學(xué)習(xí)目標(biāo)，提升學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)注意力和計(jì)算思維力，也可以潛移默化地使學(xué)生從游戲故事中升華思想和精神。

關(guān)鍵詞：故事情境;編程能力;學(xué)習(xí)注意力;游戲體驗(yàn)

中圖分類號(hào)：G4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2096-0069（2022）01-0040-08

一、研究背景

當(dāng)前計(jì)算機(jī)游戲已作為一種教學(xué)和學(xué)習(xí)工具應(yīng)用于教育和培訓(xùn)領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)教育游戲作為教學(xué)工具，為學(xué)習(xí)者創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，充分利用游戲中的各類元素激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)參與度，可以極大激發(fā)其學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和學(xué)習(xí)興趣，學(xué)習(xí)者更容易接受應(yīng)該掌握的學(xué)習(xí)技能和知識(shí)，最終促進(jìn)個(gè)體的發(fā)展。因此，計(jì)算機(jī)游戲在教育領(lǐng)域中具有巨大的發(fā)展?jié)摿?，它可以以一種新穎而具有挑戰(zhàn)性的方式來(lái)吸引學(xué)習(xí)者深度學(xué)習(xí)。計(jì)算機(jī)游戲非常受青少年歡迎，許多相關(guān)研究人員正在幫助游戲開(kāi)發(fā)者探索使用游戲作為學(xué)習(xí)和教學(xué)工具的可能性[1]。教育游戲中最常見(jiàn)的游戲類型是模擬和角色扮演游戲，模擬游戲適合在教學(xué)情境中使用，因?yàn)橛螒騾⑴c者或?qū)W習(xí)者可以完全控制游戲玩法，并且根據(jù)自身的興趣自由選擇成為游戲中的英雄角色，學(xué)習(xí)者在模擬環(huán)境中練習(xí)特定的技能或技巧。目前教育游戲設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)研究從個(gè)性化學(xué)習(xí)過(guò)渡到實(shí)踐應(yīng)用，教育游戲在學(xué)習(xí)過(guò)程中被作為主要認(rèn)知工具[2]。

二、研究現(xiàn)狀分析

（一）計(jì)算機(jī)教育游戲

所有計(jì)算機(jī)游戲都必須向游戲玩家提供必要的互動(dòng)和交流，為了將計(jì)算機(jī)游戲用作學(xué)習(xí)和教學(xué)工具，在游戲設(shè)計(jì)中應(yīng)讓游戲玩家回答一些問(wèn)題，例如游戲界面如何給學(xué)習(xí)者提供導(dǎo)航、游戲故事情境和游戲規(guī)則等。游戲化學(xué)習(xí)環(huán)境能夠?yàn)閷W(xué)習(xí)者提供真實(shí)的學(xué)習(xí)情境，使學(xué)習(xí)者在探究學(xué)習(xí)過(guò)程中獲得更多的隱性知識(shí)和認(rèn)知體驗(yàn)[3]。但由于沒(méi)有易于理解的用戶界面，學(xué)習(xí)者在游戲環(huán)境中易感覺(jué)無(wú)聊和沮喪，最終會(huì)導(dǎo)致用戶離開(kāi)游戲。朱鵬等將信息系統(tǒng)期望價(jià)值理論與游戲化學(xué)習(xí)相結(jié)合構(gòu)建了在線課程期望確認(rèn)模型，認(rèn)為游戲化學(xué)習(xí)情境需要不斷為用戶設(shè)置挑戰(zhàn)性情境，讓用戶在學(xué)習(xí)過(guò)程的愉悅體驗(yàn)持續(xù)增強(qiáng)[4]。但目前教育游戲的應(yīng)用模式研究不夠成熟，若要實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)游戲與課堂教學(xué)深度融合，還需要針對(duì)不同課程和學(xué)習(xí)對(duì)象的特點(diǎn)設(shè)計(jì)教育游戲[5]。

（二）學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)的主要影響因素

有一些因素會(huì)影響學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)時(shí)的認(rèn)知參與度，這些影響因素既包括學(xué)習(xí)者自身的內(nèi)在因素，也包括學(xué)習(xí)環(huán)境和教師等外在因素。具體來(lái)說(shuō)，影響學(xué)習(xí)者程序設(shè)計(jì)認(rèn)知參與度的因素可分為個(gè)人、環(huán)境和學(xué)習(xí)任務(wù)[6]。對(duì)于學(xué)習(xí)者個(gè)人來(lái)說(shuō)，學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)時(shí)需要擁有較高的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和學(xué)習(xí)能力。有經(jīng)驗(yàn)的教師會(huì)激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)并引導(dǎo)學(xué)習(xí)者認(rèn)真思考所學(xué)內(nèi)容，學(xué)習(xí)者對(duì)學(xué)習(xí)材料會(huì)有更深刻的理解。但學(xué)習(xí)者會(huì)將自身的學(xué)習(xí)特征帶入具體的學(xué)習(xí)情境中，這會(huì)影響自身的認(rèn)知參與度，這包括學(xué)習(xí)技能、知識(shí)、性格、理想、期望、看法、需求、價(jià)值和目標(biāo)等。許多學(xué)習(xí)者在程序設(shè)計(jì)入門課程結(jié)束時(shí)不知道如何編程，難以讀懂程序并進(jìn)行簡(jiǎn)單的開(kāi)發(fā)實(shí)踐。本研究側(cè)重于設(shè)計(jì)一種無(wú)須進(jìn)行計(jì)算機(jī)編程練習(xí)的計(jì)算機(jī)游戲，供學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)。在這種情況下，學(xué)習(xí)者的自我動(dòng)機(jī)非常重要。學(xué)習(xí)者需要建立自己對(duì)程序設(shè)計(jì)課程的學(xué)習(xí)興趣并消除學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)的障礙，以便掌握必要的程序設(shè)計(jì)概念。

（三）學(xué)習(xí)者在程序設(shè)計(jì)課程學(xué)習(xí)過(guò)程中存在的主要問(wèn)題

學(xué)習(xí)者在數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境的驅(qū)動(dòng)下呈現(xiàn)多樣化的學(xué)習(xí)風(fēng)格，雖然高校教師已經(jīng)采取了各種教學(xué)方法來(lái)滿足學(xué)習(xí)者的個(gè)性化學(xué)習(xí)需求，努力減輕學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)壓力，但是收效甚微。傳統(tǒng)的教學(xué)方法并不能產(chǎn)生與玩計(jì)算機(jī)游戲相同的學(xué)習(xí)效果，因?yàn)橛螒蚧瘜W(xué)習(xí)環(huán)境可以提高學(xué)習(xí)者的思維能力、注意力和想象力[7]。目前國(guó)內(nèi)游戲教育創(chuàng)設(shè)的情境都比較初級(jí)和簡(jiǎn)單，難以調(diào)動(dòng)和激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)熱情[8]。計(jì)算機(jī)游戲在虛擬世界中給用戶一種引人入勝的沉浸式體驗(yàn)，在虛擬世界中，大多數(shù)游戲參與者愿意花數(shù)小時(shí)沉浸在游戲情境中，享受游戲帶來(lái)的無(wú)限樂(lè)趣。這種行為是游戲玩家積極參與游戲過(guò)程和與虛擬情境互動(dòng)的結(jié)果，這些動(dòng)機(jī)會(huì)不斷激勵(lì)游戲玩家參與游戲世界中的活動(dòng)。開(kāi)發(fā)教育類益智游戲需要體現(xiàn)識(shí)別挑戰(zhàn)、幻想和好奇心等基本特征。益智類教育游戲設(shè)計(jì)的六個(gè)步驟是確定教學(xué)方法、在虛擬世界中定位學(xué)習(xí)任務(wù)、游戲詳細(xì)說(shuō)明、游戲?qū)W習(xí)支持、將學(xué)習(xí)活動(dòng)映射到游戲界面以及將學(xué)習(xí)概念映射到界面對(duì)象等[9]。

當(dāng)前，我國(guó)高校很多計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)本科生在進(jìn)入學(xué)位課程學(xué)習(xí)之前缺少計(jì)算機(jī)編程經(jīng)驗(yàn)。這種狀況容易使學(xué)習(xí)者形成比較消極的計(jì)算機(jī)編程學(xué)習(xí)習(xí)慣，一定程度上會(huì)影響學(xué)習(xí)者進(jìn)一步積極學(xué)習(xí)其他高級(jí)編程語(yǔ)言。因此，部分在校本科生會(huì)認(rèn)為計(jì)算機(jī)編程課程較難學(xué)習(xí)和深入應(yīng)用，對(duì)自己的計(jì)算機(jī)編程能力缺乏信心。本科生在學(xué)習(xí)編程課程中面臨的主要困難是自主設(shè)計(jì)一個(gè)程序來(lái)解決某些社會(huì)生活實(shí)際問(wèn)題。計(jì)算機(jī)編程課程學(xué)習(xí)過(guò)程主要包括理解程序設(shè)計(jì)的基本概念、程序語(yǔ)言語(yǔ)法基礎(chǔ)、編寫程序、執(zhí)行程序、測(cè)試并發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤以及修改錯(cuò)誤等。現(xiàn)行的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程在教學(xué)方法上較為單一，以課堂講授為主，授課內(nèi)容沒(méi)有及時(shí)關(guān)注社會(huì)熱點(diǎn)和職業(yè)精神。而案例學(xué)習(xí)、練習(xí)和交互式可視化是計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程最有效的教學(xué)方法，在當(dāng)前的高校編程課程學(xué)習(xí)中需要大力推廣。為了解決上述問(wèn)題，本研究提出一個(gè)基于游戲化學(xué)習(xí)的方法模型，該模型可以開(kāi)發(fā)出適合學(xué)生在游戲化學(xué)習(xí)環(huán)境下有效學(xué)習(xí)“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”課程。

三、研究框架與模型構(gòu)建

（一）研究框架

本研究采用行動(dòng)研究法構(gòu)建游戲化學(xué)習(xí)模型，具體來(lái)說(shuō)，針對(duì)“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”課程學(xué)習(xí)中的特定問(wèn)題（學(xué)習(xí)者對(duì)編程課程學(xué)習(xí)興趣不高以及編程能力不強(qiáng)等）進(jìn)行研究設(shè)計(jì)，在實(shí)驗(yàn)中選取6個(gè)班的大一本科生共180人，這3個(gè)班的學(xué)習(xí)者同步使用與課程同步的游戲軟件學(xué)習(xí)“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”課程，在實(shí)驗(yàn)中積極解決這些問(wèn)題并對(duì)課程學(xué)習(xí)環(huán)境的干預(yù)和改進(jìn)情況進(jìn)行仔細(xì)的跟蹤記錄和監(jiān)控，保證實(shí)驗(yàn)研究的信度和效度。基于游戲化學(xué)習(xí)理論提出“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”課程游戲化學(xué)習(xí)框架，如表1所示。

該研究框架提供了詳細(xì)的教學(xué)設(shè)計(jì)方案，并對(duì)游戲化學(xué)習(xí)模型進(jìn)行設(shè)計(jì)，基于課程學(xué)習(xí)內(nèi)容構(gòu)建游戲主題、游戲交互、游戲世界、正向故事情節(jié)及游戲機(jī)制等，基于布魯姆學(xué)習(xí)目標(biāo)分類法、思維型教學(xué)理論、馬斯洛需要層次理論、建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論及信息加工學(xué)習(xí)理論設(shè)計(jì)課程游戲化學(xué)習(xí)。

為了驗(yàn)證所提出的框架是否適用于“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”課程游戲化學(xué)習(xí)，本研究采用結(jié)構(gòu)化訪談法對(duì)具有開(kāi)發(fā)教育游戲經(jīng)驗(yàn)的學(xué)科專家和游戲設(shè)計(jì)者進(jìn)行調(diào)查。本次訪談?dòng)?0個(gè)問(wèn)題組成，1～4題為游戲?qū)W習(xí)目標(biāo)相關(guān)的問(wèn)題，5～7題為游戲玩法設(shè)計(jì)相關(guān)的問(wèn)題，8～10題為游戲情境創(chuàng)設(shè)相關(guān)的問(wèn)題。被試者在接受正式訪談前都建議了解與體驗(yàn)計(jì)算機(jī)編程類課程學(xué)習(xí)游戲，調(diào)查結(jié)果如圖1、圖2所示。

（二） 游戲化學(xué)習(xí)流程

該研究提出的“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”課程游戲化學(xué)習(xí)流程基于游戲化學(xué)習(xí)理論進(jìn)行設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，如圖3（見(jiàn)下頁(yè)）所示。該方法重點(diǎn)關(guān)注教學(xué)設(shè)計(jì)風(fēng)格，在游戲化學(xué)習(xí)開(kāi)始階段，游戲介紹應(yīng)激發(fā)學(xué)習(xí)者的興趣并吸引學(xué)習(xí)者的關(guān)注，除此之外，還應(yīng)提供游戲教程幫助玩家熟悉游戲玩法。在游戲指導(dǎo)階段，需要向游戲玩家呈現(xiàn)刺激性材料（人物及場(chǎng)景）并提供必要的指導(dǎo)，游戲場(chǎng)景可以包括抽象化概念、主動(dòng)探索性實(shí)驗(yàn)、反思性觀察和具體經(jīng)驗(yàn)，以形成一個(gè)包括情境創(chuàng)設(shè)、認(rèn)知沖突和反饋的游戲挑戰(zhàn)周期。游戲玩家的下一階段是挑戰(zhàn)高一級(jí)別的游戲以進(jìn)一步進(jìn)行學(xué)習(xí)，這種挑戰(zhàn)性游戲設(shè)計(jì)方法適用于開(kāi)發(fā)教育類游戲。但要設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)適合本科生學(xué)習(xí)“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”課程的計(jì)算機(jī)游戲，需要結(jié)合一些相關(guān)的教與學(xué)的理論。

（三）游戲化學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)與模型構(gòu)建

游戲化學(xué)習(xí)相關(guān)教與學(xué)的理論包括布魯姆學(xué)習(xí)目標(biāo)分類法理論、思維型教學(xué)理論、馬斯洛需要層次理論、建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論及信息加工學(xué)習(xí)理論，基于本研究框架、游戲化學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)流程和學(xué)習(xí)理論，本研究提出了“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”課程基于故事情境的游戲化學(xué)習(xí)模型，如圖4（見(jiàn)下頁(yè)）所示。

布魯姆學(xué)習(xí)目標(biāo)分類法理論提出了認(rèn)知領(lǐng)域內(nèi)學(xué)習(xí)目標(biāo)分類的六個(gè)層次：知識(shí)、理解、應(yīng)用、分析、綜合和評(píng)價(jià)，從最低認(rèn)知層次的簡(jiǎn)單回憶或認(rèn)識(shí)事物，到越來(lái)越復(fù)雜和抽象的精神層次，這個(gè)層次被歸類為學(xué)習(xí)目標(biāo)評(píng)價(jià)的最高層次[10]。這六個(gè)層次充分考慮了學(xué)習(xí)過(guò)程以及從簡(jiǎn)單到困難的學(xué)習(xí)目標(biāo)，可以將游戲級(jí)別與相關(guān)學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行搭配，因此本研究模型在構(gòu)建過(guò)程中體現(xiàn)了該理論。而游戲級(jí)別在保持學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)興趣方面起著重要作用，因此，在設(shè)計(jì)游戲?qū)W習(xí)環(huán)境時(shí)需要充分考慮這個(gè)要素。學(xué)習(xí)“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”課程需要從基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)過(guò)渡到全面系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，游戲化學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)框架要求游戲設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)關(guān)卡時(shí)充分考慮不同難度的學(xué)習(xí)路徑，要保證每一個(gè)游戲級(jí)別都與不同難度級(jí)別的連續(xù)學(xué)習(xí)路徑相關(guān)聯(lián)，這就可以構(gòu)建一個(gè)幫助學(xué)習(xí)者從游戲中有效學(xué)習(xí)的數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境。

思維型教學(xué)理論認(rèn)為，思維是學(xué)習(xí)的核心，學(xué)習(xí)具有訓(xùn)練思維模式的功能，思維的發(fā)生是學(xué)習(xí)者對(duì)學(xué)習(xí)環(huán)境中發(fā)生的某些事件做出個(gè)體反應(yīng)的結(jié)果[11]?！懊嫦?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”課程主要培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的計(jì)算思維能力，這一理論將用于提高學(xué)習(xí)者計(jì)算思維能力。學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的激發(fā)主要依賴于引入問(wèn)題和創(chuàng)設(shè)情境，學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和興趣在計(jì)算思維中發(fā)揮著重要作用，因?yàn)橛?jì)算思維需要努力，沒(méi)有主動(dòng)積極的動(dòng)機(jī)和興趣驅(qū)動(dòng)，難以獲取有效的計(jì)算思維，而提出問(wèn)題和創(chuàng)設(shè)情境就是動(dòng)機(jī)激發(fā)的關(guān)鍵。因此，在設(shè)計(jì)游戲世界環(huán)境時(shí)，需要游戲設(shè)計(jì)者充分考慮這一理論的價(jià)值，游戲世界應(yīng)在游戲情境創(chuàng)設(shè)中提供適當(dāng)?shù)淖兓?，以持續(xù)獲得玩家的關(guān)注，并刷新玩家思維以繼續(xù)有效學(xué)習(xí)后續(xù)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，該游戲化學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)框架提出為每個(gè)游戲級(jí)別創(chuàng)設(shè)不同的游戲情境，幫助學(xué)習(xí)者在課程游戲?qū)W習(xí)中逐漸養(yǎng)成良好的計(jì)算思維習(xí)慣。

馬斯洛需要層次理論認(rèn)為，當(dāng)人類滿足基本需求時(shí)，他們將繼續(xù)尋找更高的需求來(lái)滿足自己[12]。這一理論提出人類有五個(gè)層次的需要：生理、安全、愛(ài)或歸屬、地位和自我實(shí)現(xiàn)。四個(gè)較低層次的需要被歸類為與生理需求相關(guān)的缺陷性需求，而最高層次的需要被稱為與心理需求相關(guān)的生長(zhǎng)需求。該理論認(rèn)為，當(dāng)較低層次的需求得到滿足時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)較高層次的需求。在設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)計(jì)算機(jī)游戲時(shí)有必要應(yīng)用該理論進(jìn)行指導(dǎo)：當(dāng)需求成為游戲玩家責(zé)任的一部分時(shí)，它可以使模擬感覺(jué)變得更加逼真;當(dāng)利用人工智能表現(xiàn)出這些需求時(shí)，就會(huì)使這種感覺(jué)更加人性化;當(dāng)大量的低層次需求受到威脅時(shí)，游戲玩家在心理層面會(huì)感到更加恐懼;當(dāng)游戲玩家面對(duì)需求和緊張之間的關(guān)系時(shí)，他們必須恰當(dāng)處理復(fù)雜的認(rèn)知沖突并選擇合適的學(xué)習(xí)情境。此外，該理論在游戲角色開(kāi)發(fā)中也發(fā)揮著重要作用。為了激發(fā)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)課程的積極性，有必要使學(xué)習(xí)者具有自主學(xué)習(xí)和完成游戲任務(wù)的愿望，從而獲得游戲角色的所有權(quán)。因此，可以根據(jù)學(xué)習(xí)者的實(shí)際學(xué)習(xí)需求進(jìn)行游戲級(jí)別設(shè)計(jì)，以幫助學(xué)習(xí)者完成相應(yīng)的學(xué)習(xí)目標(biāo)。如果學(xué)習(xí)者通過(guò)游戲化學(xué)習(xí)能夠達(dá)到一定的目標(biāo)水平，將會(huì)極大增強(qiáng)他們的自信心，促使他們主動(dòng)對(duì)自己提出更高的學(xué)習(xí)需求，并激發(fā)他們主動(dòng)學(xué)習(xí)更復(fù)雜的技能。因此，每個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)都應(yīng)該根據(jù)游戲角色的不同需求水平進(jìn)行設(shè)計(jì)。

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為學(xué)習(xí)是一個(gè)積極建構(gòu)的過(guò)程，在該過(guò)程中學(xué)習(xí)者基于他們當(dāng)前或過(guò)去的知識(shí)構(gòu)建新的想法或概念。學(xué)習(xí)者可以選擇和轉(zhuǎn)換信息，提出假設(shè)并根據(jù)認(rèn)知結(jié)構(gòu)做出決策。認(rèn)知結(jié)構(gòu)是一種學(xué)習(xí)心理模型，旨在為學(xué)習(xí)者產(chǎn)生有意義的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和共同體，并允許學(xué)習(xí)者獲取未來(lái)信息?；谠摾碚撛O(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)計(jì)算機(jī)游戲，可以使學(xué)習(xí)者能夠自由地思考從游戲世界中獲取的信息，這將幫助學(xué)習(xí)者輕松獲得知識(shí)或技能。如游戲環(huán)境中的信息對(duì)話確保學(xué)習(xí)者在閱讀充足的信息知識(shí)之后繼續(xù)玩游戲。該理論還指出，教學(xué)過(guò)程應(yīng)主要包含四個(gè)方面：學(xué)習(xí)傾向性、知識(shí)體系的構(gòu)造方式、最有效呈現(xiàn)學(xué)習(xí)材料的順序以及獎(jiǎng)懲機(jī)制。學(xué)習(xí)者通過(guò)游戲英雄和非玩家角色之間的對(duì)話學(xué)習(xí)“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”課程的基本概念，在整個(gè)對(duì)話過(guò)程中，游戲情境將建議的學(xué)習(xí)內(nèi)容呈現(xiàn)給學(xué)習(xí)者，學(xué)習(xí)者之間的對(duì)話信息和學(xué)習(xí)內(nèi)容可以共享。

有學(xué)者提出信息加工學(xué)習(xí)理論，認(rèn)為不同類型的學(xué)習(xí)需要不同類型的教學(xué)[13]。他認(rèn)為學(xué)習(xí)有五大類：語(yǔ)言信息、智力技能、認(rèn)知策略、運(yùn)動(dòng)技能和態(tài)度，智力技能的學(xué)習(xí)任務(wù)可以根據(jù)刺激識(shí)別、反應(yīng)生成、過(guò)程跟蹤、專業(yè)名詞使用、概念形成、規(guī)則應(yīng)用和問(wèn)題解決等幾個(gè)方面的復(fù)雜性進(jìn)行分層組織。在“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”課程游戲設(shè)計(jì)中，可以基于課程學(xué)習(xí)任務(wù)的復(fù)雜性設(shè)計(jì)游戲級(jí)別，如專業(yè)名詞使用（1級(jí)：關(guān)鍵字識(shí)別）、刺激識(shí)別（2級(jí)：關(guān)系與表達(dá)式識(shí)別）、概念形成（3級(jí)：循環(huán)結(jié)構(gòu)）、過(guò)程跟蹤（4級(jí)：選擇結(jié)構(gòu)）、響應(yīng)生成（5級(jí)：數(shù)組操作）和問(wèn)題解決（6級(jí)：方法）。

四、“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”課程游戲開(kāi)發(fā)過(guò)程分析

基于情境故事的游戲化模型可以基于學(xué)習(xí)目標(biāo)適當(dāng)加入多個(gè)體驗(yàn)元素，讓學(xué)習(xí)者可以決定情境故事中角色的行動(dòng)和結(jié)局，增加其沉浸感[14]。本研究提出的游戲化學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)模型是基于“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”課程游戲化學(xué)習(xí)框架進(jìn)行構(gòu)建的。該模型在開(kāi)發(fā)過(guò)程中基于馬斯洛需要層次理論設(shè)計(jì)游戲級(jí)別，因此，有必要對(duì)游戲用戶和學(xué)習(xí)任務(wù)進(jìn)行分析，了解游戲用戶的學(xué)習(xí)需求是游戲開(kāi)發(fā)的重要任務(wù)。為了及時(shí)獲取游戲用戶的學(xué)習(xí)需求，本研究采用在線問(wèn)卷調(diào)查的方法進(jìn)行搜集數(shù)據(jù)，參與在線問(wèn)卷調(diào)查的被試者是本校180名計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)的大一學(xué)生。在線調(diào)查獲取游戲用戶的學(xué)習(xí)需求之后，接下來(lái)的任務(wù)是基于“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”課程教學(xué)大綱中的學(xué)習(xí)內(nèi)容定義每個(gè)游戲級(jí)別相應(yīng)的游戲目標(biāo)任務(wù)，最后階段是開(kāi)發(fā)游戲人物角色及場(chǎng)景，并測(cè)試游戲以評(píng)估游戲的整體功能。如果在測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)任何問(wèn)題，運(yùn)用迭代方法對(duì)前一階段的游戲開(kāi)發(fā)工作進(jìn)行修訂直到解決問(wèn)題為止?！懊嫦?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”課程游戲開(kāi)發(fā)模型重點(diǎn)關(guān)注故事情節(jié)在游戲開(kāi)發(fā)過(guò)程中的應(yīng)用，該開(kāi)發(fā)模型包括游戲目標(biāo)模塊、角色塑造模塊以及游戲成績(jī)模塊，見(jiàn)圖5。

游戲目標(biāo)模塊是幫助游戲設(shè)計(jì)者定義游戲?qū)W習(xí)目標(biāo)和故事情節(jié)所需的游戲組件。目標(biāo)和組件的正確識(shí)別會(huì)促進(jìn)游戲設(shè)計(jì)進(jìn)程，尤其是整個(gè)游戲設(shè)計(jì)架構(gòu)。同時(shí)，角色塑造模塊有助于游戲設(shè)計(jì)者塑造游戲中的人物以及在游戲故事中所扮演的角色。游戲角色的選擇過(guò)程對(duì)教育游戲非常重要，因?yàn)橛螒蚪巧珪?huì)直接與游戲玩家或?qū)W習(xí)者進(jìn)行互動(dòng)的虛擬對(duì)象，因此，課程學(xué)習(xí)期望和學(xué)習(xí)要求對(duì)游戲設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。本研究選取學(xué)科專家和計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的本科在校學(xué)生作為參與者，課程游戲根據(jù)參與者的輸入和反饋信息來(lái)相應(yīng)地進(jìn)行設(shè)計(jì)。游戲成績(jī)模塊是該游戲設(shè)計(jì)模型架構(gòu)的最后一層，該模塊定義了游戲界面和故事情節(jié)。游戲故事情節(jié)在游戲情境創(chuàng)設(shè)中非常重要，因?yàn)樗梢晕螒蛲婕一驅(qū)W習(xí)者在游戲?qū)W習(xí)中持續(xù)玩下去，也就是說(shuō)，讓游戲玩家或?qū)W習(xí)者的注意力聚焦于下一步的學(xué)習(xí)任務(wù)。一個(gè)好的故事情節(jié)或背景故事能夠幫助設(shè)計(jì)者快速識(shí)別游戲?qū)W習(xí)中涉及的角色。游戲故事情節(jié)中的角色需要解決所有不同游戲級(jí)別中的難題，并收集所需的組件完成游戲?qū)W習(xí)任務(wù)。

（一）角色扮演類游戲設(shè)計(jì)

角色扮演類游戲允許游戲玩家或?qū)W習(xí)者自由選擇自己感興趣的游戲角色和情境，這有助于其快速適應(yīng)游戲世界。因此，在“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”課程游戲設(shè)計(jì)中很有必要嵌入角色扮演類游戲。游戲玩家或?qū)W習(xí)者將在課程游戲情境中扮演游戲中的機(jī)器人工程師，這個(gè)角色是該游戲中IT行業(yè)代表性人物的核心角色，機(jī)器人工程師的任務(wù)是構(gòu)建一個(gè)功能齊全的三維模型機(jī)器人，該機(jī)器人可以對(duì)游戲世界的不同環(huán)境做出及時(shí)反應(yīng)。

（二）故事情節(jié)

“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”課程游戲是一款引導(dǎo)游戲玩家或?qū)W習(xí)者在輕松自由的環(huán)境中學(xué)習(xí)面向?qū)ο缶幊痰挠?jì)算機(jī)游戲，游戲玩家或?qū)W習(xí)者將隨著游戲程序的指引逐步學(xué)習(xí)如何成功完成他們的角色任務(wù)。優(yōu)秀的教育游戲可以通過(guò)劇情和獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制激發(fā)人的自我意識(shí)，讓學(xué)習(xí)者自主設(shè)定學(xué)習(xí)目標(biāo)和學(xué)習(xí)計(jì)劃，結(jié)合游戲的反饋不斷進(jìn)行自我反思，從而順利達(dá)成目標(biāo)[15]。該游戲在故事情節(jié)上設(shè)計(jì)引入計(jì)算機(jī)發(fā)展歷程中的代表性人物或里程碑事件的介紹，音效和角色設(shè)計(jì)符合學(xué)習(xí)任務(wù)的表達(dá)需求，在提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)，潛移默化地使學(xué)生從故事中升華思想。當(dāng)游戲開(kāi)始時(shí)，角色將具有允許其在游戲地圖上旅行的導(dǎo)航系統(tǒng)，為了使自己的能量變得更強(qiáng)大，它必須與游戲場(chǎng)景中的敵人進(jìn)行戰(zhàn)斗消滅敵人以增強(qiáng)自己的實(shí)力，有些游戲場(chǎng)景會(huì)通過(guò)提供具體的挑戰(zhàn)任務(wù)來(lái)幫助角色獲取能量。當(dāng)角色完成任務(wù)后，可以通過(guò)增加經(jīng)驗(yàn)或獲得新裝備來(lái)提高可玩能力而獲得獎(jiǎng)勵(lì)。當(dāng)游戲玩家或?qū)W習(xí)者在游戲中獲得愉悅時(shí)，他們實(shí)際上是在學(xué)習(xí)“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”課程的相關(guān)知識(shí)。該課程游戲是一個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的APP游戲，每個(gè)游戲玩家或?qū)W習(xí)者都可以在自己的應(yīng)用程序中進(jìn)行自主游戲和學(xué)習(xí)。游戲平臺(tái)在正式進(jìn)入游戲界面前會(huì)給游戲玩家或?qū)W習(xí)者理解面向?qū)ο缶幊袒靖拍钐峁┛梢暬瘞椭绶庋b、繼承和多態(tài)性等，游戲情境旨在提高和培養(yǎng)游戲玩家或?qū)W習(xí)者學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)編程的興趣。此外，該游戲還為游戲玩家和學(xué)習(xí)者提供基本的程序設(shè)計(jì)思想與實(shí)施流程，這有助于提升游戲玩家或?qū)W習(xí)者利用程序設(shè)計(jì)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

該課程游戲還包括迷你型益智游戲，這些游戲通過(guò)五個(gè)級(jí)別的快速挑戰(zhàn)來(lái)強(qiáng)化游戲玩家或?qū)W習(xí)者的碎片化編程知識(shí)。首先，將“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”的基礎(chǔ)知識(shí)介紹給游戲玩家或?qū)W習(xí)者，游戲玩家或?qū)W習(xí)者通過(guò)對(duì)象和類測(cè)試之后即第一級(jí)游戲過(guò)關(guān)。在第二級(jí)游戲挑戰(zhàn)中，引導(dǎo)游戲玩家或?qū)W習(xí)者學(xué)習(xí)控制語(yǔ)句，如if else、switch case以及方法聲明的結(jié)構(gòu)。在第三級(jí)游戲挑戰(zhàn)中，引導(dǎo)游戲玩家學(xué)習(xí)數(shù)組和三種循環(huán)語(yǔ)句類型，具體學(xué)習(xí)任務(wù)被分配給游戲玩家或?qū)W習(xí)者，以確保他們真正理解知識(shí)背后相關(guān)的概念。游戲玩家或?qū)W習(xí)者通關(guān)完成學(xué)習(xí)任務(wù)后可以進(jìn)入下一級(jí)別的游戲。在第四級(jí)游戲中，游戲玩家或?qū)W習(xí)者開(kāi)始學(xué)習(xí)“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”的主要原理，主要是學(xué)習(xí)封裝和繼承原理，游戲情境會(huì)提供相關(guān)示例以幫助游戲玩家或?qū)W習(xí)者深入理解和應(yīng)用這些原理。在最后一級(jí)游戲中，游戲情境主要引導(dǎo)游戲玩家或?qū)W習(xí)者學(xué)習(xí)多態(tài)原則。當(dāng)玩家或?qū)W習(xí)者消滅最后一個(gè)稱為病毒的敵人時(shí)，該游戲結(jié)束。游戲玩家或?qū)W習(xí)者會(huì)因其持續(xù)參與游戲?qū)W習(xí)的熱情得到及時(shí)獎(jiǎng)勵(lì)，在這種正向?qū)W習(xí)動(dòng)機(jī)的促使下，課程游戲會(huì)鼓勵(lì)游戲玩家或?qū)W習(xí)者繼續(xù)學(xué)習(xí)新的編程知識(shí)和技能。

五、結(jié)論

“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”課程游戲依據(jù)課程教學(xué)大綱規(guī)定的教學(xué)目標(biāo)和核心內(nèi)容設(shè)計(jì)游戲模型，參與游戲體驗(yàn)與測(cè)試實(shí)驗(yàn)的對(duì)象為計(jì)算機(jī)專業(yè)本科生。對(duì)于選定的課程內(nèi)容和參與對(duì)象來(lái)說(shuō)，比較適合于基于編程能力培養(yǎng)的計(jì)算機(jī)游戲化學(xué)習(xí)研究，因?yàn)樵撚螒蛏婕暗膬?nèi)容和主題涵蓋了面向?qū)ο缶幊痰幕A(chǔ)知識(shí)，如變量聲明、內(nèi)存分配、對(duì)象、類、封裝、繼承和多態(tài)性等。基于計(jì)算機(jī)游戲的學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)方法模型可以作為開(kāi)發(fā)計(jì)算機(jī)編程類課程游戲的指南，以提供給學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)編程知識(shí)的有效學(xué)習(xí)資源。該課程游戲基于課程教學(xué)大綱將學(xué)習(xí)內(nèi)容分為不同的游戲級(jí)別和游戲任務(wù)，在學(xué)習(xí)過(guò)程中要求學(xué)習(xí)者與非游戲玩家角色進(jìn)行互動(dòng)交流，完成當(dāng)前游戲任務(wù)后可以選擇升入下一級(jí)別的游戲任務(wù)。在游戲化學(xué)習(xí)中應(yīng)關(guān)注學(xué)習(xí)者認(rèn)知過(guò)程的每個(gè)認(rèn)知環(huán)節(jié)，并且給予學(xué)習(xí)者差異化引導(dǎo)，以確保其順利完成學(xué)習(xí)任務(wù)[16]。因此，游戲化學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者獲取課程所需知識(shí)的最有效的學(xué)習(xí)方法之一，計(jì)算機(jī)游戲可以成為教學(xué)過(guò)程中一種極具吸引力的學(xué)習(xí)媒體，教師可以根據(jù)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)技能差異和個(gè)性偏好逐步引導(dǎo)其完成課程學(xué)習(xí)目標(biāo)。計(jì)算機(jī)游戲在提升學(xué)習(xí)者計(jì)算機(jī)編程能力的學(xué)習(xí)行為追蹤、效果評(píng)價(jià)以及有效支持課程學(xué)習(xí)的策略，將會(huì)是今后值得深入研究的課題。

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（責(zé)任編輯 孫興麗）

The Construction of Game Learning Application Model for Cultivating College Students’ Programming Capability

YANG Wenyang，MENG Qingqing

（School of Computer，Xi’an Shiyou University，Xi’an，Shaanxi，China 710065）

Abstract： At present，colleges，centered on learners，promote vigorously the education and teaching reform， and traditional teaching methods cannot satisfy learners’ personalized needs of programming course learning.The programming exercises in the traditional course practice are relatively tedious，which is hard to motivate learners’ interest in learning programming and even produces negative mood to programming learning.This research，facing the cultivation of computational programming capability，has put forward a learning model based on computational games.This game model，taking the course of? “Object-oriented Programming” as an example，creates game learning environment facing undergraduate students in school，and emphasizes game level，story situations，and player experience.The game focuses this research puts forward pays close attention to player experience，namely，player can learn the course of computational programming in the game without specialized programming exercises.The game learning based on computer focuses on learners’ needs and player experience，completes learning objectives and improves learners’ learning attention and computational thinking through game learning，makes students sublimate the thought and spirit from game stories unconsciously.

Key words： story situation;programming capability;learning attention;game experience

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