周曉明

摘要：基于游戲化的不插電計算機科學教學是借助游戲化教學方式，讓學生沉浸在輕松有趣的游戲中，自然而然地了解和掌握相關(guān)信息技術(shù)的知識和原理。本文作者構(gòu)建了基于游戲化的不插電計算機科學教學模式，該教學模式不僅能讓學生在游戲化體驗學習循環(huán)中收獲有意義的學科知識，還能讓其發(fā)揮想象，激發(fā)創(chuàng)意，有效提升計算思維能力以及與同伴溝通交流能力。

關(guān)鍵詞：游戲化教學;不插電計算機科學

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2022）10-0040-03

不插電計算機科學以一種沒有計算機參與的方式，透過一些既有趣又簡易的活動，圍繞計算機科學的核心知識，通過認識計算機解決問題的過程，理解其中的概念、原理，幫助學生理解技術(shù)背后的思想和科學，理解技術(shù)如何被設(shè)計，感受學科所涵蓋的創(chuàng)意和趣味，提高問題解決的能力，發(fā)展思維能力。因此，不插電計算機科學對于幫助學生理解計算機的運行原理、編程的邏輯規(guī)律、算法的執(zhí)行過程等這些難以理解、無法直觀看到的學科知識有著一定的優(yōu)勢，可作為小學信息技術(shù)教育中的重要補充。

● 基于游戲化的不插電計算機科學教學模式

游戲是一個系統(tǒng)，玩家們在其中執(zhí)行抽象的任務(wù)，任務(wù)由規(guī)則、互動性和反饋界定，產(chǎn)出量化結(jié)果，并經(jīng)常伴有情緒反應(yīng)，研究發(fā)現(xiàn)，游戲在娛樂的同時還能鍛煉學習能力、運動能力和推理能力。游戲化就是運用游戲機制加上美學和思維手段來吸引他人，鼓勵行為，最終達到兩個目的：促進學習和解決問題?；谟螒蚧牟徊咫娪嬎銠C科學教學是借助游戲化教學方式，讓學習變得有趣且更加簡單，讓學生主動學習和探究相關(guān)信息技術(shù)的知識和原理，了解事物的本質(zhì)。同時，在學生玩游戲的過程中，會遇到各種問題和挑戰(zhàn)，在解決問題的同時，學生會掌握一些解決問題的規(guī)則和方法，從而培養(yǎng)計算思維，激發(fā)創(chuàng)意，提升同伴溝通能力等。為此，筆者構(gòu)建了基于游戲化的不插電計算機科學教學模式（如圖1）。

根據(jù)建構(gòu)主義、游戲化學習理論、體驗式學習研究的啟示，該教學模式立足于課前教師的充分準備和課中學生在玩中學以及教師的組織引導(dǎo)。課前制訂的教學目標應(yīng)以培養(yǎng)計算思維為主，兼具培養(yǎng)合作精神、創(chuàng)新能力等，一方面體現(xiàn)不插電活動的價值，另一方面對游戲活動有定向、調(diào)控和評價的功能;教師設(shè)計的游戲以趣味性為主，難度為初級，有助于學生在了解規(guī)則后快速入手，為創(chuàng)意設(shè)計打好基礎(chǔ);需要準備的材料應(yīng)具備的特征是貼近生活的簡單物品，且能兼顧游戲和學習使用。課堂教學以“不插電計算機科學游戲化體驗學習循環(huán)”的結(jié)構(gòu)組織，循環(huán)包括以下四個步驟。

（1）游戲體驗。體驗是體驗式學習的核心理念，即只有做過了才有真切的感觸。讓學生親身體驗趣味游戲，研究策略，能夠開發(fā)學生解決問題的能力，使其在愉悅的氛圍中探索、領(lǐng)悟?qū)W科知識的特點和規(guī)律，幫助學生理解計算機科學的知識概念和解決問題的過程，對學生計算思維的培養(yǎng)起到較為直接的提效作用。

（2）逆向檢測。由于紙筆不能和學生產(chǎn)生直接互動，所以需要人工檢測游戲中學生對知識的掌握情況，這個步驟并非累贅，相反，通過同伴間策略交換檢查的方法，將游戲策略倒推后檢查與最初的任務(wù)是否匹配，可以作為知識鞏固的有效手段。檢測的過程也是學生向同伴展示成果的過程，他們討論交流，思想相互碰撞，共同發(fā)展，不僅提升了合作能力，還能增進感情。

（3）創(chuàng)意設(shè)計。精心設(shè)計的游戲會有多個且合適的難度等級，可以促使玩家在游戲中不斷學習，這樣的游戲容易入手且更吸引人，教師課前準備初級難度的游戲，以幫助學生快速適應(yīng)，而進階游戲交給學生來設(shè)計。創(chuàng)意設(shè)計的過程給學生搭建了良好的創(chuàng)造環(huán)境，并尊重學生的個體化差異，使得不同性格、不同能力的學生都能在自己的基礎(chǔ)上有所發(fā)展，在激發(fā)他們創(chuàng)造性的同時使其有收獲更多成就感。

（4）測評反思。從游戲到游戲化必須經(jīng)過的一環(huán)就是反思，此時的反思既包括對游戲策略的反思，也包括對新游戲設(shè)計合理性的反思。通過評價和反思，學生會主動地對之前的設(shè)計進行修改和完善，促進了通過元認知能力來調(diào)節(jié)、管理和監(jiān)督認知過程能力的發(fā)展，而隨著學習循環(huán)的推進，學生展現(xiàn)出的自主管理行為也會增加，他們能越來越熟悉如何調(diào)節(jié)、管理和監(jiān)督自己與他人的認知過程。

不插電計算機科學游戲化體驗學習循環(huán)注重學生在游戲過程中的體驗和思考，在游戲策略中暗藏計算機科學的相關(guān)知識、原理，通過游戲體驗、逆向檢測、創(chuàng)意設(shè)計、測評反思激發(fā)學生的學習興趣和探索欲望，培育學生的學科素養(yǎng)，最終真正達到了“玩中學”的教學效果。

● 教學實踐

不插電計算機科學可以作為信息技術(shù)課程的有效補充，結(jié)合當前信息技術(shù)課程開設(shè)情況，筆者嘗試在小學中年級段開展“有趣的數(shù)字畫”“寫一份密碼信”“指揮機器人”“機器人闖迷宮”等活動，從趣味游戲中了解像素、壓縮等計算機原理以及程序設(shè)計基礎(chǔ)知識，并在高年級段開展“讀心術(shù)游戲”“解密圣誕彩燈”“傳音游戲”“AR眼鏡不神秘”等活動，從游戲中了解二進制、人工智能等知識。以下是基于游戲化的《機器人闖迷宮》一課的教學設(shè)計。

1.創(chuàng)設(shè)情境，游戲體驗

學生在之前的指揮機器人游戲中已經(jīng)了解前進↑、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、重復(fù)指令，在迷宮游戲中教師創(chuàng)設(shè)迷宮情境，并出示迷宮地圖（如圖2），說明游戲規(guī)則：機器人的能量只有10L，即只能做10個動作，在能量耗盡前必須取得“能量星”*，每顆能量星可獲得10L能量。

學生通過第一次計算得知，從入口到出口至少需要13L能量，必須在中途去獲取能量星。于是學生開始第二次計算，了解到取得下層能量星至少需要↑↑↑↑這8個動作，可增加2個能量，即到達出口必須至少獲取兩顆能量星。經(jīng)過初步的計算后，學生制訂各自的游戲策略，寫下闖關(guān)指令，在完成闖關(guān)任務(wù)的過程中，培養(yǎng)算法意識，提升計算思維。

2.逆向檢測，學習鞏固

關(guān)注能盡快走出迷宮的學生使用了獲取前兩顆能量星的策略;關(guān)注指令精簡的學生使用了獲取下層兩顆能量星的策略;關(guān)注能剩余更多能量的學生使用了獲取所有能量星的策略……不管使用哪種策略，在這個環(huán)節(jié)中，教師都應(yīng)引導(dǎo)學生用逆向檢測來判斷指令的正確性，同伴交換指令，在地圖上畫出相應(yīng)的線路，以此檢查指令是否完全正確。根據(jù)指令模擬機器人行動能有效地鞏固對指令的掌握，如果發(fā)現(xiàn)指令有錯誤，也能起到吸取教訓(xùn)、加深印象的作用。接著，教師引導(dǎo)學生分析多種策略的優(yōu)缺點，在鞏固知識的同時，再次提升計算思維能力。

3.創(chuàng)意設(shè)計，深入體驗

優(yōu)秀的游戲通常通過加大挑戰(zhàn)難度或增加挑戰(zhàn)來使玩家不斷挑戰(zhàn)，在這個環(huán)節(jié)中，教師鼓勵學生對這個游戲進行完善，使其更加好玩。學生開始發(fā)揮創(chuàng)意，如加入新元素或者設(shè)計更多變、更深層次的挑戰(zhàn)來升級游戲，同時也會改善任務(wù)執(zhí)行的能力，制訂新的策略來應(yīng)對新的挑戰(zhàn)。有的學生在迷宮中設(shè)計能獲取到更多能量的“能量蘋果”;有學生設(shè)計了反面角色“消能井”，如果掉進去游戲就會終止（如圖3）……在給新游戲思考策略的同時，他們會積極地將自己的游戲推薦給同學，這樣既提升了自身的成就感，也實現(xiàn)了真正的人際互動。

4.測評反思，素養(yǎng)提升

學生通過分析自己和他人新游戲的策略，在測評中會收獲更多的體驗，包括對自己創(chuàng)意的反思，也會獲得他人的啟發(fā)、建議，從而隨時調(diào)整游戲的難度。通過反思不斷改進游戲的設(shè)計，并重新思考游戲策略，學生的元認知能力得以提升，并且近側(cè)發(fā)展區(qū)間不斷擴大，讓整個學習過程始終保持在“再努力一點就能完成”的水平，也實現(xiàn)了知識、能力、情感的整合，以及信息技術(shù)學科素養(yǎng)的提升。

● 反思

游戲化教學能給學生提供公平的學習機會，并能讓學生獲得及時反饋，使其有價值感、成就感，還能讓學生開展良好的人際互動。通過查閱不插電的計算機科學的相關(guān)文獻，結(jié)合教學實踐筆者發(fā)現(xiàn)，不插電的計算機科學應(yīng)用于小學信息技術(shù)基礎(chǔ)知識和原理的教學，其游戲化教學的方式能讓學生在邊玩邊學中收獲信息學科中有意義的科學知識，還能發(fā)揮想象，激發(fā)創(chuàng)意，有效提升計算思維能力以及與同伴溝通交流能力。但游戲化教學不等同于玩游戲，在教學中教師應(yīng)起到組織引導(dǎo)的作用，如留心觀察學生在游戲中的表現(xiàn)，及時調(diào)整學生專注度、合作情況等課堂行為，鼓勵學生開發(fā)自身的問題解決能力和創(chuàng)新能力;在適當?shù)臅r機設(shè)疑，用問題幫助學生建立思維路徑，鼓勵學生通過語言描述思維過程;根據(jù)課堂實際情況合理調(diào)整學習循環(huán)各步驟的時間，引導(dǎo)學生提高活動效率，并充分建構(gòu)自己的認知體系，做到真正的“知行合一”等。

參考文獻：

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