游戏机制在信息技术计算思维培育中的应用——以《算法和程序设计》单元教学为例

张馨元

（福州第十八中学，福建 福州 350001）

随着《普通高中信息技术课程标准（2017 年版2020 年修订）》（以下简称“新课标”）的落地施行，培育学生计算思维等核心素养被摆在了更加重要的位置。传统的信息技术课堂比较偏重于传授知识、训练技能，注重“我教你学”“严师出高徒”，在培养学生信息技术核心素养方面多少有些“心有余而力不足”。新课标充分考虑到了培养学生计算思维核心素养方面将会面临的难题，着重强调“以项目整合课堂教学”，为教师更好地培育学生计算思维核心素养指明了方向。在信息技术学科学分减少、课时被压缩的情况下，通过开展项目式学习，促进计算思维核心素养提升，还需耐心解决许多实际问题。

一、计算思维培育在实践中面临的主要挑战

新课标提出的项目制教学方法在培养计算思维核心素养方面具有重要意义。它在引导学生在真实的情景中主动学习，在把握学习本质、促进学生全面发展方面有着巨大的优势，在国内外都取得了一定的成效，但是在当前的普通高中教学实践中仍存在不少挑战：

（一）对学生的自主学习意愿度和学习持久性提出了更高要求

大部分学生从小学到初中，接受的都是“满堂灌”的教学模式。在进入高中后，虽然他们的心智较前一阶段有所成长，认知能力有了长足进步，但是他们的抽象思维能力还处在比较初级的阶段，需要借助大量的“脚手架”和“梯子”才能有一定的提高。在教学中发现，学生们面对真实情景中的问题时，存在着较明显的思维定式，过于依赖教师分析问题、讲解范例。学生依据一定步骤和程序解决问题的意识不强，计算思维能力相当薄弱。因此，大多数高中生仍然习惯于停留在“舒适区”，喜欢传统的讲练模式，主动学习、主动探究的意识和能力准备不充分。再加上，部分高中生没有充分意识到数据和信息素养在未来社会的重要地位，仍然视信息技术为“副科”，认为只要学一些基础的知识和技能，足够应付考试就可以，在学习时间和精力的分配上还不能满足信息技术学科学习的需要，学习没有持久性。

（二）对教师引导能力和个性化教学提出了更高要求

以信息技术核心素养为导向的教学要求学生在真实的情景下完成学习任务。新课标在引导教师开展贴近生活实际的引导式学习方面不遗余力，除了在教学建议中开辟专节论述教学方法，还在附录中直接呈现了“使用灯语交流信息”的教学范例。但就笔者所在的学校而言，有的学生对于参与这类新型教学活动的积极性不高，部分同学拿到项目之后心中茫然无措。教学中的分组讨论和呈现更是容易流于形式，很多时候能力强的学生承担了大部分任务，而有的学生浑水摸鱼，并不能促进所有学生在现有水平上实现提升，课堂学习效果很难把握。这些挑战的存在就对资源的有效性和丰富性及教师的引导能力和控场能力提出了更高的要求，有的教师运用新的教学方法相对比较顺畅，有的教师却不知道如何下手。

为了解决“学生不愿学”“老师难实践”等问题，笔者尝试将对学生有较大吸引力的游戏机制引入信息技术课堂教学中。

二、引入游戏机制促进计算思维培育的可行性

游戏机制是指在信息技术课堂教学中，吸收借鉴网络游戏在激发参与者主体兴趣，引导参与者主动探索，提供丰富友好的支持环境和及时反馈、激励等方面的长处，使之成为促进学生计算思维核心素养提升、落实新课标要求的重要手段。提升计算思维内在地要求把学习的主动权交到学生手里，学生作为学习主体必须受到充分尊重。这与网络游戏与生俱来的特性不谋而合。只是网络游戏需要解决的问题是虚幻的，信息技术课堂要解决的问题是完成具体教学任务。通过引入游戏机制，教学经验丰富的教师可引导学生在可控制的教学环境下面对真实问题，在运用信息技术分析问题和解决问题中，逐步树立计算思维，不断提高信息技术学科核心素养。

三、游戏机制促进计算思维培育的主要策略

这里需要强调，引入游戏机制并不是在高中信息技术学习中开发相应的电子游戏软件，而是通过巧妙地“提取”网络游戏的长处——形象性、多样性、即时性、互动性、合作性等，将其凝练成“游戏机制”，把数字化学习融入高中信息技术课堂，充分满足学习者的心理需求和期待，逐步提升学生的计算思维核心素养。

（一）游戏机制激发学习主体兴趣，解决“不愿意学”的问题

游戏是人类幼年时的重要活动之一，人们对于游戏有着天然的好感。通过游戏认识和改造主客观世界，符合大多数人的学习天性，可以说游戏是人们学习最自然、最重要的载体。在信息技术教学实践中，通过引入游戏机制激发了学生的求胜心理和好奇心理，最大限度地降低学生的抵触心理，解决了学生主动学习意愿不强、学习信息技术动力不足的问题，增强了趣味性，有利于教师在课堂上顺畅地导入项目式教学。具体实施策略是教师将信息技术课堂教学目标细致分解，然后包装成一道道游戏关卡，同时配套提供微视频、微课程等数字化学习资源以及网络化学习环境。学生们只有通过了前面的基础关卡才能不断升级“装备”——获得更多的学习资料，解锁下一步的学习内容。这将一些学生心目中枯燥无味的学习变成乐于接受挑战的游戏过程，大大提升了学习的吸引力。

例如，在高中信息技术必修1《数据与计算》项目五《了解算法及其基本控制结构》中，应用Storyline 软件，设计了互动游戏式环节，鼓励同学们闯关，将编程解决问题的一般过程分解成四个游戏关卡，学生们乐于“通关”，增加了学习乐趣。挑战界面如图1。

图1 挑战界面

（二）游戏机制让学生获得反馈和激励，解决“学不久”问题

学生在完成一单元的学习任务后，即可“解锁”相匹配的在线综合练习环节，类似通关前需要击败的“大魔兽”。学生们通过“打怪”，及时检验本单元基础性知识和技能的掌握程度。教师在综合练习环节中借鉴网络游戏激励模式，根据练习正确率、完成时长等因素设置积分等奖励机制，通过实时反馈，帮助学生客观地认识自己的学习成果，找到学习上的薄弱点，也系统记录了学习过程，提高了学习的系统性，为项目式学习打下了坚实的基础。这可以避免项目式学习中有可能出现学习内容过于宽泛、时间投入过多，难以聚焦和评价等弊端。同时，学生可以通过在线的学习档案，了解自己的学习成就，激发学习的信心。对于教师来说，可以实时掌握班级学情，对学生的学习进度有更多的了解，为开展数据化驱动的教学打下良好基础。

例如，在高中信息技术必修1《数据与计算》项目七《用计算机计算圆周率》中，教师以了解智能汽车在生活中的实际应用为情景，设置了自动限速、红灯停绿灯行、自动转弯三个关卡来让学生们学习如何构建选择结构，学生通过自己的实践，每通过一个关卡就可以获得相应的积分奖励，最终根据学生的积分和完成时间生成一个动态积分榜，科学地记录学生的学习成果，给予学生全面的反馈和激励。

（三）游戏机制将教师引导过程模块化，解决“难引导”的问题

在开展游戏化教学前，教师对教学内容进行评估，加强教学设计和预想，回答学生开展什么任务、怎么开展，通过项目能够获得什么等问题，避免游戏过度。在教学实施过程中，教师发挥引导作用，整体把控课堂节奏，防止过度游戏。教师强调重要知识点，促进学生消化知识和技能，鼓励学生以多种方式展示项目成果。在课后反思中，与学生就学习体验、学习成效等内容开展讨论，总结教学设计的成功之处和不足，及时改进提升。

例如，在《算法和程序设计》中，教师安排合作式学习任务，引导学生充分交流。在项目的导入阶段，教师根据学生的情况回顾选择结构和循环结构，利于学生温故知新。然后，让学生围绕项目任务“利用枚举法编写一个三位数字密码锁”开展分组讨论。学生依次陈述对项目的看法和思路。教师积极旁观，随时掌握课堂的各种情况，考虑下一步如何指导学生学习。同时，教师创设利于探索的教学环境，以各种适当的方式给学生以心理上的安全感和精神上的鼓舞，让学生的思维更加活跃。对于疑难部分，鼓励学生们互相切磋探讨，通过小组讨论尝试解决，如果解决不了，再通过讨论后的统一答疑环节解决。通过学生的自我评价、互相评价和互相交流，课堂形成了多层次、多路径的交流渠道，课堂教学更加贴近生活，更加生动有趣。

（四）游戏机制促进个性化教学，解决“吃不饱”的问题

教师可以根据学习项目的具体情况，借助新课标中《信息技术学科核心素养水平划分》对计算思维核心素养水平的分层阐述，针对同一知识点或技能点设置不同难度的学习任务，构建清晰明了的分层教学路径。游戏任务可以分成核心任务、支线任务等多种形式。核心任务作为基础级别的任务，为学生们必须完成的目标。支线任务可以是提高或者扩展部分。在实际教学中，可以利用学生课前的在线小任务获得学生现有水平的信息，赋予其相应的级别或积分，学生可以根据自己的现有水平选择相应的教学内容。总体上来说，任务的设置应由易到难，充分体现梯度和区分度。题目和任务的设置要充分体现项目式学习的精髓，采用真实情景下的真实问题，最大限度贴近学生的日常生活。在引导学生普遍完成基础性学习任务的同时，鼓励学有余力的学生，利用项目给予的配套资源，挑战更有难度的学习任务，进而实现个性化教学。

例如，在高中信息技术必修1《数据与计算》项目五《了解算法及其基本控制结构》中，使用流程图来描述算法是这个项目的难点，可以将核心任务设置为完成“设定洗涤时长的流程图”，将支线任务设置为“自动设定水位的流程图”。

四、结语

游戏机制是对风靡全球的网络游戏之扬弃，是对游戏的升华和凝练，取其合理内核，弃其糟粕，使之符合高中学生的心理特点和认知水平，引导学生健康的技术价值追求，为信息技术教学所用。通过在高中信息技术课堂中引入游戏机制，提高了学生学习的兴趣，营造了既紧张又活泼、既严肃又有趣、既竞争又合作的课堂氛围，有助于学生体会到学习的快乐，满足学生个性化、多样化的学习需求。它还充分利用了数字化学习资源和手段，让课堂更加“智慧”、更加“有趣”，变苦学为乐学，促进知识内化后，在真实情景中进行迁移和应用，进而持续帮助学生发展信息技术计算思维核心素养。