闯关教学模式驱动下的编程类课程教学研究

宋光信,叶 伟,高和平

(浙江安防职业技术学院,浙江 温州 325024)

0 引言

闯关教学模式是一种基于游戏闯关理念的教学模式,具有趣味性、挑战性、互动性等特点。闯关教学模式将教学内容设计成游戏关卡,每个关卡都具有一定的挑战性,能够激发学生学习兴趣,促进学生自主学习和培养合作能力。

本文基于闯关教学模式,对编程类课程教学进行改革研究,取得了良好的效果。2年的教学实践证明,闯关教学模式能够有效地调动学生学习的积极性,最终提高学生学习效果[1]。

1 传统教学的特点

传统教学是一种以教师为主导、以讲授为主的教学模式,具有知识传授的优势,但也存在学生学习被动、难以培养创新能力等弊端[2]。

1.1 教师主导的课堂

传统教学模式下,教师为主导者,学生为被动接受者。这种教学模式导致学生学习被动、缺少主动参与和探索的机会,不利于培养学生的主动性和创造性[3]。

随着时代的发展,学生更加注重学习的互动性和参与性。传统教学模式难以满足现代学生的学习需求,需要寻求更加灵活和创新的教学方式。

1.2 单向的知识传递

传统教学侧重于知识的单向传递。这种方式限制了学生的思考和质疑,不利于培养创新精神和批判性思维。然而,编程类课程的学习并不是单向的灌输过程,而是学生在与教师、同伴和教材的互动中主动建构的过程。

1.3 标准化教学

传统教学通常采用统一的教学方法和教材,忽视了学生的个性化需求和差异。这种标准化教学限制了学生的发展空间,无法满足学生的兴趣和特长。每个学生都是独特的个体,有着不同的学习需求和方式。标准化教学无法满足学生的个性化需求,限制了学生的潜力和才能。

1.4 缺乏互动与参与

传统课堂中缺乏有效的师生互动,教师往往注重知识的传递,忽视了学生在学习过程中的参与和合作。学生之间也缺乏互相学习和讨论的机会,导致学习过程单调乏味、缺乏活力。需要采用更加注重互动和参与的教学模式,激发学生的学习兴趣和动力,提高学习效果。

1.5 评价方式单一

一般的教学往往采用考试或者测验等形式来评价学生的学习成果[4]。然而这种评价方式过于注重结果,忽视了学生的学习过程和实际应用能力。学生常常为了应对考试而进行机械式记忆,缺乏对知识的实际运用和创新能力的考查。这样的评价方式无法全面地反映学生的学习成果和能力发展情况。因此,需要采用更加多元化的评价方式,关注学生的全面发展,激发学习兴趣和创新精神。

2 闯关教学模式的定义和原理

闯关教学模式是一种基于游戏闯关理念的新型教学模式,借鉴了游戏中的闯关元素,将学习内容设计成一系列的关卡,让学生在完成关卡的过程中,主动获取知识、提升技能,从而实现深度学习和意义建构。

在这种模式下,学生需要展现出自主性、探究性和实践性等特点。闯关教学模式的原理主要包括以下几点。

2.1 游戏化学习

借鉴游戏的激励机制和闯关的挑战性,使学习过程变得富有趣味性,激发学生的学习兴趣和动力。通过设置多样化的关卡和奖励机制,鼓励学生积极参与并不断挑战自我。

2.2 建构主义理论

基于建构主义理论,强调学生在实际情境中通过主动探索和合作,建构自己的知识体系。闯关教学模式注重创设真实或接近真实的情境,引导学生发现问题、解决问题,并从中建构自己的知识体系。

2.3 任务驱动

每次课程中通过设置具有挑战性的几个任务,引导学生主动探索和学习,促进学生对知识的理解和应用。同时,任务的设计要符合学生的认知水平和实际需求,具有一定的难度和挑战性,以激发学生的探究欲望和学习动力。

2.4 个性化学习

关卡的设计要考虑学生的个性化需求和能力差异,允许学生有自己的节奏和兴趣进行学习。通过设置不同难度等级的关卡,满足不同学生的需求,使每个学生都能在适合自己的学习环境中得到成长和发展。

2.5 协作与交流

鼓励学生之间的协作与交流,培养团队合作和沟通能力,促进知识的共享和深化。通过小组协作、讨论交流等方式,让学生在合作学习中互相启发、互相帮助,共同解决问题并提高学习效果。

2.6 及时反馈

提供及时的学习反馈,帮助学生了解自己的学习状况,调整学习策略。反馈可以是来自教师的指导建议,也可以是来自同伴的评价和分享。通过及时反馈,学生可以发现自己的不足之处并加以改进,同时也可以分享自己的学习成果和经验。

2.7 多元化评价

采用多元化的评价方式,包括过程性评价和结果性评价,全面反映学生的学习成果和能力发展[5]。评价方式可以包括作品评价、口头表达、自我评价等,以全面反映学生的学习成果和能力发展。通过多元化的评价方式,鼓励学生发挥自己的特长和优势,同时激发学生的学习动力和创造力。

3 教学新模式实现路径

3.1 主要思路

本项目主要通过建设基于闯关式的实践教学平台来实现闯关教学模式驱动下的课堂教学改革。大规模开放的基于闯关式的实践教学平台,形成了以软件定义的“闯关式实训项目”为核心的新型网构化工程教育模式,从而实现课堂学习和项目实践2大类教学活动的有机结合。闯关教学模式流程如图1所示,将课程内容贯穿实训制作、实战、测评的每一个环节,同时需要能对学生的过程数据进行分析,如学习效率分析、能力值分析。

图1 闯关教学模式流程

3.2 挖掘游戏元素结合教学改革

在闯关教学模式中,游戏元素的运用不仅是为了增加趣味性,更重要的是能够促进学生主动学习、增强互动,并培养解决问题的能力。

3.2.1 利用游戏机制激发学生的内在动机

积分、等级和奖励等机制可以有效地激发学生的内在动机,使学生更加投入学习。这些机制不仅让学生有机会展示自己的能力,还能让学生体验到完成任务后的成就感。通过合理的积分制度和等级制度提升规则,教师可以引导学生不断挑战自我,提高学习效果。

3.2.2 利用游戏情境增强学生的沉浸感

创设逼真的游戏情境可以让学生更加投入学习,增强沉浸感。可以将课程内容与实际开发场景相结合,为学生提供模拟的开发环境,让学生在解决实际问题的过程中掌握知识。此外,故事背景和角色扮演也可以帮助学生更好地理解课程内容,提高学习兴趣。

3.2.3 设计具有挑战性的关卡任务

挑战性的关卡任务可以促使学生积极思考和探索,培养学生解决问题的能力。可以根据学生的实际情况和课程目标,设计不同难度级别的关卡任务[6]。这些任务可以涉及不同的知识点和技能要求,让学生在解决问题的过程中不断挑战自我。同时,还可以设计团队合作任务,培养团队协作能力。

3.2.4 利用游戏互动促进学生之间的交流与合作

游戏互动可以促进学生之间的交流与合作,提高学习效果。可以利用排行榜、社区交流和合作关卡等方式激发学生的竞争意识和合作精神。通过与其他学生互动交流,学生可以分享学习心得、讨论问题,从而共同进步。此外,还可以组织学生进行团队竞赛或合作项目,培养团队合作精神和沟通能力。

3.2.5 创新游戏元素,持续改进教学模式

随着技术的发展和教学理念的更新,教师应该不断创新游戏元素,持续改进闯关教学模式。教师可以关注最新的教育游戏设计和开发动态,了解最新的游戏机制和元素,并将其融入教学中。同时,还应该根据学生的反馈和教学效果评估,不断调整和优化游戏设计,提高学生的学习效果。

3.3 闯关教学模式在“PHP安全开发”课程中的应用

本次教学改革建设基于闯关式的实践教学平台,探索基于闯关教学模式驱动的混合式教学模式、协同教学过程模型、教学资源构建模型、基于闯关教学模式驱动的教学质量评估模型等研究内容,并选取信息安全技术应用类专业课程作为研究对象,开展大规模的实践案例构建与有效性验证,最终输出满足企业迫切需要的职业人才。

实践平台选取后,详细设计每个任务的内容、要求、评分标准等,采用项目驱动的互动教学模式,每一章知识点对应2～3个项目任务,学生通过完成任务来学习知识与技能。在原有课程内容基础上增加2～3个实际项目的设计与实现[7]。详细制定每个项目的实施方案,包括需求分析、技术方案、任务分配、时间节点等内容。同时分析每个项目和案例对应的知识点,与课程大纲相结合。

3.4 课程资源库建设

根据编程类课程的需要,新建课程名称,在课程中将班级成员导入进来,同时可以在课程中创建实践的关卡。进入课程后,为不同的知识点新建不同的关卡,关卡也可以融入课程思政的内容。在每一个课程设置相应的任务后,学生在教师授课后,可以进行闯关,学生可以在闯关平台上了解知识点和闯关的要求,同时可以根据要求完成代码设计,并可以自行进行测评。

4 教学改革的效果

4.1 学习兴趣显著提高

通过对比实验班和传统班的学生学习效果,发现闯关教学模式在“PHP安全开发”课程实践中具有显著的优势。通过详细设计每个任务的具体内容、要求与评分标准,大部分学生的学习兴趣显著提高。同时,要分析互动教学模式的理论基础与教学优势,设计在项目实施过程中的学生互动与交流方式,制定教师的教学角色与学生的学习作用转变等。学生完成测评后,可以看到自己是否通过,以及通过时间等信息。学生对类似游戏升级非常感兴趣,关卡设置了闯关成功后会获得相应金币以及每一关的排行榜,大大提高了学生的积极性。

4.2 课程内容得到优化

通过实训通关率排行,能了解到部分课程内容学生掌握情况并不是十分理想,可以再对这部分内容进行优化,最终达到所有知识点都能掌握的目的。分析每个项目涉及的专业知识与技能,与课程教学目标的对应关系,使学生在实践中理解并掌握相关理论知识。

4.3 学习效率提升

每个任务与项目实施都制定评分细则,如任务完成情况、代码或方案的质量等,每项占不同比重。同时,根据学生的学习进步与活跃程度设定过程性评价,力求全面评价学生的理论与实践学习效果。学生的学习效率如图2所示,其中纵坐标表示学习效率,计算方法为logx(实训总得分/实训总耗时),横坐标将本课堂中所有学生以排名的方式进行显示,横向箭头表示整个课堂学生表现的平均值。1个小圆点代表1个学生的学习效率,小圆点越高,学习效率越高,水滴表示当前学生的学习效率值。横向箭头表示整个课堂学生表现的平均值。

图2 学生的学习效率

4.4 学习能力增强

闯关教学模式将教学内容设计成游戏关卡,每个关卡都具有一定的趣味性,能够激发学生的学习兴趣[8]。闯关教学模式要求学生在完成每个关卡后才能进入下一关,具有一定的挑战性,能够激发学生的学习动机。学生在学习过程中,能够体验到挑战和成功的喜悦,从而提高学习动机。闯关教学模式将教学内容分解成多个小任务,每个小任务都具有一定的难度,能够促进学生的自主学习。学生在学习过程中,能够根据自己的能力,选择适合自己的学习任务,从而提高学习效率。闯关教学模式鼓励学生之间进行合作交流,具有一定的互动性,能够促进学生的协作能力培养。学生在学习过程中,能够与同学互相帮助,共同解决问题,从而提高学习效果。通过2年的实践,通过平台的能力值,能了解到学生对这门课程的学习能力。

4.5 更易适应工作

闯关教学模式将教学内容设计成游戏关卡,同时大部分关卡会融入实际工作场景。同时闯关教学模式可以有效帮助学生提高自身素质,从而更易进入工作状态。闯关教学模式可以帮助学生养成良好的学习习惯,提高学习兴趣和动机。闯关教学模式可以帮助学生培养自主学习能力和实践能力,从而更好地适应工作要求。

培养学生团队协作能力。未来进入工作中,需要学生能够与他人有效合作,共同完成任务。通过闯关教学模式的锻炼,学生可以提早适应团队协作的方式,从而更好地适应工作团队。

5 结语

闯关教学模式在“PHP安全开发”课程教学中具有显著优势和应用价值。通过将学习内容设计成一系列关卡,引导学生通过自主探究、团队协作等方式完成关卡任务,能够激发学生的学习兴趣和主动性,提高学习效果。闯关教学模式具有趣味性、挑战性、互动性等特点。在闯关教学模式的驱动下,编程类课程教学能够更加生动活泼,学生的学习兴趣和学习效果也能够得到提高。未来,将在更多的编程类课程中推广和应用闯关教学模式,进一步完善该模式的教学方法和评估标准,以期为教育改革提供更多有益的参考和借鉴。