基于核心素养的游戏化教学设计与应用研究

    张晓燕

    

    

    

    摘  要 依据新时期对人才培养的新要求，以有效培养学生核心素养为出发点，关注信息技术学科领域新兴的教学方法——游戏化教学，通过文献分析，梳理游戏化教学的内涵及特征，以此为理论基础，探究基于核心素养培养的游戏化教学设计与应用方法，期望为新时期培养具备核心素养的人才提供新思路和新方法。

    关键词 核心素养;信息技术;游戏化教学;计算思维;电子游

    戏;活动游戏

    中图分类号：G633.67    文献标识码：B

    文章编号：1671-489X（2019）09-0082-04

    1 核心素养概述

    随着信息化和全球化时代的到来，人们生活和工作的环境变得越来越复杂，以基础知识和技能为主的传统教育已不能满足人们生活和工作的需求，需要习得能适应社会发展和终身发展的必备品格和关键能力即核心素养[1]。培养学生的核心素养已经成为当前国际教育的热门话题。核心素养需要与各学科教学融合，在学科教学中突出学科能力的培养，并在课堂教学中得到落实。

    新修订的《普通高中信息技术课程标准》（2017年版）经过专家多方面的考量，确定了四个学科核心素养，即信息意识、计算思维、数字化学习与创新和信息社会责任[2]。信息技术学科四个核心素养相互依存，相互渗透，共同发展，其中计算思维是核心及关键素养，影响其他三个素养发展的质量。信息技术学科核心素养结构如图1所示。

    2 游戏化教学的内涵与特征

    自从游戏出现以来，就有诸多玩者沉浸于其中无法自拔，为何游戏会有如此强大的吸引力？人们对游戏的组成元素及其产生的心理机制进行了深入分析，认为游戏符合动机理论，即针对人的需求，如挑战、好奇、幻想、控制、目标、竞争、合作等，在其心理上产生一种驱动力，使其乐此不疲地持续游戏。

    美国著名游戏设计师和教育专家对游戏的价值进行了深入研究，在此基础上论述了基于数字游戏学习的概念、效果和作用，并指出游戏与教育的结合将会达到“玩中学、学中乐”的理想状态[3]。自我国新一轮课程与教学改革以来，人们对于寓教于乐的需求不断高涨，游戏化教学研究成为当前我国教育界的一个重要研究领域。

    游戏化教学意味着学科教师将游戏应用于课堂教学，为课堂营造一种轻松愉悦活泼的氛围，以此激发学生学习的兴趣，使学生在游戏过程中不知不觉地掌握知识和技能，形成课标设定的综合素养，从而优化课堂教学的效果。

    游戏化教学作为一种教学方式，具有一定的教育性和科学性，教育游戏内容的设计不像普通游戏那样随意，更不能为了吸引学生，设计一些缺乏正确的价值导向，充满低级趣味甚至违背科学的游戏内容。同时，教育游戏内容的设计应具有主流游戏的基本特征，包括趣味性、情境性、参与性、竞争性和互动性等，使学生积极主动地参与教学游戏，提高学生的学习热情和参与度。

    3 游戏化教学设计与应用

    基于核心素养的游戏化教学设计原则

    1）关注生活与实际，注重教学内容的选择与整合。游戏来源于生活又高于生活，游戏的元素从生活中来，但游戏的方式又具有一定的虚拟性，实现起来比现实生活更加容易、便捷[4]。创设逼真的游戏情境能让学生更有亲切感，设计贴近生活经验的游戏任务，能够保持学生的游戏热情，使学生在游戏活动中习得能映射到生活中的必备技能和思维品质。因此，教师需要在新课标的指导下，充分利用现代网络资源，对教学内容进行选择与整合，并通过对教学目标、教学内容和资源的分析，找出其中适合以某种游戏形式进行教学的部分，设计紧密结合学生当前生活背景的游戏内容。

    2）渗透学科核心素养，注重思维方法的训练。核心素养是知识、能力、情感、态度、价值观等多方面的综合表现，各个学科都承担着非常重要的不同的育人目标。教师应对本学科承载的育人目标即学科核心素养有全面深刻的了解，在教学设计的每个环节渗透学科核心素养的相关思维方法。由于学科核心素养多是内化的思维品质，具有一定的抽象性，因此要善于挖掘其显化表现形式，在教学过程中注意训练学生的思维方法，形成良好的思维品质。

    如信息技术学科最核心的素养就是计算思维，包括仿真解决抽象任務，抽象和分解解决任务，约简、嵌入、转化任务，启发式推理，关注点分离，递归思维，冗余、容错、纠错等相关思维方法。在进行游戏化教学设计的时候就需要把这些思维方法渗透到教学的某些环节，如在教学过程中，教师通过创设游戏情境，把学习任务放在假想的游戏情境中，让学生以攻关的活动游戏形式一步步分析、探究和解决问题，并引导学生将复杂问题分解，体现了计算思维的抽象、转化和分解解决任务及启发式推理等相关方法，让学生在自发的游戏行为中训练思维，塑造品质。

    3）关注学生个体差异，注重创新能力的培养。由于每个学生的信息技术水平和认知特点都存在一定的差异，在游戏化教学中要尊重这种差异性，要注意根据不同学生的特点和游戏任务的特点给予不同的指导和提示。另外，在课堂教学中，游戏任务的设置要具有适当的难度梯度，让不同能力水平的学生通过学习都能有所收获。

    游戏化教学带有“娱乐+教育”因子，倡导“玩中学”，与他人一起玩，玩出花样，玩出乐趣。在课堂教学中，要鼓励学生玩，引导学生玩，在玩的时候投入感情，加入思考与探索，在“玩”中提升学生的兴趣，了解学生的兴趣点，因材施教。

    4）注重学生之间的分享与交流。学会学习和健康生活是核心素养的两个重要方面。现代社会是一个注重团队协作的社会，交流与沟通显得尤为重要，良好的人际关系的建立需要人们经常沟通与交流。分享与交流也是个体学会学习和健康生活的重要保证。

    游戏化教学的要素包括裁判（教师）、游戏者（学习者）、游戏活动（游戏内容、学习内容）、游戏任务（学习目标、学习任务）等要素[5]。在该过程中，教师是游戏的设计者、管理者和游戏活动的促进者和监督者，学生是游戏行为的主体。教师要引导学生积极参与游戏活动、自主学习探究，提倡同伴之间交流协作，互帮互助完成游戏活动/任务，从而获得综合素养的提升。

    游戏化教学形式分类  游戏化教学作为一种新型的教学模式和方法，其形式有多种。笔者以中国知网上的相关论文为数据源，根据三种不同的视角对游戏化教学形式进行归类分析，如表1所示。这三种不同视角下的游戏化教学分类几乎概括了游戏化教学的所有形式，而且不同视角下的游戲形式具有一定的包容性和交叉性。

    游戏化教学设计方法  经研究，笔者发现依据游戏的策划者和游戏形式不同，把游戏化教学分为电子游戏、活动游戏以及电子游戏+活动游戏更符合人们的分类习惯。因此，本文重点研究第三种视角下的不同游戏形式的教学设计方法。

    电子游戏主要依托现代计算机技术、多媒体技术和网络通信技术，形式多以电子产品或软件的形式在市场上出现。此种形式的游戏化教学开发设计难度比较大，主要是被游戏开发商研发出来，经学校或教师后续加工处理后在课堂上选择性使用。学校或教师在选择电子游戏的时候一定要慎重选择与之契合的教学内容，如果教学内容/目标是训练学生的某种技能，需要选择技能训练式的电子游戏，让学生在玩游戏的过程中熟练掌握某种操作技能，如训练小学生运算速度的小游戏——速算盒子;如果教学内容/目标是让学生探究非良构型问题，则主要选取问题探究式、引导式电子游戏。

    活动游戏，是指借助于一定的技术手段或工具，设计游戏形式的生生互动或师生互动，包括表演、操作、竞赛类等，具体为：表演类游戏包括角色代入类与戏剧表演类游戏;操作类游戏包括实验、手工、建模等游戏;竞赛类游戏则指以比赛的形式进行的个体性或团体性游戏，如开火车、成语接龙、演讲比赛、英语歌曲大赛等。从教学内容和目标的视角来看，活动类游戏更适合于问题探究式和技能训练式的教学内容，如角色扮演，让学生代入不同的角色，在活动中反复训练，直到熟悉自己的角色定位和达到教学目标中所要求掌握的技能。这种形式的游戏化教学，让学生在玩活动游戏的过程中，不知不觉地掌握知识和技能，同时培养学生的自主探究和交流协作能力。

    电子游戏+活动游戏即二者结合使用。电子游戏固然能够吸引学生的兴趣，但并不是所有流行于市场上的电子游戏产品或软件都适合在课堂教学中使用。笔者认为，像市场上流行的一些虚拟现实类游戏，如机器人闯关游戏、人机大战游戏等，里面激烈的、虚拟的游戏活动不适合作为课堂教学活动设计的形式，但是逼真而又充满玄幻色彩的游戏情景可以借助于现代信息技术进行模仿设计和实现，然后运用到课堂教学中，如模拟机器人闯关游戏情境，吸引学生的注意力，激发学生的好奇心和挑战心理，然后设计活动游戏，让学生以游戏攻关的形式一步步假设、探讨、分析和解决问题。

    游戏化教学设计应用案例  根据前面的游戏化教学设计原则和方法，笔者以高中信息技术必修模块第七节“python循环结构的程序设计”为例，设计一节综合应用电子游戏和活动游戏的教学案例。本节课分为两个课时，教学对象是高一年级的学生。通过前面几节课的学习，学生已经掌握一些程序设计的基础知识，具备程序设计的基本思想，能通过程序设计解决一般问题，为本节课的学习奠定基础。本节课的教学过程分为四步。

    1）创设情境，激发兴趣，导入新课。

    【教师活动】教师展示计算机自动绘制“圆形螺旋线”的游戏，如图2所示。

    【学生活动】面对陌生的东西，学生充满好奇，部分学生发问：“老师，这游戏是怎么设计的啊？”

    【教师活动】在学生的要求下给学生展示该游戏的程序代码，同时告诉学生：“python循环结构的程序可以周而复始地重复做同一件事，比如像这个程序，计算机可以自动重复地画圆圈。”

    2）创设游戏情境，介绍游戏规则。

    【教师活动】展示图片“螺旋闯关图”，如图3所示。

    【情境描述】一只会思考的、聪明的小海龟现在处于这个圆形螺旋线的起始位置，它需要沿着圆弧爬出来。但是圆弧上设置了很多机关，小海龟只有一步步通过关卡才能顺利爬出来。小海龟每顺利通过一个关卡，智慧值都会增加10;如果在规定时间内通过所有关卡爬出来，那么小海龟将获得“神龟”的称号。请大家一起来帮助小海龟用python编程闯关。

    【设计思想】逼真的游戏情境，充分调动学生的想象力和求知欲。

    【关卡介绍】

    第一关：输出1，2，3，4，5。

    第二关：输出1，2，3，...，100。

    第三关：输出100以内的偶数。

    第四关：计算5！并输出结果。（提示：双分支循环嵌套语句。）

    第五关：有1、2、3、4个数字，能组成多少个互不相同的三位数？分别是多少？（提示：多分支循环嵌套语句。）

    第六关：猜密码，密码是一个两位数，小海龟可以多次尝试输入密码，如果猜对了，输出提示“棒极了，您猜对了”;如果猜错了，输出提示“猜大（小）了，继续加油哦”。

    【学生】关卡的难度在递增，看到第一关的时候，学生可能会想到用前面学过的输出语句来设计;而到第二关的时候，学生不得不去寻求新的方法——循环程序设计，在任务驱动下主动探究学习。

    【教师】鼓励小组合作探究，寻找闯关方法。第四关需要用到循环的嵌套，第五关需要三个循环嵌套，关卡难度相对比较大，后面提示方法。

    【实施游戏】教师开始计时并提示学生可充分利用提前设计好的学案（包括学习网站链接和相关知识点），鼓励学生使用思维导图分析路径，引导学生将复杂问题分解成一个个易于求解的小问题，指导和帮助遇到困难的学生。学生按照游戏关卡要求开始闯关，借助学案、网络和思维导图工具，寻找闯关的方法，有疑难问题可以向教师或其他学生求助。

    【设计思想】把传统的教师“满堂灌”的“讲授式”教学转变成学生主动探究的竞争式学习。关卡难度由最简单开始，然后层层递进，符合学生的认知特点。通过玩猜密码游戏到自己模拟设计猜密码游戏，体现了计算思维的抽象、分解解决问题，嵌入、仿真和转化等思想。

    【布置任务】小海龟在猜密码游戏中获得启发，自己模拟设计了一个猜密码的游戏程序。你知道他是怎么设计的吗？

    【学生】思考并设计猜密码游戏程序。

    【分享評价】让在最短时间内完成闯关游戏的学生给大家分享游戏体验和每一关成功的经验。教师根据学生对循环程序设计的掌握情况进行查漏补缺，根据学生完成闯关的时间和闯关过程中学习新知的热情和积极主动性进行评价。

    【设计思想】参考他人成功的学习经验，有利于调整自己的学习，教师的肯定评价也有利于激励学生。

    游戏化教学应用效果分析

    1）游戏的设计。本教学案例是电子游戏和活动游戏的综合应用。无论是导入新课时的python绘制同心圆游戏，还是后面的猜密码游戏并自己设计猜密码游戏程序，都是在信息技术的支持下，通过创设情境，将抽象难懂而又枯燥乏味的理论知识设计成学生感兴趣的电子游戏的形式;再设计“海龟闯关”的游戏情境和闯关游戏的活动规则，调动学生的好奇心和求知欲。前一个任务的完成对后续任务起着关键性的引导作用，让学生在游戏化的闯关活动中一步步自主探究新知;在教师的引导和帮助下，学生完成游戏闯关活动/任务，获得成就感，提升学习程序设计的兴趣，达到预期的教学效果。

    2）学科核心素养的渗透。本节课一开始通过python绘制同心圆的电子游戏程序导入新课，吸引学生的注意力;然后在信息技术的支持下，创设虚拟的闯关游戏情境，激发学生的兴趣和求知欲，再把抽象的理论讲解放到生动逼真的闯关游戏情境中，体现了计算思维仿真解决抽象任务，约简、嵌入、转化任务等思想。在游戏实施过程中，教师引导学生将复杂问题进行分解，让学生以游戏攻关的形式一步步分析，探究新知和解决问题，体现了计算思维抽象和分解解决任务及启发式推理等相关方法。让学生在富有挑战性的攻关形式的游戏活动中通过自主学习与探究，同伴间竞争与合作，寻求解决问题的答案，使学生逐渐养成自主探究和创造性地解决问题的良好习惯，逐渐适应数字化学习环境。整个教学过程渗透了信息技术学科的四个核心素养。

    4 结语

    笔者按照新课标的要求，依据以上教学设计方法，设计了系列信息技术课程，进行了一学期的教学实践研究，通过对比实验、课堂观察、课后访谈及问卷调查法，验证了游戏化教学设计方法对培养信息技术核心素养的有效性。希望本文的方法也能应用到其他学科教学中，为其他学科落实培养核心素养提供理论和方法上的借鉴和参考。

    研究学生发展核心素养是落实立德树人根本任务的一项重要举措，也是适应世界教育改革发展趋势，提升我国教育国际竞争力的迫切需要[6]。作为一线教学工作者，应该不断学习，推陈出新，探索运用各种新型技术和方法来提高教育的适切性，为培养具备核心素养、适应社会发展和终身发展的人才贡献力量。

    参考文献

    [1]邵朝友，周文叶，崔允漷.基于核心素养的课程标准研制：国际经验与启示[J].全球教育展望，2015（8）：14-22.

    [2]任友群，李锋，王吉庆.面向核心素养的信息技术课程设计与开发[J].课程.教材.教法，2016（7）：56-61.

    [3]程君青，朱晓菊.教育游戏的国内外研究综述[J].现代教育技术，2007（7）：72-75.

    [4]申煜.基于核心素养的游戏化教学评价体系初构[J].教育导刊，2017（3）：52-55.

    [5]李锋，熊璋.面向核心素养的信息技术课程：“数据与计算”模块[J].中国电化教育.2017（1）：27-32.

    [6]一帆.《中国学生发展核心素养》总体框架正式发布[J].中小学信息技术教育，2016（10）：5.