【摘 要】計(jì)算思維是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外計(jì)算機(jī)界廣為關(guān)注的一個(gè)重要概念，計(jì)算思維的重要作用也受到了國(guó)內(nèi)外專家和學(xué)者的廣泛關(guān)注。為了培養(yǎng)大學(xué)生的計(jì)算思維能力，本文研究如何結(jié)合計(jì)算思維的相關(guān)思想和游戲化教學(xué)的相關(guān)理論用于課堂教學(xué)，提出了基于游戲化教學(xué)的計(jì)算思維培養(yǎng)方案。

【關(guān)鍵詞】計(jì)算思維；游戲化教學(xué)；信息技術(shù)基礎(chǔ)教育

【中圖分類號(hào)】G623.58 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】2095-3089（2019）04-0018-01

一、計(jì)算思維概述

計(jì)算思維是由美國(guó)卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)的周以真（Jeannette M.Wing）教授提出的一種教育理念，她指出：計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本概念去求解問(wèn)題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類行為[1]。

計(jì)算思維概念一經(jīng)提出，就受到國(guó)內(nèi)外教育界和科學(xué)界人士的廣泛關(guān)注。基于計(jì)算思維的學(xué)習(xí)目的是為了創(chuàng)造，計(jì)算思維發(fā)展水平是學(xué)生成才的關(guān)鍵。以先進(jìn)的教學(xué)理念指導(dǎo)教學(xué)，對(duì)學(xué)生現(xiàn)在以及將來(lái)具有非常重要的影響。

目前，計(jì)算思維在教育教學(xué)中的應(yīng)用正逐步展開(kāi)，增強(qiáng)學(xué)生計(jì)算思維能力培養(yǎng)已成為共識(shí)[2]。針對(duì)計(jì)算思維的培養(yǎng)問(wèn)題，2008年，美國(guó)國(guó)家計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)教師協(xié)會(huì)發(fā)布了報(bào)告《計(jì)算思維：一個(gè)所有課堂問(wèn)題解決的工具》。我國(guó)高等學(xué)校計(jì)算機(jī)教育研究會(huì)召開(kāi)了“計(jì)算思維”專題研討會(huì)。2009年，漢布魯什（Hambrusch）等介紹了普渡大學(xué)在開(kāi)設(shè)計(jì)算思維導(dǎo)論課程中所取得的經(jīng)驗(yàn)；董榮勝對(duì)以計(jì)算思維為基礎(chǔ)和以學(xué)科思想為基礎(chǔ)的兩類計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程進(jìn)行了比較分析。之后的研究主要圍繞計(jì)算思維在計(jì)算機(jī)應(yīng)用型人才中的培養(yǎng)、在程序設(shè)計(jì)課程中的培養(yǎng)，以及如何在信息技術(shù)基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)庫(kù)等課程中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力[3]。

二、游戲化教學(xué)研究

科技的高速發(fā)展給教育帶來(lái)了便利的同時(shí)也帶來(lái)了一些負(fù)面影響，許多學(xué)生沉浸在游戲中難以自拔。玩游戲時(shí)，玩家會(huì)聚精會(huì)神的沉浸在游戲情境中，可以自動(dòng)屏蔽周圍的很多干擾，為了達(dá)到游戲設(shè)定的目標(biāo)常常廢寢忘食，經(jīng)?？梢酝瓿煽雌饋?lái)不可完成的任務(wù)，最終獲得滿足感和自豪感。心理學(xué)上把玩游戲者的在玩游戲的過(guò)程中所達(dá)到的最佳狀態(tài)稱作“沉浸狀態(tài)（Flow State）”[4]。

1.游戲吸引學(xué)生的主要原因。

（1）游戲具有娛樂(lè)性，玩家在玩游戲的過(guò)程中可以獲得愉悅感。

（2）游戲具有目標(biāo)性，在完成游戲設(shè)定的目標(biāo)后，玩家能獲得滿足感和自豪感（在別人沒(méi)有完成而自己完成之后）。

（3）游戲具有過(guò)關(guān)性，在通往目標(biāo)的過(guò)程中需要過(guò)五關(guān)斬六將，可以激發(fā)玩家的斗志，激發(fā)玩家的興趣。

（4）游戲具有挑戰(zhàn)性和競(jìng)爭(zhēng)性，可以給玩家?guī)?lái)刺激感。

2.游戲和教學(xué)可以相結(jié)合的原因。

（1）游戲是設(shè)定一定的目標(biāo)，讓玩家去參與，并想方設(shè)法要達(dá)到目標(biāo)，這一點(diǎn)與教學(xué)不謀而合，教學(xué)最終的目標(biāo)也是讓學(xué)習(xí)者達(dá)到教師所設(shè)定的目標(biāo)。

（2）游戲要遵循一定的規(guī)則，不能隨心所欲，這給教師提供了掌控全局的機(jī)會(huì)，在游戲化教學(xué)過(guò)程中，教師事先設(shè)置一定的規(guī)則，在整個(gè)過(guò)程中起到調(diào)節(jié)、控制的作用。

（3）游戲具有激發(fā)玩家興趣的特性，現(xiàn)在很多學(xué)生在學(xué)習(xí)上就是缺乏興趣，教師很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，倘若能將游戲與教學(xué)相結(jié)合，教師就可以很好的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（4）現(xiàn)在的教育都強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，而游戲的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)很多問(wèn)題需要去解決，需要玩家給予分析并作出決策，在教育中引進(jìn)游戲的規(guī)則，可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性。

（5）游戲的過(guò)程是參與的過(guò)程，是一種交互活動(dòng)，游戲化教學(xué)可以給每個(gè)學(xué)生參與的機(jī)會(huì)，讓每個(gè)學(xué)生都參與其中可以避免學(xué)習(xí)中很多的“搭便車”現(xiàn)象，每個(gè)人都參與其中，也可以提高學(xué)生的參與意識(shí)，有些游戲還需要合作完成，可以提高學(xué)生的合作意識(shí)。

3.游戲化教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力的原因。

（1）游戲化教學(xué)中會(huì)將教學(xué)任務(wù)設(shè)計(jì)成很多關(guān)卡，也就是目標(biāo)分層，這符合計(jì)算思維釆用抽象和分解方法來(lái)解決龐雜任務(wù)。

（2）游戲化教學(xué)都是設(shè)計(jì)一些游戲情境讓學(xué)生親自體驗(yàn)，在游戲的過(guò)程中學(xué)習(xí)，這符合計(jì)算思維用轉(zhuǎn)化、仿真和嵌入等方法。

（3）游戲化教學(xué)中，在很多闖關(guān)環(huán)節(jié)學(xué)生都是自己找到或者根據(jù)教師給的提示找到闖關(guān)密胡，這符合計(jì)算思維利用啟發(fā)式推理來(lái)尋找答案。

（4）游戲化教學(xué)通常是設(shè)置一個(gè)游戲情境，教師給出游戲目標(biāo)和相關(guān)規(guī)則，至于怎么達(dá)到目標(biāo)并沒(méi)不是只有唯一的方法，在這個(gè)過(guò)程大學(xué)生可以使用任何一種可以達(dá)到目標(biāo)的方法，這符合計(jì)算思維的容錯(cuò)、冗余和糾錯(cuò)方法。

由以上可見(jiàn)，游戲化教學(xué)對(duì)信息技術(shù)教學(xué)的作用還是相當(dāng)大的，它可以解決當(dāng)前信息技術(shù)教育面臨的很多問(wèn)題，在大學(xué)信息技術(shù)基礎(chǔ)課堂運(yùn)用游戲化教學(xué)能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲，在游戲的過(guò)程中不知不覺(jué)促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)探究能力和創(chuàng)新能力，同時(shí)，由于信息技術(shù)課堂與計(jì)算思維聯(lián)系很緊密，在信息技術(shù)課堂，游戲化教學(xué)還可以培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力。

三、游戲化教學(xué)對(duì)計(jì)算思維能力的培養(yǎng)

1.游戲化教學(xué)的目的。

游戲化教學(xué)是基于“寓教于樂(lè)”的理念提出來(lái)的，是體驗(yàn)式學(xué)習(xí)的具體應(yīng)用。游戲化教學(xué)主要以合作學(xué)習(xí)、多元智能理論和建構(gòu)主義以及相關(guān)的教育心理學(xué)理論為理論基礎(chǔ)。

游戲化教學(xué)是參照游戲的設(shè)疑、自主、挑戰(zhàn)等理念，把教學(xué)目標(biāo)隱藏于游戲活動(dòng)中，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容及學(xué)習(xí)者的特征，釆取相對(duì)應(yīng)的游戲化教學(xué)策略，從而使學(xué)習(xí)者在愉悅的狀態(tài)下，從樂(lè)趣中獲得知識(shí)、陶冶情操和提高技能，這里的游戲既包括教育游戲，一些電子游戲，也包括學(xué)生和教師的活動(dòng)游戲。由于游戲環(huán)境的特殊性，具體到信息技術(shù)課堂教學(xué)，就是教師借助一些特定的教學(xué)用具（包括計(jì)算機(jī)在內(nèi)）、肢體語(yǔ)言等等，與學(xué)生一起參與，達(dá)到預(yù)設(shè)的教學(xué)目標(biāo)的一種教學(xué)方式[5]。

2.游戲化教學(xué)對(duì)培養(yǎng)計(jì)算思維能力的啟發(fā)。

1972年，圖靈獎(jiǎng)得主艾茲格·迪杰斯特拉說(shuō)“我們所使用的工具影響著我們的思維方式和思維習(xí)慣，從而也將深刻地影響著我們的思維能力”[6]。如今計(jì)算機(jī)已經(jīng)走進(jìn)尋常百姓的生活之中，也成為人們円常生活中不可或缺的工具，因此計(jì)算思維也逐漸成為人們需要掌握的思維方式和思維習(xí)慣，因此計(jì)算思維能力的培養(yǎng)也是計(jì)算機(jī)教育者需要研究的重點(diǎn)內(nèi)容。

在胡衛(wèi)平教授的《科學(xué)思維培育學(xué)》一書中曾經(jīng)提到：在思維培育教學(xué)中宜采取游戲的方式進(jìn)行教學(xué)，因?yàn)樵谧陨綄捤傻挠螒蚍諊?，學(xué)生敢于大膽猜測(cè)，也維多向發(fā)散，最大限度發(fā)揮想象力，從而有效的培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力[7]。

3.教師教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)。

（1）課前準(zhǔn)備。

課前準(zhǔn)備對(duì)教師來(lái)說(shuō)一切教學(xué)活動(dòng)幵展的基礎(chǔ)，在這一部分教師要分析教學(xué)任務(wù)、制定教學(xué)目標(biāo)和確定教學(xué)流程，在制定教學(xué)目標(biāo)和確定教學(xué)流程的時(shí)候是基于計(jì)算思維的相關(guān)方法進(jìn)行的，換句話說(shuō)就是選擇適當(dāng)?shù)挠?jì)算思維方法指導(dǎo)教學(xué)目標(biāo)的制定和教學(xué)流程的確定。

（2）游戲設(shè)計(jì)。

這一部分對(duì)整個(gè)教學(xué)的影響是至關(guān)重要的，如果這一環(huán)節(jié)沒(méi)有做好，可能導(dǎo)致后面的環(huán)節(jié)都無(wú)法進(jìn)行。在這一部分，教師需要選擇游戲類型、設(shè)計(jì)游戲環(huán)節(jié)、制定相應(yīng)的游戲關(guān)卡，并選擇一定的輔助道具，在一定的關(guān)卡給予一定的提示，引導(dǎo)學(xué)生探索新知。在這里，需要強(qiáng)調(diào)的是，在設(shè)計(jì)游戲的時(shí)候一定要將計(jì)算思維的相關(guān)方法滲透到里面，并不是要將所有的計(jì)算思維方法全部考慮在內(nèi)，而是選擇合適的相關(guān)方法來(lái)指導(dǎo)游戲的設(shè)計(jì)。

（3）實(shí)施游戲。

實(shí)施游戲是指學(xué)生把教師設(shè)計(jì)的游戲付諸實(shí)踐的過(guò)程，也是學(xué)生要達(dá)到預(yù)期中的游戲目標(biāo)的基本途徑。評(píng)價(jià)一個(gè)游戲是否能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)設(shè)教育目標(biāo)，是否能促進(jìn)學(xué)生的身心發(fā)展，是否被學(xué)習(xí)者接受，都需逋過(guò)實(shí)施才能得到答案。一般來(lái)說(shuō)，游戲設(shè)計(jì)得越好，實(shí)施起來(lái)就越容易，效果也就越好，越容易實(shí)現(xiàn)預(yù)定的教學(xué)目標(biāo)。

（4）調(diào)控游戲。

這一環(huán)節(jié)也很重要，學(xué)生在游戲的過(guò)程中肯定會(huì)遇到許多問(wèn)題，因此，教師需要對(duì)整個(gè)過(guò)程進(jìn)行指導(dǎo)和調(diào)控，要注重讓所有的學(xué)生都參與到游戲中來(lái)，避免學(xué)習(xí)“搭便車”現(xiàn)象。

（5）總結(jié)評(píng)價(jià)。

對(duì)學(xué)生的行為進(jìn)行總結(jié)評(píng)價(jià)，對(duì)游戲過(guò)中遇到的問(wèn)題進(jìn)行分析，最終還是要回歸到本節(jié)課的學(xué)習(xí)任務(wù)，結(jié)合教學(xué)目標(biāo)該節(jié)課進(jìn)行總結(jié)評(píng)價(jià)。這一部分也很重要，因?yàn)楹芏鄬W(xué)生可能還沉浸在游戲情境中，也有學(xué)生還不知道玩過(guò)游戲之后學(xué)到了什么，所以需要教師給予點(diǎn)撥和總結(jié)評(píng)價(jià)。

四、結(jié)語(yǔ)

隨著計(jì)算思維的不斷發(fā)展及信息技術(shù)基礎(chǔ)教育的不斷普及及重視，計(jì)算思維能力培養(yǎng)的教育前景是廣闊的。當(dāng)然，目前計(jì)算思維的一切研究都尚處在一個(gè)發(fā)展的時(shí)期，在這個(gè)發(fā)展的過(guò)程中也會(huì)遇到很多的困難，需要教育研究者不斷地研究和完善。但是，既然已經(jīng)意識(shí)到計(jì)算思維能力的重要性，那么希望本文提出的基于游戲化教學(xué)的計(jì)算思維能力培養(yǎng)的想法對(duì)新時(shí)代信息技術(shù)基礎(chǔ)教育有一定的啟發(fā)，也為新時(shí)代的大學(xué)信息技術(shù)教育教學(xué)貢獻(xiàn)了自己一份微薄的力量。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：韓法旺，男，副教授，南京森林警察學(xué)院信息技術(shù)學(xué)院，主要從事計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的教學(xué)。

項(xiàng)目支持：1.江蘇高校品牌專業(yè)建設(shè)工程資助項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：PPZY2015A058。

2.南京森林警察學(xué)院教學(xué)改革研究與教學(xué)建設(shè)重點(diǎn)研究項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：ZD18003。