游戏化教学中计算思维的培养研究
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【摘 要】计算思维是当前国内外计算机界广为关注的一个重要概念，计算思维的重要作用也受到了国内外专家和学者的广泛关注。为了培养大学生的计算思维能力，本文研究如何结合计算思维的相关思想和游戲化教学的相关理论用于课堂教学，提出了基于游戏化教学的计算思维培养方案。
【关键词】计算思维；游戏化教学；信息技术基础教育
【中图分类号】G623.58 【文献标识码】A
【文章编号】2095-3089（2019）04-0018-01
一、计算思维概述
计算思维是由美国卡内基·梅隆大学的周以真（Jeannette M.Wing）教授提出的一种教育理念，她指出：计算思维是运用计算机科学的基本概念去求解问题、设计系统和理解人类行为[1]。
计算思维概念一经提出，就受到国内外教育界和科学界人士的广泛关注。基于计算思维的学习目的是为了创造，计算思维发展水平是学生成才的关键。以先进的教学理念指导教学，对学生现在以及将来具有非常重要的影响。
目前，计算思维在教育教学中的应用正逐步展开，增强学生计算思维能力培养已成为共识[2]。针对计算思维的培养问题，2008年，美国国家计算机科学技术教师协会发布了报告《计算思维：一个所有课堂问题解决的工具》。我国高等学校计算机教育研究会召开了“计算思维”专题研讨会。2009年，汉布鲁什（Hambrusch）等介绍了普渡大学在开设计算思维导论课程中所取得的经验；董荣胜对以计算思维为基础和以学科思想为基础的两类计算机导论课程进行了比较分析。之后的研究主要围绕计算思维在计算机应用型人才中的培养、在程序设计课程中的培养，以及如何在信息技术基础、数据库等课程中培养学生的计算思维能力[3]。
二、游戏化教学研究
科技的高速发展给教育带来了便利的同时也带来了一些负面影响，许多学生沉浸在游戏中难以自拔。玩游戏时，玩家会聚精会神的沉浸在游戏情境中，可以自动屏蔽周围的很多干扰，为了达到游戏设定的目标常常废寝忘食，经常可以完成看起来不可完成的任务，最终获得满足感和自豪感。心理学上把玩游戏者的在玩游戏的过程中所达到的最佳状态称作“沉浸状态（Flow State）”[4]。
1.游戏吸引学生的主要原因。
（1）游戏具有娱乐性，玩家在玩游戏的过程中可以获得愉悦感。
（2）游戏具有目标性，在完成游戏设定的目标后，玩家能获得满足感和自豪感（在别人没有完成而自己完成之后）。
（3）游戏具有过关性，在通往目标的过程中需要过五关斩六将，可以激发玩家的斗志，激发玩家的兴趣。
（4）游戏具有挑战性和竞争性，可以给玩家带来刺激感。
2.游戏和教学可以相结合的原因。
（1）游戏是设定一定的目标，让玩家去参与，并想方设法要达到目标，这一点与教学不谋而合，教学最终的目标也是让学习者达到教师所设定的目标。
（2）游戏要遵循一定的规则，不能随心所欲，这给教师提供了掌控全局的机会，在游戏化教学过程中，教师事先设置一定的规则，在整个过程中起到调节、控制的作用。
（3）游戏具有激发玩家兴趣的特性，现在很多学生在学习上就是缺乏兴趣，教师很难激发学生的学习动机，倘若能将游戏与教学相结合，教师就可以很好的激发学生的学习兴趣。
（4）现在的教育都强调创新能力的培养，而游戏的过程中会出现很多问题需要去解决，需要玩家给予分析并作出决策，在教育中引进游戏的规则，可以激发学生的创造性。
（5）游戏的过程是参与的过程，是一种交互活动，游戏化教学可以给每个学生参与的机会，让每个学生都参与其中可以避免学习中很多的“搭便车”现象，每个人都参与其中，也可以提高学生的参与意识，有些游戏还需要合作完成，可以提高学生的合作意识。
3.游戏化教学可以培养学生的计算思维能力的原因。
（1）游戏化教学中会将教学任务设计成很多关卡，也就是目标分层，这符合计算思维釆用抽象和分解方法来解决庞杂任务。
（2）游戏化教学都是设计一些游戏情境让学生亲自体验，在游戏的过程中学习，这符合计算思维用转化、仿真和嵌入等方法。
（3）游戏化教学中，在很多闯关环节学生都是自己找到或者根据教师给的提示找到闯关密胡，这符合计算思维利用启发式推理来寻找答案。
（4）游戏化教学通常是设置一个游戏情境，教师给出游戏目标和相关规则，至于怎么达到目标并没不是只有唯一的方法，在这个过程大学生可以使用任何一种可以达到目标的方法，这符合计算思维的容错、冗余和纠错方法。
由以上可见，游戏化教学对信息技术教学的作用还是相当大的，它可以解决当前信息技术教育面临的很多问题，在大学信息技术基础课堂运用游戏化教学能激发学生的学习兴趣和求知欲，在游戏的过程中不知不觉促进学生主动探究能力和创新能力，同时，由于信息技术课堂与计算思维联系很紧密，在信息技术课堂，游戏化教学还可以培养学生的计算思维能力。
三、游戏化教学对计算思维能力的培养
1.游戏化教学的目的。
游戏化教学是基于“寓教于乐”的理念提出来的，是体验式学习的具体应用。游戏化教学主要以合作学习、多元智能理论和建构主义以及相关的教育心理学理论为理论基础。
游戏化教学是参照游戏的设疑、自主、挑战等理念，把教学目标隐藏于游戏活动中，根据教学内容及学习者的特征，釆取相对应的游戏化教学策略，从而使学习者在愉悦的状态下，从乐趣中获得知识、陶冶情操和提高技能，这里的游戏既包括教育游戏，一些电子游戏，也包括学生和教师的活动游戏。由于游戏环境的特殊性，具体到信息技术课堂教学，就是教师借助一些特定的教学用具（包括计算机在内）、肢体语言等等，与学生一起参与，达到预设的教学目标的一种教学方式[5]。 2.游戏化教学对培养计算思维能力的启发。
1972年，图灵奖得主艾兹格·迪杰斯特拉说“我们所使用的工具影响着我们的思维方式和思维习惯，从而也将深刻地影响着我们的思维能力”[6]。如今计算机已经走进寻常百姓的生活之中，也成为人们円常生活中不可或缺的工具，因此计算思维也逐渐成为人们需要掌握的思维方式和思维习惯，因此计算思维能力的培养也是计算机教育者需要研究的重点内容。
在胡卫平教授的《科学思维培育学》一书中曾经提到：在思维培育教学中宜采取游戏的方式进行教学，因为在自山宽松的游戏氛围中，学生敢于大胆猜测，也维多向发散，最大限度发挥想象力，从而有效的培养学生的创造性思维能力[7]。
3.教师教学活动设计。
（1）课前准备。
课前准备对教师来说一切教学活动幵展的基础，在这一部分教师要分析教学任务、制定教学目标和确定教学流程，在制定教学目标和确定教学流程的时候是基于计算思维的相关方法进行的，换句话说就是选择适当的计算思维方法指导教学目标的制定和教学流程的确定。
（2）游戏设计。
这一部分对整个教学的影响是至关重要的，如果这一环节没有做好，可能导致后面的环节都无法进行。在这一部分，教师需要选择游戏类型、设计游戏环节、制定相应的游戏关卡，并选择一定的辅助道具，在一定的关卡给予一定的提示，引导学生探索新知。在这里，需要强调的是，在设计游戏的时候一定要将计算思维的相关方法渗透到里面，并不是要将所有的计算思维方法全部考虑在内，而是选择合适的相关方法来指导游戏的设计。
（3）实施游戏。
实施游戏是指学生把教师设计的游戏付诸实践的过程，也是学生要达到预期中的游戏目标的基本途径。评价一个游戏是否能够实现预设教育目标，是否能促进学生的身心发展，是否被学习者接受，都需逋过实施才能得到答案。一般来说，游戏设计得越好，实施起来就越容易，效果也就越好，越容易实现预定的教学目标。
（4）调控游戏。
这一环节也很重要，学生在游戏的过程中肯定会遇到许多问题，因此，教师需要对整个过程进行指导和调控，要注重让所有的学生都参与到游戏中来，避免学习“搭便车”现象。
（5）总结评价。
对学生的行为进行总结评价，对游戏过中遇到的问题进行分析，最终还是要回归到本节课的学习任务，结合教学目标该节课进行总结评价。这一部分也很重要，因为很多学生可能还沉浸在游戏情境中，也有学生还不知道玩过游戏之后学到了什么，所以需要教师给予点拨和总结评价。
四、结语
随着计算思维的不断发展及信息技术基础教育的不断普及及重视，计算思维能力培养的教育前景是广阔的。当然，目前计算思维的一切研究都尚处在一个发展的时期，在这个发展的过程中也会遇到很多的困难，需要教育研究者不断地研究和完善。但是，既然已经意识到计算思维能力的重要性，那么希望本文提出的基于游戏化教学的计算思维能力培养的想法对新时代信息技术基础教育有一定的启发，也为新时代的大学信息技术教育教学贡献了自己一份微薄的力量。
参考文献
[1]袁磊，宁彬，谷琼.计算思维在计算机应用型人才培养中的应用探索[J].计算机时代，2014.4：62-63.
[2]战德臣，聂兰顺等著.大学计算机——计算思维导论[M].电子工业出版社，2014.
[3]董荣胜.计算思维与计算机导论[J].计算机科学，2009.4：50-52.
[4]马颖峰，隋志华.基于Flow理论的教育游戏沉浸性设计策略研究——教育游戏活动难度动态调控研究[J].电化教育研究，2010：54-55.
[5]张金磊，张宝辉.游戏化学习理念在翻转课堂教学中的应用研究[J].遠程教育杂志，2013，（6）：74.
[6]牛玉霞，任伟.游戏化教学初探[J].教育技术导刊，2006，（5）：4-5.
[7]牟琴.“轻游戏”对计算思维能力的培养——教育游戏对程序设计基础课程教学的影响[J].远程教育杂志，2011：94.
作者简介：韩法旺，男，副教授，南京森林警察学院信息技术学院，主要从事计算机网络技术和计算机基础的教学。
项目支持：1.江苏高校品牌专业建设工程资助项目，项目编号：PPZY2015A058。
2.南京森林警察学院教学改革研究与教学建设重点研究项目，项目编号：ZD18003。
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