芻議如何在游戲化的程序設(shè)計(jì)中啟迪學(xué)生的計(jì)算思維

高 晗

（吉林省白山市第一中學(xué) 吉林白山 134300）

一、計(jì)算思維的概念

計(jì)算思維最早是在2006年由周以真教授在美國(guó)計(jì)算機(jī)權(quán)威刊物中提出的，他認(rèn)為，“計(jì)算思維”就是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本概念進(jìn)行問題的求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)等思維活動(dòng)。通俗的來(lái)說(shuō)，“計(jì)算思維”是通過(guò)簡(jiǎn)略、轉(zhuǎn)換和仿真等方法來(lái)把一個(gè)看起來(lái)比較困難的問題解釋成一個(gè)可以被人們認(rèn)知以及被解決的問題，實(shí)際上，它就是一個(gè)解決問題的過(guò)程?！坝?jì)算思維”包括了制定問題，選擇使用工具，組織分析數(shù)據(jù)，抽象模型，制定方案，解決問題，以及將解決問題的過(guò)程應(yīng)用到更加廣泛的過(guò)程之中[1]。

總的來(lái)說(shuō)，計(jì)算思維不是要求人類像計(jì)算機(jī)那樣思考，而是讓我們思考如何利用計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)化解決過(guò)程和優(yōu)化解決方案，提高我們的做事效率。

二、游戲化程序設(shè)計(jì)的原則

在以往程序設(shè)計(jì)的教學(xué)過(guò)程中，教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行的都是重細(xì)節(jié)輕思維的訓(xùn)練，最終導(dǎo)致學(xué)生思路狹窄，學(xué)完后不知道還能用程序設(shè)計(jì)做些什么。在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，學(xué)生只是對(duì)代碼進(jìn)行了簡(jiǎn)單的機(jī)械式記憶，并不能很好的內(nèi)化為己用。而且在缺乏趣味性的教學(xué)活動(dòng)中，學(xué)生學(xué)習(xí)參與度不高，缺乏學(xué)習(xí)熱情；實(shí)驗(yàn)時(shí)多按步驟亦步亦趨，缺乏獨(dú)立思考和自主實(shí)踐精神。這些問題將會(huì)導(dǎo)致學(xué)生計(jì)算思維薄弱，學(xué)生編程能力不強(qiáng)[2]。所以將游戲引入到程序設(shè)計(jì)的教學(xué)活動(dòng)中來(lái)，有益于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。為了滲透“計(jì)算思維”的培養(yǎng)，游戲化程序設(shè)計(jì)需要遵循以下幾個(gè)原則：

1.教學(xué)目標(biāo)的制定要凸顯“計(jì)算思維”的意義與價(jià)值。

教學(xué)目標(biāo)即是游戲任務(wù)的依據(jù)導(dǎo)向，也是游戲過(guò)程的航標(biāo)指向，所以教師必須緊緊圍繞選修課教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計(jì)需要經(jīng)過(guò)思考才能完成的教學(xué)任務(wù)，讓學(xué)生在思考的過(guò)程中學(xué)會(huì)將總的目標(biāo)任務(wù)逐步分解、歸納，并通過(guò)流程圖的方式設(shè)計(jì)出程序算法。例如，教師可以通過(guò)引入生活中的“閏年”問題，讓學(xué)生判斷2020年是否是閏年，再通過(guò)教師事先做好的程序進(jìn)行“閏年”的判斷，讓學(xué)生通過(guò)比較人與程序的計(jì)算速度，體驗(yàn)程序設(shè)計(jì)的奧妙。還可以通過(guò)“漢諾塔”問題的引入，讓學(xué)生意識(shí)到有效借助計(jì)算思維，借助計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算能力，就能解決大規(guī)模的計(jì)算問題。

2.游戲任務(wù)的設(shè)置要具有趣味性，“計(jì)算思維”的滲透要貼近學(xué)生的生活實(shí)際。

將程序設(shè)計(jì)游戲化的目的在于吸引學(xué)生的注意力，讓學(xué)生樂于參與到活動(dòng)中來(lái)，因此，游戲任務(wù)的設(shè)置要富有趣味。程序設(shè)計(jì)中的重要知識(shí)點(diǎn)應(yīng)巧妙融入游戲中，從而設(shè)計(jì)出妙趣橫生的游戲環(huán)節(jié)，設(shè)置恰當(dāng)?shù)挠螒蛉蝿?wù)，激發(fā)學(xué)生的參與欲望。例如，在游戲設(shè)置的過(guò)程中，可以讓學(xué)生進(jìn)行“中共特工”的角色扮演，讓學(xué)生通過(guò)自己的思考，設(shè)計(jì)出不易被“敵人”破譯的密文。亦或是可以讓學(xué)生在“貪吃蛇”、“俄羅斯方塊”、“超級(jí)瑪麗”等簡(jiǎn)易的學(xué)生熟悉的游戲設(shè)計(jì)中，熟悉并掌握程序設(shè)計(jì)中的類、對(duì)象、屬性、事件、賦值語(yǔ)句、條件語(yǔ)句和循環(huán)語(yǔ)句等基礎(chǔ)知識(shí)的應(yīng)用場(chǎng)景。

3.把握游戲節(jié)奏，通過(guò)多元化的評(píng)價(jià)鼓勵(lì)算法多樣化，從而落實(shí)“計(jì)算思維”的培養(yǎng)。

教師要在教學(xué)的過(guò)程中結(jié)合“計(jì)算思維”，有目的、有計(jì)劃的設(shè)計(jì)游戲，在活動(dòng)中發(fā)揮“導(dǎo)”作用，把握游戲節(jié)奏，關(guān)注游戲過(guò)程。在游戲設(shè)計(jì)的過(guò)程中要體現(xiàn)分解、抽象、概括等計(jì)算思維的思考方式，使學(xué)生通過(guò)參與游戲潛移默化的形成計(jì)算思維[3]。

通過(guò)體驗(yàn)教師制作的簡(jiǎn)易小游戲，教師可以繼續(xù)通過(guò)設(shè)置疑問，讓學(xué)生解析游戲，分析問題。通過(guò)畫流程圖的方式，分析游戲功能后臺(tái)的代碼如何編寫，并通過(guò)新舊知識(shí)的相互串聯(lián)，逐步分解任務(wù)，經(jīng)過(guò)不斷的程序調(diào)試、代碼的編譯，最終實(shí)現(xiàn)程序的運(yùn)行。

在編譯程序的過(guò)程中，學(xué)生會(huì)遇到諸如實(shí)驗(yàn)有疑問或失敗等情況，然而這些在老師看起來(lái)很正常的情況往往會(huì)消磨學(xué)生的興趣打擊學(xué)生的自信心。這時(shí)教師就要及時(shí)的深入到學(xué)生的活動(dòng)中來(lái)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行鼓勵(lì)和引導(dǎo)，通過(guò)提問的方式啟發(fā)學(xué)生通過(guò)自己的努力找到問題的癥結(jié)所在。讓學(xué)生在程序調(diào)試的過(guò)程中用筆記本記錄自己的疑問及答案，并記錄下程序運(yùn)行失敗的提示信息、失敗原因及解決辦法，并通過(guò)不斷地反思吸取經(jīng)驗(yàn)，避免下一次再犯同樣的錯(cuò)誤。

程序調(diào)試成功后，教師要對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)包括過(guò)程性評(píng)價(jià)和總結(jié)性評(píng)價(jià)。通過(guò)評(píng)價(jià)了解學(xué)生的知識(shí)理解掌握情況，分析學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)方法與手段。然后讓學(xué)生通過(guò)評(píng)價(jià)完善游戲案例，反思程序設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中的不足并加以改進(jìn)。然而，編程能力強(qiáng)的同學(xué)并不能滿足于游戲的簡(jiǎn)單編譯，游戲完成后，可以要求這些能力強(qiáng)的同學(xué)在同學(xué)間游戲程序的相互試用、相互評(píng)價(jià)后進(jìn)行游戲的進(jìn)一步優(yōu)化。通過(guò)“游戲優(yōu)化”環(huán)節(jié)，學(xué)生會(huì)在新知識(shí)理解的基礎(chǔ)上，基于自己的認(rèn)知去優(yōu)化游戲[3]。在優(yōu)化游戲的過(guò)程中有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和計(jì)算思維。

結(jié)語(yǔ)

在當(dāng)今這個(gè)知識(shí)爆炸、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)應(yīng)用普及的信息社會(huì)，教育的目的不再是單純的掌握某一種知識(shí)技能，而是需要培養(yǎng)學(xué)生思考問題、簡(jiǎn)化問題的能力，即計(jì)算思維?；谟螒蚧绦蛟O(shè)計(jì)的“計(jì)算思維”的培養(yǎng)，既能夠點(diǎn)燃課堂的學(xué)習(xí)氛圍、提高學(xué)生的參與度，還能夠鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生自主探究、創(chuàng)造性解決問題的能力。游戲化的程序設(shè)計(jì)擺脫了傳統(tǒng)機(jī)械化記憶代碼的編程方式，從學(xué)生玩過(guò)的、感興趣的游戲入手，讓學(xué)生意識(shí)到我們不僅可以玩游戲，還可以設(shè)計(jì)游戲、操縱游戲的規(guī)則，從而讓學(xué)生在內(nèi)驅(qū)力的作用下不斷地調(diào)試、優(yōu)化程序，最后通過(guò)自己的不斷努力感受程序運(yùn)行成功的喜悅。