游戲化項(xiàng)目在高中信息技術(shù)課程中的運(yùn)用

彭仁杰

【摘要】高中新課程中程序設(shè)計(jì)占很大一部分，教學(xué)難度大、學(xué)生興趣不高是老師普遍的感受。本文嘗試在教學(xué)過(guò)程中引入游戲化項(xiàng)目，把教學(xué)內(nèi)容揉到游戲的迭代中去。通過(guò)一段時(shí)間的教學(xué)，發(fā)現(xiàn)教學(xué)效果良好，對(duì)學(xué)生思維的提升也起到很好的作用。

【關(guān)鍵字】游戲化;迭代思維;抽象思維

【基金項(xiàng)目】本文為蘇州市教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃課題（課題編號(hào)：192010350）研究成果。

從2020年9月開(kāi)始，大部分省份的高中信息技術(shù)課程開(kāi)始采用新教材，幾個(gè)出版社的教材中都涉及了程序設(shè)計(jì)，所用語(yǔ)言都是python。筆者和所在區(qū)域的老師也積極進(jìn)行了備課、上課并反思。通過(guò)幾個(gè)月的教學(xué)，結(jié)合學(xué)生的興趣，發(fā)現(xiàn)利用游戲化項(xiàng)目教學(xué)能很好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，教學(xué)效果良好。下面，主要以游戲“石頭剪刀布”為項(xiàng)目，談?wù)勅绾卧诟咧行畔⒓夹g(shù)課中利用游戲化項(xiàng)目進(jìn)行教學(xué)。

一、第一階段：輸出電腦手勢(shì)1.0，抽象游戲

在學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)之前，學(xué)生接觸的軟件、游戲都是比較具體的界面。學(xué)生學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)，尤其是自己試著編寫(xiě)游戲，遇到的第一個(gè)困難就是無(wú)法把具體的問(wèn)題抽象，比如：無(wú)法表示“石頭、剪刀、布”三種狀態(tài)。教師可以和學(xué)生一起探究如何把三種狀態(tài)數(shù)字化（用0，1，2表示“石頭、剪刀、布”），鍛煉學(xué)生的抽象思維，使學(xué)生初步形成把實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的認(rèn)識(shí)。

本階段也可以分幾步進(jìn)行：1.給電腦和用戶(hù)都直接賦值。2.由于電腦的輸入是不確定的，引入隨機(jī)函數(shù)。3.由于用戶(hù)的輸入需要通過(guò)鍵盤(pán)輸入，引入input函數(shù)。通過(guò)這幾個(gè)環(huán)節(jié)，學(xué)生可以初步了解程序設(shè)計(jì)的一些簡(jiǎn)單概念。

代表性代碼：電腦手勢(shì)隨機(jī)產(chǎn)生，用戶(hù)手勢(shì)鍵盤(pán)輸入。

import random

computer1=random.randint（0，2）

man=int（input（"你要出什么？0表示石頭，1表示剪刀，2表示布"））

print（"computer1="，computer1，";man="，man）

二、第二階段：輸出電腦手勢(shì)2.0，分支語(yǔ)句初步

當(dāng)會(huì)用數(shù)字表達(dá)三種狀態(tài)后，學(xué)生通過(guò)測(cè)試游戲會(huì)提出一些疑問(wèn)，如：目前用戶(hù)輸入任何數(shù)字都可以，能否對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行有效性判斷？教師順勢(shì)引入分支語(yǔ)句的概念。當(dāng)學(xué)生有了分支的概念后，游戲就可以進(jìn)一步補(bǔ)充更多的功能，如：能否根據(jù)用戶(hù)輸入的數(shù)字，輸出對(duì)應(yīng)的“石頭、剪刀、布”？這涉及單分子、雙分支以及分支語(yǔ)句的嵌套。教師可以先通過(guò)流程圖的形式，和學(xué)生一起理清思路，然后再介紹python語(yǔ)法，最后讓學(xué)生編寫(xiě)游戲。

代表性代碼：電腦手勢(shì)判斷部分代碼。

computer=random.randint（0，2）

man=int（input（"你要出什么？0表示石頭，1表示剪刀，2表示布"））

if （0<=man<=2） ：

print（"電腦輸入的是："，computer）

print（"你輸入的是："，man）

else：

print（"輸入數(shù)據(jù)錯(cuò)誤"）

三、第三階段：讓表達(dá)更簡(jiǎn)單，認(rèn)識(shí)列表

第二階段的判斷，涉及多次的嵌套，學(xué)生的感受是很復(fù)雜。教師可以和學(xué)生一起思考：能否有更簡(jiǎn)單的方法來(lái)表示？教師可以順勢(shì)引入列表的概念。

代表性代碼：

a=["石頭"，"剪刀"，"布"]

computer=random.randint（0，2）

man=int（input（"你要出什么？0表示石頭，1表示剪刀，2表示布"））

print（"電腦輸入的是："，a[computer]）

print（"你輸入的是："，a[man]）

四、第四階段：人機(jī)對(duì)戰(zhàn)，分支語(yǔ)句的應(yīng)用

當(dāng)學(xué)會(huì)了分支語(yǔ)句、列表以后，學(xué)生就可以試著完成人機(jī)對(duì)戰(zhàn)了。如果讓學(xué)生單獨(dú)編寫(xiě)代碼，由于每個(gè)人的思維方式不同，代碼會(huì)有很多種。教師可以展示學(xué)生的代碼，很多同學(xué)的代碼會(huì)寫(xiě)很多行，很復(fù)雜的嵌套。教師可以通過(guò)提問(wèn)來(lái)引導(dǎo)學(xué)生梳理邏輯思路。比如：判斷“贏、輸、平局”哪個(gè)更容易比較？如何表達(dá)？有的學(xué)生可能表示為（（computer==0 and man==0）or （computer==1 and man==1） or （computer==2 and man==2），其實(shí)這些只要man==computer就可以表示了。

代表性代碼：判斷輸贏部分

if （man==computer）：

print（"平局！"）

elif（ （computer==0 and man==2）or （computer==1 and man==0） or （computer==2 and man==1））：

print（"恭喜你，贏了！"）

else：

print（"抱歉！你輸了！"）

五、第五階段：游戲三局兩勝，循環(huán)語(yǔ)句應(yīng)用

完成上面的游戲后，有學(xué)生會(huì)提出：本游戲只能判斷一次是否正確，正式的游戲一般是三局兩勝，從而引進(jìn)循環(huán)語(yǔ)句的概念。由于不知道多少次比賽能決定輸贏，所以這次涉及的是while循環(huán)，同時(shí)需要引導(dǎo)學(xué)生理解有計(jì)數(shù)的概念。通過(guò)這個(gè)游戲?qū)W生對(duì)for循環(huán)和while循環(huán)的適用場(chǎng)合就有了深刻的理解。

代表性代碼：循環(huán)統(tǒng)計(jì)輸贏部分

while （manwin<2 and computerwin<2）：

man=int（input（"你要出什么？0表示石頭，1表示剪刀，2表示布"））

computer=random.randint（0，2）

if （computer==0 and man==1） or （computer==1 and man==2） or （computer==2 and man==0）：

print （"本局電腦贏了"）

computerwin=computerwin+1

if （computer==1 and man==0） or （computer==2 and man==1） or （computer==0 and man==2）：

print（"本局你贏了"）

manwin=manwin+1

if （computer==man）：

print（"平局"）

print（"現(xiàn)在比分為 你：電腦"，manwin，"："，computerwin）

六、游戲化項(xiàng)目在課程教學(xué)中的意義

新版的《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)修訂稿》明確指出，計(jì)算思維是信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)之一。迭代思維、抽象化思維都是計(jì)算思維的重要組成部分，通過(guò)游戲化項(xiàng)目能很好地鍛煉學(xué)生這方面的思維能力。

（一）鍛煉學(xué)生的迭代思維

在程序設(shè)計(jì)中，教師經(jīng)常會(huì)利用“出租車(chē)車(chē)費(fèi)”等問(wèn)題進(jìn)行教學(xué)，但是學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高。讓學(xué)生編寫(xiě)游戲，有一定難度。對(duì)于這個(gè)矛盾，教師可以引入游戲化項(xiàng)目來(lái)構(gòu)建整體教學(xué)結(jié)構(gòu)，把游戲設(shè)計(jì)成幾個(gè)階段：初步解決小問(wèn)題—不斷優(yōu)化—不斷提出新的問(wèn)題—學(xué)習(xí)新的知識(shí)解決問(wèn)題。不斷迭代，每個(gè)階段都可以創(chuàng)新，不同學(xué)生在不同階段獲得成功體驗(yàn)。讓學(xué)生體驗(yàn)程序設(shè)計(jì)的樂(lè)趣，提升迭代思維的能力。高中信息技術(shù)課程旨在全面提升學(xué)生的信息素養(yǎng)，迭代思維能夠促使學(xué)生根據(jù)解決問(wèn)題的需要，自覺(jué)、主動(dòng)地不斷尋求更為恰當(dāng)?shù)姆绞絹?lái)獲取與處理信息[1]。

（二）鍛煉學(xué)生的抽象思維

在科學(xué)方法論中，抽象思維是對(duì)同類(lèi)事物去除其現(xiàn)象的次要方面，抽取其共同的主要方面，從個(gè)別中把握一般，從現(xiàn)象中把握本質(zhì)的認(rèn)知過(guò)程和思維方法[2]。程序設(shè)計(jì)的目的就是利用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際生活問(wèn)題，首先要做的就是將實(shí)際問(wèn)題抽象為計(jì)算機(jī)可以識(shí)別和解決的問(wèn)題，需要學(xué)生有較強(qiáng)的抽象思維能力。通過(guò)游戲化項(xiàng)目，可以引導(dǎo)學(xué)生把具體問(wèn)題抽象化。教師可以和學(xué)生一起討論并明確游戲的需求，提取問(wèn)題的主要特征，忽略沒(méi)有幫助和影響的細(xì)節(jié)，然后再抽象成適合在計(jì)算機(jī)中表示的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和形式化的數(shù)學(xué)模型，最后把問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型或處理需求轉(zhuǎn)化為有效的算法，并編碼實(shí)現(xiàn)。

總之，新課程要求我們進(jìn)一步關(guān)注學(xué)生思維能力的提高，信息技術(shù)教師必須更新教學(xué)思路，多思考，多實(shí)踐，才能把信息技術(shù)核心素養(yǎng)落到實(shí)處。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 陳軍輝.迭代思維引導(dǎo)探究走向深入[J].中國(guó)教育報(bào)，2018.

[2] 鐘柏昌，李藝. 計(jì)算思維的科學(xué)涵義與社會(huì)價(jià)值解析[J]. 江漢學(xué)術(shù)，2016（02）.