《電路分析》游戲化教學(xué)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐

彭梓齊 曾恬 沈榆翔 楊江河 任雅潔

摘要：網(wǎng)絡(luò)社會(huì)發(fā)展的現(xiàn)階段，游戲是大多數(shù)人尤其是青少年生活中一項(xiàng)不可或缺的娛樂活動(dòng)。游戲產(chǎn)業(yè)日益發(fā)展的同時(shí)，游戲化教育教學(xué)也在更多的教學(xué)領(lǐng)域被實(shí)踐與探索。電子信息類專業(yè)中電路分析課程因課程內(nèi)容多且包含較多的理論分析環(huán)節(jié)增加了課程的枯燥性。充分利用多元化教學(xué)手段是提升教學(xué)效果的一個(gè)重要途徑。本文就游戲化教學(xué)模式提高電路分析課程趣味性做出了相關(guān)探索。

關(guān)鍵詞：游戲化教學(xué);主動(dòng)學(xué)習(xí);電路分析

在人類成長的初期階段，除了本能的學(xué)習(xí)，主要通過玩耍與游戲的過程來掌握步入人類社會(huì)所需的常識(shí)、知識(shí)與技能。大量研究表明，游戲除了緩解壓力、放松身心外，也可以提高和鍛煉自身協(xié)調(diào)能力與大腦的反應(yīng)能力，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)配合意識(shí)，積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)等益處。游戲化教學(xué)思想早在2002年由英國人Nick?Pelling提出，在現(xiàn)今的教育行業(yè)中也日益廣泛的被用于實(shí)際教學(xué)中。2009年北京大學(xué)副教授尚俊杰便開始了針對游戲化教學(xué)法的研究[1]，北京師范大學(xué)陳飛星教授也在游戲化教學(xué)中進(jìn)行了多方位的研究。這類游戲教學(xué)法往往在小幼等低齡化教學(xué)中被應(yīng)用得更多[2]，目前高校教育中主要還是以傳統(tǒng)教授法為主體。但據(jù)2018年中國社會(huì)科學(xué)院“中國大學(xué)生追蹤調(diào)查（PSCUS）”對全國18所高校在校大學(xué)生調(diào)查結(jié)果：大學(xué)生平均每天玩網(wǎng)絡(luò)游戲的時(shí)間約為2小時(shí)[3]。多數(shù)大學(xué)生對于游戲興趣濃厚，利用游戲機(jī)制來提高大學(xué)生們對課程學(xué)習(xí)的興趣是提高高校教學(xué)質(zhì)量的一個(gè)好的切入點(diǎn)。

《電路分析》作為電子信息類專業(yè)學(xué)生接觸的第一門專業(yè)課程，在專業(yè)知識(shí)體系中無疑起到了基石的作用。與基礎(chǔ)公共課相比較，電路分析課程對學(xué)生的邏輯性要求更強(qiáng)，需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容繁多，學(xué)生乏于主動(dòng)學(xué)習(xí)與課后回顧，在結(jié)束課程學(xué)習(xí)后不能總結(jié)歸納所學(xué)知識(shí)點(diǎn)也不知道該如何去應(yīng)用自己學(xué)到的知識(shí)。

簡·麥格尼格爾在《游戲改變世界》中對游戲的特性進(jìn)行剖析發(fā)現(xiàn)游戲并不是靠容易上手來吸引玩家，恰恰相反，好的游戲往往需要玩家犧牲大量的時(shí)間去主動(dòng)學(xué)習(xí)、了解[4]。結(jié)合“目標(biāo)、自愿參與、反饋系統(tǒng)、規(guī)則”這游戲4大決定性特征，本文就電路分析課程進(jìn)行了游戲化教學(xué)的相關(guān)研究。

1?《電路分析》教學(xué)現(xiàn)狀與教學(xué)目標(biāo)

目前本校電路分析課程教學(xué)方式為課堂多媒體教授，課后布置作業(yè)并在之后的課堂上進(jìn)行講解，鞏固課堂所學(xué)知識(shí)。課程成績評價(jià)分為平時(shí)成績和期末考試兩部分，平時(shí)成績由課堂活躍情況與作業(yè)情況決定，期末成績由期末考試卷面分決定。根據(jù)以往電路分析教學(xué)的反饋，教學(xué)中存在的主要問題包括：學(xué)生上課離不開手機(jī)、聽課難專心、利用網(wǎng)絡(luò)搜索答案完成作業(yè)、課間沉迷游戲、無心學(xué)業(yè)等，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)遺漏率高，難以發(fā)揮學(xué)生主體性作用[5]。

電路分析課程學(xué)習(xí)完畢的2017、2018級光電信息科學(xué)與工程專業(yè)的學(xué)生表示，高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)的學(xué)習(xí)雖然難度上與電路分析相差不大，但因?yàn)槭乔罢呤枪不A(chǔ)課，較電路分析內(nèi)容少、要求低，且電路分析中的非線性電路計(jì)算需要運(yùn)用高等數(shù)學(xué)的微積分、微分方程等知識(shí)，對于高等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)不牢靠的學(xué)生也是一個(gè)不小的挑戰(zhàn);更有甚者，一部分學(xué)生在學(xué)習(xí)前期因?qū)W習(xí)進(jìn)度跟不上而導(dǎo)致對課程喪失學(xué)習(xí)興趣的現(xiàn)象也存在。此外，也有學(xué)生表示在課程學(xué)習(xí)中感覺已經(jīng)掌握完全的知識(shí)，課堂作業(yè)沒有問題，考試時(shí)卻出現(xiàn)了熟悉卻不確定的問題，因?yàn)椴淮_定而失分。課程學(xué)習(xí)時(shí)能掌握知識(shí)的學(xué)生在課堂上有較強(qiáng)自律性，卻出現(xiàn)知識(shí)鞏固不徹底的現(xiàn)象，說明學(xué)生課后知識(shí)再現(xiàn)、鞏固的的環(huán)節(jié)也有待加強(qiáng)。

本文通過學(xué)生提出的問題并結(jié)合接受程度更高的游戲化教學(xué)模式對電路分析課程進(jìn)行新的教學(xué)探索，解決前期“入門難”的情況下，如何使得學(xué)生依然能保持對課堂的興趣以及提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，促使其利用課余時(shí)間鞏固所學(xué)知識(shí)等問題是本教學(xué)設(shè)計(jì)的目標(biāo)重點(diǎn)。

2《電路分析》游戲化教學(xué)模式設(shè)計(jì)

2.1?思路來源

目標(biāo)、自愿參與、反饋系統(tǒng)、規(guī)則是游戲的四大決定性特征。在極端大型的網(wǎng)絡(luò)游戲（如魔獸世界）中，用戶往往會(huì)自愿選擇艱苦的任務(wù)以此讓自己的游戲角色更為強(qiáng)大，他們也樂于去花費(fèi)大量的時(shí)間去推敲、討論更為合理的游戲方法;而簡單易學(xué)，上手快的小型“休閑游戲”（如爐石傳說）也能通過一個(gè)個(gè)碎片化的游玩時(shí)間在不知不覺中占據(jù)用戶的時(shí)間。“有趣的失敗”也是調(diào)節(jié)玩家情緒的重要指標(biāo)，一味的成功令人乏味，而過多的失敗則讓人焦慮，這種情況下“失敗的快樂”便是一個(gè)極為重要的激勵(lì)機(jī)制。建立一個(gè)公平且合理的規(guī)則結(jié)合重要的激勵(lì)制度則是《電路分析》游戲化是否能被學(xué)生接受的重要先決條件。

2.2?教學(xué)模式設(shè)計(jì)

基于以上游戲機(jī)制，對電路分析課程的教學(xué)模式進(jìn)行了部分游戲化創(chuàng)新。僅僅依靠游戲來引導(dǎo)學(xué)生們學(xué)習(xí)電路分析課程所有知識(shí)點(diǎn)無疑是一項(xiàng)耗費(fèi)巨大的人力物力的任務(wù)。因此在傳統(tǒng)電路分析授課方式上結(jié)合部分游戲化的創(chuàng)新更為現(xiàn)實(shí)且具有合理化意義。

在電路分析課程中，實(shí)行積分積累制，該制度主要基于鞏固課后知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)與應(yīng)用。在教師每次在課堂后，基于艾賓浩斯遺忘曲線結(jié)合“休閑游戲”運(yùn)行機(jī)制，要求學(xué)生課后在“智慧樹”教學(xué)平臺(tái)自行進(jìn)行“每課一題”的闖關(guān)環(huán)節(jié)來溫故上節(jié)課所學(xué)知識(shí)，利用其所需時(shí)長短，不規(guī)定場合的特點(diǎn)易起到事半功倍的效果?！懊空n一題”屬于自愿作答方式，存在易“1'”、中“3'”、難“5'”的難度選擇，不對學(xué)生闖關(guān)難度進(jìn)行硬性規(guī)定。教師可自行設(shè)置不同檔位題庫，學(xué)生每周存在一次“每課一題”的作答機(jī)會(huì)，在學(xué)生答題后只顯示解答思路與隨機(jī)抽取的鼓勵(lì)學(xué)生的話語，不公布答題正誤。每周上課時(shí)公布上周小組積分排名，最高積分的小組將有額外的整體積分獎(jiǎng)勵(lì)。積分的積累也受另一部分的“秘密”任務(wù)影響。2020春節(jié)期間日活躍用戶破億，除夕當(dāng)天流水超過20億的《王者榮耀》是一款以摧毀敵方水晶為目的的多人競技modo手游[6]。?結(jié)合它的游戲機(jī)制在開學(xué)的首節(jié)課中，教師給出從課程期中開始進(jìn)行的不同的“秘密”任務(wù)作為團(tuán)隊(duì)“水晶”。這些任務(wù)一部分是基于“翻轉(zhuǎn)課堂”中所需必要學(xué)習(xí)要素，例如：針對某一知識(shí)點(diǎn)的PPT制作、課程講解、復(fù)習(xí)資料例題總結(jié)等任務(wù)。通過學(xué)生在第一周內(nèi)隨機(jī)抽取任務(wù)的結(jié)果，由教師隨機(jī)分成不同團(tuán)隊(duì)，確認(rèn)具體需要完成的任務(wù)。在接下來的課堂上根據(jù)難度進(jìn)行小組間兩兩“PK對決”，PK的內(nèi)容難度基本一致，例如：“戴維南定理組”PK“諾頓定理組”。對決前各組盡其所能完善己方“水晶”，對決現(xiàn)場根據(jù)所學(xué)知識(shí)針對對方“水晶”漏洞進(jìn)行提問展開“攻擊”，翻轉(zhuǎn)課堂“學(xué)生觀眾”根據(jù)雙方路演以及提問的結(jié)果進(jìn)行投票判斷輸贏，贏家便可獲得更高的積分，這類“對決”貫穿電路分析課程后半段教學(xué)過程，通過團(tuán)隊(duì)建立、完善“團(tuán)隊(duì)作業(yè)”的過程增加學(xué)生對電路分析課程的興趣。積分獎(jiǎng)勵(lì)在期末計(jì)入學(xué)生的綜合成績，其具體效力體現(xiàn)為綜合成績加權(quán)效果，根據(jù)積分?jǐn)?shù)量最高可在綜合成績基礎(chǔ)上加權(quán)15%，但總分不超過100分。

2.3?游戲化教學(xué)應(yīng)用

在2020年上學(xué)期中，我們對光電信息科學(xué)與工程19101班實(shí)施游戲化教學(xué)，物聯(lián)網(wǎng)工程19101班使用傳統(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)，并對兩個(gè)班級學(xué)生學(xué)習(xí)情況進(jìn)行了比對。受疫情影響，本次兩個(gè)樣本班級的授課均為網(wǎng)絡(luò)授課。

在授課過程中，通過課堂提問時(shí)班級學(xué)生的響應(yīng)可以判斷，與一般教學(xué)相比的物聯(lián)網(wǎng)19101班相比，實(shí)施游戲化教學(xué)的班級的課堂氛圍更加活躍，在課后留言板空間與教師探討交流的學(xué)生也更多。因?yàn)槊空n一題“獎(jiǎng)勵(lì)”的這種激勵(lì)機(jī)制存在，即使不太愿意在學(xué)習(xí)上付出努力的學(xué)生也會(huì)在周圍的“影響”下潛意識(shí)的對“獎(jiǎng)勵(lì)”產(chǎn)生“需求”?！蔼?jiǎng)勵(lì)”的獲得不像考試那樣只有通過閉卷答題才能獲得，可以借助同學(xué)的幫助，也可以借助資料與網(wǎng)絡(luò)的幫助，這樣大大降低了“獎(jiǎng)勵(lì)”獲取的難度，對成績中下游的學(xué)生也是一種十分友好的激勵(lì)機(jī)制。在團(tuán)隊(duì)協(xié)作游戲的機(jī)制中，團(tuán)隊(duì)成員需要以同一目標(biāo)分工不同任務(wù)，但不管是己方的任務(wù)資料的制作，翻轉(zhuǎn)課堂的講解還是對對方講解知識(shí)點(diǎn)的提問，都要求己方每一位成員認(rèn)真研究學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容。因?yàn)橐晃怀蓡T的“掉鏈子”，可能導(dǎo)致整個(gè)團(tuán)隊(duì)積分丟失的風(fēng)險(xiǎn)存在，這樣的機(jī)制可以很好的促進(jìn)小團(tuán)隊(duì)在課后的相互學(xué)習(xí)，相互幫助，相互監(jiān)督。從課堂表現(xiàn)來看，學(xué)生們在翻轉(zhuǎn)課堂或者習(xí)題講解過程中經(jīng)常出現(xiàn)，從多個(gè)角度探討、研究一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，最終不同的團(tuán)隊(duì)通過“對決”方式進(jìn)一步加深了對電路分析課程知識(shí)點(diǎn)的理解。通過網(wǎng)絡(luò)會(huì)議平臺(tái)任課教師清楚地看到了“學(xué)生觀眾”對“團(tuán)隊(duì)對決”的熱情，在兩個(gè)團(tuán)隊(duì)在提問階段陷入膠著狀態(tài)時(shí)，“學(xué)生觀眾”愿意打開麥克風(fēng)麥幫助某一團(tuán)隊(duì)解決提問討論。

在電路分析課程教學(xué)結(jié)束后，我們在“智慧樹”學(xué)習(xí)平臺(tái)的后臺(tái)觀察到，在“每課一題”的環(huán)節(jié)中游戲化教學(xué)班中有50%以上學(xué)生會(huì)選擇“中”及以上難度，平均個(gè)人完成率在80%以上。這樣的結(jié)果說明“高難度、高風(fēng)險(xiǎn)、高回報(bào)”的游戲機(jī)制在教學(xué)中也是容易被學(xué)生們所接受的。

我們還對游戲化教學(xué)班級和普通教學(xué)班級學(xué)生的期末總評成績以及教學(xué)滿意度進(jìn)行了對比，其內(nèi)容如表1所示，其中游戲化教學(xué)的成績?yōu)樵谖磳?shí)施“積分獎(jiǎng)勵(lì)加權(quán)”情況下的成績。

通過統(tǒng)計(jì)可見，與常規(guī)教學(xué)相比，在游戲化教學(xué)模式下的班級平均分與課程滿意度都更高。課程結(jié)束后，筆者也詢問了游戲化教學(xué)班級部分學(xué)生在接受游戲化教學(xué)時(shí)的具體感受，大部分學(xué)生感覺該教學(xué)模式新穎，甚至覺得電路分析課程內(nèi)容意料之外的“麻煩”，但隨著“每課一題”的積分排名的公布以及“秘密”任務(wù)的公布，便漸漸進(jìn)入了“友好競技”的氛圍，雙方在準(zhǔn)備階段為了完善團(tuán)隊(duì)任務(wù)，打聽對方詳情可謂是絞盡腦汁，“對決”過后又有“意猶未盡”的感覺。但在游戲化教學(xué)過程中也存在學(xué)生無法融入課程游戲氛圍，在團(tuán)隊(duì)任務(wù)中消極懈怠影響團(tuán)隊(duì)進(jìn)程的現(xiàn)象。還有一部分學(xué)生提出了添加游戲更多環(huán)節(jié)，加強(qiáng)獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制等建議。

3結(jié)語

在網(wǎng)絡(luò)高速發(fā)展的信息化社會(huì)，高校中的游戲化教學(xué)的輔助更多的提高學(xué)生的課堂專注力與課程的學(xué)習(xí)興趣。游戲化教學(xué)更能體現(xiàn)“寓教于樂”的教學(xué)理念，有利于培養(yǎng)學(xué)生的交流、態(tài)度、技能、知識(shí)等能力。但相應(yīng)的，此種教學(xué)模式對于教師的創(chuàng)新要求與對學(xué)生的了解程度的要求極高。

本文對電路分析課程的游戲化教學(xué)模式的探究是通過游戲化生活的思想對大學(xué)生的行為特點(diǎn)、學(xué)習(xí)現(xiàn)狀與游戲受歡迎的原因等多方條件分析后提出的。雖然游戲化教學(xué)模式在實(shí)施過程中提高學(xué)生參與度，激發(fā)學(xué)生深入學(xué)習(xí)電路分析課程知識(shí)的良好成果，但該模式如何提高學(xué)生的“自愿參與”以及如何“杜絕形式化”仍然值得我們深入探究。

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項(xiàng)目基金：湖南省2018年普通高校教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（湘教通[2018]436號）;湖南文理學(xué)院博士啟動(dòng)項(xiàng)目（E07018021）;2021年湖南省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目

作者簡介：彭梓齊（1985—??），男，漢族，湖南常德人，博士，講師，湖南文理學(xué)院電子信息科學(xué)與技術(shù)教研室主任，研究方向：光學(xué)遙感。

*通訊作者：任雅潔（1991—??），女，漢族，湖南常德人，碩士，講師，研究方向：教育學(xué)。