基于游戲化編程+項(xiàng)目教學(xué)的中職程序設(shè)計(jì)教學(xué)研究

蔡德琛

◆摘要：通過(guò)分析中職程序設(shè)計(jì)課程現(xiàn)狀，文章提出了一種游戲編程+項(xiàng)目法教學(xué)的教學(xué)模式，通過(guò)將該模式運(yùn)用到Python程序設(shè)計(jì)課堂教學(xué)中，具體說(shuō)明如何進(jìn)行課程內(nèi)容來(lái)實(shí)現(xiàn)程序思維和項(xiàng)目能力的培養(yǎng)。結(jié)合實(shí)際教學(xué)情況，選取云計(jì)算和人工智能教學(xué)班開展授課，通過(guò)調(diào)查統(tǒng)計(jì)教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)效果，分析新實(shí)踐教學(xué)模式的實(shí)施效果。

◆關(guān)鍵詞：游戲化編程;項(xiàng)目法;Python

一、引言

中職對(duì)人才培養(yǎng)要求是具備一定理論知識(shí)和實(shí)踐能力，便于滿足學(xué)生后續(xù)升學(xué)就業(yè)的需求。目前中職計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的理論知識(shí)學(xué)習(xí)和實(shí)踐編程操作能力的矛盾日益突出，培養(yǎng)學(xué)生編程興趣，提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力，一直都是中職程序設(shè)計(jì)專業(yè)教師研究的重點(diǎn)。縱觀當(dāng)前中職專業(yè)課教學(xué)模式，集中在‘互動(dòng)式’，‘混合式’，‘翻轉(zhuǎn)課堂’‘體驗(yàn)式’等模式，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的實(shí)踐能力是課堂教學(xué)模式改革創(chuàng)新的核心目的。游戲化編程模式顛覆了傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式，給程序設(shè)計(jì)課堂教學(xué)注入了新的活力，帶來(lái)了新穎有趣的教學(xué)理念，大大提升了教育教學(xué)質(zhì)量;使學(xué)生從繁雜的學(xué)習(xí)過(guò)程解脫出來(lái)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，增強(qiáng)他們的主觀能動(dòng)性。在做項(xiàng)目過(guò)程中學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)，學(xué)習(xí)模塊設(shè)計(jì)思路，并在拓展任務(wù)中加強(qiáng)對(duì)知識(shí)的理解和運(yùn)用。使復(fù)雜的知識(shí)變得更形象直觀，打破了傳統(tǒng)單一的一本教材只講述知識(shí)的呈現(xiàn)方式，使學(xué)生產(chǎn)生興趣，從而達(dá)到化難為易的目的，進(jìn)而促進(jìn)他們對(duì)知識(shí)深層次理解。

二、現(xiàn)狀分析

國(guó)內(nèi)對(duì)游戲化教學(xué)研究起步較晚，從專著來(lái)看，目前還沒(méi)有教學(xué)論意義上的游戲教學(xué)專著，基本上是對(duì)學(xué)前兒童的游戲教學(xué)研究，中小學(xué)很少涉及;從學(xué)科來(lái)看，目前教育游戲更多集中在語(yǔ)文、數(shù)學(xué)、外語(yǔ)、體育等少數(shù)科目，而計(jì)算機(jī)、物理、化學(xué)較少。近年來(lái)，隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的普及，國(guó)內(nèi)出現(xiàn)了許多游戲化學(xué)習(xí)網(wǎng)站，如“一課一練游戲化學(xué)習(xí)網(wǎng)站”，“k12play快樂(lè)教育”，“游戲?qū)W堂”，“編程貓”，“MIT App Inventor”等，其中“MIT App Inventor”是一款免費(fèi)的游戲化編程教育產(chǎn)品，支持JavaScript、Python、Lua等不同的程序語(yǔ)言，它將編程教學(xué)過(guò)程轉(zhuǎn)化為圖形化游戲界面，學(xué)生通過(guò)“搭積木”式的拖曳、放置拼圖塊來(lái)創(chuàng)建應(yīng)用，每個(gè)應(yīng)用任務(wù)明確，難度遞增，循序漸進(jìn)的培養(yǎng)學(xué)生的編程思維。

當(dāng)前，部分高校已經(jīng)開始探索游戲化編程教學(xué)模式在高中程序設(shè)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用研究，像陜西師范大學(xué)選取國(guó)內(nèi)某高中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，取得了良好的效果，但是中職學(xué)校，此類研究較少，還處于實(shí)驗(yàn)探究的洼地。教材方面，中職編程教材往往重視基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)和講解，模塊案例和項(xiàng)目素材部分較少，學(xué)生學(xué)完課程，很難上手實(shí)際項(xiàng)目，不利于提高學(xué)生的綜合實(shí)戰(zhàn)能力，很難達(dá)到企業(yè)的項(xiàng)目開發(fā)要求。

三、研究?jī)?nèi)容

本文對(duì)中職程序設(shè)計(jì)課程開展教學(xué)改革，主要是將游戲化編程和項(xiàng)目法教學(xué)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，探索一種興趣激發(fā)-能力培養(yǎng)提高的新的教學(xué)模式，體現(xiàn)在教學(xué)課堂上是，游戲化案例對(duì)應(yīng)課程的某一知識(shí)模塊，學(xué)生對(duì)照游戲任務(wù)書進(jìn)行實(shí)踐操作，教師做適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)撥，在后續(xù)的項(xiàng)目化教學(xué)中，選取貼近企業(yè)實(shí)戰(zhàn)的小項(xiàng)目，帶領(lǐng)學(xué)生共同參與完成整個(gè)教學(xué)過(guò)程，課后，學(xué)生可以根據(jù)教材，繼續(xù)自主學(xué)習(xí)，探索，體現(xiàn)了以人為本，以學(xué)生為主，遵循教育規(guī)律，提高教學(xué)水平和學(xué)生學(xué)習(xí)能力。下面以“循環(huán)-選擇結(jié)構(gòu)”知識(shí)點(diǎn)為例，具體介紹如何運(yùn)用該教學(xué)模式。

1.平臺(tái)及程序語(yǔ)言選擇

游戲化平臺(tái)選用MIT App Inventor，它的創(chuàng)建依據(jù)是結(jié)構(gòu)主義的學(xué)習(xí)理論，該理論強(qiáng)調(diào)主動(dòng)學(xué)習(xí)，認(rèn)為編寫程序?qū)⒊蔀榧ぐl(fā)強(qiáng)大思想的有效工具。平臺(tái)界面主要由兩部分組成，組件設(shè)計(jì)和邏輯設(shè)計(jì)。圖1所示，用戶在組件設(shè)計(jì)界面，可以根據(jù)需求設(shè)計(jì)諸如“活動(dòng)”、“Label”等組件并布置組件;圖2所示，用戶進(jìn)入邏輯設(shè)計(jì)界面，為組件添加行為。這個(gè)過(guò)程類似于搭積木，把要用到的塊拖曳至工作面板，依靠思維邏輯完成該部分工作。編程語(yǔ)言選擇Python，作為近幾年興起的編程語(yǔ)言 ，Python 依靠其強(qiáng)大的第三方庫(kù)在網(wǎng)絡(luò)爬蟲、數(shù)據(jù)分析、文本處理、用戶圖形界面、Web 開發(fā)以及游戲開發(fā)等方面展現(xiàn)出強(qiáng)大的功能。

2.課堂實(shí)施過(guò)程

“循環(huán)—選擇結(jié)構(gòu)”要求學(xué)生能夠用程序語(yǔ)言去實(shí)現(xiàn)判斷、選擇以及循環(huán)，在Python中學(xué)生需要掌握單分支、雙分支、多分支結(jié)構(gòu)、判斷語(yǔ)句的使用，能夠結(jié)合for循環(huán)、while循環(huán)解決相關(guān)任務(wù)，學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)化編程思想，面對(duì)復(fù)雜問(wèn)題，能夠化繁為簡(jiǎn)，設(shè)計(jì)出思路清晰、邏輯嚴(yán)謹(jǐn)?shù)某绦颉D3為“循環(huán)-選擇結(jié)構(gòu)”思維導(dǎo)圖。

該門課程授課環(huán)境為四節(jié)連堂，教師有充足的時(shí)間完成模塊。前兩節(jié)課，教師創(chuàng)設(shè)游戲化教學(xué)情境，選取“打地鼠”小游戲，帶領(lǐng)學(xué)生在可視化環(huán)境下設(shè)計(jì)完成，整個(gè)過(guò)程雖然沒(méi)有代碼實(shí)現(xiàn)，但是教師需要設(shè)置知識(shí)點(diǎn)問(wèn)答，比如游戲是怎樣實(shí)現(xiàn)循環(huán)的，以及命中次數(shù)和失敗次數(shù)是怎樣通過(guò)選擇結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。為后續(xù)分析講解打下基礎(chǔ)，該過(guò)程側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生編程興趣及思維邏輯;后兩節(jié)課，教師向?qū)W生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，對(duì)Python知識(shí)點(diǎn)具體講解，采用項(xiàng)目法教學(xué)，師生共同實(shí)施一個(gè)完整的“項(xiàng)目”實(shí)訓(xùn)-“判斷輸入密碼強(qiáng)度”，在這個(gè)過(guò)程中，教師可以借助微課、課件等多媒體技術(shù)，同時(shí)需要時(shí)刻觀察學(xué)生的反應(yīng)并提供及時(shí)的指導(dǎo)，最后，教師對(duì)學(xué)生項(xiàng)目完成情況進(jìn)行點(diǎn)評(píng)及總結(jié)。

學(xué)生在正式上課之前需要根據(jù)任務(wù)書提前制定合理的學(xué)習(xí)目標(biāo)，感知熟悉教學(xué)情境，有條件的同學(xué)可以嘗試提前動(dòng)手練習(xí)，培養(yǎng)編程興趣愛好。在教師講解知識(shí)點(diǎn)過(guò)程中，學(xué)生要把重難點(diǎn)理解掌握，并根據(jù)所學(xué)Python知識(shí)點(diǎn)，完成項(xiàng)目任務(wù)。

整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程既有學(xué)生獨(dú)立完成，又有團(tuán)隊(duì)協(xié)作，因此教師應(yīng)從培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作精神出發(fā)，根據(jù)學(xué)生實(shí)際情況進(jìn)行分組，每個(gè)組選一名組長(zhǎng)，對(duì)項(xiàng)目負(fù)責(zé)，小組成員3-5人，組長(zhǎng)給組員分配任務(wù)，組內(nèi)交流合作共同完成任務(wù)。在具體實(shí)施過(guò)程中，教師還應(yīng)該指引各小組遵循軟件項(xiàng)目開發(fā)工程化思想，明確需求，代碼創(chuàng)建，測(cè)試，驗(yàn)收階段，各小組派代表進(jìn)行項(xiàng)目答辯，答辯過(guò)程包含小組成員的學(xué)習(xí)情況和評(píng)價(jià)，教師綜合過(guò)程資料和小組答辯，給出小組綜合得分，包括團(tuán)隊(duì)合作分，組員完成任務(wù)分，創(chuàng)新意識(shí)分等。

3.教學(xué)模式實(shí)施效果

Python程序設(shè)計(jì)課程在采用游戲編程教學(xué)模式后，學(xué)生參與小游戲創(chuàng)造，激發(fā)了自身的編程興趣和熱情，教師趁熱打鐵，一起完成后續(xù)的項(xiàng)目教學(xué)，學(xué)生感受到真實(shí)的項(xiàng)目工程環(huán)境和工作過(guò)程，掌握完成項(xiàng)目任務(wù)所需要的技術(shù)知識(shí)，提高自身的職業(yè)素質(zhì)和實(shí)踐能力。通過(guò)模擬真實(shí)項(xiàng)目軟件開發(fā)業(yè)務(wù)流程，結(jié)合課程知識(shí)模塊分布，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)實(shí)踐。

為了分析本文教學(xué)模式的有效性，本文對(duì)某職業(yè)技術(shù)學(xué)校計(jì)算機(jī)云計(jì)算和人工智能專業(yè)20級(jí)二年級(jí)學(xué)段做了調(diào)查，主要涉及Python程序設(shè)計(jì)課程自主學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)合作精神、工作責(zé)任意識(shí)等方面的投票。在教學(xué)結(jié)束后進(jìn)行問(wèn)卷采集，將學(xué)生對(duì)編程課程的喜歡程度定位A、B、C 三個(gè)等級(jí)，問(wèn)卷結(jié)果顯示 60.9% 認(rèn)為是A，34.8% 認(rèn)為是B，僅有4.3% 勾選了C，這表明九成以上的學(xué)生對(duì)編程學(xué)習(xí)是非常感興趣的;而且從分?jǐn)?shù)的高低和對(duì)編程課程的喜歡程度來(lái)看，大體上可以認(rèn)為越喜歡編程課程，成績(jī)?cè)匠錾?從家校微信群里的家長(zhǎng)反饋來(lái)看，一部分學(xué)生表示希望下學(xué)期還想學(xué)習(xí)編程課程。

總的來(lái)講，應(yīng)用基于游戲化學(xué)習(xí)+項(xiàng)目法教學(xué)的編程教學(xué)策略很好地完成了教學(xué)任務(wù)，使得學(xué)生對(duì)編程學(xué)習(xí)產(chǎn)生了濃厚興趣，掌握了編程基礎(chǔ)知識(shí)，鍛煉和發(fā)展了項(xiàng)目實(shí)踐能力。

4.結(jié)束語(yǔ)

中職學(xué)生學(xué)習(xí)編程注重訓(xùn)練其邏輯思維能力、抽象思維能力、解決真實(shí)問(wèn)題的能力，培養(yǎng)其專注力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和溝通能力，提升他們的自信心，使得他們更加適應(yīng)未來(lái)時(shí)代的要求，創(chuàng)新教育教學(xué)已是大勢(shì)所趨。事實(shí)證明，借助于游戲化學(xué)習(xí)，中職編程教育具有可行性和有效性，本研究證明了基于游戲化學(xué)習(xí)的編程教學(xué)策略與項(xiàng)目法教學(xué)結(jié)合，在培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的基礎(chǔ)上，有助于幫助學(xué)生掌握編程基本知識(shí)，培養(yǎng)一定的項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)能力。在開展編程教學(xué)時(shí)，還需要注意以下幾點(diǎn)：第一，課前預(yù)習(xí)與課后作業(yè)的設(shè)置必不可少，每個(gè)學(xué)生的進(jìn)度是不一樣的，除了教師提供更多個(gè)性化的指導(dǎo)，學(xué)生也要加強(qiáng)自己的主動(dòng)學(xué)習(xí)意識(shí)。第二，工欲善其事必先利其器，借助電子工具及平臺(tái)，適當(dāng)?shù)卦O(shè)置一些不插電的編程活動(dòng)，聯(lián)系實(shí)際生活，幫助學(xué)生理解編程核心概念和邏輯。第三，充分發(fā)揮學(xué)生的自主性。在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候，要引導(dǎo)學(xué)生想辦法自己攻克挑戰(zhàn)，而不是直接告訴其方法，學(xué)生在學(xué)習(xí)編程時(shí)會(huì)表現(xiàn)出驚人的潛力和創(chuàng)造力。第四，編程強(qiáng)調(diào)動(dòng)手做，所以要預(yù)留大量的時(shí)間讓學(xué)生動(dòng)手“編代碼”。第五，充分利用可獲得的一切資源。包括與網(wǎng)上編程社群的教育工作者交流取經(jīng)、在開放教育資源網(wǎng)站獲取教學(xué)資料等。第六，成為一位學(xué)習(xí)者。提倡終身學(xué)習(xí)理念，只有及時(shí)跟進(jìn)時(shí)代發(fā)展，才能更好地組織自己的教學(xué)。

參考文獻(xiàn)

[1]彭崧，尹積棟，謝茶花.高職計(jì)算機(jī)教育培養(yǎng)目標(biāo)視域下的游戲編程教學(xué)模式探索與實(shí)踐[J].中國(guó)教育信息化，2019（03）：82-83+89.

[2]岳彥龍，袁亞娜，張學(xué)軍.面向高中生計(jì)算思維培養(yǎng)的Python游戲化編程教學(xué)設(shè)計(jì)研究[J].中國(guó)教育信息化，2021（22）：93-96.

[3]何思禹.項(xiàng)目法在中職計(jì)算機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用[J].信息記錄材料，2016，17（02）：69-70.