基于Code Combat游戲化學(xué)習(xí)平臺(tái)編程學(xué)習(xí)的探究

朱宇敏，鐘秀萍，劉彩萍

（廣州大學(xué)教育學(xué)院，廣東 廣州510006）

游戲化編程教學(xué)研究主要側(cè)重于一些游戲化編程平臺(tái)工具的應(yīng)用、游戲化編程，以培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維等。本研究一從學(xué)生視角出發(fā)，通過訪談的方式收集研究參與者在游戲化學(xué)習(xí)平臺(tái)中編程學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行歸納總結(jié)，為初學(xué)者提供使用平臺(tái)方面的借鑒；二結(jié)合平臺(tái)的教學(xué)策略和教學(xué)過程為編程教學(xué)提供教學(xué)啟示，初步探索游戲化教學(xué)策略在編程教學(xué)中的運(yùn)用，啟發(fā)他們對(duì)游戲化編程教學(xué)的思考，使編程教學(xué)過程更生動(dòng)有趣。與此同時(shí)，初步探索Code Combat平臺(tái)的教學(xué)特點(diǎn)，為游戲化編程教學(xué)研究提供更多借鑒。

1 研究背景

隨著人工智能時(shí)代的到來，人工智能將涉及人們生活的方方面面，人工智能離不開基礎(chǔ)的編程[1]。在編程學(xué)習(xí)中，大多數(shù)學(xué)習(xí)者認(rèn)為編程專業(yè)、晦澀、枯燥等，導(dǎo)致其學(xué)習(xí)興致不高。同時(shí)為改變傳統(tǒng)課程過度強(qiáng)調(diào)學(xué)生接受學(xué)習(xí)、死記硬背和機(jī)械訓(xùn)練的教育現(xiàn)狀，教育部倡導(dǎo)教師采用游戲化教學(xué)的教學(xué)方式，在教學(xué)過程中使用教育游戲及游戲化編程學(xué)習(xí)平臺(tái)，以寓教于樂的方法提高學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

Code Combat于2013年成立于美國硅谷，是美國大學(xué)理事會(huì)權(quán)威認(rèn)證的青少年編程學(xué)習(xí)平臺(tái)，是全球公認(rèn)的權(quán)威計(jì)算機(jī)編程能力學(xué)習(xí)平臺(tái)之一。該平臺(tái)將教育理念融合在游戲中可以讓學(xué)生在游戲闖關(guān)過程中學(xué)到相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，并且在競技場關(guān)卡中檢測學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)的能力以及解決問題能力。

2 研究現(xiàn)狀

2.1 游戲化學(xué)習(xí)的研究現(xiàn)狀

“游戲化”這一詞首次明確使用是在2003年，英國的游戲開發(fā)人員Nick Pelling將“游戲化”定義為“把不是游戲的東西（或者工作）在過程中變成游戲”[2]。加拿大學(xué)者巴格利曾經(jīng)分析了新媒體聯(lián)盟（New Media Consortium）2004—2012年這8年期間發(fā)布的《地平線報(bào)告》的內(nèi)容，他發(fā)現(xiàn)其中先后提出的37項(xiàng)新技術(shù)，但只有7項(xiàng)被后續(xù)的《地平線報(bào)告》所證實(shí)為正確的趨勢和預(yù)測，其中“基于游戲的學(xué)習(xí)”排在第一位[3]。由此可見，游戲化學(xué)習(xí)方向已然被教育界及社會(huì)重視，其都主張?jiān)诮虒W(xué)活動(dòng)中使用游戲化學(xué)習(xí)方式、加入游戲元素和機(jī)制。

國內(nèi)關(guān)于游戲化學(xué)習(xí)研究的起步相對(duì)較晚，但發(fā)展速度很快。以“游戲化學(xué)習(xí)”為主題在中國知網(wǎng)進(jìn)行中文文獻(xiàn)檢索，結(jié)果顯示自2003年后文獻(xiàn)數(shù)量呈明顯的增勢，從2003年的9篇增長至2021年的490篇，且持續(xù)呈現(xiàn)為增長的勢頭。高紅英等學(xué)者[4]通過系統(tǒng)聚類分析，認(rèn)為當(dāng)前關(guān)于游戲化學(xué)習(xí)的研究大致可以分為三類：基于游戲化學(xué)習(xí)的微觀課堂應(yīng)用和實(shí)踐研究、基于信息素養(yǎng)教育的游戲化學(xué)習(xí)相關(guān)研究、基于教育游戲基礎(chǔ)理論的游戲化學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)相關(guān)研究。

2.2 游戲化教學(xué)的研究現(xiàn)狀

李思瑤（2019）[5]以初中信息技術(shù)游戲化教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)為研究課題，以“數(shù)據(jù)的排序和匯總”為例，依據(jù)游戲化教學(xué)原則進(jìn)行游戲教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)，提出了設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)包括“創(chuàng)設(shè)游戲情境（導(dǎo)入）—結(jié)合游戲機(jī)制設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)（知識(shí)講授、鞏固強(qiáng)化）—評(píng)價(jià)與總結(jié)”。研究中也提出了游戲化教學(xué)活動(dòng)實(shí)施時(shí)需平衡好教育性與娛樂性，切勿出現(xiàn)本末倒置的現(xiàn)象，不是教育為了游戲，而是游戲?yàn)榱私逃?/p>

牟倩雯（2020）[6]研究了基于Matific平臺(tái)培養(yǎng)小學(xué)生數(shù)感的游戲化教學(xué)模式構(gòu)建，將整個(gè)教學(xué)模式分為自主學(xué)習(xí)階段、體驗(yàn)學(xué)習(xí)階段以及鞏固知識(shí)階段。在這三個(gè)階段過程中，教師與學(xué)生圍繞著游戲活動(dòng)培養(yǎng)數(shù)感的教學(xué)模式展開。在構(gòu)建游戲化教學(xué)模式的過程中，游戲競賽成功的學(xué)生應(yīng)進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)的教學(xué)環(huán)節(jié)應(yīng)包含在其中，這有助于激發(fā)與鼓勵(lì)學(xué)生的參與興趣和繼續(xù)進(jìn)步的動(dòng)力。

劉玉濤（2021）[7]以小學(xué)信息技術(shù)為例，提出課堂中采取游戲化教學(xué)策略具體為在教學(xué)準(zhǔn)備策略中運(yùn)用游戲任務(wù)、積分獎(jiǎng)勵(lì)等元素開展教學(xué)，則可以將課堂轉(zhuǎn)化為游戲場所。由此可以預(yù)測，游戲化教學(xué)有望成為教育改革的關(guān)鍵抓手。游戲化教學(xué)在游戲活動(dòng)過程中契合寓教于樂的教學(xué)方式、培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作能力以及創(chuàng)新思維能力等的教育理念，因此游戲化教學(xué)將成為未來教育中的研究熱點(diǎn)以及基礎(chǔ)教育課程與游戲融合的實(shí)踐方式。

2.3 游戲化編程教學(xué)的研究現(xiàn)狀

吳苗（2019）[8]在研究游戲化編程平臺(tái)在高中程序設(shè)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用時(shí)分析了將游戲化編程教學(xué)平臺(tái)Code Combat（以下稱為“極客戰(zhàn)記”）引入高中編程教學(xué)的可行性。其在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)造成高中階段學(xué)生對(duì)編程教學(xué)提不起興趣的原因主要是在編程學(xué)習(xí)過程中沒有成就感，從而對(duì)編程有畏懼心理。而極客戰(zhàn)記將編程相關(guān)的知識(shí)融入到一個(gè)個(gè)的游戲關(guān)卡中，學(xué)生通過編寫代碼控制游戲角色完成任務(wù)的過程學(xué)習(xí)編程知識(shí)，使學(xué)生在類似于玩網(wǎng)絡(luò)通關(guān)游戲的過程中學(xué)習(xí)編程，這能夠吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而提高改善教學(xué)效果。馬宗兵（2019）[9]認(rèn)為可應(yīng)用游戲化學(xué)習(xí)軟件來優(yōu)化兒童編程教學(xué)，提到Swift Playgrounds基于游戲化學(xué)習(xí)和可視化編程理念，將編程學(xué)習(xí)融入到3D游戲闖關(guān)中，應(yīng)用效果較好。從已有相關(guān)研究來看，還缺乏對(duì)游戲化編程教學(xué)法的系統(tǒng)研究和應(yīng)用游戲化教學(xué)方式是否能提升不同年齡階段的編程學(xué)習(xí)者的成效實(shí)證的深入研究，同時(shí)現(xiàn)有關(guān)于游戲化教學(xué)研究當(dāng)中，從學(xué)生視角進(jìn)行研究的相對(duì)較少。

3 Code Combat平臺(tái)編程學(xué)習(xí)的研究設(shè)計(jì)

3.1 研究對(duì)象與方法

研究采取目的性抽樣方式選擇了3位參與者，分別是七年級(jí)未學(xué)過編程語言、大二階段未學(xué)過編程語言和大三階段學(xué)過Python語言。為了更了解學(xué)習(xí)者基于Code Combat游戲化學(xué)習(xí)平臺(tái)編程學(xué)習(xí)的體驗(yàn)，基于文獻(xiàn)綜述和研究問題設(shè)計(jì)了關(guān)于Code Combat平臺(tái)學(xué)習(xí)過程體驗(yàn)、功能模塊體驗(yàn)、支持服務(wù)體驗(yàn)等共計(jì)7個(gè)問題的開放式訪談提綱。并邀請(qǐng)筆者相關(guān)專業(yè)的老師進(jìn)行模擬訪談，之后根據(jù)訪談中發(fā)現(xiàn)的問題繼續(xù)對(duì)訪談提綱進(jìn)行修改和調(diào)整。訪談采取一對(duì)一、網(wǎng)絡(luò)在線的形式進(jìn)行深度交流，為研究提供關(guān)于使用Code Combat平臺(tái)進(jìn)行編程學(xué)習(xí)的體驗(yàn)的信息。此外，還針對(duì)學(xué)習(xí)者使用Code Combat平臺(tái)進(jìn)行學(xué)習(xí)的過程所錄制的視頻進(jìn)行觀察，以印證和補(bǔ)充訪談內(nèi)容。

3.2 數(shù)據(jù)分析

首先對(duì)3位學(xué)習(xí)者訪談轉(zhuǎn)錄文本的開放編碼，研究者共引入80對(duì)個(gè)本土概念，分析后進(jìn)一步發(fā)展更高層次的概念并歸納為范疇，通過不斷“縮編”，共歸納出30多個(gè)范疇。在所有已發(fā)現(xiàn)的類屬關(guān)系中經(jīng)過系統(tǒng)地分析以后，選擇一個(gè)核心類屬。經(jīng)過分析得到的核心編碼為編程印象、傳統(tǒng)方式、支持服務(wù)、總體感受、學(xué)習(xí)風(fēng)格、學(xué)習(xí)活動(dòng)、心得建議共7個(gè)。

視頻數(shù)據(jù)顯現(xiàn)了學(xué)習(xí)者在某時(shí)間段內(nèi)的學(xué)習(xí)變化情況。3位學(xué)習(xí)者的視頻數(shù)據(jù)顯示：在一開始的小關(guān)卡因有提示框的幫助能迅速完成闖關(guān)，但在綜合運(yùn)用編程語法的關(guān)卡中，有編程語言學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)比未有經(jīng)驗(yàn)的學(xué)習(xí)者用時(shí)相對(duì)較少。

3.3 研究參與者體驗(yàn)總結(jié)

編程印象：學(xué)生認(rèn)為編程語言符號(hào)晦澀難懂，并在綜合知識(shí)解決實(shí)際問題時(shí)無從下手。

傳統(tǒng)方式：傳統(tǒng)編程教學(xué)方式過程是相對(duì)枯燥的。

支持服務(wù)：學(xué)生一認(rèn)為提示功能及競技場關(guān)卡模塊值得借鑒。學(xué)習(xí)者在敲代碼中只要有錯(cuò)誤地方就會(huì)在代碼區(qū)左邊顯示紅叉，能夠及時(shí)思考進(jìn)行代碼修改。同時(shí)，平臺(tái)有競技場模塊，可以很好地考察學(xué)生通過小關(guān)卡闖關(guān)后學(xué)習(xí)到的知識(shí)點(diǎn)以及綜合實(shí)踐應(yīng)用能力，在一定程度上解決了大多數(shù)學(xué)生在上機(jī)操作練習(xí)過程中無從下手的困境。學(xué)生二較喜歡場景化效果，整個(gè)平臺(tái)界面分成角色動(dòng)作區(qū)和代碼控制區(qū)，使新手能清晰明了代碼所表達(dá)的意義。學(xué)生三相對(duì)認(rèn)可平臺(tái)的多編程語言學(xué)習(xí)的功能模式，可根據(jù)自己的興趣或在編程領(lǐng)域的劣勢進(jìn)行相應(yīng)的選擇學(xué)習(xí)。

學(xué)習(xí)風(fēng)格：都認(rèn)為游戲化教學(xué)方式能夠激發(fā)編程學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣。

學(xué)習(xí)活動(dòng)：遇到不過的關(guān)卡，3位學(xué)生解決方式大致相同。若使用提示結(jié)合反復(fù)思考還是過關(guān)不了，則會(huì)使用搜索引擎，并在此基礎(chǔ)上反思。實(shí)際上，在學(xué)生不斷思考與反思的過程中可以鍛煉學(xué)生的編程思維、計(jì)算思維、批判思維以及問題解決等能力。這些能力正是當(dāng)下21世紀(jì)生存于社會(huì)所必備的，能夠使學(xué)生在成長過程中更具有競爭力。

總體感受：在使用Code Combat中，3位學(xué)生都認(rèn)為在中小學(xué)階段以游戲化教學(xué)方式學(xué)習(xí)編程語言有助于改善目前中小學(xué)編程教育不被教師重視和學(xué)生難學(xué)的現(xiàn)狀。

心得建議：學(xué)生一認(rèn)為沒學(xué)過編程的學(xué)生應(yīng)該在游戲化學(xué)習(xí)平臺(tái)中，對(duì)游戲涉及的知識(shí)進(jìn)行回顧整理。學(xué)生二建議在游戲中要不斷反思，利用提示功能不過分依賴他人。學(xué)生三建議可先構(gòu)思游戲人物的活動(dòng)任務(wù)，在這背景下思考編程算法和函數(shù)的使用及執(zhí)行順序。

4 Code Combat平臺(tái)編程學(xué)習(xí)的啟示

4.1 編程語言初學(xué)者的啟示

4.1.1 完全通過游戲化學(xué)習(xí)平臺(tái)學(xué)習(xí)的形式

重視關(guān)卡介紹。清楚了解這一游戲關(guān)卡將學(xué)到什么知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)能夠把關(guān)卡之間的知識(shí)點(diǎn)搭建起知識(shí)圖譜，形成有意義學(xué)習(xí)。Code Combat平臺(tái)具備代碼檢查機(jī)制、任務(wù)列表、提示功能等支持服務(wù)。學(xué)習(xí)者如若在游戲過程遇到解決不了的關(guān)卡，可以在平臺(tái)的支持功能下，通過自身的思考與能力完成游戲關(guān)卡，并從中獲取編程知識(shí)。

借助信息技術(shù)構(gòu)建學(xué)習(xí)共同體。在虛擬社區(qū)中與小伙伴相互答疑解惑，在這個(gè)過程中能夠培養(yǎng)合作意識(shí)及團(tuán)隊(duì)精神。Code Combat在教學(xué)風(fēng)格上是屬于游戲化學(xué)習(xí)方式，學(xué)生在闖關(guān)游戲關(guān)卡當(dāng)中學(xué)會(huì)編程知識(shí)，貼合了當(dāng)下倡導(dǎo)的“寓教于樂”的教學(xué)形式。且學(xué)習(xí)者可根據(jù)自身情況與條件，合理安排時(shí)間與場地進(jìn)行學(xué)習(xí)，高度契合泛在學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)理念。

樹立游戲是輔助學(xué)習(xí)的理念。該平臺(tái)的功效在于幫助學(xué)生獲取和理解編程語法知識(shí)點(diǎn)。Code Combat平臺(tái)本質(zhì)上就是自主學(xué)習(xí)平臺(tái)，平臺(tái)搭建起了網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境，提供了學(xué)習(xí)資源以及學(xué)習(xí)工具。平臺(tái)教師端與學(xué)生端于一體，給教師與學(xué)生提供了交流溝通與評(píng)價(jià)的渠道。配備了學(xué)習(xí)工具與教學(xué)視頻。學(xué)生在平臺(tái)環(huán)境中通過敲代碼控制角色移動(dòng)，從而完成編程語法知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)。遇到問題時(shí)可借助提示功能或鏈接到相應(yīng)的教學(xué)微課即可幫助自身攻破困難。同時(shí)還可以與線下班級(jí)教師進(jìn)行面對(duì)面交流，培養(yǎng)正確的情感態(tài)度與價(jià)值觀。

進(jìn)行思考與反思。在游戲過程，思考哪些地方值得改進(jìn)，需在闖關(guān)中結(jié)合復(fù)盤學(xué)習(xí)。

4.1.2 線下教師陪同下的形式

學(xué)生將遇到的問題及想法與線下教師溝通。雖有線上平臺(tái)課程講解，但與線下教師進(jìn)行面對(duì)面交流，可以使教師與學(xué)生感受對(duì)方的面部表情與情緒感受，從而幫助學(xué)生獲得更大的學(xué)習(xí)體驗(yàn)感與成就感。

4.2 編程語言教學(xué)者的啟示

4.2.1 針對(duì)線下中小學(xué)信息技術(shù)課程開設(shè)編程語言教學(xué)的啟示

針對(duì)線下中小學(xué)信息技術(shù)課程開設(shè)編程語言教學(xué)的啟示有：①轉(zhuǎn)變教育理念，積極倡導(dǎo)游戲化教學(xué)理念。根據(jù)新課標(biāo)要求對(duì)教學(xué)進(jìn)行改革，提升信息技術(shù)課程學(xué)科地位，將其從興趣課變?yōu)楸匦拚n。②多方支持。社會(huì)、學(xué)校以及家庭都應(yīng)重視信息技術(shù)課程乃至編程課程的設(shè)置情況。只有引起了各界的重視，學(xué)生才更加具備主動(dòng)性去學(xué)習(xí)編程語言。③學(xué)校應(yīng)具有教學(xué)培訓(xùn)機(jī)制。開展提升信息技術(shù)教師編程教學(xué)能力的學(xué)習(xí)，尤其重視游戲化編程教學(xué)能力的培養(yǎng)和提升。④教師開設(shè)教學(xué)活動(dòng)時(shí)，應(yīng)使學(xué)生具有學(xué)習(xí)成就感。消除對(duì)編程語言的懼怕心理和畏難情緒。教師可以在課堂當(dāng)中多向?qū)W生介紹前沿科技應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生觀看相關(guān)視頻等拓展學(xué)生視野，從而吸引學(xué)生興趣及幫助學(xué)生建立學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。⑤確定精準(zhǔn)教學(xué)目標(biāo)。從Code Combat世界學(xué)習(xí)平臺(tái)教學(xué)目標(biāo)的設(shè)置方式來看，應(yīng)將大的教學(xué)目標(biāo)拆分成具體的，教學(xué)行為才具有可觀測性。⑥借鑒游戲化學(xué)習(xí)平臺(tái)的提示功能。為保證學(xué)生遇到編程問題能夠及時(shí)獲得答疑，教師可通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)搭建溝通渠道，與學(xué)生協(xié)定好一個(gè)固定時(shí)間段為答疑時(shí)間。學(xué)生之間可建立起編程學(xué)習(xí)社區(qū)，互相解答編程知識(shí)或討論與計(jì)算機(jī)編程相關(guān)的熱點(diǎn)方向。

4.2.2 游戲化教學(xué)策略在編程教學(xué)應(yīng)用的啟示

游戲化教學(xué)策略在編程教學(xué)應(yīng)用的啟示有：①借鑒游戲化學(xué)習(xí)平臺(tái)的游戲獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制，線下信息技術(shù)教師在進(jìn)行編程教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，可設(shè)置游戲元素，包括玩家、游戲內(nèi)容、游戲任務(wù)、相應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制等，使教學(xué)元素與游戲元素融合在一起構(gòu)建游戲化教學(xué)模式，保持學(xué)生將注意力集中于課堂教學(xué)活動(dòng)中。②在開展游戲化編程教學(xué)活動(dòng)時(shí)，首先應(yīng)創(chuàng)設(shè)游戲情境，使學(xué)生理解游戲規(guī)則，方便后續(xù)活動(dòng)開展。其次，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與，使其在游戲過程中感受到知識(shí)的魅力，減少學(xué)生社交距離感，培養(yǎng)正確的合作與競爭意識(shí)。③教學(xué)評(píng)價(jià)中評(píng)價(jià)量表應(yīng)著重于教師對(duì)游戲化教學(xué)策略的運(yùn)用是否恰當(dāng)與有效、學(xué)生參與游戲過程的表現(xiàn)和在游戲中獲取知識(shí)的情況等方面。評(píng)價(jià)內(nèi)容著重于游戲元素的設(shè)計(jì)、游戲化教學(xué)活動(dòng)的開展情況以及學(xué)習(xí)者的游戲過程表現(xiàn)等等。

目前，中國編程教育領(lǐng)域在教學(xué)上還有需要完善的地方，相關(guān)的領(lǐng)域還值得進(jìn)一步研究。作為編程教學(xué)者，可以借鑒游戲化學(xué)習(xí)平臺(tái)的教學(xué)模式、教學(xué)策略等進(jìn)行線下編程課程的教學(xué)設(shè)計(jì)，也可借助游戲化學(xué)習(xí)平臺(tái)進(jìn)行線下教學(xué)，將學(xué)習(xí)主動(dòng)權(quán)歸還給學(xué)生。游戲化教學(xué)方式是當(dāng)下備受關(guān)注的教學(xué)方式，在此背景下，不管研究者還是信息技術(shù)教師都應(yīng)轉(zhuǎn)變教育理念，在教學(xué)改革背景和游戲化理念的交叉主導(dǎo)下進(jìn)行相應(yīng)的教學(xué)研究，對(duì)學(xué)生采取相應(yīng)的教學(xué)活動(dòng)。