彭仁杰 江蘇省蘇州高新區(qū)教學(xué)研究室

計算思維是指個體運(yùn)用計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法，在問題解決過程中涉及的抽象、分解、建模、算法設(shè)計等思維活動。如何培養(yǎng)學(xué)生的計算思維是這幾年討論的熱門話題，通過多年的教育教學(xué)及反思，筆者認(rèn)為編程教育雖然不是培養(yǎng)計算思維的唯一途徑，但都是最有效的途徑。計算思維涉及的二級指標(biāo)分解、抽象、歸納、算法思維和評估，都能在編程中找到。因此，編程教育是目前中小學(xué)信息科技課程中的重要環(huán)節(jié)。

● 中小學(xué)編程教育現(xiàn)實(shí)困境

1.教學(xué)目標(biāo)過于重視編程技能提升，忽視思維素養(yǎng)培養(yǎng)

部分教師把教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)重點(diǎn)放在了知識點(diǎn)的傳授上，常常忽略對學(xué)生思維的培養(yǎng)，如過度強(qiáng)調(diào)語法的講解、用刷題的形式來判斷學(xué)生對知識是否掌握等。編程教學(xué)還停留在“學(xué)編程”階段，很難做到促進(jìn)學(xué)生思維的深度提升。

2.課堂組織及其評價形式過于單一

部分教師采用的“任務(wù)驅(qū)動”形式過于單一，延用了操作性任務(wù)的課堂組織方式，如演示的操作和后期學(xué)生需要完成的任務(wù)一致、學(xué)生一遇到問題教師就演示講解、最后用能否模仿任務(wù)來簡單評價學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況等。

3.學(xué)習(xí)積極性不足

在編程教育中經(jīng)常會遇到學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高、遇到難的問題不愿意積極主動思考的現(xiàn)象，導(dǎo)致學(xué)生被動接受知識，過度依賴教師，實(shí)踐活動沒有創(chuàng)新，學(xué)習(xí)效果不夠理想。

如何更有效地進(jìn)行編程教育，真正讓編程教育提升學(xué)生思維，一直是信息技術(shù)教師討論的話題。筆者在多年的教育教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，引入游戲化策略是一個很不錯的選擇。

● 游戲化策略在編程教育中的應(yīng)用

1.玩游戲

玩游戲是讓學(xué)生在玩游戲的過程中體會算法思想。例如，在學(xué)習(xí)遞歸法的時候，先讓學(xué)生玩“漢諾塔”游戲，看誰玩的層數(shù)多，再讓學(xué)生討論游戲攻略，讓學(xué)生體會把大問題分解成小問題，到邊界后回歸的過程。當(dāng)有了游戲的體驗(yàn)以后，再提出遞歸的概念，學(xué)生就更容易理解。學(xué)生在玩游戲的時候注意力非常集中，思考如何玩游戲的過程，正好是體驗(yàn)算法思想的過程。當(dāng)有了較為深入的體驗(yàn)后，教師再講解總結(jié)，學(xué)生就會很容易吸收理解，后期的代碼編寫完成度更高。

2.設(shè)計游戲

設(shè)計游戲就是讓學(xué)生在游戲設(shè)計過程中提升計算思維。例如，初中學(xué)習(xí)VB時可以讓學(xué)生設(shè)計“超級瑪麗”游戲，讓瑪麗從左邊跑到右邊，并能實(shí)現(xiàn)一些功能，如循環(huán)跑、遇到陷阱掉落、用空格控制跳動等。當(dāng)學(xué)生變成游戲的設(shè)計者、開發(fā)者時，就能很好地調(diào)動他們學(xué)習(xí)的主觀能動性。在設(shè)計階段，學(xué)生會想盡辦法把游戲設(shè)計得更好玩。在編寫游戲代碼的過程中，學(xué)生會更積極主動地去學(xué)習(xí)以完成游戲開發(fā)。在編寫完成后玩游戲，還可以讓他們有更強(qiáng)的成就感。一系列過程，讓學(xué)生的設(shè)計思維、創(chuàng)新思維、計算思維、迭代思維等都得到了很好的鍛煉。

● 游戲化策略在編程教育中的反思

1.基于大單元理念進(jìn)行教材處理

筆者發(fā)現(xiàn)，在教學(xué)過程中好玩的游戲涉及很多節(jié)課的知識，但這些知識點(diǎn)與教材順序并不一致，所以需要教師深入研讀新課標(biāo)內(nèi)容，厘清教材邏輯和內(nèi)容結(jié)構(gòu)的關(guān)系，分析學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，從而對教材進(jìn)行二次開發(fā)，設(shè)計好玩且知識點(diǎn)呈現(xiàn)合理的游戲主題，讓學(xué)生根據(jù)主題設(shè)計并完成游戲，從而全面提高信息素養(yǎng)。例如，在“打地鼠”游戲中，要求學(xué)生用約4課時的時間來設(shè)計開發(fā)游戲，完成對多個知識點(diǎn)的掌握（如下表）。

2.關(guān)注學(xué)生的高階思維

（1）開發(fā)的設(shè)計提升學(xué)生創(chuàng)新思維。在設(shè)計游戲的時候，教師不用一開始就限定游戲規(guī)則，可讓學(xué)生自己設(shè)計游戲功能，最后比一比誰的游戲更好玩，讓學(xué)生在設(shè)計游戲的過程中鍛煉創(chuàng)新思維。例如，在“打地鼠”游戲中，有的學(xué)生設(shè)計了計時記分功能，有的學(xué)生設(shè)計了打錯地鼠扣分的功能，有的學(xué)生設(shè)計了不同分值的地鼠不同的分?jǐn)?shù)等。實(shí)踐證明，教師只要注重引導(dǎo)，把課堂還給學(xué)生，學(xué)生就一定有無限的創(chuàng)意，也會有更強(qiáng)的編寫意愿。教師需要利用提供支架、小組合作等方式讓學(xué)生把創(chuàng)意變成個性的游戲功能，讓學(xué)生在想象、創(chuàng)造、問題解決中不斷鍛煉自己的創(chuàng)新思維。

超級瑪麗功能 知識點(diǎn)地鼠探腦袋 角色認(rèn)識、循環(huán)語句地鼠隨機(jī)探腦袋 隨機(jī)數(shù)、坐標(biāo)錘子的控制 鼠標(biāo)控制、判斷語句得分 變量開始按鈕 廣播

（2）利用高質(zhì)量問題，提升學(xué)生思維的深度。問題能引發(fā)思考，但不是所有的問題都能引起學(xué)生關(guān)注和思考，教師可以利用游戲的挑戰(zhàn)性，讓學(xué)生解決一些具有挑戰(zhàn)性的劣構(gòu)性問題，讓學(xué)生具備轉(zhuǎn)化和生長知識、提升思維深度的能力。例如，在玩“漢諾塔”的時候，請學(xué)生談?wù)摬⒖偨Y(jié)出游戲攻略。學(xué)生根據(jù)這個問題，會總結(jié)每個塔盤移動的規(guī)律，從而找出游戲的規(guī)律，提高遞歸思維。再如，在玩“石頭剪刀布”游戲時，教師提出如何在計算機(jī)里表示“石頭、剪刀、布”三種狀態(tài)，讓學(xué)生思考如何抽象現(xiàn)實(shí)問題，提升學(xué)生抽象思維能力。

（3）利用作品展示，拓展學(xué)生思維的寬度。游戲的展示是非常重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，教師可以讓學(xué)生以個人或者小組為單位展示作品和分享游戲設(shè)計、開發(fā)的思路。有的學(xué)生游戲技能高超，有的學(xué)生代碼編寫巧妙，學(xué)生在相互分享中可以相互學(xué)習(xí)，拓展思維的寬度。同時，教師也可以帶領(lǐng)學(xué)生一起進(jìn)行反思和總結(jié)，促使學(xué)生對問題進(jìn)行深入的認(rèn)知，促進(jìn)知識的構(gòu)建。

3.堅(jiān)持“做中學(xué)”，讓學(xué)生在試錯中學(xué)習(xí)

很多教師發(fā)現(xiàn)學(xué)生在編程過程中經(jīng)常出錯，影響了教學(xué)進(jìn)度，因此他們會特意降低難度以保證教學(xué)的順利進(jìn)行。教學(xué)支架的使用需要考慮教學(xué)難度、學(xué)生思維發(fā)展路徑等多方面因素。在編程學(xué)習(xí)中，代碼的調(diào)試也可以鍛煉學(xué)生的思維，教師需要利用游戲給學(xué)生創(chuàng)造沉浸式環(huán)境，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，在不斷解決游戲BUG的過程中提升思維能力，同時也可以深入理解迭代思維。迭代思維是編程教育中不可或缺的思維，好的項(xiàng)目需要不斷迭代提升。迭代思維能促使學(xué)生根據(jù)解決問題的需要，自覺、主動地尋求更為恰當(dāng)?shù)姆绞絹慝@取與處理信息。

4.探索基于人工智能時代的游戲編程

2017年，國務(wù)院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，明確“人工智能成為國際競爭的新焦點(diǎn)，應(yīng)逐步開展全民智能教育項(xiàng)目，在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程、逐步推廣編程教育、建設(shè)人工智能學(xué)科，以培養(yǎng)復(fù)合型人才，形成我國人工智能人才高地”。在中小學(xué)新課標(biāo)中也有對人工智能教育的要求。教師可以結(jié)合學(xué)生實(shí)際情況探索與人工智能有關(guān)的游戲，提升學(xué)生利用新技術(shù)創(chuàng)新性解決問題的能力。例如，小學(xué)階段在用圖形化編程工具編寫了“賽車游戲”以后，可以與學(xué)生一起探索如何用開源機(jī)器人加傳感器做賽車游戲，比比誰的賽車更快，軟件和硬件的結(jié)合讓學(xué)生更有學(xué)習(xí)的積極性。再如，高中階段在用Python編寫了“石頭剪刀布”游戲后跟學(xué)生一起探索是否可以讓計算機(jī)識別人的手勢，做到真正的人機(jī)比賽，讓游戲更真實(shí)，同時也讓學(xué)生對圖像識別和機(jī)器學(xué)習(xí)有更深入的認(rèn)識。

5.形成多元綜合評價體系

很多教師對學(xué)生學(xué)習(xí)成效的評價過于單一，僅評價任務(wù)完成和未完成，這在影響學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的同時也不利于教師對學(xué)生、學(xué)生對自己學(xué)習(xí)狀況的判斷。新課標(biāo)強(qiáng)調(diào)以評促教、以評促學(xué)，體現(xiàn)“教-學(xué)-評”一致性，游戲編程是一個復(fù)雜的項(xiàng)目，簡單的評價無法滿足教與學(xué)的需求，需要教師探索多元評價的評價體系。

在評價內(nèi)容上可以進(jìn)行多元化的評價。對于學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)，可以從課題參與、小組合作等方面進(jìn)行評價；對于學(xué)生游戲作品，可以從完成度、創(chuàng)新性、設(shè)計性、游戲體驗(yàn)感等多方面進(jìn)行評價。同時，充分發(fā)揮學(xué)生的主體地位，在評價時可以采用自我評價、組內(nèi)評價、組間評價、教師評價等多元化評價，這種多元化的評價同時也是給創(chuàng)作者多角度的建議。

評價的時機(jī)需要教師智慧把握，不用局限于作品完成后，在小組游戲設(shè)計頭腦風(fēng)暴后、游戲作品展示后都可以進(jìn)行組間評價，讓學(xué)生在吸收他人意見后進(jìn)行一次迭代，學(xué)生每次作品的迭代，都是對自己迭代思維的鍛煉。

● 結(jié)束語

總的來說，基于游戲化策略的編程教育能很好地完成教育教學(xué)工作，學(xué)生計算思維也能得到很好的鍛煉。但如何讓學(xué)生在“玩中學(xué)、學(xué)中玩”，而不是玩得很開心、學(xué)得卻很少，還需要持續(xù)的探索和迭代。教師需要不斷學(xué)習(xí)課程標(biāo)準(zhǔn)，更新自己的教學(xué)理念，結(jié)合教學(xué)目標(biāo)和學(xué)習(xí)目標(biāo)，制訂好詳細(xì)的教學(xué)方案，才能真正寓教于樂，讓學(xué)生在游戲中提升核心素養(yǎng)。