基于游戏化编程+项目教学的中职程序设计教学研究

蔡德琛

◆摘要：通过分析中职程序设计课程现状，文章提出了一种游戏编程+项目法教学的教学模式，通过将该模式运用到Python程序设计课堂教学中，具体说明如何进行课程内容来实现程序思维和项目能力的培养。结合实际教学情况，选取云计算和人工智能教学班开展授课，通过调查统计教学和学生学习效果，分析新实践教学模式的实施效果。

◆关键词：游戏化编程;项目法;Python

一、引言

中职对人才培养要求是具备一定理论知识和实践能力，便于满足学生后续升学就业的需求。目前中职计算机专业学生的理论知识学习和实践编程操作能力的矛盾日益突出，培养学生编程兴趣，提高学生的实践操作能力，一直都是中职程序设计专业教师研究的重点。纵观当前中职专业课教学模式，集中在‘互动式’，‘混合式’，‘翻转课堂’‘体验式’等模式，培养学生学习兴趣，提高学生的实践能力是课堂教学模式改革创新的核心目的。游戏化编程模式颠覆了传统课堂教学模式，给程序设计课堂教学注入了新的活力，带来了新颖有趣的教学理念，大大提升了教育教学质量;使学生从繁杂的学习过程解脱出来，提高学生学习热情，增强他们的主观能动性。在做项目过程中学习基础知识，学习模块设计思路，并在拓展任务中加强对知识的理解和运用。使复杂的知识变得更形象直观，打破了传统单一的一本教材只讲述知识的呈现方式，使学生产生兴趣，从而达到化难为易的目的，进而促进他们对知识深层次理解。

二、现状分析

国内对游戏化教学研究起步较晚，从专著来看，目前还没有教学论意义上的游戏教学专著，基本上是对学前儿童的游戏教学研究，中小学很少涉及;从学科来看，目前教育游戏更多集中在语文、数学、外语、体育等少数科目，而计算机、物理、化学较少。近年来，随着网络应用的普及，国内出现了许多游戏化学习网站，如“一课一练游戏化学习网站”，“k12play快乐教育”，“游戏学堂”，“编程猫”，“MIT App Inventor”等，其中“MIT App Inventor”是一款免费的游戏化编程教育产品，支持JavaScript、Python、Lua等不同的程序语言，它将编程教学过程转化为图形化游戏界面，学生通过“搭积木”式的拖曳、放置拼图块来创建应用，每个应用任务明确，难度递增，循序渐进的培养学生的编程思维。

当前，部分高校已经开始探索游戏化编程教学模式在高中程序设计教学中的应用研究，像陕西师范大学选取国内某高中进行实验研究，取得了良好的效果，但是中职学校，此类研究较少，还处于实验探究的洼地。教材方面，中职编程教材往往重视基础知识学习和讲解，模块案例和项目素材部分较少，学生学完课程，很难上手实际项目，不利于提高学生的综合实战能力，很难达到企业的项目开发要求。

三、研究内容

本文对中职程序设计课程开展教学改革，主要是将游戏化编程和项目法教学进行有机结合，探索一种兴趣激发-能力培养提高的新的教学模式，体现在教学课堂上是，游戏化案例对应课程的某一知识模块，学生对照游戏任务书进行实践操作，教师做适当的点拨，在后续的项目化教学中，选取贴近企业实战的小项目，带领学生共同参与完成整个教学过程，课后，学生可以根据教材，继续自主学习，探索，体现了以人为本，以学生为主，遵循教育规律，提高教学水平和学生学习能力。下面以“循环-选择结构”知识点为例，具体介绍如何运用该教学模式。

1.平台及程序语言选择

游戏化平台选用MIT App Inventor，它的创建依据是结构主义的学习理论，该理论强调主动学习，认为编写程序将成为激发强大思想的有效工具。平台界面主要由两部分组成，组件设计和逻辑设计。图1所示，用户在组件设计界面，可以根据需求设计诸如“活动”、“Label”等组件并布置组件;图2所示，用户进入逻辑设计界面，为组件添加行为。这个过程类似于搭积木，把要用到的块拖曳至工作面板，依靠思维逻辑完成该部分工作。编程语言选择Python，作为近几年兴起的编程语言 ，Python 依靠其强大的第三方库在网络爬虫、数据分析、文本处理、用户图形界面、Web 开发以及游戏开发等方面展现出强大的功能。

2.课堂实施过程

“循环—选择结构”要求学生能够用程序语言去实现判断、选择以及循环，在Python中学生需要掌握单分支、双分支、多分支结构、判断语句的使用，能够结合for循环、while循环解决相关任务，学习结构化编程思想，面对复杂问题，能够化繁为简，设计出思路清晰、逻辑严谨的程序。图3为“循环-选择结构”思维导图。

该门课程授课环境为四节连堂，教师有充足的时间完成模块。前两节课，教师创设游戏化教学情境，选取“打地鼠”小游戏，带领学生在可视化环境下设计完成，整个过程虽然没有代码实现，但是教师需要设置知识点问答，比如游戲是怎样实现循环的，以及命中次数和失败次数是怎样通过选择结构实现。为后续分析讲解打下基础，该过程侧重培养学生编程兴趣及思维逻辑;后两节课，教师向学生明确学习目标，对Python知识点具体讲解，采用项目法教学，师生共同实施一个完整的“项目”实训-“判断输入密码强度”，在这个过程中，教师可以借助微课、课件等多媒体技术，同时需要时刻观察学生的反应并提供及时的指导，最后，教师对学生项目完成情况进行点评及总结。

学生在正式上课之前需要根据任务书提前制定合理的学习目标，感知熟悉教学情境，有条件的同学可以尝试提前动手练习，培养编程兴趣爱好。在教师讲解知识点过程中，学生要把重难点理解掌握，并根据所学Python知识点，完成项目任务。

整个学习过程既有学生独立完成，又有团队协作，因此教师应从培养学生团队合作精神出发，根据学生实际情况进行分组，每个组选一名组长，对项目负责，小组成员3-5人，组长给组员分配任务，组内交流合作共同完成任务。在具体实施过程中，教师还应该指引各小组遵循软件项目开发工程化思想，明确需求，代码创建，测试，验收阶段，各小组派代表进行项目答辩，答辩过程包含小组成员的学习情况和评价，教师综合过程资料和小组答辩，给出小组综合得分，包括团队合作分，组员完成任务分，创新意识分等。

3.教学模式实施效果

Python程序设计课程在采用游戏编程教学模式后，学生参与小游戏创造，激发了自身的编程兴趣和热情，教师趁热打铁，一起完成后续的项目教学，学生感受到真实的项目工程环境和工作过程，掌握完成项目任务所需要的技术知识，提高自身的职业素质和实践能力。通过模拟真实项目软件开发业务流程，结合课程知识模块分布，指导学生进行项目开发实践。

为了分析本文教学模式的有效性，本文对某职业技术学校计算机云计算和人工智能专业20级二年级学段做了调查，主要涉及Python程序设计课程自主学习能力、团队合作精神、工作责任意识等方面的投票。在教学结束后进行问卷采集，将学生对编程课程的喜欢程度定位A、B、C 三个等级，问卷结果显示 60.9% 认为是A，34.8% 认为是B，仅有4.3% 勾选了C，这表明九成以上的学生对编程学习是非常感兴趣的;而且从分数的高低和对编程课程的喜欢程度来看，大体上可以认为越喜欢编程课程，成绩越出色;从家校微信群里的家长反馈来看，一部分学生表示希望下学期还想学习编程课程。

总的来讲，应用基于游戏化学习+项目法教学的编程教学策略很好地完成了教学任务，使得学生对编程学习产生了浓厚兴趣，掌握了编程基础知识，锻炼和发展了项目实践能力。

4.结束语

中职学生学习编程注重训练其逻辑思维能力、抽象思维能力、解决真实问题的能力，培养其专注力、团队协作能力和沟通能力，提升他们的自信心，使得他们更加适应未来时代的要求，创新教育教学已是大势所趋。事实证明，借助于游戏化学习，中职编程教育具有可行性和有效性，本研究证明了基于游戏化学习的编程教学策略与项目法教学结合，在培养学生学习兴趣的基础上，有助于帮助学生掌握编程基本知识，培养一定的项目实战能力。在开展编程教学时，还需要注意以下几点：第一，课前预习与课后作业的设置必不可少，每个学生的进度是不一样的，除了教师提供更多个性化的指导，学生也要加强自己的主动学习意识。第二，工欲善其事必先利其器，借助电子工具及平台，适当地设置一些不插电的编程活动，联系实际生活，帮助学生理解编程核心概念和逻辑。第三，充分发挥学生的自主性。在适当的时候，要引导学生想办法自己攻克挑战，而不是直接告诉其方法，学生在学习编程时会表现出惊人的潜力和创造力。第四，编程强调动手做，所以要预留大量的时间让学生动手“编代码”。第五，充分利用可获得的一切资源。包括与网上编程社群的教育工作者交流取经、在开放教育資源网站获取教学资料等。第六，成为一位学习者。提倡终身学习理念，只有及时跟进时代发展，才能更好地组织自己的教学。

参考文献

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