闯关游戏思想在C/C++语言程序设计课程教学中的应用研究

刘志锋， 魏振华， 蒋年德， 王红玲， 徐 玮

(东华理工大学软件学院，江西南昌330013)

培养能满足社会需要，具备动手实践能力和自主创新能力的软件工程专业应用型人才是大学计算机教育的首要目标［1］。C/C++语言程序设计作为计算机相关专业入门级的核心专业基础编程课程，是实践性和工程性极强的应用型课程，改进实践教学环节，是提高其教学质量的必经之路。

立体化教学可以将理论教学、实验教学与课程设计等实践环节有机结合，提供一种教学资源的整体解决方案［2］，将有效的空间和时间交给学生，突出个性化培养和能力发展。同时，“富有激情和挑战”是当代大学生拥有的一个最大特点，基于“闯关游戏式”的实践教学方式，让学生体验到好似游戏中的乐趣，颠覆“被学习”角色，主动接受“闯关式”挑战，对于提高学生积极性、自觉性和创新性有重要意义。

1 实践教学的重要性

实践教学是巩固理论知识的有效途径，是培养具有创新意识的高素质工程技术人员的重要环节，是培养学生掌握科学方法和提高动手能力的重要平台。

C/C++语言程序设计是计算机相关专业学生的一门重要的编程基础课程，作为一门高级程序设计语言，以其使用广泛、表达能力强、目标代码运行效率高、可移植性好，既可以用来编写系统软件，又可以用来编写应用软件的特点，在计算机教学中具有重要地位［3］。

该课程是一门实践性和应用性很强的课程，主要目标是培养学生熟练运用、编写程序的能力。实践教学就是让学生有学习和练习编程的机会，是保障语言类课程教学效果的重要环节，主要有实验教学、综合性的课程实习以及课程设计等。

2 “立体化”实践教学

立体化教学在教学对象层次化、教学内容模块化、教学案例课题化、教学空间网络化、教学手段现场化等方面具有突出的特点，能够满足培养创新型人才的需要，对改善C/C++语言程序设计课程教学效果，提高学生编程能力有重要意义。

立体化教学环境提供充分的空间和机会，让学习者去构建自己的知识体系，有利于学生实践能力和自学能力的培养［4］。

教学对象层次化:针对不同层次水平的学生，包括二本学生，三本学生，高职学生等，采用不同的难度系数以实现不同的教学目标;

教学内容模块化:按照章节和主题内容，划分教学模块，分别建立教学资源和试题库;

教学案例课题化:将不同的知识点贯穿到同一个教学案例中，从始至终不断丰富和完善，最终课程完毕时将形成一个软件作品;

教学空间网络化:通信技术和网络环境的不断成熟，从而实现各种教学资源、考勤考核、教学评价等信息化和网络化，尤其是实践教学的网络化，打破时间和空间的限制，提高了实训的效率和质量;

教学手段现场化:从日常上机练习到综合性的课程设计以及上机考核，都在集成的一体化现场网络环境完成，实现自主学习、练习、指导答疑、考试现场化;

教学资源立体化:纸质教材—学习辅助光盘—网络学习平台—实验平台，呈现一个多元立体的教学资源体系。

3 闯关游戏思想

建构主义理论的核心是以学生为中心，强调学生对知识的主动探索、主动发现和对所学知识意义的主动构建［5］。教师要成为学生建构意义的帮助者，首要的是激发学生的学习兴趣，帮助学生形成学习动机。“高兴学来的东西永不会忘”，这句名言也充分说明了主动的学习是快乐的，也是有效率的。

游戏体验使学习富有创意，易于激起学生的探索愿望［6］。学生在闯关游戏中可以时刻保持竞技状态，对游戏过程中的失误印象深刻，易于激发学生学习的动力，并注意在课堂上主动吸收相关知识点，以便应对下一次的挑战。因此闯关游戏思想符合建构主义理论的思想和要求。

同时，建构主义所要求的学习环境得到了当代最新信息技术成果的强有力支持，使得在C/C++语言程序设计课程实践教学过程中，采用闯关游戏式网络教学平台成为可能。研究并设计过关难度等级，以及相应的题库设计和学生参与做题游戏的互动形式，使学生通过类似过关游戏的交互体验，将知识最大化地体现出来，从而实现理想的教学效果［7］。

闯关游戏思想的应用分为两个层次:游戏的形式和闯关的内容。游戏的形式指学生在闯关过程中，像玩网络游戏般获取经验值、学习过关秘笈、进入下一关直至过关成功或者生命耗尽。闯关的内容指在闯关过程中，教师或者学生可以根据实际的学习情况，设置闯关的难度系数，从而在题库里读取相应关卡的题目。

4 C/C++闯关式立体化实践教学

4．1 教学设计

C/C++闯关式立体化实践教学过程设计主要分为三个阶段，如图1所示。

图1 闯关式立体化实践教学过程

第一阶段:自主学习。在该阶段，学生通过章节练习，遇到问题可以查看老师提供的通关宝典，在练习过程中不断积累自己的生命值，当生命值大于等于60时，可以进入下一个模拟测验阶段。

第二阶段:模拟测验。在该阶段，学生自己设定目标，在规定的时间内，完成模拟题目。在此过程中，时刻都检测生命值是否小于60，身临其境地体验闯关游戏式的惊险和刺激。受挫遇阻可以查看闯关秘笈，通过在错误中学习加深学习效果。

第三阶段:在线考试。在该阶段，教师组织同学们在统一的时间地点，完成在线考试。通过前两个阶段的积累，同学们在此过程中，内心充满对考试过程的期待，因为已经有过闯关游戏体验，这是证明自己的关键时刻。在线考试过程同样以闯关游戏形式开展，最终考试完毕同学们可以在排行榜上查看自己的成绩。

4．2 C/C++闯关平台建设

(1)题库建设。题库的建设是一个循环持续积累的过程，如图2所示。上届学生给出老师要求的题目，教师汇总题目，并将这些题目作为同学们的习题集，进行练习和自测;教师根据同学们的做题结果对一系列的题目进行难度评估，划分难度系数，并对题目按照知识点提供秘笈，并导入到已有题库;下届学生的实践教学环节将按照教学设计的三个阶段进行闯关式体验，根据同学们的闯关结果对题目难度系数适当调整。当下届学生成为上届学生后，重复这个过程，不断修正和补充题库，实现题库的扩展和更新。同时，该闯关平台不仅支持C/C++题库，也可建立其它科目的题库，从而扩大该平台应用范围。

图2 题库建设过程

(2)平台建设。该闯关实践教学平台共分为三个角色，即管理员、教师、学生，不同角色登陆系统具有不同的功能模块划分，如图3所示。

图3 闯关式实践教学平台功能结构图

通过该功能模块图可以看出，管理员角色具有题库管理(导入，导出)、通关宝典管理、闯关秘笈管理等功能，主要提供题库及其对应难度系数题目的闯关秘笈;教师角色具有系统设置(难度，题型和题量，考试时间，生命值)、成绩管理等功能，主要实现在线考试题目的各种状态设置以及对学生的考试结果进行管理和分析;学生角色具有使用方式(自主学习，模拟测验，在线考试)、系统设置(难度，题型和题量，测验时间)、抽题、查看(通关宝典，闯关秘笈，生命值)、错题库管理、排行榜等功能，主要实现自主学习、模拟测验和在线考试三个阶段所需的各种设置和闯关过程。

(3)闯关式实践教学过程。第一阶段:自主学习流程如图4所示。学生进入实践教学平台，使用方式选择自主学习。然后进行系统设置，包括难度系统、题目结构和测验时间，之后进入闯关过程，积累生命值。

图4 自主学习流程

第二阶段:模拟测验流程如图5所示。学生进入实践教学平台，使用方式选择模拟测验。如果生命值低于60，是不能闯关的，反之则可进行系统设置，包括难度系统、题目结构和测验时间，然后开始闯关。闯关过程中时刻监测生命值是否低于60，决定是闯关失败还是进入下一题继续闯关直至最后一题。如果做完所有题目，生命值不低于60，则闯关成功。

图5 模拟测验流程

第三阶段:在线考试流程。该过程与模拟测验流程的唯一一点区别是:在线考试是由教师统一设置，学生不能单独进行设置包括难度，题型和题量，时间，生命值等。其他过程和模拟测验相同。

4．3 教学评价

本文提出的基于闯关游戏式的实践教学方式，通过实践教学过程，产生的教学效果如表1所示(C语言为大一第一学期开设课程、C++为大一第二学期开设课程)，针对四项评价标准(学习兴趣、师生交流、动手能力、平均成绩)进行了比对，结果表明，采用闯关游戏法与传统教学法相比，学生学习兴趣更浓、师生互动更频繁、学生动手能力和自主学习能力更强、平均成绩有近10分的提升幅度。

表1 教学效果对比表

5 总结与展望

基于闯关游戏式的实践教学方式，可通过闯关式教学平台实现自动人机交互，让学生以一种游戏挑战的心态进行课程自主学习、模拟测验和在线考试，使其产生获取知识的兴趣，更好地激发学生的学习热情。通过将闯关游戏思想在C/C++语言程序设计课程教学中的实际应用，结果证明基于此种思想开发的闯关平台，显著提高了实践教学效果。

这种教学方法，教学工作量巨大，对教师的要求很高，笔者所讲授的每届软件工程专业学生人数200人甚至更多，如果系列课程由不同的教师担任，则需要这些任课教师相互配合并促进教学团队的形成。与此同时，基于闯关游戏式的教学方式，如果结合具体课程的特点，完成相应的题库设计，该教学方式还可扩展应用于其他实践性课程。

［1］余英，何剑锋，何月顺，等．面向软件开发与服务的应用型人才培养模式探究［J］．东华理工大学学报:社会科学版，2013，32(2):193-196．

［2］杜炫杰，叶惠文，胡钦太．大学计算机基础课程多元立体化教学资源的设计［J］．中国大学教学，2011(5):53-54，40．

［3］孙华，于炯，钱育蓉，等．浅谈实践教学在《C语言程序设计》课程中的作用［J］．电脑知识与技术，2012，48(10):2309-2310，2328．

［4］朱道立，陈佩林，马以桐，等．多元立体化教学模式的实践与思索［J］．辽宁教育研究，2007(12):55-58．

［5］王红玲，郑纲，魏振华，等．抛锚式教学模式在电子商务安全与支付教学中的应用［J］．东华理工大学学报:社会科学版，2013，32(4):485-488．

［6］Martin E，Andreas H．Successful implementation of usercentered game based learning in higher education:An example from civil engineering［J］．Computers＆ Education，2007，49(3):873-890．

［7］Foreman J．Game-Based Learning:How to Delight and Instruct in The 21st Century［J］．EDUCAUSE Review，2004，39(5):50-56．