基于CodeCombat平台的Python语言游戏化学习探索

2018-10-20董金钊董新飞

中国信息技术教育 2018年18期

董金钊董新飞

摘要：编程语言的学习枯燥乏味，语法、逻辑、算法等让初学者望而却步。本文作者尝试将游戲化学习理念运用到编程学习中，采用网络游戏的方式，对学习Python语言编程进行了实验，并对实验过程、实验结果进行了总结，认为游戏化学习可以激发学习者的学习兴趣，提高学习效率。

关键词：CodeCombat；游戏化学习；Python语言；编程

中图分类号：G434 文献标识码：A 论文编号：1674-2117（2018）18-0042-03

● 研究背景

升入高中后，因为参加了学校组织的Python编程特长学习小组，繁重的学习任务挤占了不多的课余时间，面对学习压力，笔者不禁要问，怎么才能既学习特长，又愉快玩耍呢？在图书馆查找资料时，笔者发现了《游戏化学习》和《游戏改变世界》两本书，经过细致研读，知道了游戏对学习者的几个作用：①可以提高游戏者的学习兴趣；②循序渐进的游戏进程有利于促进知识的掌握；③能够锻炼和协调手眼互动等基本能力；④有助于培养游戏者解决问题的能力；⑤培养合作能力；⑥为游戏者体验学习提供可能。既然游戏具有一定的教育意义，而学习也并非天然姓“苦”，那么若能够将玩网络游戏和学习结合起来，将游戏以一种特定的形式设计成有效的学习方式，让学习者在快乐中学习，会不会有意想不到的效果呢？

● 理论准备

2014年度的《地平线报告》中就强调了“游戏与游戏化”，报告指出，“未来两到三年，3D打印技术、游戏与游戏化、沉浸式学习环境和可穿戴技术将得到广泛应用”。游戏化学习（Learn through play），又称为学习游戏化，指的是采用游戏化的方式进行学习，它是流行的教育发展方向，已成为“互联网+”浪潮中学习的风向标。

笔者在网上搜索相关资料时，发现目前国内与国外都有学习网站做得非常人性化，学习者可以在游戏中“寓教于乐”。编程学习游戏化的网站有Codecademy、Codeschool、Treehouse、CodinGame、CodeCombat等，涉及的编程语言有HTML/CSS、Python、PHP、Ruby、APIs、Javascript、jQuery等多种。

● 探索过程

1.平台选择

笔者所在的特长小组学习的编程语言主要为Python，比较各网站的特点后选择在CodeCombat上学习编程（针对级别为初学者到中级水平的开发者），其特点是使用游戏化编程模式，通过目标引导，做到实时反馈。

2.实验分组

为验证游戏化学习的可行性和实验效果，笔者所在的特长小组共30名同学每15人一组分成了教师辅导组和游戏实验组。两个小组采用同样的学习进度，教师辅导组实行教师讲课、组员自主编程练习的方式，游戏实验组采用组员自己游戏、教师指导的方式。两个小组在实验一段时间后进行编程竞赛，以比较两种学习方法的优缺点。

作为游戏化学习的倡议者，笔者担任了游戏实验组的组长，负责统筹学习过程和汇总实验数据，并在实验出现不良前兆时向教师汇报并中止游戏实验。经过小组讨论并结合游戏学习的基本步骤，笔者制订了学习（游戏）计划，将15人分成3个小组，要求组内成员全力合作，相互监督，同时在小组间引入了竞争机制。

3.实验过程

首先，游戏实验组的同学都在CodeCombat上注册了账号，并对网站进行了初步的了解。CodeCombat支持JavaScript、CoffeeScript、Lua、Python和Clojure5种编程语言，每个级别包含不同的任务，如搜集宝石、打败怪兽以及找出通往下一关的道路。一部分关卡免费，订阅会员可以玩所有关卡。对于入门级的学生来说，免费的关卡已经足够了。

（1）旗开得胜

游戏实验组的同学在了解了游戏机制、熟悉了页面中各功能的作用后，打开第一个关卡，选择道具、英雄、编程语言后就可以在向导的指引下完成初步的游戏操作。

游戏窗口左边是动画区，右边是代码区。CodeCombat要求玩家使用代码来操控游戏人物，在代码区输入代码后，单击“运行”按钮，游戏人物即可按代码运行结果来运动。如果有代码错误，会实时以红色字体提示，同时运行中有问题也实时提示。如果代码和逻辑没问题，则可点击“完成”按钮进入下一关，学习新的内容。在游戏中，每一位学习者都可以从“实战”中不断学习编程语言的语法、逻辑等知识……在实验进行三周，学习了基础知识，对函数结构有初步的认识后，在基本语法的竞赛中，游戏实验组的成绩明显高于教师辅导组的成绩（如表1）。

（2）溃不成军

在学习判断、循环语句时，由于需要有更多的创造性，通过语法、接口编写出复杂的函数才能过关，又由于游戏实验组的同学缺乏教师的指导，缺乏完善编程的思维，游戏实验组同学的成绩不如教师辅导组（如表2）。

总结成绩低的原因，主要是对理论知识掌握不足，在解决实际问题过程中缺乏教师的及时指导，算法选择不当，语法错误百出。由此得出结论，光靠激情，没有教师的及时点拨，没有最优的算法做基础，学习编程语言会走很大的弯路。

（3）重整旗鼓

为了提高游戏效率，笔者与游戏实验组的同学们又重新学习了游戏学习的相关知识，决定在线上编程学习的同时，引入线下游戏的模式，做到线上、线下同步进行，同步反馈、同步跟进。

线上就是遵循CodeCombat平台的游戏规则，在游戏过程中学习和强化编程知识，精进编程能力。在游戏学习的同时，加大了“复盘”力度，即在每个游戏结束后，休息15分钟，其间进行小组经验分享，对游戏过程中采用的策略进行复盘，分析最高分团队和最低分团队各自所采用的策略，在讨论中找出最优算法，并就典型问题向教师请教，加入网上各种讨论组，充分利用百度帖吧、论坛、QQ群等向高手学习。

线下游戏是指参加游戏学习的同学每3人一个互助小组，在公开、公正、自愿，可执行性高的前提下，建立了引入竞争机制的游戏学习制度：①筹集游戏基金。经过充分讨论，游戏成员从自己的零用钱中取出相同的数目（每人100元），汇集成游戏基金，供游戏中进行奖励激励。②把学习大目标分解为小关卡。把一个周期的学习目标（一个知识系列）分割为多个两天可以完成的小目标（小关卡），关卡完成后有实时积分奖励。③周期测试大BOSS。一个学习周期进行一次终极大比拼（相当于学科学习中的单元测试），请专业教师当裁判，对完成情况进行评价。④奖励机制。小关卡积分和大BOSS奖励积分按40%和60%的比例进行综合，评选出优胜团队进行现金奖励，奖励基金可以自主支配。

经过不断的学习和总结，游戏学习组同学的编程能力突飞猛进，从第三次竞赛的结果可以看出（如表3），已将教师辅导组的同学远远地甩在身后。

（4）捷报频传

两个月后，在教师的帮助下，笔者与游戏实验组的同学总结了游戏化学习的经验，现在，已在全校相关学科进行了实验推广，并取得了小范围的成功。

● 学习心得

通过对基于CodeCombat平台的游戏化学习编程实验的探索，笔者总结出了游戏化学习的基本公式：游戏化学习=学习项目（游戏）+故事背景（規则设定）+反馈机制（积分系统和升级机制）+成就感（奖励设定）。在这个游戏化学习公式中，激励人的因素有以下几个。

1.及时反馈

每完成一个任务（编程任务），游戏者都能得到及时的反馈，能快速和清晰地了解自己的游戏行为所产生的收益，并在领取到收益时获得了极大的心理满足感。

2.成就感

对于游戏中的每一个任务或挑战，游戏者都可以无数次试错，通过不断修正、查阅攻略，或者交流，总能最终成功。游戏过程中只记录成功，不记录失败，这样游戏者展示给别人的总是自己成功的一面，从而能体会出自己的价值。

3.丰厚奖励

游戏中每完成一个关卡，游戏者都能解锁新的技能或者功能；完成一个任务，能获得罕见材料或者武器、英雄，让游戏者属性大增，最不济还能完成任务，获取经验和金币。获取这些金币、积分后，英雄游戏者可以按自已的意愿进行处置。

4.多系统、多目标和多任务