游戏化项目在高中信息技术课程中的运用

彭仁杰

【摘要】高中新课程中程序设计占很大一部分，教学难度大、学生兴趣不高是老师普遍的感受。本文嘗试在教学过程中引入游戏化项目，把教学内容揉到游戏的迭代中去。通过一段时间的教学，发现教学效果良好，对学生思维的提升也起到很好的作用。

【关键字】游戏化;迭代思维;抽象思维

【基金项目】本文为苏州市教育科学“十三五”规划课题（课题编号：192010350）研究成果。

从2020年9月开始，大部分省份的高中信息技术课程开始采用新教材，几个出版社的教材中都涉及了程序设计，所用语言都是python。笔者和所在区域的老师也积极进行了备课、上课并反思。通过几个月的教学，结合学生的兴趣，发现利用游戏化项目教学能很好地调动学生的学习积极性，教学效果良好。下面，主要以游戏“石头剪刀布”为项目，谈谈如何在高中信息技术课中利用游戏化项目进行教学。

一、第一阶段：输出电脑手势1.0，抽象游戏

在学习程序设计之前，学生接触的软件、游戏都是比较具体的界面。学生学习程序设计，尤其是自己试着编写游戏，遇到的第一个困难就是无法把具体的问题抽象，比如：无法表示“石头、剪刀、布”三种状态。教师可以和学生一起探究如何把三种状态数字化（用0，1，2表示“石头、剪刀、布”），锻炼学生的抽象思维，使学生初步形成把实际问题转换成计算机解决问题的认识。

本阶段也可以分几步进行：1.给电脑和用户都直接赋值。2.由于电脑的输入是不确定的，引入随机函数。3.由于用户的输入需要通过键盘输入，引入input函数。通过这几个环节，学生可以初步了解程序设计的一些简单概念。

代表性代码：电脑手势随机产生，用户手势键盘输入。

import random

computer1=random.randint（0，2）

man=int（input（"你要出什么？0表示石头，1表示剪刀，2表示布"））

print（"computer1="，computer1，";man="，man）

二、第二阶段：输出电脑手势2.0，分支语句初步

当会用数字表达三种状态后，学生通过测试游戏会提出一些疑问，如：目前用户输入任何数字都可以，能否对输入数据进行有效性判断？教师顺势引入分支语句的概念。当学生有了分支的概念后，游戏就可以进一步补充更多的功能，如：能否根据用户输入的数字，输出对应的“石头、剪刀、布”？这涉及单分子、双分支以及分支语句的嵌套。教师可以先通过流程图的形式，和学生一起理清思路，然后再介绍python语法，最后让学生编写游戏。

代表性代码：电脑手势判断部分代码。

computer=random.randint（0，2）

man=int（input（"你要出什么？0表示石头，1表示剪刀，2表示布"））

if （0<=man<=2） ：

print（"电脑输入的是："，computer）

print（"你输入的是："，man）

else：

print（"输入数据错误"）

三、第三阶段：让表达更简单，认识列表

第二阶段的判断，涉及多次的嵌套，学生的感受是很复杂。教师可以和学生一起思考：能否有更简单的方法来表示？教师可以顺势引入列表的概念。

代表性代码：

a=["石头"，"剪刀"，"布"]

computer=random.randint（0，2）

man=int（input（"你要出什么？0表示石头，1表示剪刀，2表示布"））

print（"电脑输入的是："，a[computer]）

print（"你输入的是："，a[man]）

四、第四阶段：人机对战，分支语句的应用

当学会了分支语句、列表以后，学生就可以试着完成人机对战了。如果让学生单独编写代码，由于每个人的思维方式不同，代码会有很多种。教师可以展示学生的代码，很多同学的代码会写很多行，很复杂的嵌套。教师可以通过提问来引导学生梳理逻辑思路。比如：判断“赢、输、平局”哪个更容易比较？如何表达？有的学生可能表示为（（computer==0 and man==0）or （computer==1 and man==1） or （computer==2 and man==2），其实这些只要man==computer就可以表示了。

代表性代码：判断输赢部分

if （man==computer）：

print（"平局！"）

elif（ （computer==0 and man==2）or （computer==1 and man==0） or （computer==2 and man==1））：

print（"恭喜你，赢了！"）

else：

print（"抱歉！你输了！"）

五、第五阶段：游戏三局两胜，循环语句应用

完成上面的游戏后，有学生会提出：本游戏只能判断一次是否正确，正式的游戏一般是三局两胜，从而引进循环语句的概念。由于不知道多少次比赛能决定输赢，所以这次涉及的是while循环，同时需要引导学生理解有计数的概念。通过这个游戏学生对for循环和while循环的适用场合就有了深刻的理解。

代表性代码：循环统计输赢部分

while （manwin<2 and computerwin<2）：

man=int（input（"你要出什么？0表示石头，1表示剪刀，2表示布"））

computer=random.randint（0，2）

if （computer==0 and man==1） or （computer==1 and man==2） or （computer==2 and man==0）：

print （"本局电脑赢了"）

computerwin=computerwin+1

if （computer==1 and man==0） or （computer==2 and man==1） or （computer==0 and man==2）：

print（"本局你赢了"）

manwin=manwin+1

if （computer==man）：

print（"平局"）

print（"现在比分为 你：电脑"，manwin，"："，computerwin）

六、游戏化项目在课程教学中的意义

新版的《普通高中信息技术课程标准修订稿》明确指出，计算思维是信息技术学科核心素養之一。迭代思维、抽象化思维都是计算思维的重要组成部分，通过游戏化项目能很好地锻炼学生这方面的思维能力。

（一）锻炼学生的迭代思维

在程序设计中，教师经常会利用“出租车车费”等问题进行教学，但是学生学习积极性不高。让学生编写游戏，有一定难度。对于这个矛盾，教师可以引入游戏化项目来构建整体教学结构，把游戏设计成几个阶段：初步解决小问题—不断优化—不断提出新的问题—学习新的知识解决问题。不断迭代，每个阶段都可以创新，不同学生在不同阶段获得成功体验。让学生体验程序设计的乐趣，提升迭代思维的能力。高中信息技术课程旨在全面提升学生的信息素养，迭代思维能够促使学生根据解决问题的需要，自觉、主动地不断寻求更为恰当的方式来获取与处理信息[1]。

（二）锻炼学生的抽象思维

在科学方法论中，抽象思维是对同类事物去除其现象的次要方面，抽取其共同的主要方面，从个别中把握一般，从现象中把握本质的认知过程和思维方法[2]。程序设计的目的就是利用计算机解决实际生活问题，首先要做的就是将实际问题抽象为计算机可以识别和解决的问题，需要学生有较强的抽象思维能力。通过游戏化项目，可以引导学生把具体问题抽象化。教师可以和学生一起讨论并明确游戏的需求，提取问题的主要特征，忽略没有帮助和影响的细节，然后再抽象成适合在计算机中表示的数据结构和形式化的数学模型，最后把问题的数学模型或处理需求转化为有效的算法，并编码实现。

总之，新课程要求我们进一步关注学生思维能力的提高，信息技术教师必须更新教学思路，多思考，多实践，才能把信息技术核心素养落到实处。

【参考文献】

[1] 陈军辉.迭代思维引导探究走向深入[J].中国教育报，2018.

[2] 钟柏昌，李艺. 计算思维的科学涵义与社会价值解析[J]. 江汉学术，2016（02）.