電氣信息類課程中課堂游戲的設計與實踐

周文輝，鄧春健，黎 萍

(電子科技大學中山學院，廣東中山528402)

課堂教學是教師思維與學生思維相互溝通的過程。要提高課堂教學效果，學生的積極參與是基本條件。課堂游戲是提高學生的參與度和學習興趣的一種行之有效的教學方法。本文結合大學電氣信息類課程教學的現狀和課堂游戲的特點，探討了大學電氣信息類課程教學中課堂游戲的設計與實踐。

1 課堂游戲的特點

課堂游戲是以課堂教學為主線，將教學內容合理編排和應用的一種課堂教學活動形式，其目的是讓學生通過游戲學習知識，達到預期的教學任務。課堂游戲包括了肢體游戲、智力游戲等幾個方面。設計較好的課堂游戲可以使學生深入地認識和體會所學知識，將很多看不見的知識變成了能切身體會的行為，對調動學生的思考和注意力，發揮學生個體的積極性和主動性具有較好的促進作用。美國著名的課堂游戲設計人Clark Abt曾經這樣說過:“課堂游戲最明顯的優勢就在于能提高學生的積極性。學生在課堂教學過程中往往會因為教學內容與自己的生活經歷毫不相干而表現出無精打采或坐立不安，這時課堂游戲會讓學生感到原本枯燥的東西其實也很有趣?！盵1]

2 課堂游戲的應用現狀

大學理工科課程具有較強的專業性，若按部就班地將教材內容搬入課堂，會導致上課內容生硬難懂，很容易使學生產生厭學心理。就教學方法而言，國內多數大學理工科教師采用的是講授與提問的傳統方法，很少采用課堂游戲教學方法[2]。另外課堂游戲也被傳統習慣地認為是面向固定課程(如外語專業以及與游戲相關的專業)，固定學生群體(中小學生和外語專業學生)的專利[3];理工科課程知識點多祥，課程內容設計成課堂游戲確實存在許多困難[4，5]。上述的種種原因是課堂游戲鮮少出現在大學理工科教學中的主要原因。

如何將課程中的知識點通過課堂游戲來表述，需要教師具有豐富想象能力和知識的類比能力。本文利用已有的基礎和成熟課程，對案例進行歸納和整理。根據教學目標來確定游戲形式，如智力問答游戲和電腦游戲等。

3 課堂游戲設計案例

3.1 智力問答游戲

在采用傳統的教學方法講授“數字邏輯電路”課程中卡諾圖化簡的知識點時，學生學習效果并不佳。我們為了吸引學生的注意力，增加課堂的趣味性，將卡諾圖的化簡過程分解成兩種游戲。其中一種是圈兔子游戲如圖1所示，將卡諾圖化簡中的圈“1”變成圈兔子，圖中的兔子即卡諾圖中的“1”。我們要求把所有相鄰的2n個兔子用盡量大的圈圈起來，直到所有兔子被圈完。所謂相鄰，不僅指在圖上水平和垂直方向上相鄰，如圖2(a)和(b)所示，也包括第一列(行)和最后一列(行)對應的方格相鄰，如圖2(c)所示。即將外側的小兔子連起來，如果是直線、或矩形則為相鄰。

圖1 圈兔子游戲

我們可通過變換兔子的數量和位置來改變游戲的難度。當通過多場圈兔子游戲后，學生一般可掌握游戲規則，接下來再玩另一種游戲:如圖3所示的合并游戲。

圖2 相鄰的各種情況

圖3 合并游戲

圖3中的行變量AB的取值:00，01，11，10分別表示;列變量 CD的取值:00，01，11，10 分別表示。將課本中關于卡諾圖化簡的知識點轉換成游戲規則，分成三個步驟:

(1)step 1:將圈中行方向上取值相同的變量取出來，如圖3所示，圈中的兩行分別為AB和，則行方向上取出變量為

(2)step 2:將圈中列方向取值都相同的變量取出來，如果step1和step2中找不出這樣的變量則用1代替，如圖3中的step2;

(3)step 3:將step1和step 2取出來的變量用乘積項來表示，完成合并即得A。

這個游戲案例通過變換一種與課本不同的說法來完成對卡諾圖的化簡，雖然只是將圈“1”換成了圈“兔子”，將知識點劃分了幾個步驟，但是卻大大減輕了學生對新的知識點的學習焦慮和心理負擔，讓他們在輕松愉快的游戲中掌握了這一知識。

3.2 電腦游戲的設計

在講授“數字邏輯電路”課程中的狀態表和狀態圖一節時，由于學生還沒有學習到時序邏輯電路的狀態轉換的例子，教師用語言來敘述并不容易敘述得清楚。如何讓學生看懂狀態表，選擇一種合適的課堂游戲方式比較有效。

狀態表是在一定的輸入條件下實現當前狀態到下一狀態的轉變，同時產生輸出。這一過程就像玩電腦游戲，只要輸入正確了就能夠一步步地過關并到達目標狀態。我們受此啟發設計了一個通關游戲如圖4所示。通關游戲的“地圖”即狀態表，根據課本中的實例設置，具體如表1所示。

表1 通關游戲狀態表

圖4 狀態表通關游戲

表1的上方x為所有可能的輸入，左列Sn為所有可能的狀態，另兩列為現態和輸入產生的結果:次態和輸出。當在n時刻處于現態Sn，當輸入Xn時，狀態變為n+1時刻的次態Sn+1，系統輸出Zn。通關游戲的“地圖上”卡通人物所處的位置即狀態，最初狀態在S0如圖4(a)。根據“地圖”所示，當X輸入1的時候，卡通人物狀態就變成了S1，如圖4(b)所示。如果學生能夠看懂地圖且輸入X正確，卡通人物就能夠到達最頂端，系統處輸出“1”。對于這樣輕松活潑又有點小挑戰的游戲，學生當然會表現出濃厚的興趣，狀態表的概念也就輕松掌握。

4 課堂游戲的實踐效果

目前課堂游戲的效果評價缺少客觀性的指標和手段。但通過多方面的對比，例如實施班級和未實施班級的效果對比;相同班級實施前后的對比;不同年級的實施跟蹤與對比。課堂游戲的引入對實現師生的共同發展方面表現出良好的效果。

教師在電氣信息類課程中可以引入課堂游戲擴展教學思路，轉變教學觀念，充分發揮自身主導性作用。具體體現如下實踐效果。

4.1 教師開拓教學思路

(1)課堂游戲可以將課堂教學轉變成教師引導學生自主探索學習，教師從傳統的知識偉授者演變為導演者、參與者和監控者的綜合身份。

(2)課堂游戲是一種處理抽象難懂且教師難于直接概括表達內容的行之有效的教學手段，它既能幫助學生理解課堂內容，又能減輕教師的課堂教學思想壓力。

4.2 學生提高理解和運用知識的能力

學生通過輕松的課堂游戲，在學中樂，在樂中學，可獲得如下主要實踐效果。

(1)通過游戲活動把學生吸引到教學活動中來。他們藉此可以擴展視野，轉換角度看待學習。

(2)開展生動有趣、知識性強的游戲，能讓學生在情緒上輕松愉快，提高學習興趣，提高課堂效率。

(3)課堂游戲是調動群體思考積極性和吸引學生注意力的一種有效方式，易于激發學生主動參與，積極思考，促進學生整體素質全面提高。

5 結語

本文結合課堂游戲特點和電氣信息類課程的教學現狀，探討了電氣信息類課程教學中的課堂游戲的設計與實踐，將已有的成熟案例歸納成幾類基本的課堂游戲形式，并通過游戲設計案例對這些類別進行了說明。由于理工科知識點多樣化，課堂游戲沒有固定的設計模式。如何將課堂知識科學地融入課堂游戲中具有較強的技巧性，考驗著教師的想象力和知識應用能力，教師需要長期的自我提升和實踐。此外，建立課堂游戲效果的評價機制，提供游戲設計的指導性意見對設計游戲具有重要的意義。

[1]陳國華.讓游戲走進計算機教學課堂[J].云南:大觀周刊，2010(037):167-167.

[2]陳青，劉強，沈智慧.“大學計算機基礎”理論課程教學改革的探討與實踐[J].北京:計算機教育，2009(12):98-99.

[3]李暾，周海芳，王挺.“錢學森創新拓展班”《大學計算機基礎》教學改革與實踐[J].長沙:高等教育研究學報，2011，34(3):81-82.

[4]尚俊杰，李芳樂，李浩文.輕游戲:教育游戲的希望和未來[J].蘭州:電化教育研究，2005，1:24-26.

[5]曹霞.讓信息技術課堂“活”起來[J].北京:中國教育發展研究雜志，2009，6(1):98-99.

[6]鄧春健，李文生.ARM嵌入式系統課程教學中課堂游戲的設計[J].北京:計算機教育，2011(004):98-101.

[7]鄧春健，石建國，呂燚等.第七屆廣東省高等教育成果獎申報--數字邏輯電路教學改革與試驗平臺建設[R/OL].http://www2.zsc.edu.cn/jxcgj/dcj.2014.5.29.