《电路分析》游戏化教学的设计和实践

2022-09-21 16:40:56 来源:写作指导

摘要:网络社会发展的现阶段,游戏是大多数人尤其是青少年生活中一项不可或缺的娱乐活动。游戏产业日益发展的同时,游戏化教育教学也在更多的教学领域被实践与探索。电子信息类专业中电路分析课程因课程内容多且包含较多的理论分析环节增加了课程的枯燥性,充分利用多元化教学手段是提升教学效果的一个重要途径。本文就游戏化教学模式提高电路分析课程趣味性做出了相关探索。

关键词:游戏化教学;主动学习;电路分析

在人类成长的初期阶段,除了本能的学习,主要通过玩耍与游戏的过程来掌握人类社会所需的常识、知识与技能。大量研究表明,游戏除了缓解压力、放松身心外,也可以提高和锻炼自身协调能力与大脑的反应能力,增强团队配合意识,积累实践经验等益处[1-5]。游戏化教学思想早在2002年由英国人NickPelling提出,在现今的教育行业中也日益广泛地被用于实际教学中。2009年北京大学副教授尚俊杰便开始了针对游戏化教学法的研究[6-10],北京师范大学陈飞星教授也在游戏化教学中进行了多方位的研究。这类游戏教学法往往在小幼等低龄化教学中被应用得更多[11-12],目前高校教育中主要还是以传统教授法为主体。但据2018年中国社会科学院“中国大学生追踪调查(PSCUS)”对全国18所高校在校大学生调查结果:大学生平均每天玩网络游戏的时间约为2小时[13]。多数大学生对于游戏兴趣浓厚,利用游戏机制来提高大学生们对课程学习的兴趣是提高高校教学质量的一个好的切入点。《电路分析》作为电子信息类专业学生接触的第一门专业课程,在专业知识体系中无疑起到了基石的作用。与基础公共课相比较,电路分析课程对学生的逻辑性要求更强,需要学习的内容繁多,学生乏于主动学习与课后回顾,在结束课程学习后不能总结归纳所学知识点,也不知道该如何去应用自己学到的知识。简•麦格尼格尔在《游戏改变世界》中对游戏的特性进行剖析发现游戏并不是靠容易上手来吸引玩家,恰恰相反,好的游戏往往需要玩家牺牲大量的时间去主动学习、了解[14]。结合“目标、自愿参与、反馈系统、规则”这游戏4大决定性特征,本文就电路分析课程进行了游戏化教学的相关研究。

1《电路分析》教学现状与教学目标

目前本校电路分析课程教学方式为课堂多媒体教授,课后布置作业并在之后的课堂上进行讲解,巩固课堂所学知识。课程成绩评价分为平时成绩和期末考试两部分,平时成绩由课堂活跃情况与作业情况决定,期末成绩由期末考试卷面分决定。根据以往电路分析教学的反馈,教学中存在的主要问题包括:学生上课离不开手机、听课难专心、利用网络搜索答案完成作业、课间沉迷游戏、无心学业等,导致学生学习知识遗漏率高,难以发挥学生主体性作用[5]。电路分析课程学习完毕的2017、2018级光电信息科学与工程专业的学生表示,高等数学、线性代数的学习虽然难度上与电路分析相差不大,但因为前者是公共基础课,较电路分析内容少、要求低,且电路分析中的非线性电路计算需要运用高等数学的微积分、微分方程等知识,对于高等数学基础不牢靠的学生也是一个不小的挑战;更有甚者,一部分学生在学习前期因学习进度跟不上而导致对课程丧失学习兴趣的现象也存在。此外,也有学生表示在课程学习中感觉已经掌握完全的知识,课堂作业没有问题,考试时却出现了熟悉却不确定的问题,因为不确定而失分。课程学习时能掌握知识的学生在课堂上有较强自律性,却出现知识巩固不彻底的现象,说明学生课后知识再现、巩固的环节也有待加强。本文通过学生提出的问题并结合接受程度更高的游戏化教学模式对电路分析课程进行新的教学探索,解决前期“入门难”的情况下,如何使得学生依然能保持对课堂的兴趣以及提高学生学习兴趣,促使其利用课余时间巩固所学知识等问题是本教学设计的目标重点。

2《电路分析》游戏化教学模式设计

2.1思路来源

目标、自愿参与、反馈系统、规则是游戏的四大决定性特征。在极端大型的网络游戏中,用户往往会自愿选择艰苦的任务以此让自己的游戏角色更为强大,他们也乐于去花费大量的时间去推敲、讨论更为合理的游戏方法;而简单易学,上手快的小型“休闲游戏”也能通过一个个碎片化的游玩时间在不知不觉中占据用户的时间。“有趣的失败”也是调节玩家情绪的重要指标,一味的成功令人乏味,而过多的失败则让人焦虑,这种情况下“失败的快乐”便是一个极为重要的激励机制。建立一个公平且合理的规则结合重要的激励制度则是《电路分析》游戏化是否能被学生接受的重要先决条件。

2.2教学模式设计

基于以上游戏机制,对电路分析课程的教学模式进行了部分游戏化创新。仅仅依靠游戏来引导学生们学习电路分析课程所有知识点无疑是一项耗费巨大的人力物力的任务。因此在传统电路分析授课方式上结合部分游戏化的创新更为现实且具有合理化意义。在电路分析课程中,实行积分积累制,该制度主要基于巩固课后知识点的复习与应用。教师每次在课堂后,基于艾宾浩斯遗忘曲线结合“休闲游戏”运行机制,要求学生课后在“智慧树”教学平台自行进行“每课一题”的闯关环节来温故上节课所学知识,利用其所需时长短,不规定场合的特点易起到事半功倍的效果。“每课一题”属于自愿作答方式,存在易“1'”、中“3'”、难“5'”的难度选择,不对学生闯关难度进行硬性规定。教师可自行设置不同档位题库,学生每周存在一次“每课一题”的作答机会,在学生答题后只显示解答思路与随机抽取的鼓励学生的话语,不公布答题正误。每周上课时公布上周小组积分排名,最高积分的小组将有额外的整体积分奖励。积分的积累也受另一部分的“秘密”任务影响。结合它的游戏机制在开学的首节课中,教师给出从课程期中开始进行的不同的“秘密”任务作为团队“水晶”。这些任务一部分是基于“翻转课堂”中所需必要学习要素,例如:针对某一知识点的PPT制作、课程讲解、复习资料例题总结等任务。通过学生在第一周内随机抽取任务的结果,由教师随机分成不同团队,确认具体需要完成的任务。在接下来的课堂上根据难度进行小组间两两“PK对决”,PK的内容难度基本一致,例如:“戴维南定理组”PK“诺顿定理组”。对决前各组尽其所能完善己方“水晶”,对决现场根据所学知识针对对方“水晶”漏洞进行提问展开“攻击”,翻转课堂“学生观众”根据双方路演以及提问的结果进行投票判断输赢,赢家便可获得更高的积分,这类“对决”贯穿电路分析课程后半段教学过程,通过团队建立、完善“团队作业”的过程增加学生对电路分析课程的兴趣。积分奖励在期末计入学生的综合成绩,其具体效力体现为综合成绩加权效果,根据积分数量最高可在综合成绩基础上加权15%,但总分不超过100分。

2.3游戏化教学应用

在2020年上学期中,我们对光电信息科学与工程19101班实施游戏化教学,物联网工程19101班使用传统教学模式进行教学,并对两个班级学生学习情况进行了比对。本次两个样本班级的授课均为网络授课。在授课过程中,通过课堂提问时班级学生的响应可以判断,与一般教学相比的物联网19101班相比,实施游戏化教学的班级的课堂氛围更加活跃,在课后留言板空间与教师探讨交流的学生也更多。因为每课一题“奖励”的这种激励机制存在,即使不太愿意在学习上付出努力的学生也会在周围的“影响”下潜意识地对“奖励”产生“需求”。“奖励”的获得不像考试那样只有通过闭卷答题才能获得,可以借助同学的帮助,也可以借助资料与网络的帮助,这样大大降低了“奖励”获取的难度,对成绩中下游的学生也是一种十分友好的激励机制。在团队协作游戏的机制中,团队成员需要以同一目标分工不同任务,但不管是己方的任务资料的制作,翻转课堂的讲解还是对对方讲解知识点的提问,都要求己方每一位成员认真研究学习知识点内容。因为一位成员的“掉链子”,可能导致整个团队积分丢失的风险存在,这样的机制可以很好地促进小团队在课后的相互学习,相互帮助,相互监督。从课堂表现来看,学生们在翻转课堂或者习题讲解过程中经常出现,从多个角度探讨、研究一个知识点,最终不同的团队通过“对决”方式进一步加深了对电路分析课程知识点的理解。通过网络会议平台任课教师清楚地看到了“学生观众”对“团队对决”的热情,两个团队在提问阶段陷入胶着状态时,“学生观众”愿意打开麦克风帮助某一团队解决提问讨论。在电路分析课程教学结束后,我们在“智慧树”学习平台的后台观察到,在“每课一题”的环节中游戏化教学班中有50%以上学生会选择“中”及以上难度,平均个人完成率在80%以上。这样的结果说明“高难度、高风险、高回报”的游戏机制在教学中也是容易被学生们所接受的。我们还对游戏化教学班级和普通教学班级学生的期末总评成绩以及教学满意度进行了对比,其内容如下表所示,其中游戏化教学的成绩为在未实施“积分奖励加权”情况下的成绩。通过统计可见,与常规教学相比,在游戏化教学模式下的班级平均分与课程满意度都更高。课程结束后,笔者也询问了游戏化教学班级部分学生在接受游戏化教学时的具体感受,大部分学生感觉该教学模式新颖,甚至觉得电路分析课程内容意料之外的“麻烦”,但随着“每课一题”的积分排名的公布以及“秘密”任务的公布,便渐渐进入了“友好竞技”的氛围,双方在准备阶段为了完善团队任务,打听对方详情可谓是绞尽脑汁,“对决”过后又有“意犹未尽”的感觉。但在游戏化教学过程中也存在学生无法融入课程游戏氛围,在团队任务中消极懈怠影响团队进程的现象。还有一部分学生提出了添加游戏更多环节,加强奖励机制等建议。

结语

在网络高速发展的信息化社会,高校中的游戏化教学的辅助更多地提高学生的课堂专注力与课程的学习兴趣。游戏化教学更能体现“寓教于乐”的教学理念,有利于培养学生的交流、态度、技能、知识等能力。但相应地,此种教学模式对于教师的创新与对学生的了解程度的要求极高。本文对电路分析课程的游戏化教学模式的探究是通过游戏化生活的思想对大学生的行为特点、学习现状与游戏受欢迎的原因等多方条件分析后提出的。虽然游戏化教学模式在实施过程中提高了学生参与度,激发学生深入学习电路分析课程知识的良好成果,但该模式如何提高学生的“自愿参与”以及如何“杜绝形式化”仍然值得我们深入探究。

作者:彭梓齐 曾恬 沈榆翔 杨江河 任雅洁 单位:湖南文理学院数理学院 湖南文理学院芙蓉学院