摘要：翻转课堂作为一种全新的学习理念已经逐渐被高校所接受，微课是其重要的学习资源，但在及时反馈与趣味性方面稍显不足。作者在计算机基础课程中，融入微课特性设计开发了教育游戏并将其作为翻转课堂的教学资源，提供给学生探究、解决问题的智慧学习情境。本文从计算机基础课堂翻转课堂模型构建，“剧情模式”“冒险模式”“竞技场模式”等游戏模块设计以及游戏关键技术实现等方面对其进行了阐述，开拓了“娱教技术+智慧教育”的新范式。
关键词：翻转课堂； 教育游戏； 教学资源
中图分类号：G434 文献标识码：A 论文编号：1674-2117（2017）22-0096-04
● 引言
起源于2007年的翻转课堂，作为一种师生间的新型互动形式以及学生个性化学习的手段，已逐渐为国内外高校所接受。翻转课堂在实际应用中，需合适的教学资源支撑，微课是其中最为流行的一种资源形式。笔者对目前微課的特征进行了分析，其基本以教学设计改造过的视频短片类型为主，一般具有制订教学目标、提供探究问题、引导学习进程等作用，但在即时反馈与趣味性方面则稍显不足。[1]
教育游戏是专门针对教育目的而开发的游戏，具备教育性与娱乐性并重的特点。作为游戏化教学的重要资源，教育游戏承担着娱乐教育的使命。Kri Stian Kiili认为，教育游戏具备即时反馈、清晰目标以及认知水平相对应的挑战等设计原则。[2]MajaPivec等强调在虚拟世界中整合教育支持，将学习活动设置于交互行为以及学习概念设置于游戏任务等目标。[3]由此可知，在教学目标、自主探究、互动反馈、学习控制等方面，教育游戏设计理论与翻转课堂的教学资源设计要求存在较多的共通点，为设计面向翻转课堂的教育游戏提供了可行性。教育游戏的即时反馈、趣味性等特征，融入翻转课堂教学资源建设，将为翻转课堂提供更为丰富的资源特性，本文以计算机基础课堂为研究对象，引入“翻转课堂”教学理念，开发了一款课程教育游戏进行教学资源建设，以游戏的趣味性激发学生参与的动机。
● 计算机基础课程翻转课堂模型
笔者借鉴美国Robert Talbert及南京大学张金磊的翻转课堂模式，结合游戏化学习手段，总结出适合计算机基础课程的翻转课堂模型（如上页图1）。该模型以游戏技术设计教育游戏作为翻转课堂的重要教学资源并贯穿学习过程，把学习时间段分为课前与课中两个部分。在上课前，教师提供教育游戏资源，开放游戏模块中的微课视频供学生体验观看，学生通过实时交流加深了对该节课内容的总体认知。课堂中，教师在游戏模块中颁布游戏任务，驱动学生在游戏情境内自主探究，通过竞争与协作完成游戏任务，游戏模块内的NPC（Non Player Character，非游戏玩家角色）根据学生游戏化学习记录或任务成果给出即时的反馈评价。[4]学生在游戏情境中可以反复观看微课视频或接受游戏任务，在潜移默化中不断进行课程练习，体现较强的自主性。
● 计算机基础课程教育游戏设计
笔者以计算机思维培养作为课程教学要点，以翻转课堂作为教学模式，设计开发了一款计算机基础课程教育游戏。游戏案例的结构由“剧情模式”“冒险模式”“竞技场模式”等主要模块构成，按照课前、课中的教学流程将“剧情模式”“冒险模式”“竞技场模式”分别对应计算机课程的基础知识、计算思维与计算机应用（如图2），通过不同形式将游戏模块与计算机基础教学步骤进行有机结合，以麦克利兰成就动机理论为指导设计有针对性的游戏元素以激发成就动机，提升学生的参与性。[5]该结构通过形式各异的主要模块分隔教学单元与教学阶段，易于整个教学流程的管理控制；对应于课前、课中的主要模块顺序，不仅应用到翻转课堂的教学理念，还将教学目标、教学任务、教学评价等工作与游戏目标、游戏任务、游戏反馈等游戏交互更好地统一。
1.“剧情模式”模块
该模块应用于课前阶段，对应基础知识的学习，设计思路是编写寻找计算机火种（计算机起源）的三幕式科幻剧情，必须让学生回溯计算机发展的历史，寻找计算机的真正起源，通过游戏剧情引导他们熟悉计算机体系结构、硬件、操作系统、网络、算法、应用软件等的由来。具体措施是构建出一个科幻的游戏背景，在计算机历史的一些大事件节点，插入包含对应知识点的微课视频，帮助学生深入理解重要计算机知识的形成过程。例如，通过描述冯·诺依曼生平，介绍著名的冯·诺依曼体系结构是如何提出的。学生通过观看微课加深了对计算机基础知识的了解，同时可随时与同学交流讨论该知识点，促进知识的建构。在整个“剧情模式”的设计上，笔者应用了麦克利兰成就动机理论，引入了感动、幻想/放松、故事/叙事、社交/表达等游戏元素来满足学生的亲和需求，从而提升他们的参与度及对游戏的初步认同。例如，在冯·诺依曼剧情支线中应用其个人传记作为“故事”游戏元素，描述冯·诺依曼克服困难获得成功应用了“感动”游戏元素，游戏角色穿越到冯·诺依曼时代应用了“幻想”游戏元素，这些游戏元素在吸引学生参与学习的进程中起到了推动作用。课前阶段的“剧情”目的在于促进学生形成对课程概念体系的基本认知。
2.“冒险模式”模块
该模块应用于课中阶段，对应对学生计算思维的培养，设计思路是依据课程的知识单元设计多个虚拟情境，由游戏NPC发布任务。学生由游戏任务驱动完成关于计算机思维的交互操作题。具体措施是开发出可供学生探索的游戏冒险场景，设计包含进制转换、计算机组成、计算机网络等多种知识的挑战性任务。整个游戏场景属于相对开放式的地图，学生可以选择当前已经开放且适合自己能力水平的任务接受挑战，通过完成任务获得头衔等个人成就。在整个“冒险模式”模块中成就动机的设计依然非常重要，引入探索/发现、社交/表达、解决谜题等游戏元素来满足学生的成就需求，从而提升他们自我探索、思考的创造精神及对自我的激励。游戏场景的自由开放有利于学生的“探索与发现”，在完成游戏任务的过程中对问题的探讨需要借助游戏聊天频道进行沟通，应用到了“社交与表达”，顺利完成挑战则对应“解决谜题”，这些当下流行的游戏元素是游戏设计的重要组成部分，也是调动学生主观能动性、激发其成就动机的重要手段，课中阶段的“冒险”让学生将“剧情”处获得的基础知识通过探索、思考与解决进行了进一步的建构，目的在于锻炼其计算机思维。
3.“竞技场模式”模块
该模块应用于课中阶段（教师也可以根据实际需求部分应用于课后阶段），对应计算机应用的掌握，设计思路是应用竞技场的形式将课程知识与当前社会的信息化应用需求进行结合，拓展学生理论联系实践的能力。具体措施是开发一个可供所有人共同参与的竞技场，设计采购硬件组装计算机、解决网络不通与计算机蓝屏等综合应用型挑战，以挑战的耗时、正确率等限制条件计算挑战者的成绩，并将成绩制成积分榜公示。竞技场开放时间与课程的教学计划看齐，积分榜在课程教学计划结束后会停止更新，但不会清空，学生依然可以查询；当下一教学计划启动时，竞技场的新一轮积分榜会再次进行排名。“竞技场模式”模块应用了挑战、进步、竞争、实现梦想等游戏元素，满足学生的成就需求与权力需求，通过激发学生的进取心提升游戏的粘性。学生参与竞技场意味着接受“挑战”，经过不断挑战获得在某一知识应用方面的“进步”，在积分榜上的提升则体现了挑战者之间的“竞争”，当在竞技场社区达成目标后部分学生可以实现自我认可等“梦想”。课中阶段的“竞技场”是对课本知识的扩展，帮助学生重构知识，目的在于强调计算机的实际应用。
● 计算机基础课程教育游戏关键技术实现
游戏开发的技术路线如上页图3所示，笔者采用Xmind设计科幻背景的游戏创意原型，利用FinalDraft编写适合计算机基础课程知识特征的游戏剧情。游戏素材的制作主要是由Axure设计界面，Photoshop绘制游戏角色，MarbleMap编辑2D地图元件，Camtasia录制微课视频。
程序开发采用了Microsoft Visual Studio Code编辑器，利用jQuery编写HTML5游戏程序，利用Canvas绘制各个场景界面的交互元素，利用Box2D引擎制作游戏操作中产生的物理运动，利用LocalStorage制作本地存储实现学习记录的跟踪，利用WebSocket开发小组交流频道以及竞技场实现持久化的数据通信。程序发布后，笔者采用JsUnit进行多平台多框架自动运行测试，待测试通过后在编辑器进行发布。
● 结论
本项目针对翻转课堂课前、课中阶段的教学理念，开发了计算机基础课程教育游戏作为教学资源进行辅助，以课前、课中对应的三个模块管理控制游戏化教学进程，以游戏任务制订明确教学目标，以实时通信功能加强互动反馈，以游戏场景为学生创设探究问题、解决问题的智慧学习情境，以游戏元素刺激学生成就动机，开拓了“娱教技术+智慧教育”新范式。此外，笔者还将翻转课堂理念应用于游戏设计，采用了在剧情中融入微课、在冒险中融入任务、在竞技中融入应用挑战的设计方法，这种方法可以作为教育游戏中长期存在的教育性与游戏性联系不强的问题的一种解决思路。参考论文
参考文献：
[1]王聪，张凤娟.翻转课堂教学法在美国：历史、现状与课题[J].外国教育研究，2015（9）：96-106.
[2]KristianKiili.DigitalGame-BasedLearning：Towards an Experiential Gaming Model[J].Intemet andHigherEducation，2005（3）：13-24.
[3]Maja Privec，Olga Dziabcnko&lrmgard Schirmerl.Aspects ofGame·BasedLeaming[DB/OL].http：llwwww.unigame.net/html/l—Know_GBL·2704.pdf，2016.5.1.
[4]宋艳玲，孟昭鹏，闫雅娟.从认知负荷视角探究翻转课堂——兼及翻转课堂的典型模式分析[J].远程教育杂志，2014（1）：105-112.
[5]曹晓明，朱春莺，李晓华.三维情境式教育游戏软件的设计与案例研究[J].现代教育技术，2009（7）：78-81.
作者简介：顾汉杰（1981—），男，讲师，硕士，主要研究方向为数字媒体应用；赵月（1995—），女，在读硕士，主要研究方向為计算机视觉。
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