VR游戏化教学在中职“C语言”课堂中的研究与应用.pdf

:./.游戏化教学在中职“语言”课堂中的研究与应用郭 瑾 徐士雯 厉昌凤 高 伟辽宁师范大学计算机与信息技术学院 辽宁大连 摘 要:近年来 技术沉浸式的教学特点对中职学生课堂的参与性与专注性有显著提高 通过研究国内外 技术在教育领域的应用优势结合中职学生个性特点采用了 游戏化教学资源将抽象知识以新颖的游戏化形式应用在课堂中 这种方式有助于学生理解同时从学生直接经验角度出发在实践中拓展学生认知结构增加学生学习的体验感与课程的趣味性打破了传统意义上的教学模式对情境教学、知识实践应用等起到了积极的推动与促进作用解决了中职学生学习效能感、课堂参与度低等问题关键词:游戏化教学沉浸式虚拟现实技术 技术可从多种感官角度出发利用视觉还原、模拟教育场景等技术方法让学生在 环境中产生身临其境之感以增强学习者的独立性同时降低学习焦虑 游戏在课程中应用则能够为学生们创设互动环境将知识融入游戏化教学体系打造沉浸式游戏体验以期提升高质量的教育互动符合杜威“做中学”的教学宗旨 本文以“语言”课程为例论述游戏化教学和 技术在中职课堂中的具体应用与提升突出体现 游戏化在教育方面的优势一、国内外研究现状目前国内外教育研究者将 技术应用于各科的教学中来增强学习者对课堂的参与度 将 与游戏化教学相结合是对传统教学模式的一种拓展参考文献中的国外学者在医学中利用 场景与游戏程序结合通过游戏程序学习与 对象交互的人体骨骼 参考文献中作者为了能够帮助学生更好的学习搜索算法让学生参与 迷宫游戏引导学生进行下一步的算法搜索提高学生的学习兴趣与挑战心理 参考文献在化学学科中采用 药物化学模型作者通过 游戏提供药物化学模块知识使学生能够在 可视化效果中与化学结构交互提高学生的课堂表现与自我效能感让学生主动探索配置化合物模型 参考文献中作者还通过 环境对学生学习方面的影响进行探讨研究在实验中通过控制组设计模型的方法得出 沉浸式教育环境能够有效培养学生思维的创造力与影响力的结论参考文献中作者在建筑与工程课中通过游戏机制情境化的方式来加强学习过程并采用虚拟现实技术来创建 艺术提高 建筑设计的成就利用 的显示器让学生们沉浸式的按自己想法设计创建出一个虚拟岛 在电视节目制作课程中参考文献中作者利用 平台进行游戏化学习将游戏界面分为学习指导模式、探究模式、练习模式和社区模式教师将每章教学内容作为一个层次以完成阶段性游戏任务的形式呈现出来学生们可以在 环境中进行练习探究国内学者张春丽通过将 手段运用到有关美术历史的教学课程中通过展示美术作品的空间性还原出了艺术环境使学习者沉浸式投入到对美术作品的欣赏和学习过程中从而构造了互动学习和虚拟想象 张浩等利用 技术将学生置身于特定的学习活动情境中通过对学生的感官进行直接刺激从而获得与外部教学环境的交互作用进而激发学生自身的探究欲望及情感反映培养学生主动探究的能力 刘炼等鉴于舞蹈课程的实践性与生动性他们认为舞蹈课程中的 系统应该满足学生们沉浸式的真实体验让他们在 情境中感受真实的传统舞蹈课堂 高义栋等以 技术沉浸式的特点探讨了红色 体验馆的设计案例对 展馆的开发与应用模式进行分析使学生可以通过 置身于场馆环境之中去体验红色文化 曲茜美等基于情境故事视角搭建出 游戏化教学的模型通过对游戏化模型的设计开发深层次地激发学生内部动机并与 技术结合沉浸式地提高学习体验感 张露等则从学习体验角度出发构建出游戏化学习体验理论模型的框架分别从学习体验感的三种类别:情境体验、协作体验、动机体验来分析 游戏化学习环境能够让学习者获得各种认知体验理解抽象知识概念 张露等还在情境体验与动机体验的基础上为分数游戏进行设计以确保游戏在教学中能够科学有效地发挥作用从而激发学生学习兴趣 王春丽等利用游戏化学习来增强学习者在线学习的持续动 科技风 年 月创新教学机以此提高在线课堂趣味性与学生专注性综上可知 技术在国内外教育领域的应用发挥着巨大作用更有利于把“以学习者为中心”的教育思想贯彻到整个教育进程中为学生们拓展新的视角与感受 沉浸式游戏化教学不仅能够为教育领域的发展做出有益的补充同时也为学生的学习体验营造了更强烈的参与感二、游戏化教学可行性虚拟现实技术(缩写为)是 世纪开发起来的一项崭新的应用技术 其最主要的实现方式是利用计算机技术建立一个三维立体的虚拟环境并以此给用户带来一种身临其境的体验感受 而这种沉浸式的体验是 的核心特点 沉浸式游戏化教学体验符合学生学习动机主动进行构建的过程 无论是在教学情境导入阶段还是在教学过程中 沉浸式游戏化学习都能够调动学生学习的积极性调整学生的学习状态为学生们建构知识理解的学习情境增强学习者的临场体验感(一)游戏化教学有助于学习过程直接经验获取戴尔的“经验之塔”学说中指出所有的教学活动都应从具体实践经验开始并进而向抽象经验发展 在“语言”的学习中课堂知识抽象化编码程序难以理解教师的直观讲解往往得不到预期的教学效果中职学生并无此类认知经验不利于理论知识的实际应用 而沉浸式的 游戏化学习体验可以让学生的感官直接沉浸在所创建的三维 环境中对抽象知识进行直观地理解并从操作视角参与知识游戏任务 学生身临其境反复实践获取经验加深对所学知识的理解 因此沉浸感带来的多重表征与感官刺激能驱使学生从主观角度去切实感受抽象知识在 游戏中具体的应用与体现从而弥补中职学生们直接经验的不足使教学活动更加具体(二)游戏化教学有助于激发内驱动力建构主义的研究者们指出学习过程是学生自主建构信息的行为而并非主体被动获得信息的行为 与传统学习方法比较 丰富多彩的视觉表象使学生在置身不同的游戏场景中学习编程知识协同解决问题提升学习品质 的沉浸性取决于其互动性的优势学生在游戏任务中高度沉浸增加自身的满足感、成就感、乐趣感跨越学习障碍促进内部动机形成相比于被动灌输的学习状态沉浸式游戏化学习更能激发学生自主探究的能力(三)游戏化教学有助于开拓认知与想象 沉浸式游戏化教学应用于“语言”课堂能够让学生在体验的基础上潜移默化地培养计算思维、开拓认知领域、举一反三地进行知识迁移帮助学生习得客观世界中感性与理性的认知使学生在自己独特的思维空间中开发自己的想象力与创造力 学生们在 游戏化教学情境中不仅掌握相应的知识点而且能够进一步开发创新思维提升想象与认知能力 技术与游戏化教学相结合为教学情境的创设与学生直接经验的习得创设了良好的条件从根本上解决中职学生的学习心态启迪学生们的创新思想使课堂的各个阶段都能凸显学生的主导地位三、基于 游戏化学习理念的课程教学设计通过游戏化教学提高教学趣味性是不够的研究的主要目标是以此方式提升教学效果 在引入游戏化教学前教师不仅要对教学知识充分掌握也要对 游戏化的沉浸式教学有深刻理解并在理论基础上提高课程的整体趣味性(一)游戏情境式知识学习冒泡排序知识授课过程中学生们戴上 眼镜进入教师创设的 篮球赛场的情境中 球场上有姚明、詹姆斯、安东尼等十位球员每个人的身高不同教师通过 动画对各个球员身高采用冒泡排序的方法从小到大进行顺序排列生动讲解冒泡排序算法的全过程 随后基于人机交互模式设置投篮小游戏来进行知识点闯关挑战答对则投篮成功以此方式来掌握巩固学生们对所讲知识的理解情况与此同时教师通过学生的挑战状况来掌握学生们在学习过程中的实际状况和表现做到理论与实践相结合完成任务的学生可以获得游戏积分以此激发学生的竞争意识充分发挥学生学习的主观能动性加深课堂知识点的理解(二)游戏沉浸式合作学习关于 码编程的教学过程中教师提前创设出密室逃脱的游戏情境按照学生学习能力的不同将学生们优化组合成各个小组并选择一名组长 所有小组团队戴上 眼镜进入密室情境寻找知识线索进行答题 首先开始进行 码值的互换问答要求每个人都能准确说出对应的 值 其次教师将写有 码值进行大小写转换的各句程序分散在密室各个角落学生们分工协作找到程序语句将其正确拼凑 最后进行程序编写如将字符串“”进行加密解密 在此游戏过程中学生们可以通过完成一些知识点问答互动来获取教师留下的线索引导知识线索多为课堂知识与另一个知识或之前所学知识之间的联系 同时教师创设的密室情境符合教学设计密室的任务难度符合学生们的最近发展区促使所有小组成员共同参与讨论循序渐进地在游戏中复习串联所学的知识点促进知识迁移为每个学生提供足够实践机会满足学生多元发展需求 在一次次成功的团队协作之创新教学科技风 年 月后学生的自我效能感增加有效激发了学生学习的主观能动性从而达到教学目的 综上这种沉浸式的团队协作方式可以显著提高学生参与的积极性并提高学习效率(三)游戏探究式操作学习在“语言”的学习过程中递归算法一直是学生们不易理解的难点而汉诺塔小游戏的原理正应用了递归算法 递归算法分析过程的本质是逆向思维复杂而抽象学生在学习递归问题时只能凭空想象在思维逻辑上会发生混淆很难理清思路 教师采用 呈现汉诺塔小游戏的世界主界面为动画演示区和操作控制区动画展示区的左侧设计了三个带底座的柱子代表汉诺塔问题中塔内的三个座、在 座上设计了 个从大到小的盘子左侧为代码展示学生在观看动画的同时了解代码的具体操作流程更深入地了解递归函数的实质内涵从而比较全面地掌握递归的具体流程 右侧为操作控制区学生可以通过 来操作移动盘子通过动画演示区掌握汉诺塔的移动规律只要符合汉诺塔的移动规则就可以随意移动教师指定游戏规则当学生将 座盘子成功放入 座用时最短的学生将会获得金币奖励 这种探究的方式让学生在动手操作的情况下体会递归函数的应用原理促使学生能够自发性地进行学习四、总结 技术作为新兴起的现代教育技术进入教育领域打破了常规的教学模式 将 游戏化的教学体验应用于中职课堂丰富了教学方法真正从学生角度出发激发学生学习动力学生能够身临其境地参与到游戏中进行学习提升学习效果 这种基于情境的学习方式充分调动学生们的好奇心启发探究过程激发自主学习欲望 因此在课堂中采用 游戏化教学是提高教学质量的可行路径之一参考文献:./.:./().:.():.():.:/.:./().:.张丽春.虚拟现实技术在高校美术史课程教学中的应用研究.教育理论与实践():.张浩韦云朱德峰.在幼儿美术教育活动中的应用与实证研究.中国电化教育():.刘炼孙慧佳.虚拟现实技术在舞蹈教学中的应用现状及设计要求.中国电化教育():.高义栋闫秀敏李欣.沉浸式虚拟现实场馆的设计与实现 以高校思想政治理论课实践教学中红色 展馆开发为例.电化教育研究():.曲茜美曾嘉灵尚俊杰.情境故事视角下的 游戏化设计模型研究.中国远程教育():.张露尚俊杰.基于学习体验视角的游戏化学习理论研究.电化教育研究():.张露胡若楠曾嘉灵等.如何设计科学、有效、有趣的教育游戏 学习科学跨学科视角下的数学游戏设计研究.电化教育研究():.王春丽李东阁张焱娜等.在线学习中学习者对游戏化元素偏好的研究.电化教育研究():.基金项目:本文系辽宁省教育厅 年度科学研究经费项目(面上项目)“基于 技术的学习环境框架研究与应用”的阶段性研究成果(项目批准号:)作者简介:郭瑾()女副教授、硕士研究方向:软件开发理论与应用、计算机教育、机器学习徐士雯()女硕士研究生研究方向:虚拟现实与计算机教育研究厉昌凤()女硕士研究生研究方向:虚拟现实技术与机器学习通讯作者:高伟()男副教授硕士研究方向:计算机图形学、虚拟现实技术、机器学习 科技风 年 月创新教学