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【摘 要】基于“游戏化学习”的理念进行中职数学课程设计，并开发出一款教育游戏《数学号》，以此进行教学实践，探讨课程中需要的学习支持工具与资源；论述学生和教师在此课程中的活动设计，并从学生自我感知学习成效、在知识方面的收获及对“游戏化学习”评价三个维度进行数据分析。
【关键词】游戏化学习；中职数学教学；教育游戏
【中图分类号】G712 【文献标志码】A 【文章编号】1005-6009（2018）44-0068-03
【作者简介】黄磊，江苏联合职业技术学院镇江分院（江苏镇江，212000）教师，讲师，主要研究方向为数学教学、数理统计。
随着游戏对学生生活的影响越来越大，游戏的教育价值研究也越来越深入，游戏的教育应用价值不断凸显。Mac Prensky在《游戏化学习》中具体分析了游戏的学习功能，并对游戏在教育、军事训练、医学实践等领域的应用做了详细介绍。游戏可以使学习更有趣，激发学生的学习动机，促使学生更加积极主动地学习。本文将“游戏化学习”应用到中职数学教学中，以体验学习理论为基础，以游戏环境为主要学习环境来进行数学探究学习，提高学生学习兴趣，激发学习动机，提升学生数学素养与思维品质，培养和发展学生的探究能力，使其掌握科学的学习方法、养成良好的学习习惯并提高其合作学习的能力。
以“极坐标”为例，在校数学教研室、艺术设计专业教师团队、计算机工作室的共同协作下，笔者及团队开发了一款以国规教材第八章解析几何知识内容为基础的冒险类寻宝教育游戏《数学号》，本课程的授课对象——平面设计专业的学生亦参与设计了游戏界面。学习即寻宝，数学作为基础学科，学习的过程就是探寻自然科学奥秘的过程。利用游戏的形式，让这一过程充满趣味、显得神秘且富有吸引力。冒险类寻宝游戏属于网络游戏的门类，也是学生比较热衷的一类游戏，所以把寻找数学宝藏作为游戏背景，让学生在探究、游戏的过程中不仅达成对知识目标的掌握，也体会到数学的魅力所在。
一、课程简介
本单元分成七个小节，分别为：平面上的直线方程、平面上直线的位置关系、圆、椭圆、双曲线、抛物线、极坐标。课程共计24课时，学习进度为每周4课时，学习时间共计6周。每小节的学习分为三个阶段：自主学习阶段、合作探究学习阶段和反思总结阶段。
第一，自主学习阶段。学生利用平台微课和网络资源学习“极坐标”的概念，以及如何在极坐标系中标点、识点；完成教师在平台上发布的课前任务；在平台讨论区内进行讨论，分享自己查阅到的有关“极坐标”的历史、传说、应用以及与专业相关的知识；根据完成情况，取得《数学号》游戏的闯关藏宝图。
第二，合作探究学学习阶段。学生登录《数学号》游戏平台，进入本节内容对应的游戏关卡。在游戏闯关的过程中遇到问题，如极坐标系内点与坐标的对应关系、极坐标与直角坐标的互化等，然后猜想、合作探究验证、分享探究结果。教师提供探究方法上的指导和支持，提供小组合作学习和知识内容方面的指导。
第三，反思总结阶段。学生回顾、反思游戏化探究过程中的收获，教师引导学生从多个维度进行总结。
二、游戏设置与技术实现
（一）游戏主要特征
《数学号》的游戏背景是：几个世纪以前，有一位对数学十分痴迷的冒险家Math伯爵，将他必生所得财富藏于七块大陆，只有利用数学知识破解谜题、探险闯关，才能找到宝藏。
作为一款寻宝类的教育游戏，《数学号》有如下特征：第一，与知识内容联系紧密。游戏中的七块大陆对应了章节内的七个小节，且根据知识内容的不同，环节与情境的设置也不尽相同，使学生对游戏保持神秘感与新鲜感。第二，对合作的支持。《数学号》是一款在线联机游戏，支持玩家之间小组合作。玩家可以自行分组，协作闯关。第三，及时反馈和多元评价。游戏针对学生的闯关情况进行及时反馈，并推送针对知识点的巩固练习，学生可以及时对薄弱环节进行巩固。游戏的评价也结合了形成性评价和终结性评价、小组评价与个人评价，既关注最后的游戏结果，更关注学生在游戏过程中付出的努力。
（二）技术实现
本系统软件为基于多层次网络的联机游戏实训平台。开发主体以Visual Basic为基础，界面及特效部分由ACTIONSCRIP辅助，具有互动性、娱乐性、实用性等特点。在基本硬件和数据软件的基础上，为支持系统软件和应用软件的工程化開发和维护。支持软件开发的相关过程、活动和任务，为工具集成和软件的开发、维护及管理提供统一的支持。
本系统通过融入趣味情景的游戏平台，提高学生知识实际运用能力和思维能力。设计多次不同类型的闯关游戏互动，将虚拟场景和真实数学知识相结合并建立虚实结合的教学机制。教师版可以在后台对学生游戏进行管理，包括统一开启、停止、发送通知、推送练习、查看及时反馈等；学生端也可以与教师端联系，进行求助、咨询等。
三、针对本课程的学生活动设计
在游戏化学习的过程中，学生主要进行自主学习、游戏操作、玩家互动、反思总结等活动。
一是自主学习。学生课前利用网络资源、平台任务点和微课资源对“极坐标”的课程内容进行自主学习，了解“极坐标”的概念，并了解如何在“极坐标”系中标点、识点，并完成课前任务。只有经过自主学习，课前任务达标，才能得到游戏闯关所需要的藏宝图。
二是游戏操作。课中，学生进入游戏，合作探究、闯关。学生在游戏情境的推动下，进一步对知识点进行深入探究，包括极坐标系内点与坐标的对应关系，极坐标与直角坐标互化。教师此时需要关注课堂生成，给予学生科学的探究方法和高效的探究工具。在本课时中，学生在“密室探险”关卡遇阻，产生猜想，教师随即利用投影仪进行线下教学活动，引导学生认识到极坐标系中点与坐标是一对多的关系，再经由几何画板软件探究得到一一对应的限定条件。 三是玩家互动。游戏设计强调团队协作，学生在闯关过程中将体验竞争、讨论、协同三种协作形式。个体得分排名、等级等作为竞争目标；通过讨论找到进阶的策略，学生在此过程中要能够倾听和表述，思维的连接更紧密；组内同学共同完成通关任务，协同合作，学生发挥各自的认知优势，相互争论、相互帮助、相互提示。
四是反思总结。反思让学生认识到游戏并不单纯，而是一種学习活动。教师与学生在互动探讨、自由的学习氛围中，从知识、情感、思想方法、学习经验等几个维度反思本节课的收获，并在课后讨论区继续分享讨论。在本课程中，学生将通过课堂及时反馈小结、写游戏日志、讨论区分享心得等途径进行学习反思。
四、课程评价设计
课程评价贯穿整个教学活动，包括课前的诊断性评价以及贯穿始终的过程性评价与结果性评价。课前，教师根据平台上学生完成课前任务的反馈，了解学生在学习过程中遇到的困难，并依此对课堂教学做出调整；课中，《数学号》教育游戏软件对学生每个关卡的完成情况做出及时反馈，并在课末闯关完成之后形成总结性评价，这个评价不仅反馈到个人，同时也反馈到小组。《数学号》教育游戏将每位学生的评价记录存储在用户管理模块，横向可以与同学进行对比，组内协作、组间竞争、个体比较；纵向可以根据记录了解这一阶段学生游戏学习的情况，学生和教师都可以以此为依据调整学习状态或教学策略。本课程的评价设计不仅关注学生的学习结果，也关注他们在达成目标的过程中所做出的努力。
五、总结与展望
本文基于“游戏化学习”理念，以“极坐标”教学内容为例，阐述笔者及团队利用自主开发的《数学号》教育游戏软件改进数学教学方法的实践经验。根据后期笔者跟踪调查的结果可发现：
第一，学生在学习、游戏时饶有兴趣、乐此不疲，课堂效率大大提高。学生能够很好地根据游戏规则完成课前任务及课后拓展，规则意识增强，逐步养成了良好的学习习惯。协作闯关的过程中，学生提升了团队意识，能够互助合作、相互促进，合作学习、沟通交流的能力也得到相应提升。成功闯关竞技排名让学生体验到了学习的成就感，增强了学习数学的信心。在游戏情境的推动下，学生自主思考、合作探究，切实体会到了数学的实际应用价值，提升了自主解决困难的能力。
第二，研究过程中也存在一些不足。一是研究周期不长，本课程只选定了《解析几何》这本教材中“极坐标”这部分教学内容作为知识基础开发了游戏，而“游戏化学习”的实践应用探索应该是一个内容涉猎广泛且持续时间很长的过程。二是并不是所有知识点都适合运用此类线上电脑游戏辅助教学。教材中的每个模块都有自己的特点，比如立体几何着重培养学生的空间思维能力，函数着重变量间的依赖关系，等等。我们要找到合理的切入点，使得游戏化的教学设计与知识模块的学习目标相契合。“游戏化学习”是一个框架、一个容器，我们要做的是让游戏内容、教学内容有“灵魂”，让其在教学实践中熠熠生辉。
第三，结合本案例，适合中职学生的“游戏化学习”课程设计应该考虑到如下因素：1.与知识点紧密结合的关卡设置，让学生对知识的学习充满兴趣，主动性得到提升；2.促进自主学习和协作学习，结合小组协作闯关模式，培养学生合作学习、协作探究的能力；3.科学的评估，开发学生自我评估和帮助教师进行过程性评估的工具，这种工具注重收集学生在游戏学习过程中生成的真实游戏数据，为教师的评估提供依据；4.对学生个性化学习的支持，根据学习者的认知能力等不同特点进行个性化的设计；5.根据学生的专业特点，加强学科间的融合，让学生利用自身专业知识，作为设计者参与到游戏的开发过程中。密切结合学生的需求和偏好，在此基础上开发出来的游戏也更容易被学生接受和喜爱。在教育游戏的设计过程中，应该强调为学习生成游戏、为学习对象生成游戏，设计一种有价值的学习体验才是“游戏化”在学习领域中的应用之道。
【关键词】游戏化学习；中职数学教学；教育游戏
【中图分类号】G712 【文献标志码】A 【文章编号】1005-6009（2018）44-0068-03
【作者简介】黄磊，江苏联合职业技术学院镇江分院（江苏镇江，212000）教师，讲师，主要研究方向为数学教学、数理统计。
随着游戏对学生生活的影响越来越大，游戏的教育价值研究也越来越深入，游戏的教育应用价值不断凸显。Mac Prensky在《游戏化学习》中具体分析了游戏的学习功能，并对游戏在教育、军事训练、医学实践等领域的应用做了详细介绍。游戏可以使学习更有趣，激发学生的学习动机，促使学生更加积极主动地学习。本文将“游戏化学习”应用到中职数学教学中，以体验学习理论为基础，以游戏环境为主要学习环境来进行数学探究学习，提高学生学习兴趣，激发学习动机，提升学生数学素养与思维品质，培养和发展学生的探究能力，使其掌握科学的学习方法、养成良好的学习习惯并提高其合作学习的能力。
以“极坐标”为例，在校数学教研室、艺术设计专业教师团队、计算机工作室的共同协作下，笔者及团队开发了一款以国规教材第八章解析几何知识内容为基础的冒险类寻宝教育游戏《数学号》，本课程的授课对象——平面设计专业的学生亦参与设计了游戏界面。学习即寻宝，数学作为基础学科，学习的过程就是探寻自然科学奥秘的过程。利用游戏的形式，让这一过程充满趣味、显得神秘且富有吸引力。冒险类寻宝游戏属于网络游戏的门类，也是学生比较热衷的一类游戏，所以把寻找数学宝藏作为游戏背景，让学生在探究、游戏的过程中不仅达成对知识目标的掌握，也体会到数学的魅力所在。
一、课程简介
本单元分成七个小节，分别为：平面上的直线方程、平面上直线的位置关系、圆、椭圆、双曲线、抛物线、极坐标。课程共计24课时，学习进度为每周4课时，学习时间共计6周。每小节的学习分为三个阶段：自主学习阶段、合作探究学习阶段和反思总结阶段。
第一，自主学习阶段。学生利用平台微课和网络资源学习“极坐标”的概念，以及如何在极坐标系中标点、识点；完成教师在平台上发布的课前任务；在平台讨论区内进行讨论，分享自己查阅到的有关“极坐标”的历史、传说、应用以及与专业相关的知识；根据完成情况，取得《数学号》游戏的闯关藏宝图。
第二，合作探究学学习阶段。学生登录《数学号》游戏平台，进入本节内容对应的游戏关卡。在游戏闯关的过程中遇到问题，如极坐标系内点与坐标的对应关系、极坐标与直角坐标的互化等，然后猜想、合作探究验证、分享探究结果。教师提供探究方法上的指导和支持，提供小组合作学习和知识内容方面的指导。
第三，反思总结阶段。学生回顾、反思游戏化探究过程中的收获，教师引导学生从多个维度进行总结。
二、游戏设置与技术实现
（一）游戏主要特征
《数学号》的游戏背景是：几个世纪以前，有一位对数学十分痴迷的冒险家Math伯爵，将他必生所得财富藏于七块大陆，只有利用数学知识破解谜题、探险闯关，才能找到宝藏。
作为一款寻宝类的教育游戏，《数学号》有如下特征：第一，与知识内容联系紧密。游戏中的七块大陆对应了章节内的七个小节，且根据知识内容的不同，环节与情境的设置也不尽相同，使学生对游戏保持神秘感与新鲜感。第二，对合作的支持。《数学号》是一款在线联机游戏，支持玩家之间小组合作。玩家可以自行分组，协作闯关。第三，及时反馈和多元评价。游戏针对学生的闯关情况进行及时反馈，并推送针对知识点的巩固练习，学生可以及时对薄弱环节进行巩固。游戏的评价也结合了形成性评价和终结性评价、小组评价与个人评价，既关注最后的游戏结果，更关注学生在游戏过程中付出的努力。
（二）技术实现
本系统软件为基于多层次网络的联机游戏实训平台。开发主体以Visual Basic为基础，界面及特效部分由ACTIONSCRIP辅助，具有互动性、娱乐性、实用性等特点。在基本硬件和数据软件的基础上，为支持系统软件和应用软件的工程化開发和维护。支持软件开发的相关过程、活动和任务，为工具集成和软件的开发、维护及管理提供统一的支持。
本系统通过融入趣味情景的游戏平台，提高学生知识实际运用能力和思维能力。设计多次不同类型的闯关游戏互动，将虚拟场景和真实数学知识相结合并建立虚实结合的教学机制。教师版可以在后台对学生游戏进行管理，包括统一开启、停止、发送通知、推送练习、查看及时反馈等；学生端也可以与教师端联系，进行求助、咨询等。
三、针对本课程的学生活动设计
在游戏化学习的过程中，学生主要进行自主学习、游戏操作、玩家互动、反思总结等活动。
一是自主学习。学生课前利用网络资源、平台任务点和微课资源对“极坐标”的课程内容进行自主学习，了解“极坐标”的概念，并了解如何在“极坐标”系中标点、识点，并完成课前任务。只有经过自主学习，课前任务达标，才能得到游戏闯关所需要的藏宝图。
二是游戏操作。课中，学生进入游戏，合作探究、闯关。学生在游戏情境的推动下，进一步对知识点进行深入探究，包括极坐标系内点与坐标的对应关系，极坐标与直角坐标互化。教师此时需要关注课堂生成，给予学生科学的探究方法和高效的探究工具。在本课时中，学生在“密室探险”关卡遇阻，产生猜想，教师随即利用投影仪进行线下教学活动，引导学生认识到极坐标系中点与坐标是一对多的关系，再经由几何画板软件探究得到一一对应的限定条件。 三是玩家互动。游戏设计强调团队协作，学生在闯关过程中将体验竞争、讨论、协同三种协作形式。个体得分排名、等级等作为竞争目标；通过讨论找到进阶的策略，学生在此过程中要能够倾听和表述，思维的连接更紧密；组内同学共同完成通关任务，协同合作，学生发挥各自的认知优势，相互争论、相互帮助、相互提示。
四是反思总结。反思让学生认识到游戏并不单纯，而是一種学习活动。教师与学生在互动探讨、自由的学习氛围中，从知识、情感、思想方法、学习经验等几个维度反思本节课的收获，并在课后讨论区继续分享讨论。在本课程中，学生将通过课堂及时反馈小结、写游戏日志、讨论区分享心得等途径进行学习反思。
四、课程评价设计
课程评价贯穿整个教学活动，包括课前的诊断性评价以及贯穿始终的过程性评价与结果性评价。课前，教师根据平台上学生完成课前任务的反馈，了解学生在学习过程中遇到的困难，并依此对课堂教学做出调整；课中，《数学号》教育游戏软件对学生每个关卡的完成情况做出及时反馈，并在课末闯关完成之后形成总结性评价，这个评价不仅反馈到个人，同时也反馈到小组。《数学号》教育游戏将每位学生的评价记录存储在用户管理模块，横向可以与同学进行对比，组内协作、组间竞争、个体比较；纵向可以根据记录了解这一阶段学生游戏学习的情况，学生和教师都可以以此为依据调整学习状态或教学策略。本课程的评价设计不仅关注学生的学习结果，也关注他们在达成目标的过程中所做出的努力。
五、总结与展望
本文基于“游戏化学习”理念，以“极坐标”教学内容为例，阐述笔者及团队利用自主开发的《数学号》教育游戏软件改进数学教学方法的实践经验。根据后期笔者跟踪调查的结果可发现：
第一，学生在学习、游戏时饶有兴趣、乐此不疲，课堂效率大大提高。学生能够很好地根据游戏规则完成课前任务及课后拓展，规则意识增强，逐步养成了良好的学习习惯。协作闯关的过程中，学生提升了团队意识，能够互助合作、相互促进，合作学习、沟通交流的能力也得到相应提升。成功闯关竞技排名让学生体验到了学习的成就感，增强了学习数学的信心。在游戏情境的推动下，学生自主思考、合作探究，切实体会到了数学的实际应用价值，提升了自主解决困难的能力。
第二，研究过程中也存在一些不足。一是研究周期不长，本课程只选定了《解析几何》这本教材中“极坐标”这部分教学内容作为知识基础开发了游戏，而“游戏化学习”的实践应用探索应该是一个内容涉猎广泛且持续时间很长的过程。二是并不是所有知识点都适合运用此类线上电脑游戏辅助教学。教材中的每个模块都有自己的特点，比如立体几何着重培养学生的空间思维能力，函数着重变量间的依赖关系，等等。我们要找到合理的切入点，使得游戏化的教学设计与知识模块的学习目标相契合。“游戏化学习”是一个框架、一个容器，我们要做的是让游戏内容、教学内容有“灵魂”，让其在教学实践中熠熠生辉。
第三，结合本案例，适合中职学生的“游戏化学习”课程设计应该考虑到如下因素：1.与知识点紧密结合的关卡设置，让学生对知识的学习充满兴趣，主动性得到提升；2.促进自主学习和协作学习，结合小组协作闯关模式，培养学生合作学习、协作探究的能力；3.科学的评估，开发学生自我评估和帮助教师进行过程性评估的工具，这种工具注重收集学生在游戏学习过程中生成的真实游戏数据，为教师的评估提供依据；4.对学生个性化学习的支持，根据学习者的认知能力等不同特点进行个性化的设计；5.根据学生的专业特点，加强学科间的融合，让学生利用自身专业知识，作为设计者参与到游戏的开发过程中。密切结合学生的需求和偏好，在此基础上开发出来的游戏也更容易被学生接受和喜爱。在教育游戏的设计过程中，应该强调为学习生成游戏、为学习对象生成游戏，设计一种有价值的学习体验才是“游戏化”在学习领域中的应用之道。