电气信息类课程中课堂游戏的设计与实践

周文辉，邓春健，黎 萍

(电子科技大学中山学院，广东中山528402)

课堂教学是教师思维与学生思维相互沟通的过程。要提高课堂教学效果，学生的积极参与是基本条件。课堂游戏是提高学生的参与度和学习兴趣的一种行之有效的教学方法。本文结合大学电气信息类课程教学的现状和课堂游戏的特点，探讨了大学电气信息类课程教学中课堂游戏的设计与实践。

1 课堂游戏的特点

课堂游戏是以课堂教学为主线，将教学内容合理编排和应用的一种课堂教学活动形式，其目的是让学生通过游戏学习知识，达到预期的教学任务。课堂游戏包括了肢体游戏、智力游戏等几个方面。设计较好的课堂游戏可以使学生深入地认识和体会所学知识，将很多看不见的知识变成了能切身体会的行为，对调动学生的思考和注意力，发挥学生个体的积极性和主动性具有较好的促进作用。美国著名的课堂游戏设计人Clark Abt曾经这样说过:“课堂游戏最明显的优势就在于能提高学生的积极性。学生在课堂教学过程中往往会因为教学内容与自己的生活经历毫不相干而表现出无精打采或坐立不安，这时课堂游戏会让学生感到原本枯燥的东西其实也很有趣。”[1]

2 课堂游戏的应用现状

大学理工科课程具有较强的专业性，若按部就班地将教材内容搬入课堂，会导致上课内容生硬难懂，很容易使学生产生厌学心理。就教学方法而言，国内多数大学理工科教师采用的是讲授与提问的传统方法，很少采用课堂游戏教学方法[2]。另外课堂游戏也被传统习惯地认为是面向固定课程(如外语专业以及与游戏相关的专业)，固定学生群体(中小学生和外语专业学生)的专利[3];理工科课程知识点多祥，课程内容设计成课堂游戏确实存在许多困难[4，5]。上述的种种原因是课堂游戏鲜少出现在大学理工科教学中的主要原因。

如何将课程中的知识点通过课堂游戏来表述，需要教师具有丰富想象能力和知识的类比能力。本文利用已有的基础和成熟课程，对案例进行归纳和整理。根据教学目标来确定游戏形式，如智力问答游戏和电脑游戏等。

3 课堂游戏设计案例

3.1 智力问答游戏

在采用传统的教学方法讲授“数字逻辑电路”课程中卡诺图化简的知识点时，学生学习效果并不佳。我们为了吸引学生的注意力，增加课堂的趣味性，将卡诺图的化简过程分解成两种游戏。其中一种是圈兔子游戏如图1所示，将卡诺图化简中的圈“1”变成圈兔子，图中的兔子即卡诺图中的“1”。我们要求把所有相邻的2n个兔子用尽量大的圈圈起来，直到所有兔子被圈完。所谓相邻，不仅指在图上水平和垂直方向上相邻，如图2(a)和(b)所示，也包括第一列(行)和最后一列(行)对应的方格相邻，如图2(c)所示。即将外侧的小兔子连起来，如果是直线、或矩形则为相邻。

图1 圈兔子游戏

我们可通过变换兔子的数量和位置来改变游戏的难度。当通过多场圈兔子游戏后，学生一般可掌握游戏规则，接下来再玩另一种游戏:如图3所示的合并游戏。

图2 相邻的各种情况

图3 合并游戏

图3中的行变量AB的取值:00，01，11，10分别表示;列变量 CD的取值:00，01，11，10 分别表示。将课本中关于卡诺图化简的知识点转换成游戏规则，分成三个步骤:

(1)step 1:将圈中行方向上取值相同的变量取出来，如图3所示，圈中的两行分别为AB和，则行方向上取出变量为

(2)step 2:将圈中列方向取值都相同的变量取出来，如果step1和step2中找不出这样的变量则用1代替，如图3中的step2;

(3)step 3:将step1和step 2取出来的变量用乘积项来表示，完成合并即得A。

这个游戏案例通过变换一种与课本不同的说法来完成对卡诺图的化简，虽然只是将圈“1”换成了圈“兔子”，将知识点划分了几个步骤，但是却大大减轻了学生对新的知识点的学习焦虑和心理负担，让他们在轻松愉快的游戏中掌握了这一知识。

3.2 电脑游戏的设计

在讲授“数字逻辑电路”课程中的状态表和状态图一节时，由于学生还没有学习到时序逻辑电路的状态转换的例子，教师用语言来叙述并不容易叙述得清楚。如何让学生看懂状态表，选择一种合适的课堂游戏方式比较有效。

状态表是在一定的输入条件下实现当前状态到下一状态的转变，同时产生输出。这一过程就像玩电脑游戏，只要输入正确了就能够一步步地过关并到达目标状态。我们受此启发设计了一个通关游戏如图4所示。通关游戏的“地图”即状态表，根据课本中的实例设置，具体如表1所示。

表1 通关游戏状态表

图4 状态表通关游戏

表1的上方x为所有可能的输入，左列Sn为所有可能的状态，另两列为现态和输入产生的结果:次态和输出。当在n时刻处于现态Sn，当输入Xn时，状态变为n+1时刻的次态Sn+1，系统输出Zn。通关游戏的“地图上”卡通人物所处的位置即状态，最初状态在S0如图4(a)。根据“地图”所示，当X输入1的时候，卡通人物状态就变成了S1，如图4(b)所示。如果学生能够看懂地图且输入X正确，卡通人物就能够到达最顶端，系统处输出“1”。对于这样轻松活泼又有点小挑战的游戏，学生当然会表现出浓厚的兴趣，状态表的概念也就轻松掌握。

4 课堂游戏的实践效果

目前课堂游戏的效果评价缺少客观性的指标和手段。但通过多方面的对比，例如实施班级和未实施班级的效果对比;相同班级实施前后的对比;不同年级的实施跟踪与对比。课堂游戏的引入对实现师生的共同发展方面表现出良好的效果。

教师在电气信息类课程中可以引入课堂游戏扩展教学思路，转变教学观念，充分发挥自身主导性作用。具体体现如下实践效果。

4.1 教师开拓教学思路

(1)课堂游戏可以将课堂教学转变成教师引导学生自主探索学习，教师从传统的知识伟授者演变为导演者、参与者和监控者的综合身份。

(2)课堂游戏是一种处理抽象难懂且教师难于直接概括表达内容的行之有效的教学手段，它既能帮助学生理解课堂内容，又能减轻教师的课堂教学思想压力。

4.2 学生提高理解和运用知识的能力

学生通过轻松的课堂游戏，在学中乐，在乐中学，可获得如下主要实践效果。

(1)通过游戏活动把学生吸引到教学活动中来。他们藉此可以扩展视野，转换角度看待学习。

(2)开展生动有趣、知识性强的游戏，能让学生在情绪上轻松愉快，提高学习兴趣，提高课堂效率。

(3)课堂游戏是调动群体思考积极性和吸引学生注意力的一种有效方式，易于激发学生主动参与，积极思考，促进学生整体素质全面提高。

5 结语

本文结合课堂游戏特点和电气信息类课程的教学现状，探讨了电气信息类课程教学中的课堂游戏的设计与实践，将已有的成熟案例归纳成几类基本的课堂游戏形式，并通过游戏设计案例对这些类别进行了说明。由于理工科知识点多样化，课堂游戏没有固定的设计模式。如何将课堂知识科学地融入课堂游戏中具有较强的技巧性，考验着教师的想象力和知识应用能力，教师需要长期的自我提升和实践。此外，建立课堂游戏效果的评价机制，提供游戏设计的指导性意见对设计游戏具有重要的意义。

[1]陈国华.让游戏走进计算机教学课堂[J].云南:大观周刊，2010(037):167-167.

[2]陈青，刘强，沈智慧.“大学计算机基础”理论课程教学改革的探讨与实践[J].北京:计算机教育，2009(12):98-99.

[3]李暾，周海芳，王挺.“钱学森创新拓展班”《大学计算机基础》教学改革与实践[J].长沙:高等教育研究学报，2011，34(3):81-82.

[4]尚俊杰，李芳乐，李浩文.轻游戏:教育游戏的希望和未来[J].兰州:电化教育研究，2005，1:24-26.

[5]曹霞.让信息技术课堂“活”起来[J].北京:中国教育发展研究杂志，2009，6(1):98-99.

[6]邓春健，李文生.ARM嵌入式系统课程教学中课堂游戏的设计[J].北京:计算机教育，2011(004):98-101.

[7]邓春健，石建国，吕燚等.第七届广东省高等教育成果奖申报--数字逻辑电路教学改革与试验平台建设[R/OL].http://www2.zsc.edu.cn/jxcgj/dcj.2014.5.29.