农业院校实践类课程“游戏化”可行性探讨--以土壤学课程为例.pdf

2024 年 6 期智慧农业导刊Journal of Smart Agriculture农业教育农业院校实践类课程“游戏化”可行性探讨以土壤学课程为例袁红，段良霞，张亮，欧阳凯，谢红霞*（湖南农业大学 资源学院，长沙 410128）伴随着社会互联网技术的发展，新时代的大学生皆成为名副其实的网民。中国互联网络信息中心（CN原NIC）2014 年 1 月发布的中国互联网络发展状况统计报告显示，2013 年国内网络游戏的网民使用率为54.7%；截至 2021 年 12 月，中国网民 10.32 亿人，互联网普及率 73.0%，其中，大学生群体占比为 19.5%1。21世纪以来，大学生的学习不再以沉浸式的埋头苦读助长知识积累，这促使高校教师教育观念不断更新、教学模式不断改进，传统的填鸭传输式教学比例逐步缩小，应用式实景教学比例不断增大，由此适应逐步壮大起来的“Y-Z 世代”学生群体2。由于“Y-Z 世代”用户具有“非线性、图形化的思维模式，追捧可视化学习方式，热衷于社交媒体和电子游戏”等信息行为特点，其对游戏的热衷程度已超过以往各代，教育界与时俱进，开始放弃游戏不能用于教育的观念，与游戏设计者联合研究将游戏用于学习的策略，国外高校专业教育实践中也产生了非常多的可用游戏3-4。Smith5和 Doshi6在对近年已有文献和实践进行调研后认为传统课程类信息素养教育特别枯燥，“Y-Z 代”用户对其缺乏兴趣，教育效果非常差，需根据用户习惯和偏好进行调整。由此，游戏化教学体系逐步建立，其主要内涵表现为将游戏元素融入到学习过程中，充分发挥游戏在树立学习成就、激发学习兴趣、维持学习效果和增强学习反思等方面的能力7。相关调查发现，“Y-Z 代”大学生非常认可这种基金项目：湖南省学位与研究生教学改革研究项目（HNJG-2020-0331，2019JGYB129，2022JGYB111）；湖南农业大学教学改革项目（XJJG-2020-084，XJJG-2021-042）；中华农业科教基金教材建设研究项目（NKJ201803015）第一作者简介：袁红（1982-），女，博士，副教授。研究方向为土壤肥力与质量演变。*通信作者：谢红霞（1973-），女，博士，副教授。研究方向为区域水土保持、环境遥感与 GIS。摘要：经历全球新冠感染疫情，高校线下教学活动与线上活动教学并重，但过程难以控制。改革与创新教学手段，是提高教学质量的重中之重。在此背景下，依托智慧教室、虚拟仿真实验、校内教学实践基地，湖南农业大学农业资源与环境专业开展土壤学实践课程“游戏化”改革。通过虚拟仿真软件与线下实操展开严肃教学游戏、校内实践基地建立互动游戏、大学生创新创业项目申报巩固教学，构建三位一体课程教学体系，调动老师、学生的反馈机制，能有效实现碎片时间高效化和学习成果直视化，从而为新形势下培养新农科“四新”人才奠定基础。关键词：农业；土壤学；实践课；游戏化；教学体系中图分类号院G642文献标志码院A文章编号院2096-9902渊2024冤06-0119-05Abstract:After the global COVID-19 epidemic,both offline and online teaching activities are paid equal attention to incolleges and universities,but the process is difficult to control.Reform and innovation of teaching methods is the top priority toimprove teaching quality.In this context,relying on the smart classroom,virtual simulation experiment and on-campus teachingpractice base,the agricultural resources and environment major of Hunan Agricultural University carried out the game-involvedreform of soil science practice course.Through virtual simulation software and offline practice,we can launch serious teachinggames,establish interactive games on campus practice bases,consolidate teaching of college students innovative and entrepreneurialprojects,construct a trinity course teaching system,and mobilize the feedback mechanism of teachers and students.This caneffectively achieve high efficiency of fragment time and direct vision of learning achievements,so as to lay a foundation for thetraining of new agricultural newfour talents under the new situation.Keywords:agriculture;soil science;practical course;gamification;teaching systemDOI：10.20028/j.zhnydk.2024.06.028119-2024 年 6 期农业教育智慧农业导刊Journal of Smart Agriculture方式，游戏化也取得了良好的效果8-10。目前，游戏化教学在幼儿教学和小学教育阶段应用较为普遍，但是国内高校信息素养教育实践中对游戏的关注度还不高，相关报道较少。本研究从高等院校实践课程的游戏化教学设计、游戏化教学过程控制、游戏化教学效果透视等方面展开讨论，分析高等院校实践课程游戏化的可行性，以期为现代教育技术的提高提供借鉴。1高等教育土壤学实践领域的游戏化教学课程设计课程与游戏化放在一起，很容易产生价值取向的偏差。因此，面对个性化的新一代高校学生，游戏运用于教学首先需解决三个问题，即教育领域的游戏到底该怎么定性？课程与游戏是什么关系？课程游戏化从理论到实践怎么确定？从大学教育的本质来说，笔者认为游戏之于教师是一种辅助学习方式，可以把它定位于工具层面，从而定义为学习工具，是为了使学生达到某一学习与发展目标的手段、途径和方法；对于大学生而言，游戏是一种存在方式，是学生感知某一知识点的快速接收方式。笔者所在专业学科为农业类高校农业资源与环境专业土壤学教研室，土壤学课程为专业必修课程。农业资源与环境专业的培养目标是培养具备扎实的农业资源与环境学科基础知识、较强的实践能力和创新意识，能够在农业资源与环境管理、农业可持续发展等领域从事研究、教学、管理和技术开发与应用工作的高级专门人才。土壤学是以地球陆地表面能够生长绿色植物的疏松层为对象，研究其中的物质运动规律及其与环境间关系的科学，是农业科学的基础学科之一。主要研究内容包括土壤组成；土壤的物理、化学和生物学特性；土壤的发生和演变；土壤的分类和分布；土壤的肥力特征以及土壤的开发利用改良和保护等。其目的在于为合理利用土壤资源、消除土壤低产因素、防止土壤退化和提高土壤肥力水平等提供理论依据和科学方法。根据接收情境，通过研究土壤学课程教学目标与教学大纲，可以把游戏化分为三种方式，即严肃游戏之教学、教育游戏之互动和应用游戏之巩固的学习方式，如图 1 所示。图 1土壤学实践课程游戏化教学课程设计严肃游戏之教学学生课堂内容预习虚拟仿真游戏如：土壤样品 理 化 性质分析；土壤 营 养 盆栽实验等线下实操花岗岩红壤点位板岩红壤点位第四纪红土红壤点位紫色土点位河潮土点位水稻土点位土壤母质分布图湖南土壤综合分析图件与文字资料土地利用现状图湖南土种志确定样点分布区域1 教师端布置定向越野点位教育游戏之互动土壤母质分布图湖南土壤综合分析图件与文字资料土地利用现状图湖南土种志花岗岩红壤点位板岩红壤点位第四纪红土红壤点位紫色土点位河潮土点位水稻土点位2 学生端确定样点分布区域规划路线、图实对应土壤剖面挖掘、土壤层次划分、土壤性态描述、土壤分层采样应用游戏之巩固学生课堂内容巩固创新、创业项目的申报120-2024 年 6 期智慧农业导刊Journal of Smart Agriculture农业教育1.1严肃游戏之教学根据笔者之前对实践课程的定义可知，老师教学的目标是实现学生的可动手性，让每一个学生掌握独自动手操作实施的技能11。相对普通的老师台上讲、学生台下模仿的学习模式，课程游戏化能使学生通过更多感官获得经验和知识点，从而使课程内容落到实处，达到教师预设的课程教学目标。严肃游戏就是这类教学目标实现的载体，其以教授知识技巧、提供专业训练和模拟为主要内容展开电子游戏设计，如虚拟仿真、游戏等形式12-15。笔者所在专业学科为农业类高校农业资源与环境专业土壤学教研室，土壤学课程为专业必修课程。基于土壤学的严肃游戏设计目的在于驱动学生主动学习，从而区分各种相似、相近、干扰项。如土壤学实验中，实验课程设计按 2 个过程开展，第一个过程为自学+虚拟仿真实验（图 2），第二个过程为线下实操过程。第二个过程中需要用到各种弱酸强碱、高温消煮，学生前期掌握力度不够很容易导致实验室危险。为避免该后果出现，在第一个过程中应在无害化前提下促使学生主动掌握操作技能。如土壤全磷含量的测定直接设计 2 个游戏通道，1 为碱熔法，2 为酸溶法，学生通过自主学习，根据酸溶和碱熔的方法要点完成虚拟仿真游戏实验，操作要点选择一旦错误将导致“game over”。通过该虚拟仿真游戏过程达到掌握土壤全磷含量测定的不同方法，从而使第二个过程的线下教学更顺利地开展。图 2严肃游戏之教学主要过程1.3应用游戏之巩固应用游戏之巩固，可以通过各类应用机制的建立来实现，如大学生科技创新项目、大学生创新创业项目申报等。“空谈误国，实干兴邦”“教而不研则浅，研而不教则空”。高校教育只有将教学与科研有机结合，才能培养综合素质好、创新能力强的人才。党的十八大以来传递出的“务实”新风其实也体现在高校教学改革上。课程教学务实锻炼可以依托学生科技创新、创业计划图 3互动游戏难度设置1.2教育游戏之互动阿姆斯特朗认为游戏化更能满足“数字原生代”学生和学术群体的需求16。本科教学针对特定人才培养目标，游戏化教学能为学生创造多层面的情感体验、技术共鸣，提高课程满意度，进而激发学生持续学习的意愿。湖南农业大学农业资源与环境专业土壤学实践课程通过“野外土壤剖面挖掘”“定向越野”等游戏方式展开互动，游戏难度可以依梯度提升，通过互动巩固第一阶段教育教学成果。如土壤样品的采集课程内容，互动难度可设置为：土壤表层混合样品的采集土壤剖面样品的采集土壤整段标本的采集（图 2）。由图 1 可知，互动游戏课程设置需建立在严肃游戏教学基础之上，只有对基础理论知识具有一定的接受能力，才能顺利展开互动教育游戏。教师端基于实践理论知识，展开互动游戏设计，设立任务点，分小组展开实践互动活动。渊a冤虚拟仿真游戏渊来源于四川农业大学资源学院-袁大刚团队冤渊b冤线下实操 1渊c冤线下实操 2渊a冤土壤表层混合样品的采集渊b冤土壤剖面样品的采集渊c冤土壤整段标本的采集121-2024 年 6 期农业教育智慧农业导刊Journal of Smart Agriculture的实施，从而达到“学生学而精、老师教而深”的效果。湖南农业大学通过建立（学）院-（学）校创新创业项目，培养和挖掘新农科创新型人才，效果斐然。在此支撑下，湖南农业大学农业资源与环境专业 2018 年来有近120 人次获得省市级、国家级奖励，其中在“互联网+”大学生创新创业大赛中获国家级铜奖 1 项、省级一等奖和二等奖各 1 项，并成功创建了湖南省兴农仁高生物工程有限公司和湖南省斯克农业科技发展有限公司。2游戏化教学的野度冶与反馈课程游戏化教学最难控制“度”。“度”达不到，即游戏化不足，学生主动性难以提高，学生无游戏冲动；“度”过度，则偏离教育重点，过度游戏化，学生沉迷上瘾。因此，游戏化教学过程中要重点关注两个“度”，一是课程游戏度，一是心理接受度。课程游戏度，首先要考虑课程是否存在游戏的可能性。只有课程和游戏存在一定的一致性，我们才能考虑有意识的课程和不受外力约束的游戏的融合，创造“学习冲动”。大学课程专业性强，专业课程游戏化相对难以实施，且要注意集中、系统，讲究分层次加深、递进式扩展，因此，游戏的方式存在很大质疑和不确定性。由此引发课程游戏化的心理接受度问题。把握好了度，游戏和课程学习就是相辅相成的，通过游戏积累经验，增强思维，获得知识点，且在游戏中得以实践和巩固。以土壤学实践课程教学为例，考虑课程游戏度与参与人员心理接受度，其反馈机制主要从 3 个方面展现，一是老师投入及其反馈机制，主要方式有实习动员、实习提纲讲解、实习报告审核等；二是学生投入及其反馈机制，主要内容应包括实习日记、实习报告书、实习体会等；三是教学质量考察（实质等效）的问题，主要是比土评土与实习报告总结会等内容。3游戏化教学效果与小结通过以上教学过程的实施，游戏化教学效果主要体现在 2 个方面，即碎片时间高效化和学习成果直视化。1980 年，麻省理工学院的托马斯 马伦博士在其博士学位论文中对游戏化学习进行了开创性研究。研究结果显示，基于电脑的电子游戏学习可以提升学生学习的内在动机，进而形成“Flow”状态（Flow 是一种大家可能都体验过的感觉或者状态，指一个人在自发参与的活动中完全投入进去，发挥自己的优势和才能，完全沉浸其中，达到“心无旁骛，物我两忘”的状态）17-18。笔者所在专业，就土壤学实践课程而言，通过游戏化教学，老师与学生建立了多样化的沟通和交流平台。老师通过线上平台发布课程预习任务和实习打卡任务的发布，指导学生开展虚拟仿真游戏模仿操作训练，同时展开线下互动指导，实现了土壤学必修课程内容的多途径教学，即通过虚拟仿真游戏后台、线下实操、报告批改、比土评土和总结会等多种方式与学生形成实质性指导关系。学生可利用自由学习时间完成既定环节，两者有效配合，有效促进学生学习的主动性和课堂理论知识的远迁移，促使学生主动运用知识解决实际问题，高效完成达到教学目标。2023 年，通过该教学体系的实施，2019 级农业资源与环境专业学生受益匪浅，学生操作动手能力提高，对口高校、研究院所研究生招生反响好，就业单位技能岗位就业率高。总之，在现代科技迅速发展的时代，大学生的电竞基础处于较高水平，而单纯的线上或线下教学远不能满足教学需求、不足以调动学生的主观学习能力。课程设计中开展游戏化课程教学符合高校实践课程改革趋势，土壤学实践课程的目标是为国家培养新农科“四新”人才，纯粹的理论教学和简单的实验演示的培养成效差。笔者通过教学课程设计改革，构建虚拟游戏教学教育游戏互动实操游戏巩固的教学体系。其中，虚拟游戏教学的前提是督促学生自主预习，过程为虚拟游戏操作，复盘为线下实操体验；教育游戏互动则是老师与学生互动关系的建立，通过实习任务发布、学生实习任务打卡等过程来实现。只有通过以上几方面的配合，才能从真正意义上实现理论与实践、应用的有机结合，最终达成人才培养的目标。参考文献院1 中国互联网络信息中心（CNNIC）.中国互联网络发展状况统计报告（2022）R.2022.2 黎娟娟，黎文华.Z 世代大学生多重矛盾性社会心态解析J.中国青年研究，2022（7）：104-110.3 美国新媒体联盟（New Media Consortium，英文缩写 NMC），美国高校教育信息化协会学习项目（EDUCAUSE Learning Ini原tiative，英文缩写 ELI）、新媒体联盟地平线报告：2014 高等教育版R.2014.4 PRENSKY M.Digital GameBased Learning 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