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一、引言

人工智能教育已经成为国内外教育政策和课程标准的共同关注点，中小学人工智能课程的目标之一是培养学生的计算思维能力。然而，目前的人工智能课程主要侧重于理论知识的学习和智能技术的体验，忽视了学生思维能力的培养。因此，本研究旨在通过游戏化学习模型，将人工智能课程内容、游戏元素与计算思维实践要素相结合，设计一款名为“挑战Alpha井字棋”的游戏，以促进高中生计算思维实践的培养。

本研究将通过分析测试题、游戏设计任务、调查问卷和游戏作品等数据，探究241名高中生在计算思维实践、人工智能学科知识和情感态度等方面的提升效果。研究结果表明，游戏化学习能够显著提高高中生计算思维实践整体水平和分解、抽象、模式识别、算法、调试五个要素水平，促进人工智能学科知识的学习，增强学习兴趣、动机和自信心，降低认知负荷。

本研究的游戏化学习设计框架适用于人工智能课程中培养学生的计算思维实践，为人工智能课程的教学方法提供了创新和发展的方向。这一研究成果对于推动中小学人工智能教育的发展具有重要意义，有望帮助学生更好地掌握计算思维技能，并为未来的研究和实践提供借鉴和启示。

关键词：人工智能教育；计算思维；游戏化学习；高中生；挑战Alpha井字棋。二、文献综述

A. 人工智能教育的发展与现状

人工智能教育已成为国内外教育政策和课程标准的共同关注点。随着人工智能技术的快速发展，培养学生的计算思维已成为人工智能教育的重要目标。国际上，美国、英国等国家已将人工智能教育纳入中小学课程，鼓励学生通过学习编程和解决问题的方式培养计算思维。国内，教育部也提出了培养学生计算思维的要求，并将人工智能教育纳入国家中小学教育改革试点。

B. 游戏化学习在教育中的应用

游戏化学习是一种将游戏元素应用于教育中的教学方法。通过将学习内容转化为游戏任务和挑战，游戏化学习可以提高学生的学习兴趣和动机，促进知识的掌握和应用。已有研究表明，游戏化学习可以在不同学科和年龄段的教育中产生积极的影响。在计算思维培养方面，游戏化学习被广泛应用于编程教育中，取得了显著的效果。

C. 游戏化学习在计算思维培养中的研究

目前，关于游戏化学习在计算思维培养中的研究还相对较少。然而，一些研究已经证明了游戏化学习对计算思维能力的促进作用。例如，一项针对小学生的研究发现，通过设计编程游戏可以提高学生的计算思维水平和问题解决能力。另一项研究表明，将游戏元素融入到学习活动中可以提高中学生的计算思维水平和学习动机。

综上所述，人工智能教育中推动学生计算思维的培养已成为共同目标与要求。游戏化学习作为一种创新的教学方法，在教育中的应用已经取得了一定的成果。然而，游戏化学习在计算思维培养中的研究还相对较少，特别是在中小学人工智能教育中的应用还有待进一步探索和实践。因此，本研究旨在探究游戏化学习在人工智能课程中培养高中生计算思维实践的效果，并为人工智能课程的教学方法提供创新和发展的方向。三、理论框架

A. 输入—过程—结果（IPO）游戏化学习模型

在人工智能课程中，为了有效培养学生的计算思维实践，我们采用了输入—过程—结果（IPO）游戏化学习模型。该模型将游戏化学习与计算思维实践有机结合，通过游戏的输入、过程和结果三个环节，引导学生进行计算思维的实践。

1. 输入阶段

输入阶段是游戏化学习的起点，它包括了游戏的目标、规则和相关知识的介绍。在“挑战Alpha井字棋”游戏中，学生需要了解井字棋的规则和基本策略，以及如何挑战Alpha人工智能对手。通过这些输入，学生能够建立起对游戏目标和规则的理 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 课程设计与实施研究[J]. 实验技术与管理, 2016, 33(12): 148-150.

[7] 吴某某, 赵某某. 游戏化学习法在计算思维培养中的应用研究[J]. 教育教学论坛, 2015(8): 144-146.

[8] 李某某, 刘某某. 游戏化学习在人工智能课程中的应用研究[J]. 教育信息化, 2014(12): 10-12.

[9] 孙某某, 王艳. 游戏化学习在计算思维培养中的应用研究[J]. 教育现代化研究, 2013, 1(2): 82-84.

[10] 刘某某, 张磊. 游戏化学习在人工智能课程中的应用研究[J]. 科技与教育, 2012(5): 96-98.[文章尾部最后300字内容到此结束,中间部分内容请查看底下的图片预览]

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