游戏化学习课程设计：技术与课程整合的新趋向

王学龙 杨文阳 于 晓

(西安石油大学计算机学院，陕西 西安 710065)

一、背景介绍

研究已经表明，信息技术在教育中的应用效果可通过计算机游戏在学习过程的不同应用体现出来[1]。计算机游戏业在吸引年轻用户上极为成功，近二十年来电子游戏变得越来越普遍，门槛也越来越低，用户在如何操作和使用游戏方面不需要专门学习具体的相关知识就可以很快上手。计算机游戏作为一种业余活动在少年儿童中深受欢迎，而这种游戏常常以视频、移动应用程序或者计算机程序的形式呈现。研究表明，6—13岁的青少年更喜欢用电脑游戏做事情，无论在个别化环境还是在小组环境下都是如此[2]。该研究结果已经被推广应用到教育领域中，并且被证实对学习者的学习效果和学习质量具有正向的促进作用[1]。计算机游戏作为游戏来说潜在地创造了一种娱乐学习环境，这对学习者来说具有潜在的动机诱导功能[3]；同时，计算机游戏也包含了竞争性活动，具体包括游戏规则、游戏目的、游戏反馈、游戏活动和结果等。总的来说，计算机游戏支持学习过程主要体现在以下几个方面：一是鼓励学习者从不同领域搜集意见以便于解决问题；二是鼓励学习者在游戏行为和结果中获取知识；三是鼓励学习者通过小组互动和讨论提升学习技能。游戏机制包括以下几点：检索信息、选择合适的需求性信息、开发讨论策略、解决冲突及问题解决。教育研究者鼓励并支持把计算机游戏作为一种学习工具[4]，这主要基于以下几点研究结论：一是学习者可以很好地把计算机游戏和个人兴趣结合起来；二是计算机游戏鼓励学习者积极学习，支持在做中学；三是游戏在学习过程中能作为提升学习者理解能力的有效工具；四是计算机游戏鼓励学习者之间的协作。

二、游戏化学习课程设计原则

1.计算机游戏与课程学习

计算机机游戏与学习整合在一起需要有相应可行性的操作模型，图1指出了学习是如何和何时在教育游戏中发生的[5]。教育游戏核心的两个特征：一是游戏与课程内容紧密相关；二是游戏必须激发学习者的学习动机和兴趣，以便吸引学习者重复游戏过程。在重复游戏过程中，学习者通过游戏互动可以改变自身的情感和认知行为。

图1 计算机游戏化学习操作模型

从图1中可以看出游戏循环过程与学习结果之间的关系，该模型为仿真学习活动和真实世界之间提供了关联，同时把游戏中的事件和真实生活中的事件联系在一起，因此，该模型可以很好地反映和理解学习过程在游戏中的应用。游戏角色扮演可以很好地说明游戏学习模型和游戏自身之间的关系，其本质在于娱教学习者，每个玩家可以在游戏中选取自己感兴趣的角色。游戏角色扮演具有不同级别和多种方法，游戏提供的工具和设备可以帮助玩家去思考和面对游戏过程中遭遇的各种挑战。游戏奖励机制如积分排名、奖牌和游戏装备等是激励玩家关注游戏的重要手段。一个计算机游戏必须包含幻想性、新奇性、挑战性和可控性等四个特性[6]，因此，在开发计算机游戏应用程序中，设计者应该全面考虑游戏的特征：第一，游戏中的交互活动是其中重要的一个特征；第二，视觉动态、游戏规则、游戏目标和互动行为也是不可缺少的特征；第三，具有挑战性。游戏在教育中应用可以提升学习者的动机水平和学习兴趣[7]，另外一些研究指出学习保持的重要性，大部分学者认为在游戏学习中学习保持可以得到改善，也有少部分学者认为学习保持无关紧要，但所有的研究都认为学习者的学习兴趣有助于游戏学习，目前我们需要通过实证研究来深入分析游戏学习与学习兴趣之间的具体关系。

2.计算机游戏化学习课程设计原则

计算机游戏产品设计需要遵循独特的学习原则，一个优秀的计算机教育游戏产品应该整合互动性、个性化、游戏规则、挑战性及有意义的情境等[8]。建构主义学习理论认为，学习者应该主动参与学习才能获得知识，这种知识可用于重塑知识，也可用于管理、创造和测试知识，以使知识更具意义、更有计划性和更好记忆。这种建构主义的教学设计方法不同于基于任务的系统化教学设计方法，学习者用建构主义教学设计方法可以创设基于问题或以任务为核心的学习环境，这种学习环境更加强调主动探究学习而不是去单纯回答一个问题或执行一个学习过程。建构主义教学设计方法应用于游戏设计应该考虑以下六个方面:(1)通过知识建构过程提供学习经验；(2)提供学习经验是为了鼓励学习者以不同的视角获取新的认识；(3)把教师教的知识应用于真实的与生活相关的情境；(4)鼓励学习者在学习过程中占有知识；(5)鼓励在游戏中运用各种视觉展现形式；(6)鼓励学习者在学习过程中运用自我意识获取知识或经验。计算机教育游戏设计者应该考虑以上六个教学及心理要素，尽管并不是所有要素都必须应用于游戏中，但这些要素在教育游戏创设中应用会给我们当今的教育领域带来重要的影响。计算机游戏在教育领域中的广泛应用需要有大量的相关研究氛围，比如复杂的刺激和大量的智能代理被应用于人工智能领域。计算机游戏提供基本的互动认知模型，计算机游戏学习过程中的互动可视为一种积极的正向互动，但把学习要素嵌入计算机游戏中并不是一个简单的事情，这需要游戏设计中努力使学习者容易理解学习任务。计算机游戏另外一个重要的功能就是娱乐功能，学习者通过问题解决、做出决定、得出结论以及与同伴协作获取认知和情感发展。学习者在游戏学习中不仅获取新经验和知识，也发展了自己的人格。

三、游戏化学习课程特性

图2 游戏化学习课程设计过程

尽管很少有研究设计一门游戏化学习课程，但游戏化学习课程设计是一个系统化过程，需要长期进行教学设计实践和游戏研究。在传统的课程设计中，教师需要考虑三个要素，包括宏观和微观两个方面(如图2所示)。图2体现一种逆向设计的思路，它从明确学习目标和学习结果出发，给予过程及结果评价，教师组织的教学活动将会帮助学习者达到学习目标。游戏化学习的宏观理解是和实践相关的，从微观层面理解游戏化学习应该和具体的学习活动相关。游戏要素可以理解为由一系列被游戏共享的公共组块，但这不是游戏的关键条件；换句话说，并不是所有的游戏都包含全部要素[9]。游戏属性被定义为其结构中内在的特征，并在游戏活动中引起并保持玩家的兴趣[10]。实际上，这种属性可以通过教学设计和游戏化学习反映出来，决定了游戏在一个领域的特征会导致另外领域的迭代性细化，比如一个学习目标包括团队合作能力，这就需要游戏提供学习者通过社会互动协作完成任务的机会，或在游戏中内置标记工具，让学习者自主设置主题性评价单元。总的来说，学习活动设计应该与学习评价、游戏要素、学习目标及游戏属性等直接相关。

该游戏化学习课程设计过程框架是基于学习目标、学习标准和游戏结构研究提出来的，信息技术在如何访问、参与及与游戏内容互动中起着关键作用。当前的技术工具可为学习者创设真实的学习环境提供空间，学习者所接受的学习内容来源于真实生活，这在一定程度上会提升学习者的参与意识和学习动机[11]。对于评价而言，信息技术可及时为教师提供学习者相关的有价值的反馈信息。传统的课堂实践可为教师提供一些经验，但信息技术可为学习者和教师提供更加精确和有吸引力的教与学的帮助。尽管目前学界针对计算机教育游戏的核心属性还没有一致的定论，但互动、学习和挑战是在大部分相关文献中都会提及的词汇。有研究基于现有大量文献进行实证调查发现，互动、反馈和学习目标是计算机教育游戏最主要的属性[12]。

1.反馈

反馈是一个好的教育游戏具备的最基本特性，反馈允许学习者反思他们的学习策略并形成决策评价循环系统[13]。游戏化学习中的反馈，支持学习者进行尝试性探究学习，允许其出现失败并可以再次从头开始游戏学习，这与传统的教室学习方式是有明显不同的。及时反馈可为学习者创设积极的情绪，有助于增强学习者的动机水平，并最终提升学习成绩[14]。游戏中提供的反馈不仅支持学习者反思性学习，也有助于学习者搜集并筛选与他们观点相关的信息，进而有意义地建构知识[15]。另外，如果反馈被延迟就会脱离相关的学习情境，这会降低学习者的动机水平，进而对学习者的学习产生负面的影响。可以说，在游戏化学习中没有反馈就无法使学习者理解游戏要素和学习目标之间的关系。

2.学习目标

学习目标也是游戏化学习的另外一个重要特性。在游戏化学习中为学习活动设置清晰和难度适当的学习目标，是教育游戏极其重要的因素，因为它会对学习者和教师产生积极的影响[16]，将帮助教师理解学习者参与学习活动的原因。清晰的学习目标有助于增加学习者的自我效能感，并增近学习同伴之间的关系，进而给学习者提供关于课程内容的情景化学习基础，学习者将有机会探究游戏的不同方面，并控制学习发生的次数[17]。另外，明确的学习目标也会鼓励学习者线性和横向探究、思考问题。教师在利用学习目标上扮演着十分重要的角色，需要考虑如何通过游戏化学习让学习者完成学习目标，并与游戏开发者一起合作把游戏化学习与教育无缝整合在一起。教师也需要知道游戏化学习方式是否适合完成该学习目标。

游戏化学习中的学习目标比传统教室学习目标更具长期性和复杂性，一般情况下游戏化学习目标主要分为两类：掌握性目标和成就性目标。掌握性目标与学生偏向练习新技能、获取新知识以及发展新能力相关；而成就性目标与展示或验证相关，比如展示或验证一个人有能力获得成功，尤其是验证一个人尽可能少的教育努力就可以超过其他人。教师在运用游戏化学习完成教学目标中应该把教学方法和游戏化学习目标类型很好地结合起来，只有根据游戏化学习目标类型选取合适的教学方法才能让学习者有效完成学习目标。游戏化学习目标的复杂性可以提供展示学习者思维的机会，因为思维的过程就是学习者获得新知识的过程[12]。学习者运用已有知识和新知识可以完成一系列不同的子任务和子目标，进而可以完成最终学习目标。

3.互动

互动是游戏化学习的另外一个重要特性，一个好的教育游戏在设计过程中必须要考虑并实现这个特性。因为在游戏中社会互动可以丰富玩家的社会经验，增加其注意力和参与性[18]，在游戏设计与开发中最复杂的部分就是让互动发生在真实的生活场景中。另外，游戏化学习中的社会互动可以为反馈和学习目标提供学习情境。游戏化学习中的社会互动可通过学习者的反馈来激发学习者的情感和学习行为，这最终会有助于学习者处理问题并理解游戏思想。协作、竞争和角色扮演等不同形式的社会互动都有可能在学习者之间发生，这种互动对游戏化学习和教育情境的整合来说是必不可少的，会对学习者的社会化产生显著的影响[14]。

四、游戏化学习课程设计要素

在明确了与学习目标最匹配的游戏特性之后，在课程设计中就需要考虑适切的游戏要素。游戏要素是指学习者可以直接使用的工具和技术，而这些工具和技术同游戏特性一样受课程设计支配和调用，这些游戏工具和技术主要包括奖励、游戏级别、徽章、排行榜、挑战、重来或结束、隐藏物品、奖励物品以及游戏中的惊奇变化等。目前最大的难题就是如何把这些工具和技术整合到教育游戏设计中，徽章和排行榜是其中最重要和最流行的两个游戏工具，下面就这两个工具做深入分析。

1.徽章

徽章是当学习者通过游戏学习达到学习目标之后对其成绩肯定的一种荣誉符号。在游戏设计中，徽章和游戏机制交织在一起，游戏的动力机制可以通过创设徽章来实现。徽章可通过提供外在动机促使学习者积极参与游戏学习活动，在此过程中，无论是优等生还是后进生都比较积极参与游戏学习活动，因为他们在游戏学习过程中通过竞争获取徽章，得到系统认可，有成就感，学习者更喜欢得到多次的徽章奖励[19]。徽章可以促使学习者和同伴在协作学习过程中形成一种竞争意识、成就感和使命感。徽章本身体现着学习者对掌握性目标和成就性目标的完成情况，教师在教学设计中把总的教学目标分解为子目标，利用徽章代表一个个子目标，激发学习者为了获取更多的徽章努力完成总的学习目标，最终提升学习成绩。教师在具体设计中需要根据教学目标来设置获取徽章的资格标准，这可以理解为一个学习规则，让学习者清楚自己在游戏中如何获取徽章，基于这点认识，徽章也具备自我评价的功能。

目前的技术工具可以支持学习者以个性化方式逐步展示他们已获取的徽章，这有利于学习者根据自身学习情况自主控制自己的学习过程。在游戏化学习过程中也可以通过徽章为小组游戏学习提供真实环境，这将促使学习者在游戏化学习环境中更具集体荣誉感，可以有效激发学习小组成员团体协作完成学习任务。游戏学习中的徽章获取技术可以通过网站、在线应用程序或其他社会媒体实现，具体技术实施及作用见表1所示。如可利用数据库技术创建网站，允许学习者建立一个自己的账户，网站后台系统根据学习者的学习任务完成情况自动生成并发放徽章给学习者。网站也很容易把微信、微博、QQ等社会媒体关联到一起，这种方式可以允许学习者基于个人偏好在网站进行个性化定制。

表1 游戏核心要素、技术实施及作用

2.排行榜

认可并肯定学生成绩的另外一个方式就是利用排行榜，在日常生活中的游戏和运动中经常使用排行榜来激励参与者，从游戏中的排行榜中可以清晰地看到参与者的成绩等级位次。在排行榜中公开展示参与者的得分可以促进玩家之间进行竞争和社会互动，也可以为有相同兴趣的学习者集体提供一个空间进行协作性社会互动与竞争的机会[20]。在游戏化学习中，处于排行榜前面的优秀学习者帮助处于排名后面的学习者完成学习任务，这个学习过程就是协作和学习互动过程。与此同时，当处于排行榜前面的学习者为了获取更高的分数和成绩而进行比赛，这个学习过程就是竞争性互动学习，这种学习也会激发处于排名后面的学习者努力追赶排名前面的优秀者，希望自己也可以有机会获取高的分数。排行榜也可以验证学习目标的完成情况，并提供给学习者情境化反馈[21]。

但也有些研究指出排行榜对学习者会产生一些负面影响，特别是处于排行榜后面的学习者可能会意识到自己很少有机会达到排行榜前面的位置，逐渐会有放弃游戏学习的想法，感觉不到自身的价值而对游戏学习失去兴趣。本质上来说，排行榜对优秀学生的积极影响会更大[22]。最近一项研究表明，奖励、徽章和排行榜等一些游戏机制在实际运用中，如果没有明确的学习目标，可能会对学习者的学业成绩产生负面影响[23]。因此，运用排行榜需要和其他游戏要素结合起来，在研究中很难单一运用排行榜对课程总体学习目标进行评价。目前在游戏化学习研究中，还没有较好的案例能够把排行榜和课程总体得分结合在一起。

3.开发环境

如果在教学设计中有目的地把排行榜与学习目标结合起来，排行榜就会发挥它的优势，促进学习者积极参与并有效提升学习效果。排行榜在教学设计中也可以用于小组学习中，小组成员之间可以相互协作，努力使小组获取较好的游戏排名。在游戏化学习中，排行榜基于不同的游戏环境和游戏内容应进行周期性变化，以便于鼓励并允许每个学习者都有机会获取排行榜前面的位置，只有让处于排名后面的学习者也有机会获胜并赢取好的名次，才能增强其自信心，调动全班学生的积极性，获取最佳的学习效果，也许游戏化学习的本质意义就在于此。美国爱达荷州立大学研发了一套3D教育游戏实验室系统，该系统整合了徽章、排行榜、游戏等级和挑战等游戏要素；佛罗里达州立大学也基于Blackboard环境开发了一套游戏化学习排行榜系统，该系统把游戏等级与课程学习内容和目标整合在一起，学习者可以通过BB平台查阅自己的学习效果。该系统还利用Google工具追踪学习者的相关数据，快速的网络检索不但可以支持教师建立一个关于学生游戏化学习成果的数据透视表，也允许学习者查看相关课程的排行榜。因此，发挥游戏化学习中排行榜的最大功能应该让排行榜和现有的课程管理系统与学生信息管理系统有效整合在一起。

五、结语

设计与开发一门基于游戏化学习课程，对激发学习者积极参与学习并完成学习目标是一个有效的方法。在游戏化学习教学设计过程中，教师应该将学习活动、游戏特性与游戏要素结合在一起综合考虑。在此需要指出的是，并不是所有的游戏化学习课程都有相同的基础功能结构和技术架构，最重要的是深刻认识游戏特性并使其对学习者产生有意义的学习体验。游戏化学习课程在未来教育中有巨大的应用前景，它可以激发学习者深度学习，值得学术界持续探究并拓展它的潜在价值。今后针对游戏化学习课程还需要在游戏特性、要素和技术等之间的关系和兼容性方面做大量的实践性研究。

[参 考 文 献]

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