基于游戏化理念的互动体验式学习研究＊

孙 伟，刘迪昱

近年来，翻转教学越来越多地得到应用，正在逐渐改变原来以教师单向授课为主的教学模式，从以往的以教师为主体变成以学生为主体。学生自主学习后，在课堂上与教师、同学讨论遇到的问题。同时，随着科学技术和教学模式的不断发展，如何运用新技术和新的教学理念提高教学效能已成为教学研究的重要内容。本研究尝试将数字化互动技术与游戏化元素加入学习环境的设计当中，期望构建一种能够让学习者进行互动体验学习的环境。利用虚拟现实、体验互动沉浸式等技术，让学习者进入虚拟的学习空间，借助肢体动作直觉操控学习系统与虚拟物件互动，提高学习者与课程的互动性。

一、游戏式新形态的学习方法

数字教育资源建设目前已经进入一个新的阶段，即以丰富、多样的资源形式与个性服务和体验相结合为主要目标，以塑造学生自主学习的动机为首要任务。动机是学习的原动力，有好的学习动机可以提升学习效果，反之就会有反效果。好的学习方式可以让课程内容变得有趣，增加学习的乐趣，激发学生学习动机。研究发现，用游戏的学习方式可以激励学习者，增加对课程素材内容的记忆，引发学习兴趣，并且能提高推理能力，推进深入思考。游戏化学习是指在学习过程中非游戏背景下使用游戏的思维和机制来激励学习者。游戏化技术早期是在数字化和物理相结合的混和环境下，提供模拟体验的技能训练。游戏化的元素包含阶级、排行榜、任务进度、头像、虚拟货币、竞赛、朋友系统、虚拟礼物、徽章、对话系统、实时效果反馈、活动发布、技能等。虽然游戏对于激发学习动机、发展认知能力、促进学习参与以及培养学生新时代所需的高阶能力等功能得到了许多证明，但是，如何运用游戏化的数字化技术设计课程资源，让学习者自己定义学习内容，引发学习者自主学习、合作学习，并且学会深入思考等问题还须深入研究。

由于游戏软件的流行，人们已经习惯游戏式及模拟式等新形态的学习方法，因此，用游戏与模拟的方式进行课程学习，让学习者借助体验的过程获取知识，成为提升学生自主学习能力的方法。目前的网络社群平台设计几乎都会运用到某几项游戏化元素，以增加与使用者的互动性及使用率。教学课程融合游戏化元素与社群的特性，创造一个虚拟学习空间，让学习者到虚拟空间中学习知识，学习者之间能及时交互。交互为学习过程中不可或缺的环节，具有信息传达、情感沟通、评价学情、促进反思等作用。同时，借助游戏的方式让学习者探索虚拟空间并自由选择有兴趣的内容阅读，在探索的过程中吸收空间中携带的知识。

二、融入学习过程的互动技术

将互动技术应用于学习的案例越来越多，如将虚拟的学习环境与游戏相结合，让使用者体验游戏式学习，加深对知识的记忆。基于模拟的学习能巩固知识，促进知识迁移和其他技能的获得，因而会产生更强的学习动机。数字化技术要融入学习中，一般会进行互动化的设计，数字化学习的发展趋势中应用到几项正在发展的技术，其中互动技术与实境技术用于设计模拟体验课程有助于学习模式的突破，使人机互动与实境呈现被有效运用在学习中。

（一）人机互动

随着数字化技术的进步，越来越多的新技术融入教学活动，要想实际建构互动化的数字化教学资源，则涉及人机互动技术(Human Computer Interaction，简称HCI)。人机互动主要探讨人类与计算机技术互动沟通的情形，由人类思考想让计算机做什么，通过某种传感器接收人与计算机的互动，借助语言、肢体动作或其他互动模式的信息给传感器，传感器将接收到的信息反馈给人类以完成人机互动沟通。人与机器之间的沟通需通过人机界面，使用者借助某种界面，对机器下达命令，机器执行命令并通过此界面进行反馈。人机界面需要考虑使用者的满意度，键盘鼠标等输入设备满足使用者的生理需求与心理需求，使用者可以很轻松地对计算机下达指令。学习系统人性化、界面友好是影响满意水平的重要因素。除了传统的键盘鼠标之外，人类追求更智慧化的方式与计算机沟通，人与计算机之间的互动方式越来越多样化，为了用更直接、更简单的方式结合虚拟与实体空间，发展出更多类型的传感器处理信息以及与这些机器沟通的人机界面。

（二）实境呈现

为了增加课程与学生的互动性，使学习者能在教室中体验到现实中的空间环境，突破传统教学无法呈现临场环境的缺陷，常见的方式是将课程内容结合实境技术，运用3D模型构建一个模拟环境，让学习者与虚拟环境中的物件互动。实境技术有增强现实、虚拟现实以及混合实境。实境技术的应用是为了突破空间的限制，将虚拟的世界融到真实世界中。对教学而言，扩增实境可以将补充的资料叠加在真实世界中，让使用者在真实环境中学习。虚拟现实可以将真实环境复制到虚拟世界中，让使用者不必到真实地点就能在虚拟的环境中学习。虚拟环境中出现的各类对象都是采用虚拟现实设备创建，并作用于用户的听觉、视觉和触觉，与其进行交互作用，从而产生身临其境的感受。混合现实结合虚拟与实体的世界，让不同时空的使用者合作学习。

三、学习者需求与体验学习对学习效能的影响

体验式学习中重要的保障条件是学习环境的构建，学习环境能促进学习者主动构建知识的意义和促进学习者能力生成的外部条件。有研究者认为，学习环境是支持学习者学习的各种条件的集合。将互动数字技术与教学课程结合，在可具体实践的条件下进行互动体验学习课程设计，使用体验式教学的方法，将学习环境结合增强现实、虚拟现实以及混合现实等技术变为虚实共构的学习空间，使学习者能在即时互动的学习中获得反馈，让学习者沉浸于学习活动中，这将成为未来互动体验式学习环境构建的趋势。

未来的学习模式中，内容、技术都很重要，但还有一项空间要素比重会提升，学习空间一旦被翻转，可能带动其他学习模式的产生，产生“空间即是教师的重要变革”。数字化学习要素的构成如图1所示。

图1 未来数字化学习构成要素

体验学习(Experiential Learning)是教师引导学生亲身体验大自然、参与社会服务、实地进行调查、访问、参观与实验、实际进行讨论与发表、设计和生产工艺作品以及进行生产活动等真实活动，再通过反思与分享，以发现活动意义与价值并实现学习目标。体验式学习环境能为学习者带来轻松、愉悦的积极情绪，能够激发学习者学习的内部动机。体验学习的建构观点即从自身出发，使学生能从体验的过程中真实地学习，并提升自我成长的能力。

体验式学习的核心在于建立一种仿真学习环境。体验学习中学生是教学过程的主角，教师则是协助者，从旁引导学生与学习环境交流，使学生通过体验活动来反思及批判，获得新知与技能并内化于心。体验学习相关活动多以小组、团队方式进行课程设计，教学过程开放，在没有标准答案的前提下，营造包容性的学习环境，促进学生的团体凝聚力及团体认同感，跳出过去有标准答案的教学方式，提供互动、交流等机会。

本研究发现，体验式学习相对过去传统知识传递式的教学有更好的教学成效，在知识、行为以及心理层面上都有良好的效益。学习者自我效能和数字化学习满意度之间呈显著的正相关关系。体验学习在自我效能的强化过程中，能提升学习者面对困难的自信心、同伴之间的互动、解决问题的能力，并培养出主动学习与自我调节的信心。由此可知，传统知识传递的授课方式加入实际体验与操作，能有更好的学习成果，也借助实际体验与操作的过程，提升学生的自信心，体验学习对学习者的自我效能有正向影响。

四、学习环境构建原则

（一）空间要素

学习空间是学习者进行学习的环境，是学习的必备要素，不论是虚拟空间或是实体空间，都能成为学习空间。在传统的教学模式中，学习者在一间教室上课，需要的是实体教学空间，学习者坐在教室听教师上课。互动体验学习的学习空间需要满足不同的学习需求，具备可随时调整配置的弹性适性。进入数字化学习，则需要一个虚拟空间，学习空间具备信息遍布融入的特质，学习者可以随时上网搜寻资料，或是到一个虚拟的场所进行学习。例如，学习者到某一社群网站寻找资料、发表问题，社群网站就代表一个虚拟的空间。甚至是打破学习场所的扩充学习，带着移动设备到某个场所中进行移动学习。基于上述探讨，我们总结出互动体验学习在空间方面应具备的两个原则：弹性适性原则和遍布融入原则。

互动体验学习的学习空间将成为学生们创新、发明和建构知识的场所，新的教学方法需要新型的学习空间，传统的教室已经不能满足多元化的使用需求，未来教室应具备弹性复合使用的空间特性及适性扩增的学习活动，具备可弹性配置的课桌椅及多元学习情境的扩增，打造为数字化所建构的未来互动体验学习环境。互动体验学习通过弹性适性的原则，使学习空间能按学习者的需求在不同学习类型之间转换。

技术的发展使得信息取得的便利性获得提升，计算机成为现代必备的学习工具，学习空间应具备可连接网络的功能，学习者通过网络进入虚拟学习空间，随时找到学习资源，移动设备的普及也打破了教学的空间限制形成移动学习，使学习者能随时随地上网寻找学习资源。未来的互动体验学习空间连接实体与虚拟的学习空间，使信息遍布学习空间。

（二）内容要素

目前的教学多为结构式，由教师定义学生的学习内容，课程具有章节架构。而更好的学习方式是学生因为需求而主动去寻找相对应的资源，将学习内容加入游戏化的互动方式使学习者在探索中学习，并带入物件式学习的概念，以主题探索或延伸学习作为课程内容，将“物件”作为可学习的对象，看到物件之后探讨其中所包含的信息。学习者从探索学习中建构资料与知识的关联性，以及利用社群增加学习者之间的讨论与沟通，甚至是竞争，促进学习者主动学习的目的，达到自主学习。基于上述探讨，我们总结出互动体验学习在内容方面应具备的两个原则：游戏探索原则和社群增值原则。

游戏吸引人的特性是竞争，能激起竞争心理的元素有很多，这些开放性的信息发挥人与人之间的竞争本能，引发自主行动的动机。游戏化的元素融入课程设计，能使学习者更主动地学习，学习者会为了挑战自己或同学而提高过去的成绩。游戏化的课程内容给予学习者个性化的选择，学习者各自的选择得到不同的结果，给予学习者掌控、参与学习结果的能力。游戏化的设计能让学生快速知道自己的选择会有什么后果。课程设计者运用自己的想象力，设计出让学习者选择的途径，引导学习者作出更好的选择。与多人互动并引发竞争心理，是游戏的特色之一，社群成为竞争与激励学习的动机。

有共同目标的一群人聚在一起学习，或是一群有共同目标的陌生人，通过网络社群平台聚在一起讨论学习，形成虚拟社群的学习方式。社群成员在学习过程中互相沟通与合作，分享各自的专长及知识，由社群成员合作完成知识的建构。利用得到的反馈再度创新，反馈使任务处理的结果变得可视，尤其在犯错或遇到困难时，反馈的信息有助于学习者成功完成任务。社群成员分享自己的资源、想法或意见，经过讨论整合后成为经验，第三方使用者将这些别人的经验吸收并转化成为新的想法，再度提供给他人参考，资源不断更新增值，并由众人筛选出最合适的资源。通过社群的力量将知识不断创新，使最新的信息形成数据资料，能在开放性的网络平台被搜寻到，并形成不断筛选、更新的资源，形成社群过滤的增值效果。

（三）技术要素

在互动体验学习空间的技术方面，运用技术创造更多学习者与课程的互动性是数字化学习的趋势，实境技术与体验、直觉化、沉浸体验这些特点可以帮助学习者更好地融入学习过程中。互动体验学习课程的教学环境，是由虚拟与实体结合，利用技术将人机互动及体验技术融入教学活动中，摆脱传统的教学方式，变成以空间携带知识信息让学习者自主探索的学习环境。利用大型肢体活动空间及计算机辅助工具、大型投影仪等设备，让学习者身临其境般沉浸到虚拟学习空间，专心体验课程内容。基于上述探讨，我们总结出互动体验学习在学习技术方面应具备的两个原则：直觉互动原则和沉浸体验原则。

在虚拟的学习环境中，为了避免学习者在学习过程中眼睛注视显示屏幕，双手使用键盘鼠标操作系统而造成的动作不协调，容易分心无法专注学习的情况，一般会将直觉互动带入操作方式的设计，让使用者在学习环境中不用分心思索如何操作鼠标、键盘或其他工具。互动教学系统结合虚拟现实与体感互动的数字化技术改变操作数字化学习内容的方式，让使用者以直觉的方式操控，与坐在教室中使用计算机学习不一样。可通过虚拟现实、增强现实及混合现实技术，使学习融入互动的学习环境。

虚拟现实创造一个大型的模拟场所，配合辅助设备，并设计让学习者产生身临其境的沉浸体验，使学习者在虚拟的场所内进行学习活动。例如，当学习者需要重复实践性任务，且这种任务是在现实生活中无法实现或难以重复的时候，如用模拟器练习飞机的起飞和降落或在模拟的医院场景中练习开药方，这类沉浸式模拟环境是有效的。

实体空间与虚拟物件的结合，配合移动设备或穿戴式设备的使用，让学习者在实际场所中探索，借助自己的行动产生学习体验。混合现实将实体空间与虚拟空间融合，配合穿戴式设备的辅助，让学习者在教室中进行学习，形成虚实共构的沉浸体验学习。沉浸体验运用技术辅助塑造一个互动的学习空间及学习情境，以实际体验作为学习的方式，帮助学习者融入学习情境，可以从实际体验中学习到真实的经验。

根据上述内容，本研究基于互动体验式学习环境，按空间、内容、技术三个维度归纳出应俱备的特征，并进一步推导出构成原则，如表1所示。

表1 创新学习环境特征及原则

游戏化的互动体验学习环境以学生为中心，教师转变成为辅助者，课程结合空间、内容、技术三大要素成为互动体验学习的模式。学习空间配合技术辅助，提供学习者能依需求弹性配置的设备，并借助网络连接实体社群与网络社群，形成自主学习与合作讨论的学习方式；空间与内容借助技术辅助，融合虚拟与实体空间，将游戏与探索的互动元素融入课程设计，形成虚实共构的教学环境，使学习者以沉浸在学习过程中的体验学习方式建构个人知识，并借助数字化技术强化空间翻转，使学习内容与学习者产生互动，进而提升学习成效并突破传统教学模式，让学习的方式更多元。