中美游戏化学习研究热点与趋向分析(2000—2022年)——基于Biblioshiny程序的文献计量

魏 婷

(南京晓庄学院 教师教育学院,江苏 南京 211171)

国际游戏化学习的研究持续升温且逐步向深度发展。美国游戏化学习研究走在世界前列,发表的文献居于世界首位[1]。我国游戏化学习研究的热度持续。从现有文献来看,既有研究主要分析国际游戏化学习研究特点以及美国教育游戏发展等,缺乏对中美两国游戏化学习研究的系统性梳理与整体研究图景的剖析。

为了更好地了解中美游戏化学习研究的现状和发展趋势,本研究借由最新的Biblioshiny文献计量工具,在比较的视野中剖析中美游戏化学习研究的格局与热点、主题演变历史与发展趋势,认识中美两国在游戏化学习研究方面存在的共性与差异。一方面,有助于厘清国内游戏化学习研究现状和研究图景,了解我国游戏化学习研究理论和实践发展水平;另一方面,有助于挖掘我国学界有待进一步深入发展的空间,为我国游戏化学习理论研究和实践创新更好地发展提供借鉴和参考。

1 研究设计

1.1 数据来源

数据来自两个数据库,其一是美国科学信息研究所的引文数据Web of Science(WoS)的核心合集(Core Collection)SSCI数据库,其数据代表着国际社会科学研究的高水平成果;其二是中国知网(CNKI)中的核心和CSSCI数据库,代表中文社会科学研究的高水平成果。二者均具有研究前沿的代表性。检索主题词为“游戏化学习”、“教育游戏”、“严肃游戏”,相应地英文检索主题词是“game based learning”、“educational game*”、“serious game*”;文献类型精炼为“articles”、“review articles”;WoS数据库语种限定为“English”;国家分别限定为美国与中国;文献时间限定为2000年至2022年。数据检索时间是2023年8月18日,共检索到有效文献4288篇,其中美国文献2502篇,我国文献1236篇(英文)和550篇(中文)。

1.2 分析工具

Biblioshiny是由意大利那不勒斯费德里克二世大学Massimo Aria博士基于Bibliometrix使用R语言进行二次开发完成的。Biblioshiny是基于网页的数据分析框架,用户可以在交互式网页上进行相关的科学计量以及可视化分析[2]。Biblioshiny在文献分析统计、网络分析以及知识图谱绘制方面具有较强的优势,且开源免费,可以调用R语言可视化软件包,支持WoS等多个数据库中的数据导入,具有良好的拓展性[3]。近几年,闵杰、侯建波[4],姜占好、康佳萍[5]使用Bibliometrix和Biblioshiny对语言学、多模态以及国际科研评价等领域的研究进行了科学计量及可视化分析。鉴于Biblioshiny在全流程的科学文献计量以及可视化展示方面的优点,本文采用Biblioshiny对中美两国游戏化学习研究成果进行文献计量与可视化分析。

2 中美游戏化学习研究的文献计量基本特征

2.1 发文量变化分析

发文量的年度变化一定程度上能够反映出研究热度的变化和未来发展趋势。美国从2000年至2022年,游戏化学习研究发文量变化的年增长率是11.22%,总体呈现上升发展的趋势。大致经历了从2000年到2008年的低速发展时期,零星出现研究成果;从2008年开始研究热度猛增,发文量急剧增加,到2017年这一趋势进一步加剧,如图1所示。

我国中文文献发文量从2000年开始至2006年,也呈现低速发展的特点,之后发文量快速上升,至2009年发文量达到41篇,之后一直在这一发文量上下呈现稳定的波动状态,总体上表现出平稳发展的趋势,如图2所示。我国英文文献发文量从2000年开始至2012年左右,呈现低速发展的特点,此后开始增速,从2019年开始发文量激增,发文量年增长率达到了28.29%,如图3所示。可以看出,我国游戏化学习研究的热度总体上呈现上升发展的态势。

图1 美国游戏化学习研究发文量变化趋势(WoS)

图2 我国游戏化学习研究发文量变化趋势(NKI)

图3 我国游戏化学习研究发文量变化趋势(WoS)

图4 美国游戏化学习研究的前十位机构-作者-载文期刊三基图(WoS)

从发文量变化分析可以看出,中美两国游戏化学习研究起步时间大致相当,在2008年之前都呈现出零星研究、低速发展的特点。之后,两国呈现出持续上升、急速爆发的研究态势。但两国的研究爆发点略有不同,美国分别出现在2008年和2017年,我国则在2009年和2019年。

2.2 研究机构、作者与载文期刊耦合分析

图4显示了美国游戏化学习研究前十位的“机构-作者-载文期刊”交织网络。其中,核心研究机构主要集中在佛罗里达州立大学、加州大学圣巴巴拉分校、北卡罗来纳州立大学、俄克拉荷马大学、罗格斯大学、密苏里大学、中佛罗里达大学、密西根州立大学、威斯康星大学、阿拉巴马大学;核心期刊包括Computers in Human Behavior、Computers &Education、Educational Technology Research and Development等,涉及教育技术、计算机科学、科学教育、健康游戏、严肃游戏等领域。

位列高产作者前十的分别是Fengfeng Ke、Richard E. Mayer、Victor Law、Chen Ch、Leonard Annetta、Bodzin AM、Bressler DM、Azevedo R、Lester J、Fernandez-Manjon B。其中,最具影响力的作者是Richard E. Mayer,他是加州大学圣巴巴拉分校心理与脑科学系教授,他的研究兴趣主要在多媒体学习、计算机支持的学习和基于电脑游戏的学习,目前主要关注教育游戏有哪些特征能够促进深度学习;其次是Fengfeng Ke,佛罗里达州立大学教育学院教育心理与学习系统系教授,研究重点是特定领域学习与游戏机制的整合设计;再次是Leonard Annetta,东卡罗来纳大学教育学院数学、科学与教学技术教育系教授,研究兴趣是探索严肃教育游戏对学生科学学习的兴趣、结果与态度等的影响。

图5 我国游戏化学习研究的前十位机构-作者-载文期刊三基图(WoS)

WoS数据库中我国游戏化学习研究的“机构-作者-载文期刊”三基图(图5)以及CNKI中的数据显示:核心研究机构主要是香港教育大学、台湾师范大学、香港中文大学、清华大学、台湾科技大学、香港大学、华东师范大学、华中师范大学、北京师范大学、台湾中央大学、北京大学、陕西师范大学等;核心期刊包括Journal of Educational Computing Research、Educational Technology &Society、Computers &Education、British Journal of Educational Technology、电化教育研究、现代教育技术、中国电化教育等。

发文量位列前十的作者分别是:Xie Haoran、Zou Di、Hwang Gwojen、Chen x、Wang m、Yasin a、Hooshyar d、Lim h、Shang Junjie、吴建华。其中,最具影响力作者位列前三的分别是:Shang Junjie(尚俊杰),北京大学教育学院学习科学实验室主任,主要研究方向包括基于数字游戏的学习、学习科学与技术等;Xie Haoran(谢浩然),香港岭南大学电脑与决策科学系教授,研究兴趣主要是教育中的人工智能、机器学习等;黄国祯(Hwang Gwojen),台湾科技大学数位学习与教育研究所教授,研究关注数字游戏对学生学习成绩、学习动机等的影响。

3 中美游戏化学习研究的概念结构图谱分析

3.1 关键词共现网络分析

图6 美国游戏化学习研究关键词共现网络(WoS)

关键词共现网络(Co-occurrence Network)分析能够反映出当前的研究主题。对不同关键词的中介中心性进行可视化分析,可以发现和衡量关键词的重要程度。每一个中心性节点表示一个关键词,节点越大表示该关键词出现的频率越高。

参考图6中心度的关联线以及这些关键词的聚类划分,不难发现美国游戏化学习研究的关注点主要聚焦在五个方向:围绕着严肃游戏的虚拟现实(virtual reality)、元分析(meta-analysis)、干预(intervention)等话题关注严肃游戏的技术实现、研究方法等;以游戏化学习为核心的心流(flow)、动机(motivation)、参与(engagement)、自我效能(self-efficacy)等关键词显示这一方向的热点仍然是动机、学习体验等主题;围绕着教育游戏的关键词评估(assessment)、反馈(feedback)、教学设计(instructional design)等则显示教育游戏方向更加关注游戏的教学设计;另外,以核心关键词视频游戏(video games)为中心展现出新兴的应用方向,如康复(rehabilitation)、体育活动(physical activity)、移动健康(mhealth)等;围绕着游戏化(gamification)的研究则更加多元,如教育技术(educational technology)、沟通(communication)、设计(design)等。

图7 我国游戏化学习研究关键词共现网络(WoS)

图8 我国游戏化学习研究关键词共现网络(CNKI)

分析我国游戏化学习研究关键词共现网络(图7和图8)发现,也大致围绕五个方面展开。其一,围绕游戏化学习以及教育游戏,研究热点主要聚焦在移动学习(mobile learning)、教师教育(teacher education)、创造力(creativity)、学习动机、学习科学、探究学习、学习体验、学习效果、实证研究、教学设计、翻转课堂、儿童阅读等;其二,以严肃游戏为核心,关注虚拟现实、培训(training)、安全教育(security education)、增强现实等;其三,围绕教与学的策略(teaching/learning strategies),研究关注交互学习环境(interactive learning environments)、教学方法(pedagogical issues)、提升课堂教学(improving classroom teaching);其四,新兴的技术应用,如人工智能,以及与此相关的学习分析等;最后,围绕关键词游戏化则表现出对学习环境、慕课等实践应用环境的关注。

3.2 主题趋势分析

主题趋势(Trend Topics)分析展现了研究主题在一定时间范围内主要作者关键词的演进动态,能够反映出某个时间段内的研究热点及发展走向。

图9 美国游戏化学习研究年度频次前三位的作者关键词爆发与持续时间

美国游戏化学习研究年度频次前三位的作者关键词的演进动态如图9所示。其中,持续时间位列前三的是建构主义(constructivism),持续时间是从2005年至2014年,在2010年出现频次高峰(2次);评价(evaluation),持续时间是从2010年至2018年,2011年频次高峰(7次)出现;内在动机(intrinsic motivation),持续时间是从2009年至2017年,在2013年出现频次高峰(4次)。分析演进动态可以发现,关键词的生命期越长,说明围绕关键词的相关研究越发基础与重要,这三个主题已渐渐演化为美国游戏化学习研究领域的基础理论或经典问题。

主题频次年度最高的关键词除了严肃游戏(104次)、游戏化学习(91次)、教育游戏(48次)外,紧随其后的3个关键词是视频游戏(40次)、学习(38次)和虚拟现实(33次),爆发的年度分别是2019年、2017年和2018年,这反映出近几年美国游戏化学习研究的热点。除此之外,还可以发现近几年新兴的研究主题有:气候变化(climate change)、学习支持(learning supports)、自闭症(autism)、干预和康复等。

图10 我国游戏化学习研究作者关键词爆发与持续时间(WoS)

图11 我国游戏化学习研究作者关键词爆发与持续时间(CNKI)

我国游戏化学习研究作者关键词持续时间位列前三的分别是:动机、小学和创造力,频次爆发的年份分别是2016年、2016年和2018年(如图10所示)。主题频次年度最高的关键词除了游戏化学习(25次)、严肃游戏(21次)、教育游戏(10次)外,紧随其后的是虚拟现实(9次)、学习(7次)以及动机(4次),频次爆发的年份是2020年,2021年和2016年。近两年新兴的研究主题有:康复、自我效能、支架(scaffolding)、学习结果(learning outcomes)、桌游(board game)等。

CNKI数据显示(如图11),持续时间位列前三的作者关键词分别是教育游戏(9年)、学习平台(7年)、虚拟现实(7年),频次爆发的年份分别是2016年,2012年和2014年。关键词年度频次由高到低前十位分别是:游戏化学习(60次)、教育游戏(24次)、游戏化(17次)、虚拟现实(4次)、游戏化教学(4次)、翻转课堂(4次)、人工智能(4次)、设计(4次)、学习动机(4次)、学习效果(4次),频次爆发的年份除了虚拟现实是2014年外,其余均在近五年。近几年新兴的关键词有:学习活动、元分析、学习兴趣、学习分析、人工智能、儿童阅读、MOOC、增强现实、STEM、学习体验、游戏机制、移动学习等。

分析关键词共现网络以及关键词的演进动态可以看出,中美两国游戏化学习研究既有共同旨向又有些许差异,主要表现在:其一,从研究聚类上看,美国严肃游戏的中心性最大,说明美国围绕严肃游戏的研究最活跃。我国严肃游戏的研究仅在英文期刊中被筛选出且中心性小。相较于美国,我国严肃游戏的研究滞后[6];其二,动机是中美两国学者共同关注的主题,且持续时间长。动机以及与此相关的主题如心流、沉浸等已演化为两国游戏化学习研究的经典主题;其三,虚拟现实是中美两国近些年研究持续关注的热点问题,但两国热度爆发的时间点稍有不同,美国是在2018年,我国的文献显示在2014年(CNKI)和2020年(WoS),说明我国游戏化学习领域对虚拟现实的探索更早一些。围绕着虚拟现实的新兴技术及其应用是两国近几年研究的热点,且未来仍具有较强的研究潜力。例如,建立以虚拟现实技术为基础的学习评估系统,监测游戏化教学对学生学习成果和技能发展的影响;研究如何培养教师在虚拟教室开展游戏化教学的技能等等。

4 中美游戏化学习研究的知识结构图谱分析

4.1 文献共被引网络分析

图12 美国游戏化学习研究文献共被引网络图谱

文献共被引是指施引文献中的参考文献同时被其他文献作为参考文献的情况。文献被引频次可以作为评估文献影响力的一个重要指标。

图13 我国游戏化学习研究文献共被引网络图谱(WoS)

分析美国游戏化学习研究文献共被引网络图谱,如图12所示。Gee JP的文献被引频次最突出,在美国游戏化学习研究中影响颇大。亚利桑那州立大学教师学院教授James Paul Gee在2003年出版的专著《What video games have to teach us about learning and literacy》中首次以教育学教授的身份严肃地审视玩电子游戏带来的好处,由此爆炸性地开启了美国游戏化学习领域的研究[7]。其次,Thomas M. Connolly等在2012年发表的《A systematic literature review of empirical evidence on computer games and serious games》探讨了游戏对14岁及以上用户的潜在积极影响,特别是在学习、提高技能和参与体验方面[8]。

我国游戏化学习研究文献共被引网络图谱显示(图13),影响力最大的是Juho Hamari等2016年发表的《Challenging games help students learn: An empirical study on engagement, flow and immersion in game-based learning》的文章,该文研究了在基于游戏的学习环境中,参与、心流和沉浸对学习的影响[9]。其次,是2005年Kristian Kiili发表的《Digital game-based learning: Towards an experiential gaming model》文章,研究创造性地提出了一种基于体验学习理论、心流理论和游戏设计的体验游戏模型,用于设计和分析教育游戏[10]。

图14 美国游戏化学习研究文献历史被引网络图谱

图15 我国游戏化学习研究文献历史被引网络图谱(WoS)

4.2 文献历史被引网络分析

文献历史被引网络图谱以时间线为轴,呈现高被引文献的历时转移,从而反映研究热点的更替及发展。美国游戏化学习研究文献历史被引网络图谱如图14所示。具体来说,从2004年左右开始,Mayer团队就开始了基于认知科学的游戏化学习相关实证研究,探索个性化代理信息对学生记忆和问题解决迁移的影响(编号为1)[11]、教育游戏中反思提示和直接指导对学习的影响效应(编号为3)[12]、自我解释融入教育游戏的方式(编号为4)[13]、叙事游戏在2小时以内对学生学术学习的影响(编号为7)[14],这些文章在相应年份具有相当的影响力,也说明在这一时期(2004—2012年间)美国游戏化学习研究的热点围绕着游戏化学习效果、参与动机、心流体验等主题,显示出以认知科学为基础的实证研究特色。其中三篇文章(编号为10、11、12)涉及健康话题,使用了元分析方法[15-18],这说明美国游戏化学习研究在2014年左右开始探索以健康为主题的应用研究,这一主题的研究热度一直持续且具有发展潜力。未来可以研究游戏如何影响健康行为,特别是促进锻炼、健康饮食和药物依从性等领域的行为变革,以及游戏化健康教育对社会健康水平和医疗成本的潜在影响等。

分析我国游戏化学习研究文献历史被引网络图谱(图15)发现,2010年后相应年份影响力较大的文献主要集中于游戏化学习在健康教育,尤其是青少年心理健康、性教育方面的研究(编号为1、2、4、6)[19-22],以及在语言学习领域的应用策略研究(编号为7、8、9)[23-25]。此外,最后一篇(编号为11)文献对游戏化学习领域的情绪主题进行了系统地综述[26],展露出这一主题未来的潜力。未来可以研究并创建有效的情感评估工具,以衡量学生在游戏化学习过程中的情感反应和情感智能的发展,探索如何利用游戏化方法,为学生提供个性化的情感支持,帮助学生克服焦虑、情感压力等问题。

5 结 语

本研究运用基于R语言Biblioshiny程序的文献计量方法,以Web of Science核心集数据库和CNKI数据库为数据来源,对中美两国游戏化学习研究文献进行计量和可视化分析,主要结论如下:

中美两国游戏化学习研究文献数量整体上呈现齐头并进的增长态势,尤其是在2018年前后研究热度明显上升;游戏化学习研究在中美两国多学科交叉特色明显;美国更加注重理论研究,分布学科也更为广泛;中美两国均对游戏的设计以及游戏对学生的影响十分关注;两国对游戏化学习在生命健康、康复治疗等领域的研究展现出兴趣,同时围绕虚拟现实的新兴技术及其应用也是两国近几年研究的热点且具有未来研究潜力。

从研究格局上看,美国游戏化学习研究的格局与我国稍有不同。美国以游戏化学习为中心和以教育游戏为中心的研究主题的关注点各有取向、特色不同。游戏化学习主要聚焦在动机、心流等基础理论的研究,以认知科学与学习科学为基础的实证研究特色鲜明,教育游戏则主要围绕教学实践展开,游戏教学设计与效能评估等主题一直是研究的热点;而我国围绕游戏化学习和教育游戏的研究主题则展现出交叉融合的特点,更偏向教学实践应用研究,涉及学习动机、学习体验、学习效果、翻转课堂、儿童阅读等主题。

尽管我国游戏化学习研究与美国起步大致相当,且都呈现出热度上升的增长态势,但就国际影响力来看,我国仍有相当的差距。首先,我国游戏化学习研究多集中于应用研究,理论基础研究较为单一和薄弱。考虑到游戏化学习研究涉及学科和应用场景的广泛性,可从推动跨学科深度融合的角度开展研究,尤其注重与认知科学、学习科学、计算机科学等学科的交流与知识融合,从中挖掘游戏化学习研究的理论创新点;其次,我国游戏化学习研究仍需规范实证研究,注重科学研究方法的使用。我国学者可以结合国内丰富的游戏化学习应用案例,采用循证、规范的方法探讨游戏化学习的科学命题,从描述性研究走向描述性研究与解释性研究相结合,提高对现实问题的解释力。

本研究存在一些局限与不足。采集的数据仅限于中美两国学者在Web of Science的核心合集SSCI数据库和CNKI中的核心与CSSCI数据库,会遗漏游戏化学习研究的部分文献,因此分析结果可能与实际存在一些偏差。此外,尽管中美两国游戏化学习研究二十年有余,但从发展趋势来看,仍未达到成熟阶段,因此本文仍借由Biblioshiny程序的分析框架进行比较分析,待该领域研究更加成熟之后,可构建更为系统地比较分析框架,从宏观到微观更加具体而细致地分析与评估该领域的研究。