教育游戏结构设计论文范文

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一、学习风格和适应性学习

“适应”是指个体与环境达到和谐关系的动态过程，表现在个体改变自己以适应环境，也包括个体改变环境使之满足自己的需要。适应性学习本质上是一种适应个体学习需求的个性化学习，主要是依据学习者的学习风格、知识水平等特性适应性呈现学习内容和学习导航，同时学习者也能够自我组织，制定并执行学习计划，自主选择学习策略，控制整个学习过程，对学习进行自我评估，激发学习兴趣和动机，从而促进学习者的有效学习。其中，对于学习者特征，学习风格是影响个性化学习的最重要因素之一，因此，在多媒体教学中需要考虑学习风格设计和组织教学内容，并依据学习风格，运用与之匹配的教学策略。学习风格是学习者特有的认知、情感和生理行为，它是反映学习者如何感知信息、如何与学习环境相互作用并对之做出反应的相对稳定的学习方式。已有大量的学习风格理论被提出和验证，较为典型的有Keefe学习风格模型、Kolb学习风格模型和Felder—Silverman学习风格模型。其中，Felder—Silverman学习风格模型已得到越来越多研究者的认可，被CS383、MASPLANG、LSAS、TANGOW等国外著名的自适应学习系统采纳，在大量实验数据的支持下，证明了其良好的适用性和可信度。它根据学生对信息的接受和处理方法的不同，将学生的学习风格分为4组维度、8种类型，即活跃型与沉思型（信息加工维度）、感悟型与直觉型（感知维度）、视觉型与言语型（信息输入维度）、序列型与综合型（内容理解维度）[11]。在每个维度的两类学习风格中，学习者可能更倾向于某一种风格，例如，在内容理解维度上某些学生可能倾向于序列型多一点，而倾向于综合型少一点。本研究将以内容理解维度为依据设计适应性教育游戏。

二、适应性教育游戏设计

（一）适应性教育游戏设计策略不同的学习者，根据自己不同的学习风格，采取的学习策略是不一样的。因此，教育游戏应遵循学习者的学习风格进行设计，以内容理解维度为例，在游戏界面中应该同时表现为如下设计策略，为学习者提供适应性学习导航：1.序列型知识导航学习内容主题排序的导航策略是将学习内容按逻辑划分成小的单元，采用组块的方式将学习内容按主题的逻辑关系进行排序，然后由学习者或系统控制导航过程，使学习者一步一步地按照学习内容主题的逻辑顺序进行学习。例如，使用“下一个”的控制策略，当学习者学完某一组块的内容之后，自己按或者系统自动切换“下一个”再进行接下来的一个组块内容。这种控制策略可以让学习者具有足够的反思时间，同时也减少了学习者的认知负荷。2.综合型知识导航学习内容主题采用的是全局导航策略，系统给学习者提供学习内容的整体视图，能够让学习者在整体上把握学习内容的基本结构，使学习者可以根据自己的思维过程控制导航过程，从而使学习内容呈现过程符合学习者对学习内容的理解过程。

（二）适应性教育游戏结构设计模型与实现1.适应性教育游戏设计结构模型本游戏是为小学五年级学生设计的练习四则运算题，其结构设计模型，如图1所示[12]。由教师根据序列型和综合型设计游戏界面，同时组织学习内容。学习者可以采用两种方法进行练习：一种是直接进入四则运算游戏，教育游戏默认为给学习者推荐序列型游戏界面，当然学习者也可以根据学习偏好自主选择游戏界面；另一种，学习者首先经过一个基于Felder—Silverman学习风格模型设计的所罗门学习风格量表[13]，然后，教育游戏会根据测定后学习者学习风格适应性呈现游戏界面和学习内容。2.适应性教育游戏设计实现通常可以采用使用Flash、GameMaker或Scratch等软件开发教育游戏，本研究则采用Flash教学软件开发适合五年级学生练习的四则运算题。游戏学习过程为：当学习者算对一道题后，奖励1枚小红花（伴随掌声）；算错没有红花（伴随鼓励声），同时学习者可以点击游戏界面自动弹出的智能MSAgent[14]，它会给予学习者一定指导，帮助其完成四则练习。为了适应学习者的学习风格，本游戏基于Felder—Silverman学习风格模型采用两种设计策略：序列型四则运算游戏和综合型四则运算游戏。（1）序列型四则运算游戏：序列型学习者倾向于线性学习，愿意采用小步子学习原则解决问题，在游戏中表现为提供“下一个”的控制策略，逐渐引导学习者完成“加、减、乘、除”学习任务，如图2所示。（2）综合型四则运算游戏：综合型学习者更倾向于非线性学习，习惯先在整体上把握学习内容的基本结构，然后根据自己的思维过程控制学习导航，在游戏中表现为“加”、“减”、“乘”、“除”四项练习并排出现，学习者可以根据自己的意愿任意选择练习直至完成学习任务，如图3所示。

三、适应性教育游戏实验设计与结果分析

本研究主要探讨四个问题，一是调查学生学习风格对选择教育游戏类型的影响；二是调查性别对选择教育游戏类型的影响；三是研究适应学习者学习风格的教育游戏对学习者学习效率的影响；四是调查研究影响学习者使用教育游戏的因素。

（一）实验设计本实验选取吉林省某实验小学五年级70名学生作为研究对象，男生38人，女生32人，通过所罗门学习风格量表测定后，23人（男生11，女生12）学习风格属于序列型，47人（男生27人，女生20人）学习风格属于综合型。此外，为了研究第三、第四两个问题，将学生随机分成两组，实验组（适应学习者学习风格呈现四则运算游戏界面）和控制组（默认呈现四则运算游戏界面），每组各35人。

（二）数据结果分析1.调查学生学习风格对选择适应性教育游戏类型的影响本研究面向70名小学生调查学习风格对选择适应性教育游戏类型的影响，通过交叉表分析得出研究结果如表1所示，75.7%的学生选择了综合型教育游戏类型，仅24.3%的学生选择了序列型教育游戏类型，可见大多数学生愿意采用综合型教育游戏进行学习。此外，也可知序列型学习风格的学生73.9%选择了综合型教育游戏，综合型学习风格的学生23.4%选择了序列型教育游戏，进一步证实了综合型教育游戏比较受学生欢迎。2.调查性别对选择适应性教育游戏类型的影响本研究面向70名小学生（男生38人，女生32人）进行调查性别对选择适应性教育游戏类型的影响，通过交叉表分析得出研究结果如表2所示，38名男生中有31人选择综合型教育游戏，32名女生中有26人也选择综合型教育游戏，可见无论男生或是女生都愿意选择综合型教育游戏进行学习。此外，也可知序列型学习风格的男生中81.8%选择了综合型教育游戏，序列型学习风格的女生中75.0%选择了综合型教育游戏，同样，进一步证实了综合型教育游戏比较受学生欢迎。3.适应性教育游戏对学习效率的影响本研究通过实验组和控制组两组学生在相同学习时间内（设定5分钟），获得红花数量为评价依据，采用独立样本t检验方法探究适应学习者学习风格的适应性教育游戏对学习效率的影响，研究结果如表3a、3b所示。从表3a统计信息中可以看出，实验组与对照组人数都是35人，其中实验组在规定时间内所获红花数量均值是37.80，控制组在规定时间内所获红花数量均值是33.03；从表3b独立样本t检验统计信息中可以看出概率p值是0.000<0.05，说明在0.05显著性水平上实验组与控制组中的学生能力有显著性差异，另外从两样本均值差为4.771可知，学习者在适应学习者学习风格的适应性教育游戏中学习效率更高。4.调查研究影响学习者使用教育游戏的因素教育游戏可以为学习者提供一个自由、有趣的学习环境，有助于激发学习者的学习兴趣，同时，对培养学习者的操作能力、创新能力发挥着重要的作用。然而，教育游戏目前还无法真正融入到学校学科教学中，以至于出现各类游戏产品很多，但是真正得到有效应用的却很少。排除一些人主观主导因素之外，比如，一些教育工作者和家长对教育游戏的认识严重缺失，对于教育游戏自身的设计受哪些因素影响，这正是本文重点要研究的问题。教育游戏软件设计的好与坏，使用者的语言最有说服力。本研究主要围绕影响使用教育游戏进行学习的因素进行调查，通过实验组和控制组两组学生反馈信息，本文对其进行了梳理，总结出了四大因素，即“趣味性”、“愉悦性”、“易操作性”、“灵活性”，如表4所示。从表4数据统计可知，实验组中71.4%的学生认为“趣味性”是影响使用教育游戏进行学习的一个因素，控制组中65.7%的学生给出同样认可；实验组中65.7%的学生认为“愉悦性”是影响使用教育游戏进行学习的一个因素，控制组中68.6%的学生给出同样认可；实验组中74.3%的学生认为“易操作性”是影响使用教育游戏进行学习的一个因素，控制组中62.9%的学生给出同样认可；实验组中71.4%的学生认为“灵活性”是影响使用教育游戏进行学习的一个因素，控制组中68.6%的学生给出同样认可。由于在本研究中实验组和控制组所用的教育游戏软件是一样的，给出几乎一样的反馈也不足为奇，可以说“趣味性”、“愉悦性”、“易操作性”、“灵活性”是目前多数游戏开发过程中需要考虑的公认的四要素。但是值得思考的一个问题，“为什么一样的游戏，在学生已有知识水平几乎没有区别的前提下，实验组和控制组却有着不一样的学习效率？”究其根本原因差别在于“适应性”和“非适应性”，实验组的学生进行的是适应学习者学习风格呈现四则运算游戏，而控制组的学生则不是。也即实验组的学生是一种个性化学习，四则运算游戏是适应学习者学习风格而呈现游戏界面，充分考虑了学习者学习偏好特性，正是因为个性化因素成分存在，导致实验组的学生学习效率要高。因此，影响使用教育游戏进行学习的因素除了上述四大要素外，更重要的还应该具有“适应性”，也正是目前多数游戏都忽略了最重要人的因素，人的特性，没有开发适应学习者学习风格的游戏，导致很多游戏即使开发出来，也不能被很好地利用，教育游戏的适应性是关键因素，即实现学习者个性化学习，教育游戏开发者一定要考虑学习者特征，才能使教育游戏被高效利用。

四“、适应性”教育游戏应用思考

中国有句老话，“告诉我，我会忘记；给我示范，我可能会记得；让我参与，我将真正理解。”“适应性”教育游戏让学习变得更“沉浸”，使呆板、无趣的学习变得更加生动、情趣，这不仅实现了游戏课件根据学习者特性适应性地呈现知识内容的需求，而且也能够根据学习者根据自身学习偏好自选、定制游戏学习过程，给予学习者足够的自主学习空间，真正做到因材施教，做到个性化学习，有助于提高学习成绩。诚然，伴随着翻转课堂、在线MOOC、大数据学习分析等时代的到来，也给“适应性”教育游戏应用发展带来新思路。1.大数据时代的“适应性”教育游戏学习分析大数据学习分析能够为每一位学生都创设一个量身定做的“适应性”游戏化学习环境，通过记录学习历史数据，分析和预测学生的学习态度、学习行为和知识掌握程度，并提供可视化的精准跟踪报告，通过条形图、扇形图等可视化方式，详细呈现学习概况、问题集中点、整体水平等数据，为教师教学或者学习者自学提供可靠的参考[15]。教师可以帮助避免课堂讲解难度过大或过小，自学者可以看到自己的努力程度和掌握水平，通过这种与自我的信息对称过程，能够让学习者感受到自我掌控的成就感。脑神经学的研究已经可以证明，当人们有自我掌控的感觉，内啡肽、催产素都会分泌的更多，一种叫做“乐观”的东西就出现了，生理和心理的健康水平就会因此提高，展开行动和追求成就的动力相应增强。同时，学习环境向每个学生提供独特的个性化学习建议，推荐恰当的学习进度、难易适中的学习内容，满足适合学生“最近发展区”的学习，解决“有教无类”问题，不但能激起学生的求知欲和积极性，提高学习者的学习动机，而且利于培养学习者的创造性思维和综合解决问题的能力，促进智慧学习发展。2.MOOC建设中融入“适应性”教育游戏策略MOOC以其丰富的资源和开放的、随时随地的学习方式，受到渴求知识的人们的青睐。然而在众多学习者中，争取坚持到最后，获得认证的学习者所占比率很少，就其原因除了需要考虑完善MOOC平台外围的技术交互功能外，更重要的因素是如何在课程内容建设中进行改变。MOOC的学习应该是基于兴趣而产生的学习，是一种主动学习，是一种针对自己的个性化学习，也是社会化学习。MOOC的真正问题是，如何提高课程的“玩课率”而不是“完课率”。让MOOC课程发展得更有趣，学习者能在自由自在的状态下充分享受学习的乐趣，能在MOOC课程中尽情享受与老师、同学交流互动的喜悦，让课堂自然而然充满学习的氛围，成为真正意义上（而非形式上）的学习型组织。“适应性”教育游戏策略为MOOC的建设带来福音，即形成个性化MOOC，不但给学习者带来学习愉悦，还能为不同学习者在游戏化学习中推送不同的学习知识点，在很大程度上激发了学习者参与学习的积极性以及提高学生个体对知识的成就感和认知程度，为降低辍学率、提升完成率提供了有力保障。3.翻转课堂与“适应性”教育游戏相融合传统教学模式是老师讲，学生听，而教育研究者都知道，老师与学生之间、学生跟学生之间的沟通与讨论是最有效的学习。可汗学院颠覆了传统模式，开发了“翻转课堂”模式，将学习流程“反过来”，即学生在家里学，然后到学校上课跟老师和同学讨论。在“反转式教学”中，能够充分调动学生的自主性。然而，书本常常是无趣无味的，即使在课堂中有教师亲身指导情况下，学生都未必用心学好，何况没有教师指导？学生的学习效果又是如何得到保障？俗话说“兴趣是最好的老师”，但兴趣从何而来？不排除天生的好奇心驱使，但更多学生需要的是后天巧妙的引导，而书本知识或老师讲课大多缺乏因势利导，对学生的心理没有把握，不能带领他们入门；游戏却充分利用了对人性心理的认知，环环相扣，如果能在游戏中培养孩子对学科知识的兴趣不是很好吗？事实证明，情况的确如此，课后的知识学习如果是以一种游戏化方式呈现，尤其是融入了“适应性”教育游戏，在学习进行中不断获得一些小小的激励，进步越大奖励越多，同时根据自身学习进度和对知识的掌握程度，适应性地呈现学习内容，学习者玩出了乐趣，结果就很不一样了。比如，当学生答题正确，就会出现所获得分数，就会朝学习终点线移动更近，同时下一个问题变得更难，因此有了“适应性”。

总之，游戏互动学习的最终目的是最终实现精准化、个性化的服务。基于学生个体的兴趣、特长，取其所长补己之短，更好地解决学生在学习中的个人盲区。“适应性“教育游戏可最大限度地激发用户的内在动机，提高学生的粘性和忠诚度，进而对学习者在认知（如可以改善注意力、专注力和反应时间）、动机（如鼓励成长）、情感（如引发积极的情绪状态）等方面产生正面影响。当然，在课堂上引入“适应性”教育游戏，并不意味着纸质书籍的末路。混合式学习也并不意味着取代线下课堂。但是，“适应性”教育游戏可以通过新的技术方案来帮助解决需要时间检验的教学实践的长期问题，同时可以拥有最好的新事物和最好的旧事物。大数据时代的“适应性”教育游戏学习分析可以帮助教师回答关于评估的问题，培养孩子们的自我认知、自我反思和自我评价等元认知能力。然而，“适应性”教育游戏课程效果好，需要教师付出得更多，同时也意味着教师要有更高的水平。一个主题怎样展开，需要设计哪些活动，如何使活动更具有整体性、综合性，需要根据学生的知识能力发展情况、学习风格偏好等学习个性特征进行调整，都要靠教师动脑筋把握。正如英特尔公司董事会主席贝瑞特博士曾说“计算机不是什么神奇的魔法，教师才是真正的魔术师!”

五、研究结论

能不能让孩子在游戏中获益？有没有促进学习的游戏？本文研究给出了肯定的答案，游戏化学习改变了学习者的理念和心态，并不是给苦涩的学习裹上糖衣，而是可以培养孩子的创造力和领导力。好的游戏就是一款能够适应学习者特征实现个性化学习的游戏，既能做到教育游戏根据学习者特性适应性地呈现知识内容，又能够做到根据学习者自身的学习偏好自选定制游戏学习过程，给予学习者足够的自主学习空间，真正做到因材施教，这样的游戏称之为“适应性教育游戏”。本文依据Felder—Silverman学习风格模型，设计与开发了适应学习者会话风格的适应性教育游戏，并在吉林省某实验小学五年级70名学生中进行实验研究。研究结果表明，学生在适应自己学习风格的适应性教育游戏中学习，效率明显提高，同时研究显示，无论男生、女生或是序列型学习风格的学生、综合型学习风格的学生都愿意采用综合型教育游戏进行学习，这项研究可为教育游戏设计者提供理论参考。此外，本研究根据学生的使用反馈情况，总结了影响学生使用教育游戏的公认“趣味性”、“愉悦性”、“易操作性”、“灵活性”四要素外，更重要的是提出了第五要素———“适应性”。最后，伴随着翻转课堂、在线MOOC、大数据学习分析等新技术、新模式出现，探讨了“适应性”教育游戏应用发展新思路，同时指出游戏化教学做的好，教师是关键因素。总之，游戏中有了适应性，就能吸引学生主动参与式学习，能够为学习者提供个性化学习服务，能够有助于激发学生的学习兴趣，提高学习动机和学习效率。设计一款适应性教育游戏能给学生带来正能量，本研究成果可为教育技术领域在游戏设计研究方面提供一个研究新视角。下一步研究重点是继续探讨影响学生对信息的接受和处理方法不同的其他3组维度和6种类型，即活跃型与沉思型（信息加工维度）、感悟型与直觉型（感知维度）、视觉型与言语型（信息输入维度），比如有的学生属于言语型学习风格，喜欢使用纯数字表示进行四则运算，有的学生属于视觉型学习风格，喜欢使用类似苹果、香蕉、鸭梨等实物图片表示进行四则运算。此外，适应性教育游戏不仅仅考虑学习风格，认知水平的适应性同样重要，比如计算过程中出现的问题比较难，教育游戏便会自动调整难度系数适应学习者认知水平动态组织与呈现练习题。

作者：李馨单位：中央电化教育馆中国电化教育杂志社