遠程教育自適應混合游戲化教學方法研究

彭 麗 王 立

(1.湖北廣播電視大學，湖北 武漢 430074；2.國家開放大學，北京 100039)

一、引言

現階段科學技術迅猛發展，人們的學習方式也在改變，線上教育逐漸成為主流的教學方式。2020年1月29日，國家教育部明確提出要利用網絡平臺，“搭建云課堂，讓孩子們在家也能開展學習”[1]，并于2020年2月 28日發出《部署統籌做好教育系統新冠肺炎疫情防控和教育改革發展工作》的通知[2]，通知指出，要進一步做好在線教育教學，既要明確當前線上教學“教什么”和“怎么教”，又要不斷探索開學后課堂教學與線上教育的有機結合。

線上教育指以互聯網為平臺，教師和學生在各種教學平臺和終端設備進行教學的方式。“互聯網+”和人工智能時代的來臨，促進了線上教育的蓬勃發展，但與此同時，線上教育面臨的問題也越來越明顯，主要體現在以下幾個方面：與傳統面授教育相比，教學、社會、認知臨場感相對較弱[3]；在網上環境中，學生自制力差、注意力難以長時間集中，導致師生互動、生生互動參與度低[4]；教學沉浸感不強引起的學習動機減弱，學習效果差；學生情緒上的遠程感和孤獨感，易導致學生認知能力和主體性發展差等等。現階段許多學者和機構對線上教育進行研究，取得了巨大的進展，極大地緩解了線上教育的一些突出問題。其研究內容[5]主要體現在以下三個方面：技術手段的不斷更新，硬件設備和軟件平臺環境的不斷更新，如Ipad、智能手機各種終端的推陳出新，國開學習網、騰訊會議、云平臺等軟件平臺的層出不窮；各類教學資源的補充，如五分鐘微課、視頻課題、直播課、電子教材；教學手段的更新，如翻轉課堂設計、“以學為中心”的導學設計、跨越式教學等教學設計。這些方式有效地推動了線上教育的教學效果，提高了教學質量，但是在深層次激發學生的主觀能動性和認知能力上收效甚微。美國的著名心理學家Merlin.C.Wittrock提出生成學習模型中學生的主觀能動性的提高能極大地提升學習效果。如何提高學生的主觀能動性需要有效的教學策略進行引導，效果比較顯著的是游戲化教學方法[6]。諸多研究結果也證明游戲化教學方法能夠增加心流體驗，激發學生主觀能動性[7]。心流體驗與認知負荷密切相關，游戲太難或者太易，都會阻礙心流體驗發生，只有當游戲認知負荷與學習者接受能力相匹配時，心流體驗才會發生。[8]

因此，本文針對遠程教育學生學習基礎差異較大且學習需求多樣化的特點，提出一種自適應混合游戲化教學方法，該方法采用自適應的游戲策略，設定混合型游戲規則，增強學習的代入感和沉浸感。除了能夠進一步激發學生的主觀能動性，提升學生認知能力并促進主體性發展之外，還能依據學生的學習基礎進行游戲難度自適應調節，減低認知負荷，獲得良好的心流體驗。

二、游戲化教學的發展現狀

20世紀80年代，采用游戲化教學方式的線上教育(簡稱：線上游戲化教學)在國外獲得了迅速的發展[9]。在2000年，線上游戲化教學逐步成為國內的研究熱點，并出現了一些非常優秀的研究成果[10-11]。以下分別是國外和國內對線上游戲化教學的研究現狀。

1982年Bowman將電視游戲引入到教學設計當中[12]。2001年美國的Marc Prensky出版了《數位游戲式學習》，書中詳細地闡述了數字化游戲學習的概念，論述了游戲學習對學生產生的作用和影響[13]。2002年美國的微軟和麻省理工學院提出了Games-to-teach游戲項目，該項目將現代教學法和藝術化游戲環境融為一體，目的使學生在娛樂中進行學習[14]。美國的Gametrai公司研究的“konwledge tournament”教育游戲因符合學生的身心發展而獲得了廣大師生的歡迎[8]。加拿大的Enlight Entertainment公司開發了小朋友喜愛的動畫人物與同學們一起進行游戲學習[15]。法國的Cryo公司和Canal公司制作了許多優秀的游戲教育產品，通過還原古代歷史場景，融合神話傳說的游戲環節收到廣大學生的喜愛[16]。韓國的Kidnkid公司針對不同年齡的學生設計了“Bubble Shooter Edu-Pangpang”游戲，該游戲教育軟件主要是用于語言技能的學習和培養[8]。日本教育集團Benesse Corporation與中國福利會合作發行的巧虎“樂智小天地”系列產品，融合游戲和卡通人物來對低齡幼兒進行能力和習慣的培養。

線上游戲化教學在國內從2000年開始獲得了廣大研究組織機構、學者和教師的關注，從而涌現了一批優秀的成果，獲得了較大的發展。從2002年開始，華南師范大學未來教育研究中心等一系列機構先后組建了“奧先游戲學習研究中心”、國內首屆“游戲化學習專題研討會”，進行游戲教育理論和實踐研究[17-18]。2004年，上海市教委牽頭向全國公開招標“健康游戲”，意在“寓教于樂”，通過游戲將教育知識結合起來[15]。2005年，尚俊杰和李芳樂等人提出“輕游戲”的概念[19]，“輕游戲”研究游戲的內部特征，將其與教學內容相結合，尋求游戲性與教學性的平衡點，筆者認為“輕游戲”有極大的研究和發展空間。從2010年至2018年以來，出現了各類基于游戲的教育學術研討會[20-21]，2010年至2013年分別舉辦了第二至第五屆數碼游戲化學習國際學術會議。2016年舉辦了“中國教育技術年會”，探討了“游戲化學習與智慧教育”等多個游戲教育主題。2018年舉辦了“全國游戲化教學優課展評活動暨校長論壇”活動[22]，針對游戲化教學進行了熱烈的評選活動。

在這股熱潮下，通過對線上游戲化教學的得失利弊分析，涌現了大批有價值的研究成果。其中，有學者認為線上游戲化教學主要有三個關鍵指標，分別是心流理論、學習動機和認知負荷[23]。心流理論認為大家熱愛游戲正是因為產生了心流體驗。心流體驗促進學習動機和知識吸收，心流體驗與認知負荷密切相關[24]。當游戲認知負荷與學習者接受能力相匹配時，心流體驗才會發生。也就是說，若游戲設計難于學習者自身經驗和水平，學習者將會產生認知負荷，對游戲學習產生灰心失望等情緒。若游戲設計得較為簡單，學習者也對游戲難以產生興趣，對游戲學習產生枯燥乏味等情緒。

整體來說，現階段的大量基于游戲教學的研究成果大多針對中小學生，針對遠程教育、成人教育學生特點的游戲化教學研究較少。因此，展開成人教育學生的游戲化教學設計是當前研究的重點問題之一。

三、自適應混合游戲化教學方法模型

由于游戲化學習的沉浸感和代入感是影響學習動機和學習效果的關鍵因素，而良好的心流體驗是發生在學習者自身水平和游戲難度密切吻合的基礎之上，因此，為了加強游戲化學習沉浸感和心流體驗，提升學習者的學習動機和主觀能動性，文章提出了自適應混合游戲化教學設計模型，如圖1所示。

教學方法設計模型分為三個環節，首先是依據學生個人資料、能力測試、問卷調查對學生學習基礎進行判斷，得出低級、中級、高級三級判斷。然后進入單人游戲和協作游戲環節，單人游戲主要目的在于獲取單元知識點，期間學生可以與教師進行交互獲取游戲幫助。協作游戲是培養學生的協作學習能力，通過生生、師生之間的互動共同完成游戲闖關。通關后學生獲得勛章和學分，教師依據游戲開展情況進行學生學習評價、學習指導建議、游戲改進方法、教學設計反思等。

學生在學習過程中產生基于情境的認知體驗、通過協作的社會性體驗和基于動機的主動體驗。在基于虛擬交互的游戲化學習環境中，通過設置與真實環境相適應的游戲環節獲得對環境的認同感知，通過教學游戲進行知識聯系與生成，結合自己的經驗和環境中游戲信息進行建構，從而形成知識的抽象概念，完成基于情境的認知體驗。通過對戰型、協作型的混合性游戲，學生在游戲過程中獲得教師和同學的指導和協作，從而完成師生與生生互動，獲得基于協作的社會性體驗。最后在“我的勛章墻”上，學生可以了解學習成果，促進在學習過程中的參與、反思等學習行為。積極的學習效果反饋會增強學生的主體學習態度，提升注意力和興趣，進而培養學生形成觀察與反思的習慣，促進主觀能動性和個人成長的發展，達到基于動機的主動體驗效果。

圖1 自適應混合游戲化教學方法設計模型

教師是游戲環節的設計者、引導者、支持者和改進者。游戲設計環節中，教師依據教學目標、教學大綱提煉知識點，將知識點融合在游戲環節中，使得學生在享受游戲的樂趣、增強學習動機的同時，又吸納教學知識，達到寓教于樂的效果。在游戲過程中，教師引導學生完成游戲，幫助學生領會知識內容，同時激發學生的主觀能動性，培養學生認知能力并促進主體性發展。完成游戲環節后，教師需依據學生行為進行教學評價和反思，對學習過程進行記錄，對學習行為進行評價，對教學進行反思和改進。

四、自適應混合游戲化教學方法設計

針對學生的不同基礎、不同的學習需求，設計不同難度的混合游戲化教學方式，通過游戲闖關獲得相應的學習行為和卡牌積分，最終依據游戲行為和勛章獲取課程成績和學習過程評價。

(一)基礎評價

基礎評價采用各種方式獲取學習者的綜合能力。遠程教育面對的學生基本都參加工作，其學習經歷、工作環境千差萬別，其知識基礎、學習時間、獲取知識能力、性格方面差異較大，不同學習者的學習特征區別明顯，因此游戲設置的難度應與學習者能力相匹配，只有適宜的游戲難度才能更好地促進學習者學習過程的心流體驗，獲得較好的學習效果。采用個人資料、能力測試、問卷調查三個模塊來進行學習者基礎評價。首先通過個人資料了解學習動機、注意力集中情況、觀察和理解事物能力，對學習者進行初步評估，然后通過能力測試獲得其專業基礎水平、信息技術操作能力，最后通過問卷調查來獲得其個性特點、表達能力、協作能力，綜合三塊評估數據得到最終評估結果，依據評估結果來確定學生的游戲進度和游戲難度。遠程教育學生特征主要體現在學習目的強、社會參與性強、學習時間靈活、專業基礎能力差異大。所以在導學設計和知識點設計上傾向于短、精、準，在游戲環節上側重于協作討論、促進相互學習，在游戲進度設計上傾向于多樣化的起點和進度。

(二)教學目標與游戲目標緊密結合

游戲目的是為了讓學生高效地獲取知識，促進教學。游戲設計不能脫離學習目標，只進行游戲而忽視知識的獲取是不可取的，游戲設計要和教學目標緊密結合。首先，梳理課程中的教學目標和重難點內容，依此設計相對應的游戲目標并提取游戲要點，依據游戲要點來設計最合適的游戲活動。以計算機組網技術課程第一章“計算機網絡基礎”為例，游戲目標為認識計算機網絡設備并了解設備功能。學習內容涉及的理論知識較多，可提取名詞記憶、概念理解作為游戲要點，游戲設計為單人游戲和多人游戲，單人游戲如“翻翻樂”，加深對專業名詞的掌握和理解，卡片背后為作業題目，學生隨機挑選一張卡片進行測試。多人游戲采用知識競賽的方式進行，如“你比畫我猜”“島嶼大作戰”等方式，“島嶼大作戰”將學生分為兩隊，搶答生活中用到的網絡設備及其功能。通過玩這兩類游戲不僅加深了對概念的掌握，也營造了積極主動的線上學習氛圍，有利于促進同學之間的相互了解。

(三)開展游戲化教學活動

教師在游戲開展過程中占據主要位置，游戲化教學活動開展的效果與教師在游戲中的作用息息相關。依據開放教育學生特點，游戲路徑要明確、學習動力和積極性要保持、學習成果要實時反饋。在游戲設計中，本文方法將游戲路徑融入游戲過程，游戲路徑清晰明了，簡單易上手，目標明確，學生沉浸感良好。在游戲過程中，通過短而精的微課導入問題抓住學生注意力，通過試煉、比賽、獎勵、勛章墻等環節保持學習動機并激勵學生的參與積極性。游戲環節中學習成果實時反饋，通過“我的勛章墻”查看獲得的積分總數和排行榜名次，有助于學生實時了解學習成果，培養觀察與反思的習慣，發揮主觀能動性，達到基于動機的主動體驗效果。

圖2 “通關之路”游戲

本游戲化教學活動具體開展采用解鎖關卡的方式來進行，只有解鎖本關卡才能進入下一關卡，學習基礎有差異的同學進入到不同難度的學習關卡。在每一關卡中，首先以短微課的方式介紹通關目標，再依次線性化地開展目標任務，同樣，每一個任務完成后才能進入下一環節，完成任務將獲得積分和勛章，積累一定的勛章則通關，獲得該門課程學分。如采用“通關之路”游戲，學生依序登島進行答題，完成前一個島嶼任務獲得積分并解鎖下一島嶼，最后所有島嶼全部通過獲得卡牌。如圖2所示，左邊是游戲進行界面，右邊是通關之路完成界面。

當同學登陸島嶼后，在島嶼中完成該環節的任務。以首次登陸的島嶼為例，該島嶼的游戲目標為認識計算機網絡設備并了解設備功能，其游戲化教學活動如下，第一環節：通過3分鐘微課進行游戲導入，介紹計算機網絡模型的實際應用視頻，并拋出問題“你身邊有哪些網絡設備”。第二環節：進行“翻翻樂”游戲。首先選擇是否進入游戲試煉環節，該環節通過點擊網絡設備進行學習。然后正式進行游戲環節，卡片背后為作業題目，學生隨機挑選一張卡片進行測試，若答題正確，則獲得相應積分，該卡片失效，若答題錯誤，則卡片翻轉回去，下次隨機換成另外一道題目。積累一定分數則通過該關游戲，獲得勛章獎勵，見圖3所示。第三環節：進行“島嶼大作戰”游戲。將同學們分為兩隊，每隊同學一起完成島嶼上的任務，在島嶼上插上旗幟，獲得相應積分。當旗幟達到一定數量的時候，占領島嶼，完成任務，獲得勛章、稱號和卡牌，如圖4所示。第四環節：積分排前三的同學進入英雄榜，教師對學生進行游戲成績評價。

圖3 “翻翻樂”挑戰游戲

圖4 “島嶼大作戰”游戲

五、自適應混合游戲化教學方法分析

傳統線上教學方式采用內容羅列的方式展示課程資源，學生預先學習導學環節，依據導學環節按照章節進行學習和測試，最后依據學習行為和測試成績獲得學分。將本文方法與傳統線上教學方式分別從學生特征、學習流程引領、教學資源設計、學習體驗和學習評價五個方面進行比較。從表1可以看到，本文教學方法有以下特點：采用學生基礎評價確定游戲起點，滿足學生的個性學習需求，保證認知負荷與接受能力自適應相匹配，促使心流體驗產生；將教學內容與游戲融會貫通，引入各種游戲元素如競爭、合作、獎懲機制來激發和保持學生學習興趣，獲得良好的學習體驗；采用排行榜、勛章墻、學習過程記錄和評價來促進教學相長和反思?？梢姳疚姆椒ㄟm合學生群體范圍更廣、學習體驗更佳、學習評價因素更完善。但是對于同一門課程，游戲化教學設計方法需要投入更多的精力構建[25]，建設周期較長，若課程內容更新快，存在著建設資源可重復利用率低，可擴展性差的不足?？梢?，自適應混合游戲化教學方法在各個學科的基礎課程能夠發揮更大的優勢。

表1 教學方法比較

六、結語

國內游戲化教學的大量理論研究和實踐研究認為，游戲化教學與心流體驗和認知負荷相關，但游戲難度與學習者自身能力相匹配時，才能獲得較好的學習體驗。本文針對開放教育學生的學習需求特點，提出一種自適應混合游戲化教學方法，該方法能自適應調整游戲難度，并對游戲過程進行記錄和評價，綜合考慮了學生的基于情景的認知體驗、基于協作的社會性體驗、基于動機的主動性體驗。該方法采用自適應混合游戲教學的方式，以激發學生的主觀能動性為手段，來達到培養學生獲取知識、提升認知能力和促進學生主體發展的根本目的。自適應混合游戲化教學方法設計能夠有助于緩解線上教育面臨臨場感不強、參與度低等問題，也為游戲化教學的開發提供了重要參考。自適應混合游戲化教學方法的提出也為遠程教育、終生教育游戲研究提供了一個新的思考方向。