AR游戲化學習環境下的學習行為投入影響因素研究

何玲 方開亮 梁巧房

摘 要：在全球基礎教育教學方式不斷重組改變的今天，教育游戲作為一種新興的教學媒體，其寓教于樂的作用受到了相關領域專家、教師以及家長的廣泛關注。游戲化學習或基于游戲的學習，尤其是使用移動應用程序和增強現實游戲，已經成為許多教育研究領域的主題。本文首先闡述了學習行為投入的概念和構成維度，并結合體驗學習、動機—活動以及自我調節學習理論和現有學習行為投入理論模型，在分析AR游戲化教學環境的基礎上，構建面向AR教育游戲的理論模型，并基于其具體的構成維度構建學習行為投入測度量表，根據測度量表設計了學習行為投入評測問卷，通過問卷數據的分析來研究AR游戲化學習環境下的學習行為投入的影響因素，將為后續AR游戲化教學環境下的學習行為投入評測體系的構建以及AR教育游戲支持下的學習者學習行為投入提升路徑與策略探索提供理論支撐。

關鍵詞：增強現實;游戲化學習;學習行為投入

中圖分類號：G434 文獻標志碼：A 文章編號：2096-0069（2022）01-0073-07

引言

AR教育游戲在活躍課堂教學氣氛以及提高學生學習科學的興趣和熱情等方面具有獨特的優勢，正在國內教育技術領域掀起一股研究熱潮。目前關于AR教育游戲的研究主要表現在理論探索和設計應用方面，很多學者基于不同的理論，比如心流理論、學習科學、情境認知理論等進行教育游戲的設計，旨在通過科學合理的設計挖掘教育游戲的深層價值，不僅提高學生的學習興趣，還關注其在提高學生學習投入度和學習績效等方面的教學價值。美國研究學會的研究數據表明，以深度學習為導向的教學可以有效提升教學效果，而學生的學習行為投入是判斷深度學習是否發生的關鍵條件，所以學習行為投入也漸漸進入諸多學者的研究視野。學習行為投入關乎學生在知識獲取過程中的認知投入和情感投入，關乎深度學習能否發生，從而進一步影響學習效果。綜觀學習行為投入的研究現狀，研究重點主要集中在不同學習方式或者不同學習環境下影響學生學習行為投入的因素分析、投入模型研究、投入評價指標體系的構建以及投入激發策略研究等。關于學習行為投入的研究，大多數研究者選擇把學習行為投入置于一個狹義的概念范疇內進行，圍繞學習行為投入的某個方面展開闡釋，并未考慮學習環境的復雜性特征和具備學習行為投入多維度和多層次的特征[1]。雖然很多研究者對傳統教學情境和開放教學環境下的學習行為投入做了一些研究，但對AR教育游戲支持的學習行為投入的研究相對較少。

一、AR游戲化學習環境下的學習行為投入

（一）學習行為投入的內涵與構成維度

有關學習行為投入的研究已經引起不少研究者的重視，但關于學習行為投入內涵的界定還未達成統一。有研究者將學習行為投入視為一種通過觀察就能直接得到的課堂行為表現[2];還有研究者將學習行為投入分為兩個部分：課上的努力程度和課外時間的投入[3]。學習是一個動態和持續的過程，學習者是發展和變化過程中的積極個體。因此，我們應該從系統的角度，綜合看待學習行為投入的情境性、概念性和復雜性的多維特征。本文將學習行為投入定義為學習者持續地專注于學習過程，并在與環境的動態交互過程中刺激認知投入和情感投入的行為狀態。

行為投入是學習投入的重要組成部分，它承載著認知投入和情感投入。傳統教學情境下，學習時長通常被研究者用作學習行為投入的一個評測標準。有研究者認為學習行為投入的衡量指標包括任務投入時間，學習任務持久性、努力性與參與性[4]。也有研究者探討在線學習背景下的學習行為投入衡量指標，張琪等人基于教育云平臺提出了4個維度的16個學習行為測量指標[5]。目前，有關學習行為投入構成維度主要集中于三維度、四維度和六維度。有學者將三維度分為學習的持久性、計劃安排和任務管理[6];劉清堂等人將四維度分為參與、專注、規律、交互[7];李爽等人將六維度解釋為參與、堅持、專注、交互、學術挑戰、自我監控[8]。其教學環境主要包括課堂教學和在線教學。觀察發現，研究者大多將參與、專注、努力程度和交互作為重要維度，隨著信息化教學環境的不斷完善，學習行為投入研究的維度也發生了變化，由關注學習者本身逐漸演化為關注師生、生生以及學生與環境之間的交互、任務反饋和自我監控等。

（二）AR游戲化學習環境下學習行為投入的特點

近年來，AR技術以其獨特的“4I”特征，即沉浸感（Immersion）、交互性（Interaction）、想象性（Imagination）和智能化（Intellectualization）在各個行業和領域得到了廣泛應用，教育行業也因此迎來了新的變革，AR技術與教育游戲的結合開創了教育技術的新領域，逐步形成了基于AR技術的游戲化教學新模式。與傳統教學方式相比，基于AR游戲化學習環境下的學習行為投入有其自身的獨特性，具體特點如下。

1.呈現信息技術與學習行為投入的交互性

AR教育游戲支持下的教育教學需要基于一定的移動設備、虛擬現實設備和教育教學軟件才能實現，學習行為投入的發生也呈現出與技術融合的新特性。

2.體現以學生為中心的學習行為投入的自發性

基于AR教育游戲的教學顛覆了傳統的以教為主的教學，旨在讓學生在教師的指導下，利用AR教育游戲所創設的教學情境自主探索，拓展了學生以興趣為導向進行自主學習的空間，誘發學習行為投入的發生。

3.呈現寓教于樂的游戲性

教育游戲既是教育工具，也是游戲工具，兼具教育性和游戲性。AR技術、游戲和教育的跨界融合，使游戲在更具趣味性、挑戰性、沉浸性和構想性的同時，融入教育功能，幫助學生在體驗快樂的同時獲得知識，有效激發學習者的學習行為投入。

4.基于情境性

AR教育游戲的設計與開發通常以教育教學理論為支撐，以一定的教育目的為導向，面向教育教學難點構建與真實世界類似的教學情境，幫助學生超越思維局限性，讓學習者在參與游戲情境和完成任務的過程中學習知識，獲得沉浸式、交互式的學習體驗。

二、AR游戲化學習環境下的學習行為投入模型構建

（一）模型構建的理論基礎

1984年，大衛·庫伯（David Kolb）首次提出了體驗學習這一概念。體驗學習指學習者基于已有經驗，通過個體與環境的交互作用，對各種任務和活動進行模擬體驗獲得新知，重新建構知識體系，并對獲得的經驗進行反思，從而達到內化知識的目標。活動理論重視活動在學習建構中的支架式作用，AR教育游戲支持下的游戲化教學將課程知識難點和重點嵌入教育游戲中，讓學習者在參與游戲情境和完成任務的過程中學習知識。學生在游戲機制的驅動下，在教師的指導下，在同伴的競爭和協作下參與到游戲化教學中來，通過不斷地進行信息交換活動獲得知識與技能。

動機是激發和維持有機體的行動，并使行動導向某一目標的心理趨向或內部驅力，動機與行為的產生有著密不可分的聯系。學習行為的發生和維持需要一定的動機激發策略，教育游戲的運用可以讓學生在學習的同時感受到游戲的快樂，可以很好地激發學生的學習動機，維持學生的學習行為投入。自我調節學習理論被提出于20世紀70年代，現逐漸成為動機心理學研究的重要問題。學習者作為學習活動的主體，要具有自我調節學習的能力。在游戲化教學活動中，學生要不斷調節自身，在游戲的情境中完成學習任務，解鎖新的學習內容。

（二）學習行為投入相關模型分析

孔德麗根據SPOC學習模式的特點，對影響學習行為投入的因素和構成維度進行分析，構建了基于SPOC的學習行為投入模型[9]。該模型融入了混合學習、行為科學、學習投入3種理念，從理念輸入到活動產出形成學習過程。根據學習行為投入的4個維度設計具體可量化的指標來分別分析學生課堂或者線上教學兩種情形下的行為投入狀態，認為隨著學生學習活動的不斷深入，投入水平表現為曲折前進的狀態。這種將學生的學習活動與學習行為投入的具體維度結合起來進行分析的行為，為AR游戲化教學環境下學習行為投入的構成維度的分析提供了借鑒。但該研究沒有考慮到學習者在參與學習活動或者完成學習任務過程中的復雜性對學生學習行為投入總和的影響，且復雜學習環境下的學習行為投入不一定是由淺入深進行轉化，在構建相應模型時要綜合考慮學習過程中的各方面因素。

武法提和張琪提出了面向混合學習環境的學習行為投入模型[10]。它主要闡述了學習行為序列是由學習者有意識地調節自我來和環境進行互動產生的。它強調的學習行為投入揭示了學習者在與學習環境的交互過程中，不斷地進行信息交互以驅動學習者的發展程度。但該模型并沒有依據學習行為序列構建學習行為投入的具體維度，對課堂環境教學不具有適用性。

（三）AR游戲化學習環境下的學習行為投入模型構建

AR教育游戲環境下的學習以移動端為支撐，借助教育游戲所創設的教學情境避免了傳統課堂教學情境中的枯燥無味，來滿足學生的個性化學習，通過一系列的教學活動維持學生的學習行為投入，讓學習者在參與游戲情境和完成任務的過程中學習知識，從而實現教學目標。基于此構建了面向AR游戲化學習環境下的學習行為投入理論模型，如圖1所示。

核心層為AR游戲化教學環境，包括三大特征元素：一是具有學習目的性較強的學習者、具備信息化教學素養的教師和適用于課堂教學的有效AR資源，教師引導學生在技術環境的支持下體驗教育游戲;二是借助智能手機、iPad等移動手持設備，以AR教育游戲為教學和認知工具;三是教育游戲功能與教學內容深度融合，學習者在參與游戲情境和完成任務的過程中學習知識，具體表現為將教育游戲的應用通過不同的活動形式嵌入教學活動的一般過程中，整個環境以基于問題的游戲開展完成學習任務。

中間層為AR教育游戲環境下的一般教學流程，本著讓學習和游戲一樣有趣的理念，游戲化教學逐漸發展成為基礎教育領域課堂教學的新形式。游戲化教學以“情境導入、提出問題、自主探索、教師指導、鞏固訓練、內化遷移”為教學主線，利用教育游戲展開一系列教學活動。其中情境導入和問題誘發環節主要用于激發學生的學習動機，自主探究與教師闡釋環節主要是基于體驗學習理論，幫助學習者通過間接經驗傳授與直接檢驗獲得來實現自主探究和發現式學習，最后基于自我調節理論幫助學生進行鞏固訓練和遷移提升，從而達到內化知識的效果。

最外層為學習行為投入的產生層，在AR游戲化教學環境和具體課堂教學活動的引導下，學習者不斷表征自己的學習狀態，并表現為學習行為投入的不同維度。學習者的學習行為投入狀態與教學活動緊密相連，教學活動促進學生的學習行為投入，不同的學習行為構成維度可以表現為不同的教學活動的不同環節。兩者相輔相成，從而在一定程度上引發學習者的認知投入和情感投入。

三、AR游戲化學習環境下的學習行為投入測度量表構建

（一）學習行為投入評測的具體指標體系構建

游戲化教學情境是指在傳統課堂教學情境下加入游戲化的互動元素和激勵機制，營造活躍的學習氛圍，聚焦學生興趣，從而優化教學，提高教學質量。因此，本文依據游戲化教學模式的特點，綜合各研究的優勢，根據構建的AR游戲化學習中的學習行為投入模型將學習行為投入定義為參與、交互、專注、持續、合作、反饋6個維度，并基于這6個維度設計了學習行為投入的評測體系，如表1所示。其中，參與指游戲化學習過程中學生的有效學習時長;交互包括學生與學生、學生與教師、學生和游戲環境之間的交流互動;專注主要表現為學生集中注意力與課堂教學活動的各個環節，它取決于學生的學習興趣和AR游戲化學習環境所表現出的趣味性;持續體現在學生在AR環境中連續的使用意愿和在長時間的寓教于樂過程中產生的疲勞程度，受游戲和學習內容銜接的合理性和AR虛擬內容的逼真性影響;合作主要表現為在完成學習任務的過程中主動與同伴相互合作;反饋主要包括教師對學生學習過程的評價與反饋以及學生的自我反思與反饋。

（二）AR游戲化學習環境下的學習行為投入評測問卷編制

有研究者經過分析以往的評測方法，提出針對小學生學習行為投入的評價量表[11]。本文參考其行為投入測度量表，依據AR游戲化學習環境下學習行為投入的評價指標體系，進行AR游戲化學習環境下的學習行為投入評測問卷編制，具體過程如下。

首先，邀請某大學教育心理學專業2018級和2019級的10名碩士生對學習行為投入的維度和評價指標的構建提出反饋意見，共同討論修改維度和有異議的評價指標;其次，隨機要求該大學15名大學生根據我們給出的操作定義將學習行為投入評價指標項歸入各個維度，對模糊的維度進行修改或刪除，直至達成共識;最后，再次邀請該大學的3位教師對維度和項目設計進行評價。評價的主要內容包括：（1）劃分維度是否合理;（2）每個項目對于維度的表達情況;（3）項目解釋的準確性問題。

依據收集到的建議和意見，我們對部分表述不清的題目進行了修正，修改后的問卷共4個維度，11個題目，由此組成了AR游戲化學習環境下面向小學生的學習行為投入評測問卷，其編制過程如圖2所示。

四、AR游戲化學習環境下的學習行為投入影響因素分析

（一）研究假設

根據構建的三層六環學習行為投入模型，其外層為學習行為投入的產生層，所以學習行為投入的影響因素也存在于該層，故提出下列假設。

H1：課堂與教學參與度對學習行為投入有顯著的正向作用。

依據構建的學習行為投入的具體指標體系，課堂參與主要指一堂課上學生的遲到、早退情況，課堂參與人數的多少在一定程度上會影響學生的學習心理傾向，在課堂教學活動開始前，學生的課堂遲到行為會影響周圍其他學生的學習態度和學習行為，學生課堂出勤率的下降會挫傷其他課堂參與者的學習積極性，因而降低教學效果和課堂教學質量。在課堂教學過程中，同一教學環境中的學習者之間會相互影響，早退現象會打斷其他學習參與者的學習思維，從而減少學習行為投入的發生次數，尤其是小學生具有模仿別人的心理特征，所以良好的教學參與環境會對學生產生積極的心理暗示，可以輔助消除學生在課堂上的非學習性行為。

H2：課堂交互行為對學習行為投入有顯著的正向作用。

與同伴交往，會得到向他人學習的機會，良性的交互循環可以讓學生感知到同伴的支持和對學業成功的共同追求，這有益于提高學生學習的積極性，從而提升學習行為投入，學生可以感知到好的課堂交互，會讓課堂的學習更生動、更具主動性、更有意義。多元互動的課堂氛圍會增加學生的自信，在采用了AR輔助教學工具的課堂教學環境下，持續交互行為的發生會提高他們的創造力。

H3：課堂專注度對學習行為投入有顯著的正向作用。

學生在學習過程中，可能會受新技術和新教學媒體的影響而改變學習行為投入的程度，在引入了游戲化元素的傳統課堂教學中，快樂的情緒可以讓學生積極投入知識的學習，游戲化學習環境與小學生愛玩的天性是相契合的，所以通過游戲活動可以提高學生的專注力，在游戲化學習環境下，學生會集中注意力觀看AR教育游戲的各個操作步驟，掌握操作方法和技巧，在具有濃厚趣味性的氛圍中完成學習任務。

H4：持續學習對學習行為投入有顯著的正向作用。

持續學習包括學習新知識和記憶舊知識的能力，意指學習者將基于一個任務獲得的知識運用于解決另一個知識問題時，對先前知識熟練掌握的素質，就是發展性和穩定性。基于此，AR游戲化學習環境下的持續學習可被理解為學習者對融入不同學習任務的AR教育游戲的一種持續使用能力。持續性對教育游戲軟件進行操作和練習，學生才會發生有意義的深度學習，不斷內化知識，從而提高學習效率。另外，相對于第一次操作教育游戲時，學生的持續性學習行為更有助于教學目標的實現。

（二）數據分析

1.信效度檢驗

基于AR游戲化學習環境下的學習行為投入評測問卷，通過問卷調查的方式來收集數據，以南昌市某小學應用過AR教育游戲的3個班級為發放對象，采用當面調查法，并現場回收問卷。發放問卷總量225份，有效收回208份，有效率約為92%。本文采用SPSS 24.0統計分析軟件測量問卷信度。問卷整體α系數為0.929，課堂與教學參與度的α系數為0.815，課堂交互行為的α系數為0.808，課堂專注度的α系數為0.762，持續學習的α系數為0.775。α系數都超過了0.7，說明問卷具有良好的內部一致性。對問卷進行效度檢驗，得到問卷的KMO值為0.920，大于0.7，Bartlett球形檢定的顯著性為0.000，小于0.05，說明問卷效度良好。

2.多元回歸分析

多元回歸分析是指將相關變量中的一個變量視為因變量，其他一個或多個視為自變量，利用相關統計分析軟件進行分析的數據分析方法。變量之間的因果關系可以通過回歸系數看出。要想知道因變量被自變量影響的程度如何，就用回歸系數來表示，回歸系數大于0則表示變量之間存在正向的因果關系，回歸系數小于0則表示變量之間存在負向的因果關系。p值即概率，反映一件事情概率的大小，根據SPSS 24.0進行顯著性檢驗可以得出p值。一般情況下，p<0.05表示存在統計學差異，p<0.01表示有顯著統計學差異，p值<0.001則表示有極為明顯的顯著性。采用多元回歸分析了解學習行為投入測度量表中的各變量的變化對學習行為投入影響的大小。將假設的各影響因素設為自變量，學習行為投入設為因變量，利用SPSS 24.0統計分析軟件進行回歸分析得出結果，見表2。

（三）結果討論

從上述檢驗結果可知：

自變量課堂與教學參與度對因變量學習行為投入的回歸系數為0.116，p=0.000<0.001，由此可見，課堂與教學參與度對學習行為投入有顯著的正向作用，H1成立;自變量課堂交互行為對因變量學習行為投入的回歸系數為0.331，p=0.000<0.001，由此可見，課堂交互行為對學習行為投入有顯著的正向作用，H2成立;自變量課堂專注度對因變量學習行為投入的回歸系數為0.327，p=0.000<0.001，由此可見，課堂專注度對學習行為投入有顯著的正向作用，H3成立;自變量持續學習對因變量學習行為投入的回歸系數為0.326，p=0.000<0.001，由此可見，持續學習對學習行為投入有顯著的正向作用，H4成立。

五、小結

隨著游戲化教學理念的不斷深入，以學習者學習行為投入分析為主的游戲化教學效果的評測顯得日益重要。本文結合體驗學習、動機—活動以及自我調節學習理論和相關理論模型，在分析AR游戲化學習環境的基礎上，構建面向AR教育游戲的理論模型，并基于其具體的構成維度構建學習行為投入測度量表，最后依據測度量表設計了學習行為投入評測問卷，通過發放調查問卷、分析問卷數據來研究AR游戲化學習環境下的學習行為投入的影響因素，將為后續AR游戲化學習環境下的學習行為投入評測體系的構建以及AR教育游戲支持下的學習者學習行為提升路徑與策略探索提供理論支撐。

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（責任編輯 孫興麗）

Research on the Influential Factors of Learning Behavioral Engagement under the AR Game Learning Environment

HE Ling，FANG Kailiang，LIANG Qiaofang

（School of Education，Jiangxi Science and Technology Normal University，Nanchang，Jiangxi，China 330038）

Abstract： At the present day of continuous recombination and change of teaching modes in the global fundamental education，educational game works as a newly emerging teaching media.Its function of edutainment has gained widely concern of experts in related fields，teachers，and parents.Game learning or learning based on game，especially the game of using mobile applications and augmented reality，has become the theme of many educational research fields.This paper has firstly expounded the concept and constitution dimension of learning behavior engagement，combined with experiential learning，motivation-activity and self-regulated learning theory and the existing theoretical model of learning behavioral engagement and based on the analysis of AR game teaching environment，constructed the theoretical model for AR educational game，and，based on its specific constitution dimension，constructed measurement scale of learning behavioral engagement.According to the evaluation scale， the research has designed the evaluation questionnaire of learning behavioral engagement.The research on the influential factors of learning behavioral engagement under the AR game learning environment through the analysis of questionnaire data will provide theoretical support for the construction of learning behavioral engagement evaluation system under the continual AR game teaching environment and promotion routes and strategy exploration of learners’ learning behavioral engagement under the support of AR educational game.

Key words：? augmented reality;game learning;learning behavioral engagement

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