構建類教育玩具游戲任務的結構類型分析

楊達維

（西南交通大學，成都 611756）

作為游戲化學習工具的典型代表，構建類教育玩具引導用戶利用形態、功能各異的單體模件，并通過組合、分解等操作向玩具“輸入指令”，使其產生造型與功能上的“輸出結果”。在此過程中，用戶為了應對拼裝過程中出現的一系列“挑戰”，需要及時地學習和掌握相應的知識、技能。此類情形也出現在我的世界（Minecraft）、俄羅斯方塊（Tetris）等一些經典的虛擬類電子游戲中[1]。這些游戲通過外部的表現形式來吸引用戶，合理的任務結構設置為其能夠廣受歡迎奠定了有利的基礎。同理，作為一種擁有特殊互動性質的產品，構建類教育玩具所形成的游戲任務結構，是用戶在拼裝游戲過程中所遇到的一系列任務的組織分布方式。它顯著影響著游戲的過程與結果，并主導著構建類玩具的各個設計因素，為游戲化學習而服務。由于它的隱性特質，其價值不易被發現，所以目前在國內、外尚未獲得廣泛的關注。文中圍繞構建類教育玩具游戲任務結構類型進行分析，有利于夯實國內對構建類教育玩具作用于用戶學習機制的研究，進而有助于提升相關玩具產品的設計品質。

1 解析構建類教育玩具任務結構類型的依據

為了從宏觀層面提煉構建類教育玩具游戲任務的結構類型，根據構建類教育玩具所具有的“游戲化學習工具”的性質，它在設計上必然承載著相關的學習理念[2]。因此，有必要對目前主流的學習理論及其與學習工具之間的關聯進行梳理分析。

行為主義學習理論對全球教育技術的發展來說，一直發揮著舉足輕重的作用，其代表人物斯金納認為：“學習是個體在外部環境的刺激下形成行為上的關聯反應，他們在一種由部分至整體的漸進過程中，借助‘強化’的方式來鞏固與增強學習效果”[3]。受行為主義理論影響下的學習，是學習者在程序化條件（包括問題、目標等）的作用下，運用線性邏輯思路逐步獲得相應知識、技能的過程。在這一過程中，學習者需要借助正強化或負強化的手段來引導、糾正用戶的操作行為，以達到正確學習反應的結果。從行為主義學習理論的視角來看，學習工具的運行機制應凸顯“單向線性程序”的特征，即把復雜學習內容分解在若干簡單的操作環節上，學習者在各個環節階段性目標的驅動下有條不紊地完成前后相繼的工作。并且通過反饋機制的介入，使自己及時了解學習思路的可行性并做出必要的調整，從而形成簡潔、高效的任務執行效果。

與此同時，為了使行為主義學習理論中“未關注人的意識”這一欠缺失得到彌補，認知主義學習理論主張個體通過已有的知識結構去認知不同刺激之間的關系，以提升自身的認知水平。在此基礎上，該理論的代表人物布魯納強調“教學設計應促進學習者通過直覺思維來自主性地組織學習材料，進而通過不斷的總結，掌握學習主題的基本原理與內部規律”[4]。這意味著教學的宗旨是為學習者創造鼓勵其獨立思考、不斷探究的條件，使其自覺發現材料的意義，以獲得對相關知識多元化的理解。在設計中融入認知主義學習理論特質的學習工具需要在充分適配學習者當前知識水平的前提下，利用素材所提供的“多線索（聚合、輻射）的認知路徑”去激發他們產生收斂思維或發散思維，使其知識結構得到多維度的深化與拓展。

知識創新時代引領教學變革新方向的建構主義學習理論，是由心理學家皮亞杰和維果茨基共同創立的。在此理論體系中，皮亞杰認為“學習的核心是學習者對知識的自我建構。由于個體之間所擁有的知識經驗不同，對周邊的客觀事物他們都會從各自的視角出發去主動嘗試理解”[5]，維果茨基強調“學習者在學習新知識的初始階段，可借助外界的協助（人的指導、知識媒介等）將自己在某一方面的知識經驗迅速提升到一定程度后，再獨立掌控學習”[6]。綜上，在建構主義學習背景下，學習者所學的內容既包括接受外界協助過程中接觸的邏輯明確、形式規范的知識原理，也涵蓋學習者主動建構知識時與具體情境密切互動所產生的不規范、多元化的經驗技能。從建構主義學習理論的視角加以分析，學習工具需要為學習者提供一套融合以“單向學習與多向探索”為目的的綜合學習路徑，從而使他們在順利掌握應知應會的結構性知識的基礎上，可以發掘出更具“個性化”的知識寶藏。

從上述內容可知，受不同學習理念的影響，相關學習工具的任務分布結構特征迥異，整體可概括為行為主義學習理論——“單向線性分布結構”、認知主義學習理論——“多向線性聚合或輻射分布結構”、建構主義學習理論——“單向與多向融合分布結構”。以下將嘗試以這些任務結構的架構特征為標準，對構建類教育玩具的游戲任務類型進行系統地梳理。

2 構建類教育玩具游戲任務的結構類型

基于對相關學習理論與學習工具之間作用關系的理性思考，進一步聚焦于構建類教育玩具領域，圍繞其游戲任務結構的4 種主要類型，以及其特征、功效展開更為深入的探討，見圖1。

2.1 單線型游戲任務結構

在構建類教育玩具形成的游戲任務中，有一類任務的執行難度相對較低，其作為基礎的游戲任務類型在眾多構建類教育玩具的應用中得到推廣。此類游戲的任務結構采用斯金納的“層次化操作條件作用于個體連續漸進式學習”[7]的原理，將知識信息按照邏輯順序分劃成若干“單元”，再將每個單元用游戲因素包裝，并通過模仿對象來驅動，可將它稱作“單線型游戲任務結構”（見圖1a）：用戶通過其中單一的游戲化求解路徑及固定的目標（這一模式與“通關類”電子游戲的任務結構較為類似，為了贏得最終的勝利，玩家需要在各個關卡中執行完成一系列定向任務）來對玩具組件進行逐項操作并有序接觸預設好的程序性知識信息。例如Ugears 木質機械傳動構建類教育玩具，其內部游戲框架就與“單線型結構”相吻合，見圖2。用戶必須依照操作程序按部就班地進行部件的拼裝，才能實現唯一指定的組合目標，并遞進式地獲取有關齒輪傳動裝置方面的預期知識。在此封閉式的游戲空間中，用戶可以自己掌握游戲（學習）任務的進度并及時得到游戲中的信息反饋。當在某個階段遇到拼裝障礙時，可參照操作指南提供的“間接經驗”來規避盲目試錯的風險。此外，針對任務執行中的一些薄弱環節，用戶還可通過反復操作的方式來塑造正確的操作行為，進而實現強化知識經驗的目的。Ugears 的單線型游戲任務結構所產生的學習效果，充分印證了行為主義學習理論的另一代表人物班杜拉所提出的“學習分為間接經驗學習與直接經驗學習2 種形式”[8]的觀點。單線型游戲任務結構的程序模式較為單一，此類游戲的可玩性會隨著用戶對游戲套路的熟悉而逐漸減弱，并且游戲中有限的模塊組合方式也會導致用戶在獲取知識、創新實踐、學習反思等方面受到不同程度的限制。為了改善這一狀況，一些構建類教育玩具的設計者對其內部游戲結構進行了適當的調整。比如Teifoc 建筑主題構建類教育玩具推出的數款“多合一”系列產品，允許用戶根據拼裝指南中既定的幾種組合方案，利用可反復使用的仿真磚瓦模件和可溶解的特制水泥黏合劑，先后搭建幾款不同式樣的建筑模型，不僅使用戶增加了知識儲備，也鍛煉了他們勤于觀察思考、善于動手實踐的能力。雖然這種“一物多拼”的游戲結構，在一定程度上能夠增強用戶的游戲化學習興趣及知識遷移能力，但其本質依然是沿用單向、封閉式的任務架構進行決策，難以擺脫“只能被動、機械地學習一些固定知識”的質疑。因此，對具有單線型游戲任務結構特征的構建類教育玩具而言，其在一些以技能性訓練、作業操練、行為矯正為主旨的強化性學習項目中具有明顯的優勢，而在促進用戶掌握深層次、靈活的知識方面存在一定的局限性。

2.2 多線歸一型游戲任務結構

所謂“多線歸一型游戲任務結構”（見圖1b），指在構建類教育玩具所支持的一些游戲任務中，其開端與結尾部分的布局形式都較為單一、固定，并且該結構提供了多條實現最終目標的任務路徑，形成了“殊途同歸”的游戲化學習效果。這種符合多向聚合特征的結構，適宜用戶針對特定目標，運用已有的認知經驗從多個角度出發進行靈活探索，最終通過自主建構知識的方式來加強對相關知識原理的縱向理解與橫向聯系，并從中獲取豐富的隱性知識經驗。例如，利用Smart built 軌道滾珠構建類教育玩具開展的游戲，其首尾部分的任務執行情況都較為固定，即用戶從高處將滾珠放入拼裝軌道讓其向低處方向滾動，直到滾珠從位于低處的軌道出口滾出，見圖3。此游戲進程中涉及滾珠移動路線的部分，需要用戶發揮創造力對拼裝軌道進行自由、合理地搭建。值得一提的是，當用戶通過一種游戲路徑順利完成任務后，為避免厭倦他們會在新的游戲路徑上尋找可以再獲成功的刺激體驗。最終在探究不輟、樂此不疲的狀態下，用戶既完成了對軌道的靈活搭建，又在反復的摸索中從不同視角發現并掌握了相關的重力知識原理及軌道架設技巧。Smart built 的多線歸一型游戲任務結構所支持的學習形態與伯萊因提出的“新異刺激不僅為探究提供必要的線索，還能激發機體產生更多的驅動力”[9]的觀點相吻合，也凸顯出布魯納所強調的“學習兼具靈活性、主動性和發現性的特質”[10]。在多線歸一型游戲任務結構中，針對每一種可行的操作途徑都需要用戶花費大量的時間進行嘗試，其中勢必會給他們增添一些不必要的認知負荷。對部分用戶而言，游戲中經歷的波折，難免會讓他們的情緒受到影響，而根據Fredrickson 等[11]拓展—建構理論的觀點，積極正向的情緒體驗才是激勵大部分學生主動探索、勇于創造的關鍵。另外用戶在此過程中所習得的知識大都較為零散，這對他們系統掌握與靈活遷移知識會造成不小的障礙。針對這些問題，一些構建類教育玩具在多線歸一型游戲任務結構的基礎上衍生出相應的變式。例如在Thinkfun、電學小子等品牌的電路主題構建類教育玩具中，用戶在不同的嘗試階段，一邊需要加強對電路原理的理解，一邊要將各種模塊安裝在電路板正確的位置上，從而使電路上的裝置可以正常運轉。為了讓用戶將有限的時間和精力花費在對重要知識點的探究和學習上，這些游戲會把次要的游戲化學習事項安排在指示性更強的單線型游戲任務內，而將核心知識點布置在多線歸一型游戲任務中。例如，相關玩具為用戶提供了明確的電路板基礎線路的布置方案，但在控制端的重要位置，它們為用戶預留出可供探索研究的空間。用戶通過對重力、振動、磁力、聲音、光照等控制模塊的先后嘗試，能夠較為系統地了解各種控制電路工作的原理。總之，對具有多線歸一型游戲任務結構特征的構建類教育玩具來說，其在與知識原理學習、問題探究相關的項目中，能夠充分發揮功效。

圖3 Smart built 軌道滾珠構建類教育玩具Fig.3 Smart built track ball toy

2.3 多線開放型游戲任務結構

構建類教育玩具作為模塊化造物理念下的衍生產品，其最大的魅力莫過于雷德侯[12]在《萬物》一書中所論述的那樣，“模塊化造物理念依據物質環境中的所有物體是由微小個體組構而成的規律，使單一的模件幻化為萬千器物”。在這種多線程、開放性質的游戲空間內，既不設置具體的目標也不規范詳細的操作路徑，它給予用戶在執行任務時最大限度的自由，而他們唯一需要思考的是如何巧妙地利用分解和組合這互為對立的2 種概念，讓有限的模塊創造出無限的可能，可以將具有此類特征的游戲結構統稱為“多線開放型游戲任務結構”（見圖1c）。需要強調的是，雖然多線開放型游戲任務結構與多線歸一型游戲任務結構在游戲化學習運作層面都注重人對信息的認知加工處理，但前者更加重視發散性思維的作用。最具代表性的案例當數經典的七巧板玩具，見圖4。操作者可以憑借自我設想來擬定不同的游戲任務目標，通過其組件可自由拼合出1 600 余種圖形，用戶的創造力可以充分釋放。由于多線開放型游戲任務結構缺乏操作程序與確切目標的指引，若用戶對拼裝效果做不到胸有成竹的話，極易陷入無意義創新的窘境，最終會影響游戲化學習的質量。為了改善這種狀況，一些構建類教育玩具通過擴充游戲任務，即“一物多玩”的方式，來滿足不同程度用戶的使用需求。如現代智力七巧板構建類教育玩具在傳統七巧板玩具構造思路的基礎上，對其造型結構和玩法進行了較大程度的優化，使這款玩具除了讓有經驗的用戶可以任意拼接出2 000 多種圖形以外，還能使一般水平的用戶按照拼裝手冊的“指示”進行單線型游戲任務的操作，或是根據對各幾何模塊的觀察和理解進行“一形多拼”的多線歸一型游戲任務嘗試。這款玩具所運用的多重游戲任務的策略能夠幫助兒童用戶加強對幾何形狀的認知，并潛移默化地培養他們的觀察力、邏輯思維能力、創造想象力。客觀來說，雖然這種處理途徑改善了同一玩具提供給不同水平用戶進行游戲化學習所帶來的不便這一問題，但多線開放型游戲任務結構本身并未在其中發生“質”的超越。因此，對支持多線開放型游戲任務的構建類教育玩具而言，它的“用武之處”仍集中在以培養學習者的發散思維、鼓勵其創新實踐為主要目標的游戲化學習項目中。

圖4 七巧板構建類教育玩具Fig.4 Seven-piece puzzle

2.4 建構型游戲任務結構

構建類教育玩具的游戲任務框架除了以上3 種類型之外，還有一種類型對建構主義學習理念下的游戲化學習活動能夠起到良好的支持，可以將其歸納為“建構型游戲任務結構”（見圖1d）。它的優勢在于能夠將主要知識信息依據邏輯線索安置在相應的任務單元內，從而幫助用戶在把玩構建類教育玩具的過程中系統、高效地掌握一系列程序性的知識。并且針對一些關鍵的知識點，該結構利用多元的游戲化學習路徑為多角度探究行為的發生創造了條件，可以讓用戶更加全面、靈活地了解相關知識。此外結構中所含有的多線并行的單元，還可被設置成“多人分工合作”的游戲任務模式，可以使用戶在一種“同舟共濟、利益共享”的關系下增強他們以溝通、協作的方式獲得知識的能力。當執行完成基本操作后，一些學有余力的高水平用戶可以利用該游戲任務結構中的擴展單元在基礎成果已完成的情況下，開展更有創新意義的實踐活動。由此可見，這樣的任務結構形式在凸顯游戲可玩性的同時，鍛煉了用戶的邏輯思維與創造性思維，進而在游戲化學習層面使構建類玩具的體驗品質得到進一步提升。例如在“木版年畫”構建類教育玩具的游戲任務結構主線上，參照傳統工藝流程，先后設置了“分版”“制版”“上色”“拓印”[13]4 個游戲任務單元，使用戶可以在“真實”情境的影響下順利收獲基本的工藝知識與技能，見圖5。在此基礎上，為了培養用戶的探究、合作、創新能力，設計者在游戲主線結構的關鍵節點上又設置了一些任務分支。比如通過在“分版”單元讓多個游戲參與者各負責一塊色版拼裝、多人拼圖合成的方式加強彼此的溝通協作；在“制版”單元，鼓勵游戲者積極探索，進而發現除凸版以外，凹版也能拓印出造型圖案的奧秘；當“拓印”單元的基本任務完成以后，游戲者可以進行更加富有創意的“改造”，如將造型模塊安插在“拓印臺板”任意位置上，使拓印效果更具個性，或是將拓印紙張更換為卡片、服飾等，便于游戲者在具體命題下創造出更有實用價值的成果。因此，對具有建構型游戲任務結構特征的構建類教育玩具來說，其應用價值主要體現在與建構主義學習理論所強調的“意義建構”“情境”“協作”“會話”相關的學習實踐領域中。

圖5 “木版年畫”構建類教育玩具及其部分操作流程Fig.5 "New Year Woodblock Painting" toy and its partial operation processes

3 游戲任務的結構類型對于構建類教育玩具設計的意義

柳冠中在《事理學論綱》中提到“設計，表面上看似在造物，實則在謀事，也在講理”[14]，他還指出“‘事’作為一個‘充滿各種關系的系統’，決定著‘物’應該如何更多倚靠的是這種特定關系，而非‘元素’”[15]。構建類教育玩具游戲任務的結構本質是對“事”“理”關系的安排與謀劃，用戶根據精心設計的系統關系框架來執行任務，以實現預期的體驗效果。作為此過程中必不可少的道具，構建類教育玩具的價值是為了讓游戲化學習事件進行得更加順暢、合理。這一點好似棋子與棋局的關系，造型再精美的棋子若不能與操作規則完美匹配，其終將會淪為一件擺飾。通過對上文所提及的構建類教育玩具游戲任務結構類型進行的分析和歸納，設計師只有深諳游戲化學習互動過程中的這些任務布局法則，才能有的放矢地對構建類教育玩具進行精準的打造，最終達成“物以載道”的設計目標。

作為構建類教育玩具物質界面設計中可以借鑒的重要標準，游戲任務結構類型劃分的價值可集中體現在“外形”“連接”“功能”3 個設計維度上。

1）針對擁有單線型游戲任務結構的構建類教育玩具，設計師可以將各種玩具模塊的外形設計得更加“具體”“逼真”，從而使這些形態符號可以作為“某種現實中反應刺激物的替代者在該刺激物不在場時發揮作用”，并且通過模塊組合過程中視覺、聽覺等方面有價值的信息回饋，使用戶及時了解操作的正誤，進而在“環環相扣”的操作程序中讓用戶正確、有序地對各項知識技能進行強化學習。此外，在玩具模塊的功能設置上也應盡量接近于所要模仿對象各部分的功能特性。對于一些系統結構較復雜的模仿對象，在玩具設計層面可以對其做化繁為簡的處理，以此降低技術門檻，使相關玩具符合一般用戶的操作水平。例如國產品牌若客（ROKR）在2019 年推出的“電影放映機”構建類玩具中，用戶可以借助具有對應接口的木質仿真部件來進行精準裝配，并且玩具中現成的傳動裝置和照明元件也為用戶的順利組裝提供了便利。用戶在拼裝出一臺具有實用價值的放映設備的同時，可以順其自然地接觸機械、影像方面的專業知識。

2）對于具有多線歸一型游戲任務結構的構建類教育玩具，設計師可以在外形上賦予玩具模塊與現實環境多維度的關聯，并內置多重的組合線索。與此同時，利用玩具的物理結構、語意、文化和邏輯等因素的特性[16]，使用戶在明確的目標范圍內進行更有針對性的探索操作。另外，此類玩具中一些不同形式的模塊，其功能盡量統一設置，使最終風格各異的“作品”都能具備同樣的使用功效。比如在2019 年日本東京玩具展中獲得“女孩玩具大獎”的混搭手表（MixWatch）構建類玩具，用戶可以根據手表的結構分布規律，利用具有不同風格形式但內部功能一致或類似的部件，來制作出具有個性化外觀的手表創意作品。

3）對于具有多線開放型游戲任務結構的構建類教育玩具，在玩具模塊外形上要以幾何形體為主，抽象的幾何形體具備世間萬千形態的共性特征，蘊含無限的想象空間，有利于使用戶產生聯想與創造。設計師可以通過增強模塊連接的多向性、兼容性，從而提升構建類教育玩具模塊組合的靈活度、豐富度。除此之外，在此類玩具整體功能的設置上，可使其具備多項功能的特征，從而有助于激發用戶積極開展各種創新嘗試。例如榮獲2018 德國iF 設計金質獎的來自荷蘭的構建類玩具Twickto，它的通用連接件可支持多個組合模塊在不同方向上的“相互聯系”，從而解決了大部分此類型玩具只能以固定方向進行組合，一旦遇到需要多方向連接的情況，必須依賴對應型號的零件來解圍的“窘境”。并且此款玩具所擁有的幾何形態的模塊及可實現不同操作功能的拼裝效果，進一步提升了用戶自由創作的熱情。

4）對于具有建構型游戲任務結構的構建類教育玩具，考慮到它執行的任務中涉及強化、探究、創新等學習環節，結合其他類型構建類教育玩具在外形上的設計規律，其外形中須相應地包含與具象、抽象造型相關的一系列因素。并且此類玩具的連接可采用封閉與開放相結合的方式，從而幫助用戶在必要的協助引導下獲得基礎性知識的積累，繼而進行更有探索與創新意義的學習實踐。在玩具功能的設置方面，可使用戶在實現基礎功能的前提下，為相關功能的后續優化提供一定的調整空間。例如，在2019 年意大利A'國際設計大賽中獲獎的澳大利亞MakeDo 玩具正是符合以上的設計策略、贏得業界好評的典范。此款玩具套件中的大部分塑料模件為螺絲釘造型，其擁有的連接加固功能能夠讓普通用戶一目了然，用戶可以利用它對幾何形體的紙箱進行“模仿”“創造”“改造”等實踐工作。在此期間，隨著玩具功能的不斷調整與改進，用戶也相應地收獲了不同類型的知識經驗。

4 結語

以上所述的構建類教育玩具的游戲任務結構類型，是以當前主流的學習理論作為依據進行分析、歸納所得到的結果。隨著時代的日新月異，相關學習理論也會與時俱進，構建類教育玩具領域也亟待新的游戲任務結構類型的出現。此外，一些構建類教育玩具會根據復雜游戲化學習任務的需要，對現有游戲任務的結構做出靈活調整，從而產生更多的結構“變式”。從時空發展的角度來看，構建類教育玩具游戲任務結構的分布規律并不是一成不變的，需要不斷對其結構體系進行豐富與深化，以便在不同時代、不同條件下為設計出合理的、承載優良學習理念的構建類教育玩具提供更多有益的參考。