“智能學伴”在小學游戲化學習社區(qū)中的情感交互設計 *

張攀峰，尋素華，吉麗曉

(1.河北師范大學 信息技術學院，河北 石家莊 050024；2.山東濟寧電化教育館，山東 濟寧 272029)

“智能學伴”在小學游戲化學習社區(qū)中的情感交互設計*

張攀峰1，尋素華2，吉麗曉1

(1.河北師范大學 信息技術學院，河北 石家莊 050024；2.山東濟寧電化教育館，山東 濟寧 272029)

該文針對目前網絡教育社區(qū)中存在情感教育缺失的現(xiàn)狀，提出了基于小學游戲化學習社區(qū)中的情感交互設計研究。首先分析情感設計的相關因素，提出了相應的策略。而后通過實證研究，提出了“智能學伴”在小學游戲化學習社區(qū)中情感交互的模型及具體流程，最終目的是在游戲化學習環(huán)境中引導學生進行主動學習。

“智能學伴”；小學游戲化學習社區(qū)；情感交互

近年來，隨著網絡技術、信息化教育的飛速發(fā)展和普及，游戲化學習的方式逐漸進入到不同國家教育學者的研究領域當中。國外教育游戲在游戲的教育價值和評價模式以及游戲設計發(fā)開模式等方面進行了研究[1]。國內的教育游戲的研究較國外較晚一些，但也誕生了一些優(yōu)秀的游戲化學習的一些作品。游戲化社區(qū)當中進行專門的情感的設計和研究還不是很多，所以在針對國內外相關文獻和案例的現(xiàn)狀進行分析時，主要是針對國內外的游戲化社區(qū)的發(fā)展現(xiàn)狀和案例設計進行了分析。西方國家對游戲的研究起步較早，關于教育游戲的研究在20世紀80年代就已經出現(xiàn)，其對小學的游戲化學習社區(qū)的研究也相對成熟。Bowman在其教學設計的研究中引入了電視游戲[2]，隨后如Driskell，Dwyer，Bracey等人對電視游戲在教學中的應用進行了相關研究，分別表示將電視游戲整合到教學當中可以激發(fā)學習者的內部動機，而且其非常有價值。美國著名教育專家、游戲設計師Marc Prensky在Digital Game Based Learning一文中就針對游戲的教育價值進行了研究[3][4]。國外對小學游戲化學習社區(qū)的研究中比較出名的有：美國的GameGOO語言學習教學游戲化學習社區(qū)；英國的Immersive Education Ltd和劍橋大學聯(lián)合推出的Kar20uche角色扮演、故事敘述和動畫的效果等活動來展開學習任務的游戲[5]。美國的This15DanielCook網站，該游戲化學習社區(qū)是設計了一個虛擬的家庭的環(huán)境。

國內與國外的研究也有很大的不同，國內關于游戲與教育進行結合的研究主要集中在了游戲的設計與開發(fā)上。新未來電腦有限公司的Wawayaya時空港的游戲化社區(qū)的設計、上海烏龍網絡技術發(fā)展有限公司開發(fā)的烏龍學院，作為學習英語的虛擬學習樂園，盛大網絡策劃并研發(fā)的“學雷峰”游戲，其中引入了角色扮演的概念，將教育的意義融入到游戲的過程當中[6]。北京樂教樂學教育科技有限責任公司成功研發(fā)推出“一起學習樂園”的軟件，同時也是在教育技術南國農、楊改學教授的指導下的將教育和游戲的融合最好的一款教育游戲型的學習軟件。

一、“智能學伴”概述與小學生情感特點分析

(一)“智能學伴”的概述

1.“智能學伴”的含義

人工智能理論與技術的應用，使得學習者在網絡學習中出現(xiàn)了新的居民——Agent。游戲化學習社區(qū)中引入智能代理的技術，它能夠幫助學習者更好地適應游戲化學習社區(qū)中的功能，在游戲化學習社區(qū)中愉快地學習。在網絡學習中逐漸出現(xiàn)網絡學習伙伴、虛擬學習伙伴和智能協(xié)作學習伙伴，其主要目的是為了學生在網絡學習中不再感到迷茫，有利于學生自我概念的形成和人格的發(fā)展。而通過“人工智能技術+學伴”進行結合，從而提出了“智能學伴”的思想，可以理解為“在系統(tǒng)中，通過計算機進行模擬，結合人工智能中的算法，設計開發(fā)出一個能與學習者進行交流、互動和溝通的虛擬伙伴，同時可以幫助和引導學習者進行學習，記錄學習者的學習進度、成長歷程等功能的智能學習伙伴”。

2.“智能學伴”的特點

(1)情感的互動性

“智能學伴”的引入，實現(xiàn)了與學習者進行互動的可能，根據(jù)學習者登陸的狀態(tài)、心情等信息，在游戲化社區(qū)中的學習娛樂過程，進行實時互動交流和功能提示，學習者在游戲化學習的過程當中會跟隨學習者情感的變化進行情感的交流。

(2)學習的主動性

“智能學伴”融合了智能代理技術的特點，能夠根據(jù)當前環(huán)境的變化，動態(tài)地調整學習者當前的學習任務和計劃，并主動地通過“智能學伴”把信息過濾、整理后提供給學習者。“智能學伴”可以作為學生學習的激勵者和情感的調動者，促使學生進行主動自主的學習。

(3)成長軌跡的跟蹤性

使用人工智能技術賦予“智能學伴”追蹤學習的功能，記錄學生的學習過程，智能地為學習者提供適合當前學習狀態(tài)的內容，并根據(jù)每次學習記錄，記錄學習者對知識的把握程度，動態(tài)地調整學習進度。

(二)小學生情感發(fā)展特點分析

伴隨著小學生認知能力的發(fā)展，其情感的發(fā)展也處于培養(yǎng)的黃金階段。小學階段學生情感的豐富性和深刻性都有待提高，并且不善于調節(jié)和控制自己的情感，情感較為直觀和沖動。整體來說小學生的情感發(fā)展可以分為以下幾點：

1.情感的自控性

小學生的情緒經常難以控制，易沖動可控性較差，但隨著年級的升高，情感的調控能力在逐漸地提高，逐漸能根據(jù)外部的一些因素和條件來約束自我的情感。

2.情感的多變性

隨著小學生融入集體和小社區(qū)范圍的不斷擴大，他們會接觸到更多的人和事，相應的情感變化的范圍也在逐漸擴大。在不斷地成長中從一開始在父母那里得到親情之外，在他們的世界里逐漸地出現(xiàn)了友情、愛心、榮譽感、責任感等情感，除了情感變得逐漸豐富以為，還會隨著環(huán)境、交往的范圍、發(fā)生的事情使得情感變化更加多樣。

3.情感的依附性

情感的依附性將伴隨著小學生的整個成長過程，隨著年齡和階段的成長，依附的對象也在不斷地發(fā)生變化。從一開始父母作為孩子的一個老師，孩子比較依賴于父母。在父母身邊可以讓小學生體會到安全感，而小學生在進入到學校中之后就會逐漸把依附的對象更多的傾向于老師和身邊的同學和伙伴。因為他們逐漸地體會到老師的信任、關愛和同學之間的友情，而這些情感就是我們所提到的馬斯洛情感需求理論中的歸屬與愛和獲得尊重的需求。因此，家長、教師和學習伙伴的行為和言語將對小學生的情感發(fā)展產生不容忽視的作用。

4.情感不穩(wěn)定性

在小學階段，小學生的情感具有很大的不穩(wěn)定性。容易受具體事物、具體情景的支配，并且小學生的喜怒哀樂會很容易表現(xiàn)出來，不善于很好地控制和調節(jié)自己的情緒。對待周圍的人和事物情感及不穩(wěn)定，有時忽冷忽熱缺乏責任心，有時又表現(xiàn)出高度熱情和同情心。隨著他們知識的不斷豐富，不斷成長，情感的穩(wěn)定性會逐漸增強。

小學生在游戲化學習社區(qū)進行學習時，總會帶著一定的情緒投入到學習社區(qū)的各項活動中。所以在社區(qū)的設計中如果能很好地把握好他們情感發(fā)展的特點和趨勢，才能使小學游戲化學習社區(qū)更好地為學習者的情感發(fā)展服務。

二、小學游戲化學習社區(qū)中情感交互的設計

本研究針對小學四年級學生進行了游戲化學習社區(qū)的設計，構建了一個海底世界的游戲化的學習場景，學習的內容融合了小學四年級的語數(shù)外三科知識內容，把小學四年級學生需要掌握的三科的知識點分別提煉出來，融入到游戲化的學習過程當中。小學四年級游戲化社區(qū)當中的總體情感設計過程下頁如圖1所示。

其中在整體情感設計當中對“智能學伴”進行了細節(jié)的情感化設計，比如學習者在登陸之后首先進行心情狀態(tài)的關注，了解此時學習者的情感狀態(tài)，從而也可以從心情的狀態(tài)中去了解情緒對學習者在社區(qū)學習中效率的影響。另外分別從問候、溫馨提示、放松環(huán)節(jié)當中對“智能學伴”進行情感交互設計。通過提醒、問候以及引導的功能中分別設計了情感交互的方式，比如在問候的設置中可以從下頁圖2中進行問候的設置，對學習者情感進行引導，從而讓學習者在學習的過程中更具有歸屬感。

圖2 “智能學伴”—泡泡精靈的情感問候設計流程圖

“溫馨提醒”環(huán)節(jié)進行了一些人性化的情感關懷，例如給“智能學伴”設置一些溫馨提醒的功能，從一些重大節(jié)日、天氣變化等情況實時地和學習者進行情感的交互，讓學習者在整個過程當中能時時得到愛的關懷和歸屬感，滿足學習者的情感需求。具體提醒流程如圖3所示。

圖3 “智能學伴”——泡泡精靈的溫馨提醒功能情感設計流程圖

三、“智能學伴”在小學游戲化社區(qū)情感交互的實現(xiàn)

(一)故事情節(jié)的情感交互設計

本社區(qū)設計了海底世界的游戲化場景，所以在設置故事的情節(jié)時也是要和游戲場景進行緊密結合，包括海底世界場景中各個道具等要發(fā)生的事情和要開展的故事等都要圍繞場景和人們的思維邏輯進行構建故事情節(jié)。故事情節(jié)的開展中設計不同的情感變化和曲折程度，要根據(jù)學習者在進入到社區(qū)學習時的學習程度和學習狀態(tài)進行調整故事的發(fā)展[7]。

在情節(jié)設計中融入了情感的交互功能，“泡泡精靈”和學習者建立朋友關系作為了情感發(fā)展的第一步，在每次學習者進入社區(qū)中時“泡泡精靈”會根據(jù)天氣的情況、節(jié)日的情況、學習的情況和心情的變化等，設計一些和學習者進行情感問候的環(huán)節(jié)，借助每一次學習者進入到社區(qū)當中“泡泡精靈”的狀態(tài)的不同，來增加學習者的好奇心與學習的持久性。所以情節(jié)的新舊程度、創(chuàng)新性、可玩性和連貫性都會對學習者參與的積極性、熱情的持續(xù)性產生重大影響。故事情節(jié)中出現(xiàn)的高潮、懸念等也都是作為了強化學習者情感體驗的策略，所以社區(qū)中設置的故事情節(jié)越豐富、安排的任務越充分、情節(jié)可塑性越強，越有助于培養(yǎng)小學生豐富的情感。

(二)界面場景的情感交互設計

場景主體確定為海底世界的場景之后，就要對游戲場景的色調、場景當中出現(xiàn)的物品、道具等進行細致設計和歸類。在小學四年級的游戲場景設計中首先定色調和確定主場景的布局風格；另外場景主體確定之后就要確定場景當中的道具和細節(jié)的設計，道具作為場景當中不可或缺的一部分，必須進行前期進行了分析和研究。在場景當中出現(xiàn)的部分道具和物品如表1所示：

表1 海底世界游戲化學習社區(qū)當中部分道具設置

上表中的道具可以作為學生用積分和金幣購買的道具，這些道具從商店購買之后，進入到自己百寶箱中，這時候學習者就可以從百寶箱中應用自己所購道具，對海底世界的場景進行裝扮。每一位學習者都可以對自己所擁有的道具和裝備對自己的海底空間進行裝扮和修飾。所以場景設計成一個動態(tài)的空間，可以增加學習者學習興趣的持續(xù)性和成就感。

(三)形象特征的情感交互設計

“智能學伴”的形象是整個游戲化學習社區(qū)當中的關鍵一筆，因為“智能學伴”作為和學生情感交互的一個伙伴，始終陪伴學生的學習和娛樂，所以它的形象將直接對學生的情緒和情感造成影響。首先，針對小學四年級的游戲場景中的“智能學伴”做了研究分析，確定為卡通形象、外形可擴展性要強，表情豐富性可塑性要強。通過前期分析以及場景的設計和故事情節(jié)的安排等綜合考慮，設計的形象如圖4所示：

圖4 “智能學伴”—泡泡精靈的形象設計

形象確定之后，對“智能學伴”在整個游戲社區(qū)中將要發(fā)生的一些行為的表情和動作進行了設計和開發(fā)。確定“泡泡精靈”在不同的故事發(fā)展情景下的表情動作的一系列變化，如表2所示。

表2 “智能學伴”—泡泡精靈的表情動作與對應的語言的設計

豐富的表情和形象的動作將會讓學習者在情感上的產生共鳴，在本游戲化社區(qū)當中“智能學伴”—泡泡精靈的系列表情包括：可愛、賣萌、謙虛、贊同、震驚、驚訝、害怕、憤怒、大哭、傷心、扮酷等系列表情。

泡泡精靈在游戲化社區(qū)當中與學習者的交流除了通過表情和動作傳遞以為，語言的交流也是最能夠觸動學習者的情感體驗的一個關鍵因素。在針對泡泡精靈動作表情的設計當中還有相應的語言的設計，如表2所示的部分表情動作和語言的設計。

(四)任務設置的情感交互設計

任務是游戲化社區(qū)當中的核心部分，也是每次學習者登錄后花費時間最長的一個模塊，即學習者所要完成的游戲任務。首先在任務設計中必須很明確很具體，比如：今天學習者領取到的學習任務是進入到數(shù)學課程的第1單元中認識小數(shù)的知識點的學習中，要完成5個試題。任務既有針對性又要符合學習者的學習特點，讓學習者在玩的過程中去完成知識的學習。

在任務的設置當中“智能學伴”發(fā)揮了一些智能的功能，如任務進行中“智能學伴”還擁有一些特殊功能的設計來調動學習者學習興趣和激發(fā)學習者學習的動機。功能設計如表3所示：

表3 “智能學伴”——泡泡精靈在任務模塊中功能設置

對小學游戲化學習社區(qū)中任務進行情感設計，首先不能脫離的就是任務的內容和完成的方式。“智能學伴”作為社區(qū)當中的學習者的一個協(xié)作伙伴，在任務完成過程當中起到協(xié)同的作用，所以在進行任務的設計和完成方式上要考慮將“智能學伴”融合到任務的設置當中，對在任務中進行情感培養(yǎng)起到了幫助作用。

針對小學四年級的游戲化學習社區(qū)的任務內容的設置包括了知識和技能的掌握同時還將情感的培養(yǎng)等任務形式穿插于游戲任務中，通過完成不同的任務形式，從多方面培養(yǎng)學習者的情感。另外在任務的過程當中巧妙地設計一些問候關懷性的語言和人文化關懷的設計，使學習者完成任務的過程當中時時體會到被關心和尊重的需要。例如在小學四年級的游戲化學習社區(qū)中，在完成任務的過程中情感設計的實例如下所示：

四年級三班的張丹同學回到家之后，為了完成今天的學習任務登錄了“海底世界”的游戲化學習社區(qū)，進入到海底世界的游戲場景之后，泡泡精靈出來和張丹進行了親切的問候。

泡泡精靈：“親，今天在學校過的怎么樣呀？據(jù)可靠消息證實，你在學校今天的表現(xiàn)非常好，哈哈！”加入一些語氣詞等，讓學習者感覺更親切。接下來泡泡精靈帶來今天的任務——“今天要進行語文知識的學習了，不過有可能一會兒我們要用到漢語辭典，你是不是還沒有找到漢語辭典？下面任務之一就是先找到漢語辭典，出發(fā)吧！”

任務1：海底大搜羅——尋找漢語辭典

在任務1完成后，泡泡精靈：“哇塞，你好棒啊！僅僅用了45秒的時間。” 相應的任務完成之后積分和金幣也會增加。如果想繼續(xù)增加自己在社區(qū)的積分和排名，就需要不斷地去接受挑戰(zhàn)，完成任務。

任務2：完成語文知識的學習

有五個知識點，連續(xù)答對3個以上，“泡泡精靈”會出來臭美一番“我好驕傲啊！能和你一起闖關，太刺激了！繼續(xù)加油。”連續(xù)答錯3個以上，泡泡精靈的智能預警將會提醒學習者，要抓緊學習這個知識點。通過這些提示，可以讓學習者及時進行對欠缺知識內容進行補充學習。

(五)知識內容講解的情感交互設計

將小學四年級的知識內容融合到游戲化中，是將試題的練習和知識的學習融入到游戲的任務當中，學生通過完成任務來檢測對學習的知識的掌握程度；另外對于學習者在做題的過程當中遇到不能夠理解的知識點時，游戲化社區(qū)中還開發(fā)了相應的了泡泡精靈的視頻故事講堂。在“泡泡精靈視頻故事講堂”中將教學的知識點用故事的形式展現(xiàn)出來，通過展現(xiàn)故事進而講解知識點，讓小學生在輕松越快的故事中去學習教學的內容，同時滿足學生的情感需求。在每一個知識講解的視頻當中，又把每一個知識內容情景化，把抽象的知識、枯燥的教學內容用豐富的、形象化的形式呈現(xiàn)出來，提供一個有趣、有戲、有內容的視頻知識講解。讓學生從視覺、聽覺中掌握知識，體會學習過程中情感的變化。

小學階段是學生情感培養(yǎng)的黃金階段，在游戲化學習社區(qū)中注入情感的培養(yǎng)，將更有助于學習者學習興趣的培養(yǎng)。學習者在社區(qū)學習當中一旦情感得到關注，贏得尊重肯定、獲得滿足感和學習的自信心，才會激發(fā)學習者學習的熱情和學習的持續(xù)性。將教學內容融入到游戲化的學習過程中，在培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維和能力的同時，更重要的是讓學習者的情感在潛移默化的過程中不斷的豐富，達到既定的認知和情感教育目標。

四、結束語

隨著人工智能技術的發(fā)展，在未來小學游戲化學習社區(qū)的情感設計中，通過智能控制來分析學生的情感變化，進而設計更加合理的人性化的游戲環(huán)境，將更多影響情感設計的因素更加自然地融入到游戲化學習社區(qū)的設計當中去，對小學生情感發(fā)展的培養(yǎng)將產生更加積極的影響。并通過不斷實踐使得小學游戲化學習社區(qū)發(fā)揮其更大的功效，從而促進學習者的全面發(fā)展。

[1] 魏婷,李藝.國內外教育游戲設計研究綜述[J].遠程教育雜志，2009,(3)：67-70.

[2] 龍虎.基于游戲化學習社區(qū)的小學數(shù)學教育游戲設計[D].南京：南京師范大學,2012.

[3] Bracey，G.W. The Bright Future of Integrated Learning[J]. Educational Technology，1992,32(9)，60-62.

[4] Driskell，J.E. & Dwyer，D.J. Microcomputer Videogame Based Training[J]. Educational technology, 1984,24(2)：11-15.

[5] 田愛奎,楊瑛霞,夏天,張際平.數(shù)字化游戲學習的發(fā)展及展望[J].電化教育研究，2006，(3)：37-41.

[6] Pc games.國內首款青少年教育網絡游戲《學雷鋒》面世[EB/OL].http：//game.zol.com.cn/2005/0113/143300.shtml,2005-01-13.

[7] 楊卉,王陸,馬如霞.網絡游戲與教育融合的探究——游戲化學習社區(qū)初探[J].中國電化教育，2006，(4)：43-46.

張攀峰：副教授，碩士生導師，研究方向為信息化教育資源開發(fā)與應用(mier_zhang@sina.com)。

2014年6月11日

責任編輯：宋靈青

Affective Interaction Strategies "Smart Partners" in the Primary Game of Learning Communities

Zhang Panfeng1,Xun Suhua2,Ji Lixiao1
(1.Information college, Hebei normal university,Shijiazhuang Hebei 050024; 2.Shandong Jining Audio-visual Museum,Shandong Jining 272029)

This paper aimed at the present situation of network education community the present situation of the lack of emotional education, was proposed based on gaming learning community of emotional interaction design research. First analysis of emotional design of related factors, put forward the corresponding strategy. Then through empirical study, this paper puts forward the "smart buddies" game with emotional interaction in the learning community in elementary school of the model and the specific process of ultimate aim is to guide students in the game learning environment for active learning.

Smart Partners; Primary Game of Learning Community; Affective Interaction; Strategy

G434

A

1006—9860(2014)10—0123—06

* 本文系河北省科技廳2014河北省科普展教資源開發(fā)原創(chuàng)與共享科普專項項目“冀教版中小學信息技術多媒體光盤系列教材開發(fā)與應用研究”(項目編號：14K50122D)結項成果之一。