學習品質視域下的學齡前兒童教育游戲設計與開發研究

雷有光 馮美婷

關鍵詞：學習品質;教育游戲;游戲設計

一、引言

上世紀80年代以來，在以微電子技術為主導的新技術革命的沖擊和引領下，教育與新興電子技術深度融合的教育游戲蓬勃發展，特別是近年來移動學習、多媒體交互技術的快速發展不斷豐富和擴展著人們對教育游戲的教育價值和功能的認識，教育游戲的設計理論與建構、關鍵技術的開發與工具使用、學習效能的評價和檢驗以及基于教育神經科學和學習科學的游戲化學習研究等成為目前教育技術領域關注的熱點。在針對學齡前兒童的教育游戲開發中，設計者主要圍繞學習目標進行功能設計和技術實現，對學前兒童在游戲過程中的學習動機、學習行為、學習過程考慮不夠，特別是對兒童發展發揮重要影響的“學習品質”還沒有引起教育游戲設計和開發者的重視。本研究試圖從兒童“學習品質”的角度，探討如何將兒童學習品質的相關研究成果轉化為教育游戲的實踐方案，在構建兒童學習品質教育游戲設計框架的基礎上開展相關教育游戲的開發和應用研究。

二、兒童學習品質與教育游戲

（一）教育游戲概述

1.教育游戲的概念與內涵

20世紀80年代，電視游戲的教育價值和功能引起研究者的關注，學者們開始使用“教育游戲”這一概念對相關問題進行探討。在近二十年的發展過程中，由于信息技術快速變革的推動，一方面教育游戲的技術媒介不僅完成了由電視、電腦到互聯網和移動終端的迅速轉變，VR、增強現實、人工智能技術的應用使教育游戲的發展呈現出廣闊的空間和想象力;另一方面隨著學習科學的興起，探究學習、協作學習、體驗學習、情境學習等學習理念日益普及，教育游戲對傳統學習方式的改變和重塑也正不斷更新著人們對教育游戲本質的理解和認識。

目前學界對“教育游戲”的概念尚未達成共識，國外研究者常常使用“Edutainment”“EducationalGames”“Serious Games”等術語來表達類似概念。Sari Wallden和Anne Soronen認為“Edutainment”主要是一種利用娛樂手段和信息技術達到教育目的教育材料，廣義上是兼具娛樂和教育功能的計算機軟件和其他媒介，狹義上僅指計算機軟件[1]。而“Educational Games”認為教育游戲是一種“游戲”，認為其經過特殊的功能設計能在游戲過程中向使用者傳授知識，培養技能。Serious Games（嚴肅游戲）則強調教育游戲的教育功能，認為教育游戲是教育的一種工具或學習環境，是以教育與訓練為目的的計算機游戲，如Seth Grimes指出嚴肅游戲是研究將游戲和仿真應用于教育、健康等沒有娛樂性的領域[2]。

國內研究者大都從“教育性”和“游戲性”兩個角度探討教育游戲的內涵，較有代表性的觀點如祝智庭提出教育游戲是“娛教技術”，尚俊杰認為教育游戲是計算機程序，它可以為游戲者提供一定教育內容，游戲者可在游戲中學習[3]。裴蕾絲認為教育游戲是專門針對特定教育教學目標設計開發的游戲，通過將教育性和游戲性的有機整合激發學習者的學習動機，從而讓學習者在愉悅的體驗中達成學習目標等[4]。從研究的趨勢看，越來越多的研究者開始注重突破“教育性”和“游戲性”的二元性劃分，提出游戲化學習的理念，強調教育游戲要以學習者為中心，要關注學習者動機激發和意義建構，通過情境和交互實現兩者從形式到內容的有機統整，從而回歸游戲的教育本質。

2.教育游戲設計與開發

在學習理論的影響下，教育游戲的設計開發經歷了由行為主義、認知主義到情境主義的轉變，設計者從一開始的關注學習者的學習行為、知識獲取轉向關注學習者與情境的交互，關注學習者學習的復雜性和完整性。

在教育游戲的設計和開發中，如何充分實現教育性和游戲性的平衡和融合，始終是相關研究的重點和難點，很多學者在這方面進行了嘗試。Fabricatore認為如果學習的目標任務與游戲的挑戰有效整合，就可能會讓學習者在玩游戲的過程中達成學習目標。在此基礎上他提出學習任務與游戲情境相融合的“Edugaming”設計方法，這種方法強調學習任務首先應能被學習者清晰地感知和明確，其次要將學習任務和游戲情境進行統一設計，并以兩者的自然融合為目標[5]。Kristian Kiili在體驗式學習理論的基礎上對沉浸理論和游戲設計理論進行了整合并提出了體驗式游戲設計模型，該模型強調在游戲開始階段要明確游戲和學習目標，在過程階段要向學習者提供真實反饋，在任務設計中要提供與學習者水平相適應的挑戰[6]。還有研究者如Prensky提出要根據學習內容的差異，在分析學習內容、學習過程以及不同游戲機制的基礎上建立不同類型教育游戲的設計模型。國內教育游戲設計開發主要從四方面展開：一是圍繞特定的教學內容，如中小學的學科內容、學前兒童的科學、語言領域等;二是某些新興技術的應用，如增強現實技術、虛擬現實技術、體感技術等;三是基于認知或學習理論，如心流理論、具身認知理論、動機理論等;四是相關的實證研究，如尚俊杰在“VISOLE”教育游戲項目中對個案的游戲化學習行為特征進行了研究，李清開展的幼兒媒介素養游戲設計的實效性研究等，這類研究較有價值但數量偏少。總體來看，這些研究豐富了教育游戲開發的經驗，但建構一個既能充分整合現有學習理論，又能為教育游戲設計與開發提供系統性解決方案并被充分驗證的實踐框架還需要長期的探索和努力。

（二）兒童學習品質概述

1991年，美國國家教育目標委員會（NationalEducation Goals Panel，NEGP）首次將“學習品質”作為影響兒童做好入學準備的重要維度正式提出，引發了全社會的廣泛關注。隨后美國各州陸續將“學習品質”作為兒童早期學習與發展的重要領域寫入早期學習標準，英國、新西蘭、澳大利亞等國也不斷將相關研究成果融入國家性的政策指導文件。我國2012年發布的《3—6歲兒童學習與發展指南》也指出要“重視幼兒的學習品質，幫助幼兒逐步養成積極主動、認真專注、不怕困難、敢于探究和嘗試、樂于想象和創造等良好學習品質”[7]。

經過近三十年的發展，研究者主要從以下幾方面形成了對學習品質的認識：一是認為學習品質是一系列外顯的、可觀察的學習行為和技能，如美國開端計劃辦公室在2010年頒布的《開端計劃兒童發展與早期學習框架（3—5歲）》中指出學習品質是“幼兒如何學習，涉及幼兒參與學習時使用的技能及行為”[8];二是認為學習品質是兒童在學習過程中表現出來的穩定的心理特征和傾向，如美國國家教育目標委員會認為學習品質是指兒童在學習時所展現出的學習態度、學習習慣、學習風格的整體，反映了兒童“統領知識、技能和能力的傾向”[9];三是認為學習品質是一種兒童學習和發展必備的素質，如李季湄認為“學習品質主要指學習態度、行為習慣、方法等與學習密切相關的基本素質，是在幼兒期開始出現并發展，且對幼兒現在與將來的學習都具有重要影響的基本素質”[10]。

自學習品質的概念提出后，其結構要素一直是研究的重點，美國國家教育目標委員會、美國開端計劃辦公室以及相關研究者從不同角度提出了學習品質的構成要素。美國學者馬里奧·希森基于概念上有意義、專業證據和具有實踐性三個標準從“對學習的熱情”和“學習中的投入”兩個維度提出了學習品質的實踐框架和組成要素（如圖1所示）[11]，產生了較大影響。

希森認為，“對學習的熱情”維度包括“情感的產生”和“動機的激發”兩方面，由興趣、快樂、學習動機三個要素構成，這是兒童學習產生的驅動力;“學習中的投入”維度是指兒童在情感驅動下產生的“行動和行為”，包括專注、堅持性、靈活性、自我調節四個要素，這是兒童學習表現的外顯行為[12]。在情感/動機維度中，興趣和好奇心是引發兒童產生學習的起點和關鍵要素，興趣對兒童的深入探究、保持注意產生著重要作用，隨著興趣的擴展和深入，兒童的學習行為會得到進一步鞏固和強化，同時學習活動中的愉悅體驗會引發兒童更深入、持久地參與學習活動。學習動機是一種穩定的心理傾向，對學習具有激發、定向和調節功能，它不僅對兒童的學習行為有重大影響，還關系到學習的專注、堅持性及努力程度。

在行動/行為維度中，希森強調專注是投入最重要的要素，它表明兒童能排除外界干擾、集中注意力“沉浸”在學習活動中，這是兒童學習得以開展的基礎。堅持性和靈活性反映了兒童對待困難和挑戰時的兩種重要品質，兒童要能夠“堅韌、有毅力”，不怕失敗、努力克服困難，同時還要表現出解決問題的變通性、靈活性和創造性。自我調節體現了兒童對自我行為的管理和控制能力，它建立在回顧和反思自己行為和結果的基礎上，體現了兒童學習的自主性。

“學習品質”的獨特價值在于它解釋了兒童如何通過學習調節和促進其他領域的發展，這一維度的提出打破了從領域和目標理解兒童發展的傳統視角，將兒童學習的“整體性”清晰地呈現出來。可見，“學習品質”的本質內涵是從關注兒童“學習什么”轉變為“如何學習”，是從關注兒童學習發展的目標、結果轉變為關注學習的過程、行為以及對其產生影響的關鍵因素。

（三）教育游戲設計整合兒童學習品質的內在邏輯

學習品質是學前兒童學習和發展不可缺少的重要維度，因此在教育游戲的設計開發中有必要充分整合學習品質的結構要素，使學習品質在兒童的游戲過程中充分發展，這既是教育游戲“教育性”的需要，也是兒童參與教育游戲的內在發展需要。這種必要性體現在以下兩個方面：

首先，在教育游戲設計的理論研究上，學習品質吸收了腦科學、學習科學和兒童發展心理學的相關研究成果，從“理論整合”和“跨學科”兩個角度為教育游戲的設計構建了基礎。腦科學對適宜兒童腦機制的學習環境和學習方式的研究、學習科學中兒童探究學習和體驗學習的成果以及學習理論中動機理論、心流理論、生成學習理論、情境學習理論等都對學習品質的產生和發展產生了重要作用，“學習品質”本身也是跨學科和理論整合的產物。學習品質從多個維度對影響兒童學習過程、學習行為和學習效能的關鍵要素進行分析和闡釋，有助于人們從心理機制、學習行為等角度深入認識和理解學前兒童參與教育游戲的過程，有利于教育游戲理論的進一步豐富和完善。如在心流理論中，研究者認為對學習者心流體驗的產生有賴于前提條件、認知特征和體驗結果的共同作用，其中前提條件中的目標清晰、反饋及時與挑戰與技能的平衡三個要素發揮著重要作用。但從“學習品質”的角度，這三個因素均是心流體驗產生的外部條件，在游戲過程中兒童的興趣導向和情感卷入對心流體驗產生的影響還沒有得到足夠重視。此外，在行為主義和認知主義理論基礎上發展起來的情境主義學習理論認為，情境是構成、指導和支持個體認知過程的最主要因素，情境是產生一切認知活動的基礎。該理論主張在教育游戲中通過知識與情境的充分融合引發學習活動，通過學習者與游戲情境的交互促進學習者的發展。“學習品質”也認為兒童在與游戲情境的交互中進行有意義學習，但學習品質更關注兒童與游戲情境的交互過程和交互行為，強調需要考察影響兒童交互行為的因素及其對兒童認知發展的作用機制。

其次，在教育游戲的設計研究上，“學習品質”建構了兒童作為一個“完整學習者”和“主動學習者”的形象。兒童不是被動地參與游戲過程，也不是僅僅只有認知活動參與游戲過程，只有將學習品質融入游戲設計開發的全過程和全要素，才能真正實現教育游戲對兒童“主體性”的尊重以及“主動性”的發展。游戲就是生活、游戲就是學習，兒童參與教育游戲的過程就是一個學習的過程，兒童的學習由好奇和興趣引發，在探索中感受發現的快樂，在強烈動機的支持下保持專注，在反復的嘗試中達到堅持和靈活的平衡，在不斷的回顧和反思中調整著行為并形成自己的方法和策略。正是在游戲的過程中，兒童發現并發展著作為學習者的主體性和主動性并不斷建構起對世界的意義理解，而在學習中的熱情和投入的不同，導致了兒童學習效能的差異。從情感/動機和行動/行為的視角看待兒童參與教育游戲的過程和行為方式，能夠幫助游戲設計和開發者更深入、全面地考慮學齡前兒童作為“完整學習者”和“主動學習者”的情緒動機、認知方式和行為特點，還能夠幫助設計者從關注結果向關注過程和行為轉變，更多地思考從游戲的情境設計、內容的組織呈現、學習功能的交互等多方面激發兒童的學習熱情并產生連續的行為投入，從而實現對兒童其他領域的促進和發展。

4.游戲玩法設計

玩法設計考慮一次任務中的玩法次數、玩法難度和玩法支持。在“唐詩詠流傳”中，為了保持兒童的游戲興趣、專注性、堅持性，結合了兒童的注意力集中時長的特點，將玩法次數設置為3次，難度分為“簡單”“較難”“挑戰”。隨著學習難度逐步提升，兒童需要在具有挑戰性的玩法中堅持或者持續嘗試。當克服困難時系統會給與積極反饋，如小伴龍跳出屏幕與兒童“擊掌”，表揚兒童“干得漂亮！我們是最棒的合作伙伴”，強化兒童的學習成就感和興趣。

玩法的難度分層讓任務存在一定挑性戰，如在《詠鵝》中的“賽鵝”用于考驗和培養兒童的“靈活性”。兒童需要操縱快速游泳的“大白鵝”的方向，當碰到“竹排”障礙時，“大白鵝”速度會減慢，而當吃到獎勵物“黃金稻草”時，速度會加倍。由于“大白鵝”的速度較快和操作不熟練等因素，兒童在一開始往往會落后于另外兩只系統生成的“大白鵝”，兒童需要不斷調整策略，觀察感受碰到“竹排”和“黃金稻草”之間帶來“減速”和“加速”之間差異的效果，通過不斷獲得反饋和自我調節，才能逐漸取得進步并贏得比賽。此外，玩法支持的設計非常重要，兒童遇到困難時可能會放棄，恰當的玩法支持能夠幫助兒童堅持完成任務，如在“收麥子”的玩法中，兒童需要一筆將入口和出口連接才能完成“收麥子”，當兒童在該界面15秒仍未通關時，游戲會顯示手勢指引提示兒童完成的方法。

5.游戲交互設計

“唐詩詠流傳”是針對移動智能設備開發的教育游戲，除了一般的交互原則如“反饋、映射、一致、啟發、可視和激勵”外，還要考慮學齡前兒童的互動特點。在本游戲中，交互設計要考慮“層次少、容錯”兩大因素。由于學齡前兒童的注意力分配能力有限，過多的視覺層次會影響和干擾兒童的專注力，因此在同一截面的交互功能盡可能單一，如排行榜的設計僅需要根據等級維度進行排序。“容錯”是需要重點考慮的另一因素，該階段兒童手指的長度和力度不夠，設計時要避免較長路徑的“拖拽”手勢。本游戲中的“拖拽”手勢會同時兼容“點擊”手勢，避免兒童產生挫敗感。此外，學齡前兒童的精細動作水平發展不一，游戲中的點擊區域也需要適當擴大，如在“詠鵝”中兒童點擊稻草的區域就比一般區域擴大了1.5倍。

（三）唐詩教育游戲的學習效果評價

本研究采取自然觀察法、數據分析法對游戲的學習效果進行評估。自然觀察法中，觀察學習者在自然狀態下使用游戲的情況，通過分析學習者在教育游戲中真實的反應評估學習效果。數據分析法主要是在游戲上線前把研究需要用的數據內容通過埋點的形式進行部署，通過統計點擊量、平均時長、觸達率等數據進行分析評價。

在自然觀察記錄中發現，游戲的情境設計能夠有效引發兒童主動點擊進入游戲，游戲的正向反饋能幫助兒童產生愉悅的情感體驗并引導兒童進入任務環節。當面對挑戰性任務時，兒童出現了焦慮情緒，如“怎么這么難呀”等，但兒童并未放棄任務，而是在操作中尋找完成任務的方法。當在游戲引導下獲得完成任務的方法時，兒童臉上出現了滿足、開心的表情，并且在后面類似的玩法中越來越熟練，教育游戲在促進“自我調節”“靈活性”“新情境檢驗”等學習品質的發展上獲得了正面反饋。此外，通過對游戲關鍵功能的點擊數量、平均時長的分析發現，進入“唐詩詠流傳”之后的兒童分布最大，大約68.6%會沿著設計者理想的路徑進入到詩卡，9.2%的兒童進入“斗詩大會”，但“詠鵝”的完成率僅為5.3%，這表明游戲有效地引發了兒童的興趣和動機，兒童參與游戲的專注度較高，但對兒童“自我調節”和“堅持性”的效果不明顯。此外，通過對設計內容的觸達率分析，兒童抵達詩卡的累積觸達率為68%，進入“斗詩大會”“跟讀”的為32%，抵達“詠鵝”模塊的僅為13%，表明兒童更加傾向于具有挑戰型的競技任務。

總體說來，兒童在使用唐詩教育游戲時有較高的興趣和快樂的情感體驗，但游戲中的內容型任務在一定程度上降低了兒童的學習動機，對兒童堅持性、自我反饋的促進作用不明顯。競技型任務中兒童的專注力表現明顯，及時準確的結果反饋和玩法支持也讓兒童保持了較好的情感體驗和學習動機。在游戲設計中實現不同類型任務的平衡，發揮挑戰型任務對兒童學習品質的促進作用是下一步研究需要解決的問題。

五、結語

作為當前兒童學習和發展的中心議題，“學習品質”促使學前領域的研究者和實踐者進一步回歸到兒童學習的“整體性”和“過程性”，這為教育游戲的設計開發者從“熱情”和“投入”的角度更全面地認識教育游戲中“游戲性”和“教育性”、“游戲者”和“學習者”、“游戲過程”和“學習過程”的統一提供了新的視角和啟發。需要注意的是，由于學齡前兒童身心發展的特殊性，教育游戲對兒童的發展仍主要發揮輔助作用，真實的生活和豐富的活動仍是兒童學習和發展的源泉和主要途徑。在未來，基于兒童學習品質的教育游戲框架還需要進一步檢驗和完善，尤其是游戲的不同類型任務和各個環節設計與學習品質要素的有機融合還需要更多的探索和實踐。