游戲化學習行為分析的研究
——基于學生參與度的視角

張杰鳴，王蘊輝

(東北師范大學 信息科學與技術學院，長春 130117)

引言

游戲化學習一直是備受人們關注的領域，游戲元素被應用到學習過程中，可以充分發揮游戲將用戶代入創造的情境、激發用戶興趣的作用，從而達到促進學生學習的目的。在游戲化學習背景中，當一個用戶達到一個特定的目標時，通常通過一個評分系統給予獎勵。根據這個分數體系和成績記錄，為用戶提供排名(全部或部分)和獎牌。游戲化學習允許學生即時收到關于他們在課堂上的進步和已完成任務的確認和反饋。此外，它還能夠激發學生更多地參與課堂的潛力。

盡管有大量關于學生參與課堂的作品和研究。但根據近幾年的研究重點可以發現，盡管教育游戲在不斷地開發和結合，但仍然很難讓學生繼續參與他們的活動。因此對于游戲化過程中學生參與的研究仍有很大的研究空間。面對這些事實，許多研究正在不斷開展，其目的是揭示哪些因素會促進學生的參與。在這項研究中，我們建議使用游戲的機制，即將游戲的機制與教學課程進行聯系，將游戲元素應用到課程中，對其進行研究。本文從進行游戲化學習行為分析的平臺、方法展開研究綜述，提出對我國研究工作的建議。

一、相關概念的界定

1.游戲化

隨著技術和社會的發展，游戲對于教育的價值被越來越多的人認可，研究人員一直試圖理解為什么游戲如此吸引人。根據他們的說法，這可能是由于幻想、挑戰和好奇心的結合，加上一種被稱為“心流”的參與程度，使用戶不會分心。由于游戲的流行，在文學中有許多新的定義。游戲化是從“嚴肅游戲”的研究中發展而來的，嚴肅游戲的研究可追溯到20世紀下半葉，主要從軍事用途遷移到教育和商業領域。21世紀初，數字游戲的興起使這一領域重新煥發了活力，成為一個重要的行業和研究領域。這種數字的、嚴肅的游戲可以定義為“任何形式的交互式計算機游戲軟件，供一個或多個玩家在任何平臺上使用，其開發目的不僅僅是娛樂”[1]?！坝螒蚧迸c游戲有關，而不是游戲(或游戲性)，其中“游戲化”可以被視為更廣泛、更寬松的類別，包含但不同于“游戲”。Deterding等[2]人提出“游戲化”是指在非游戲環境中使用游戲設計元素。Zichermann和Cunningham[3]還強調，這一過程可以促進用戶的參與并解決問題。在這些定義中，我們可以觀察到在游戲世界之外的環境中作為游戲一部分的元素的使用，但具體元素包括哪些，是值得思考的問題。當涉及到動力學和力學的時候，就顯得明朗起來。Reeves和Read[4]提出了“偉大游戲的十大元素”：自我化身的虛擬人物，三維環境，敘述背景，反饋，聲譽、等級和層次，市場和經濟，明晰和強制的規則下的競爭，團隊，可以輕松實現的并行交流系統，時間壓力。每一個元素都可以在游戲之外被發現，這些元素可以被單獨或組合設計應用到其他非游戲的環境中，因此在此過程中需要涉及美學和動力學的知識。在教育中使用游戲化不應局限于每次學生參與一個課程或交付一個作業時給予分數，重要的是要強調使用其他游戲策略，讓學生喚醒創造力，留出錯誤的空間，促進合作，交流經驗，建立他們可以自由選擇的學習環境。

2.學習行為分析

學習行為分析是學習分析的重要組成部分，學習分析是以理解和優化學習及其發生的環境為目的，對學習者及其所處情境的數據進行測量、收集、分析和報告[5]。在學習分析和教育數據挖掘中已探討的常見研究目標有：模擬學生行為、預測表現、增加反思和意識、預測輟學、改進評估和反饋、增強學習環境中的社會互動以及了解對學生的影響。這些目標是通過使用不同的技術來實現的，例如聚類、回歸、文本挖掘、社會網絡分析、統計和各種可視化技術。學習行為分析的目的是針對學生在學習過程中產生的行為數據包含活動日志等進行分析，挖掘數據中有價值的信息，例如學生的行為模式、行為習慣、學習策略等，最終優化學生的學習過程和學習結果。

3.學生參與度

對于學生參與度這個概念的定義還沒有達成共識。這一概念通常包括心理和行為成分，Fredricks等[6]人的文獻中對參與有三種不同的定義：行為參與、情感參與和認知參與。行為參與包括學生在學校和課外活動中的參與和投入，以及學生在活動解決過程中的積極態度。情感參與包括學生在完成活動時的情感和情感反應。情感參與涉及學生面對主題活動和構成學校環境的其他因素的情感和情感關系。興趣、快樂、幸福、厭惡、焦慮和沮喪就是這些反應的例子。認知參與包括學生在學習過程中的心理投入。它的特點是學習者努力理解所學內容，并在特定的學習領域達到最高的理解水平。

二、游戲化學習平臺選擇的研究

游戲化在教學實踐中主要以游戲元素的形式在學習的過程中得以體現，在實驗的過程中，通常會采用與徽章相關的元素來進行實驗，一是徽章可以幫助了解學生學習目標的完成情況，二是可以通過徽章的數量分析學生的行為模式。徽章平臺是分布式軟件服務，中介云計算的范例。在這些系統上，個人或機構可以創建一種特定的游戲化技術，該技術使用徽章通過特定的活動為用戶分配獎勵。這種平臺允許管理獎勵系統，教師可以通過分數獎勵學生。

Da Rocha Seixas等[7]人根據平臺的不同屬性，將現有的平臺進行總結，如表1。Da Rocha Seixas等[7]人最后選擇ClassDojo平臺和ClassBadges平臺分析學生之間的互動、努力程度和認知技能，研究游戲平臺對學生的影響。ClassDojo被用來獎勵態度目標。在這個工具上，有可能創造積極的行為和其他需要改進的行為。它生成一個包含所有交互的報告，當教師需要單獨評估學生時，會使他的工作更容易。這項服務允許教師通過對課堂行為的分析來實時確定獎勵的屬性。ClassBadges的目的是遵循工具、認知和概念目標。在這個工具上，教師可以為他的課程定制徽章，在定義了要做的活動和游戲化策略之后，開始使用平臺。班級徽章的一大優點是容易將學術目標與創建的徽章進行協調。ClassDojo有一個“自定義行為”選項，教師可以訪問一個界面，在那里選擇圖標，并將它們鏈接到一個描述定義，其目標是將積極行為歸因于該描述。

表1 徽章應用到游戲化學習平臺的總結評價表

Felszeghy等[8]人和國內的祁芝紅等[9]人選擇Kahoot游戲平臺作為實驗平臺，研究游戲平臺對提高學生成績和參與度的影響。Kahoot游戲平臺是一個基于游戲的學習平臺，可供在線免費使用，教師可以使用任何語言在任何設備上創建測驗。Kahoot可以通過兩種方式在課堂中使用：將問題投影到大屏幕上，每個學生都在移動設備上回答問題；學生在自己的移動設備上查看問題并提交答案。Ibanez等[10]人設計Q-Learning-G平臺，該平臺包括游戲機制的基本元素，通過介紹和評估與C語言相關的問題來提高學生的專業水平。通過測量學生完成學習目標后的工作量，探究此平臺是否對學生的參與率產生積極影響。Orhan G?ksün等[11]人研究調查游戲化活動作為一種形成性評估工具在學習環境中對學習成績和學生參與度的影響以及游戲化工具的使用是否會導致學習成績和學生參與度的差異。Zaric等[12]人在Moodle平臺上加入游戲的元素進行教學和實驗，在Moodle平臺納入徽章和積分的元素，顯示計分板的排行榜，實現故事游戲元素的用戶預覽，以及為作業和練習開發教育游戲模塊。

通過對游戲化學習平臺選擇的歸納整理，可發現現階段在線游戲化學習平臺選擇Kahoot平臺是最常見且合理的，Kahoot平臺是一個免費的網絡學習平臺，國內外教師皆可以根據平臺提供的數據在平臺上創建與教學相關的四種類型游戲。而且，Kahoot平臺可以提供最具有競爭性的學習環境，對考查學生的形成性評價和促進學生參與都有積極影響。

三、游戲化學習行為分析方法的研究

從目前的研究來看，我國針對游戲化學習行為分析的研究主要采用個案研究方法，尚俊杰等[13]人從270名參加實驗的同學中，共分兩次選中5名同學，針對他們在《農場狂想曲》游戲中的表現和活動數據進行分析，得出結論：游戲化學習存在缺陷，同時根據學生在游戲中的主要行為特征劃分以下類型：創新型、鉆研型、試誤型、咨詢型、協作型、娛樂型。

國外關于教育游戲化學習行為分析的研究方法多為對照法，將可視化技術與教育游戲化結合進行，Tapio Auvinen等[14]人將游戲中“徽章”的元素和可視化熱圖作為研究方向，根據學生在實驗中成績數據的變化，比較兩種不同元素對學生的影響，得出結論：徽章是外在指標，與成績接近方向產生共鳴，可視化熱圖是與成績回避方向接近，即可以提醒學生注意會導致不良結果的行為，徽章沒有像排行榜那樣可以將自己與別人進行比較。同樣有將個案研究法和實驗對照法相結合的研究，Ruipérez-Valiente等[15]人以三門不同課程的教學實驗為研究對象，用帶徽章的游戲化行為對學生進行檢測和聚類，重點分析了學生與可汗學院平臺徽章系統的交互作用，提出并實施了四項關于學生與游戲化系統互動的高水平指標。這些指標衡量學生獲得徽章的意向性(包括主題和重復的徽章)、實現徽章的集中度或差距，以及完成這項任務的時間效率。研究提供了這些徽章指標與其他平臺使用以及練習和視頻進度相關的指標之間的關聯結果。研究者使用徽章度量作為輸入，應用聚類分析找到三個不同的學生群，并討論如何將這些聚類用于適應目的，以增強學生的學習體驗。Da Rocha Seixas等[7]人采用混合研究范式，應用觀察法、半結構化訪談法和調查法，通過聚類分析中的層次和R語言分析數據結果，以探究游戲化機制對激發小學生參與的有效性。

國內外游戲化學習行為研究都試圖通過對學生在進行游戲化教學過程中產生的數據進行分析，挖掘學生的行為模式和行為路徑，以改進教學過程來促進更好的教學。但現有的研究面臨的局限是樣本數量少，得到的數據有限，很多進行的是個案研究，因此游戲化或者游戲元素對于學生的學習是否有促進作用仍有待考究。

四、對我國研究工作的啟示

在我國的游戲化學習研究中，從學生參與度和學生體驗的視角進行游戲化學習的研究是研究的重點和創新點。在我國進行游戲化學習行為分析研究時，平臺的選擇可根據實際情況和研究的側重點來定：第一，教師可以將游戲化元素(如徽章、排行榜、積分)融入教學中，設置個性化的圖標來滿足教學過程，促進學生的參與和競爭，可選擇ClassDojo平臺和ClassBadges平臺，這兩個平臺都是免費獲取，也可設計個性化圖標，與其他圖標區別；第二，教師可以利用平臺將教學過程轉換成一種游戲過程，可選擇Kahoot平臺，該平臺國內教師也可免費獲取注冊，對教室設備的要求較低，教師可根據教學內容制作教育游戲進行測驗和調查，學生通過移動設備就可查看自己和他人的測驗情況，提高學生的競爭意識和參與度；第三，教師可以通過現有的學習平臺融入游戲化元素，在Moodle平臺中添加游戲化插件是最快捷簡便的方法，可實現排行、積分、徽章的基本功能，但弊端就是不能實現充分的個性化，需要根據平臺中已有的元素進行設計。

我國進行游戲化學習行為分析的實證研究可以采用實驗法和個案研究法相結合的方法，在進行實驗的過程中，收集定性和定量兩種數據進行分析，定性數據可以通過觀察、文本提取等方法，體現學生對游戲化學習的真正態度，挖掘定量數據無法挖掘的有價值信息；定量數據運用聚類分析、對比分析等方法，可挖掘游戲化學習對學生的行為、成績、參與度等方面的影響。個案研究法是國內現階段研究中常用的研究方法，個案研究法可幫助驗證聚類分析結果，使研究更充分科學。正如文章第三部分所述，現階段對游戲化學習的實證研究樣本都較少，且在實驗前會對參與者有很多條件限制，這是未來實證研究需要重點突破的局限，很多實驗結論在樣本數目增多后是否仍為原來的結論還有待考究，游戲化學習針對大量樣本的設計也是教師和研究者需要重點突破的難題。

結束語

隨著新興技術的發展，虛擬現實、增強現實和混合現實被越來越多地應用到游戲化學習中，游戲化的教育價值也被越來越多的教育實踐者認可，游戲化學習也受到了更多研究者的關注。本文通過對大量文獻的研究，對相關概念和定義進行綜述，發現從學生參與度的視角分析游戲化學習的影響具有很大的研究價值，通過對現有研究中進行游戲化學習的平臺選擇和行為分析的方法進行整理研究，提出從學生參與度視角進行游戲化學習行為分析研究的建議，以期為進一步研究提供啟示。