基于設計的研究與教育游戲設計應用 *

曾嘉靈，張 鵬，尚俊杰①

(1.哥倫比亞大學 教育學院，紐約 10027；2.北京大學 教育學院 學習科學實驗室，北京 100871)

一、引言

教育游戲自21世紀以來進入繁榮發展時期[1]，研究者已圍繞教育游戲及其價值開展了廣泛研究，證實教育游戲在一定程度上能夠促進大腦發展[2]、改善學習成績、提升學習者學習動機等[3]。現階段教育游戲研究的關鍵問題也已轉變為“如何設計科學、有效、有趣的教育游戲”[4]。這一轉變體現在教育研究者不僅僅要對教育游戲的研究結果進行檢驗[5][6]，還要使其真正地貼合課堂教學的實際需求，能夠應用于實際問題的解決[7]，并明確地體現問題聚焦、意見反饋等循環設計過程[8]。基于設計的研究恰能從明確每一步研究過程入手，通過不斷地循環迭代，助力教育游戲研究這一關鍵問題的突破與解決。

基于設計的研究(Design-Based Research，簡稱DBR)，也稱設計研究方法，是20世紀90年代發展起來的新研究范式，旨在通過設計解決方案、構建人工制品等方式來解決教學和學習中復雜的真實問題，加強理論與實踐的聯系[9]。自1992年Brown提出“設計實驗”[10]、Collins提出“設計科學”[11]，到2003年設計研究聯盟(Design-Based Research Collective)正式提出“基于設計的研究”[12]以來，DBR不斷發展，已經被廣泛應用于教育技術學習環境的設計開發[13][14]。對于專門為教育目的而開發的教育游戲而言[15]，DBR能夠通過多次反饋迭代使教育游戲的設計更貼合實際需求、保證教育游戲的有效性和趣味性，并且可以在過程中優化理論框架使得教育游戲的設計開發更加科學，實現實踐與理論的雙重提升。如Lyons等[16]基于DBR通過兩次循環迭代，設計開發了一款促進協作學習的網絡工具，并生成相應的設計原則；Wang等[17]設計了一款旨在教授高中生物學細胞結構和功能的虛擬現實游戲，聚焦于用戶專家反饋，在游戲設計完成后收集了四輪專家意見，對游戲進行迭代完善。

然而，已有研究表明，目前國內包括教育游戲設計在內的DBR研究多為一次迭代設計[18][19]，很少有研究通過多次迭代設計以真正發揮DBR的優勢。因此，本研究從實踐應用的角度梳理總結了DBR的特征和研究階段模型，而后聚焦到教育游戲實際的設計應用，以教育游戲《方塊消消樂》(曾用名：《方塊消消消》)的設計研究為例，完整釋義DBR的多次迭代設計過程，為教育研究者和實踐者更好地“設計科學、有效、有趣的教育游戲”提供參考。

二、基于設計的研究

(一)定義與特征

基于設計的研究是一種教育研究范式，該范式能夠將其他的科學設計方法納入設計過程，使研究者以遞歸、嵌套的方式產出有用的產品、有效的理論來解決個人和團體真實的教育問題[20]。如表1所示，DBR具有以下五個特征[21]。

表1 DBR的五個特征

(二)階段模型

厘清設計研究階段流程是開展DBR實踐的關鍵所在，為賦予DBR每一階段以實際意義，本研究采用Easterday等[22][23]總結的6階段模型：聚焦(Focus)、理解(Understand)、定義(Define)、構思(Conceive)、構建(Build)、測試(Test)。如圖1所示，DBR設計者聚焦問題、理解問題、定義目標、構思解決方案、構建解決方案，并測試解決方案。

圖1 DBR的研究模型

聚焦(Focus)階段，主要有確定目標受眾、設計團隊、問題主題和項目范圍四層任務。理解(Understand)階段，設計者基于聚焦階段明確的主題，通過直接的經驗調查和間接的資料來調查問題，以快速確定學習者及其問題所處的領域、問題背景和現有的解決方案及設計原則。定義(Define)階段，設計者需設定目標和評估，將一個沒有解決辦法的、不確定的問題轉換成一個可以解決的、確定的問題[24]。構思(Conceive)階段，設計者通過繪圖等形式制定解決方案，生成不同難度的設計原則[25]、開發原則[26]等理論產品[27]。構建(Build)階段，設計者實施設計方案，生成一個至少有部分功能、依賴于媒介的具體原型。測試(Test)階段，設計者評估設計方案的有效性，通過專家評審、模擬的方式來解決構思計劃與用戶意愿、解決問題的相關性和一致性問題，通過一對一測試、小組測試、現場試驗等方式來解決實際實用性和有效性問題[28]。一般而言，DBR研究的迭代設計階段并不是純粹線性的，而是可以相互嵌套、依據實際需求靈活返回任一階段。

三、教育游戲設計研究：方塊消消樂

(一)案例概述

為培養小學生數學幾何學習和空間能力，本研究采用基于設計的研究，圍繞著小學幾何“立體圖形折疊與展開”內容研發了教育游戲《方塊消消樂》。在該教育游戲的設計研究過程中，通過聚焦、理解、定義、構思、構建、測試六大階段共三個周期的迭代設計，持續時間三年，為折疊與展開教學問題提供解決方案的同時，生成了教育游戲設計的理論原則，實現了理論和設計之間的調整完善[29]。

(二)設計背景與需求分析

20世紀初以來，我國小學數學課程目標經歷了非常大的變化，對空間與幾何部分知識要求的表述經歷了從薄弱到豐富的過程。如今，《義務教育數學課程標準(2011)》(新課標)明確提出圖形與幾何學習和空間能力培養是小學數學教學的主要任務之一，在培養學習者的直觀想象、數學抽象、幾何推理等數學素養中起著重要作用。

然而，空間圖形的折疊、展開和三視圖等是“圖形與幾何”領域疑難問題；并且幾何教學情況實際調查顯示[30]，立體圖形的折疊與展開是難度排名第一的知識點。學生在折疊與展開的學習中存在想象困難的問題，課堂教學中的動手操作只是流于形式，學生靠記憶和操作來完成題目，課后練習出錯率高，甚至會逐漸失去對幾何的學習興趣[31]；教師們也反饋在教學過程中存在“學生空間想象力不足”“學生抽象建構慢”“脫離直觀后無法正確判斷展開圖是否正確”“缺乏相關教具”等問題[32]。

(三)研究設計

本研究圍繞“折疊與展開”這一實際的教學問題，采用基于設計的研究，依據Easterday等[33][34]提出的六階段模型，開展了三次迭代設計。在第一次迭代設計中，本研究首先基于設計背景，聚焦設計目的；通過文獻與市場調研的方式，進一步理解聚焦的問題，并生成問題解決思路與理論指導；在充分理解問題后，具體化研究目標，以指導教育產品設計與開發；而后通過初步構思，生成教育游戲設計的概念要素；基于要素框架，構建并開發第一版教育游戲《方塊消消樂1.0》；最后通過小范圍測試檢驗游戲的合理性和可用性，并反思游戲修改。第一輪迭代循環重在理解與明確目標，基于理論提煉出教育游戲的設計原則，并依據該原則設計開發游戲；第二次和第三次迭代設計中，研究依然通過這六個階段步驟開展，重在測試優化教育游戲，檢驗其對問題解決的有效性，同步完善教育游戲產品及教育游戲的設計原則。

四、第一輪迭代設計

(一)聚焦階段

研究聚焦于小學幾何學習中的折疊與展開教學問題，“折疊與展開”涉及頭腦中對信息的識別、存儲、與提取等復雜的信息加工過程，是最復雜的空間問題之一。

(二)理解階段

在理解階段，本研究主要通過文獻調研與市場調研的方式，調查已有的解決方案，以充分理解問題并初步生成設計原則。

文獻調研發現，該知識點的學習重點在于如何輔助學生想象圖形的變化過程[35]，學習過程涉及的重點能力在于心理折疊能力——將二維的空間圖形和對象通過心理操作轉換成三維的空間圖形和對象的復雜空間能力[36]。但心理折疊能力的訓練和發展需要足夠的空間和時間，很難在一般課堂中進行[37]。

已有許多研究證實了游戲對空間能力的提升效果[38-40]，并且開發了立體圖形折疊與展開的相關游戲。如表2所示，本研究開展了市場調研，結果發現已有的六款游戲均未按照一定的課程標準設計，在所涉及的教學內容上呈現單一性和差異性。其中，益智休閑類應用較多，符合國家數學課程標準的很少，還有一些與學習目標無關的因素可能對學生形成干擾，不能直接應用到立體圖形折疊與展開的教育教學中。調研結果也為本研究設計開發小學數學空間教育游戲提供了三條啟發：(1)促進表征：設計可旋轉觀察的立體圖形；(2)輔助表征：呈現二維圖形和三維物體動態變化的過程；(3)避免影響表征：減少與學習目標無關的因素。

表2 “折疊與展開”教育游戲

除上述啟發之外，為了能夠更好地促進游戲與學習內容的有機整合，本研究基于學習科學視角，對教育游戲設計相關理論進行梳理，探索“人在教育游戲中是如何學習的”，以及“如何促進教育游戲中的學習”。如圖2所示，立足于建構主義學習視域，基于多媒體認知理論分析學習者在教育游戲中的信息加工模式[41]，提出教育游戲設計開發的認知設計原則；基于情境認知理論和心流理論[42]分析內在動機的激發方式，提出動機設計原則；基于體驗學習理論[43]分析教師的促進引導作用，提出調節設計原則。

圖2 教育游戲的設計原則

(三)定義階段

理解分析之后，研究通過以下問題表述來定義目標和方法：在小學“圖形與幾何領域”中“立體圖形折疊與展開”存在學習困難的問題，尤其是學生難以實現對平面圖形和立體圖形的心理表征，更難以進行動態變化關聯，即二維與三維的相互轉化。本研究可以通過設計開發一款立體圖形折疊與展開教育游戲來嘗試解決該問題。

(四)構思階段

在構思階段，本研究形成了教育游戲主要的概念設計要素。首先，基于國家課程標準對折疊與展開學習的內容要求，研究分析了廣泛使用的北師大版和人教版教科書。通過對目標定位、教學內容、教學序列的對比分析，發現“折疊與展開”部分的主要內容是認識正方體和長方體的展開圖，強調觀察和操作立體圖形與展開圖；具體教學內容包括展開正方體、折疊正方體展開圖、探索向對面、標注展開圖的六個面等。

其次，本研究編碼對比教科書相關的課后習題，發現兩版教科書都以正方體為主要圖形對象進行練習任務設計。因此，研究確定采用正方體作為立體圖形代表，涉及的變化過程包括正方體展開圖的折疊過程、立體圖形與平面圖形相互對應的過程。將具體內容按照逐層遞進、逐漸抽象的方式進行組織，形成的教學順序為：展開圖折疊后相對面的辨認、前面與上面/下面的辨認，以及立體圖形與展開圖的對應。

最后，圍繞著三條設計啟發，教育游戲設計還應發揮信息技術創設學習環境的優勢，實現二維圖形和三維物體動態變化過程：(1)設計可旋轉觀察的立體圖形成為首要選項，以促進學生構建心理表征；(2)二維圖形和三維物體動態變化的過程需要在游戲中呈現，以幫助學生克服表征和學習困難；(3)減少與學習目標無關的要素設計，避免影響學生的心理表征。

(五)構建階段

在構思概念設計要素后，研究構建并開發了第一版教育游戲《方塊消消樂》，以實現構思要素和內容功能。首先，如表3所示，依據概念設計要素構建了《方塊消消樂》具體的認知活動、學習資源和腳手架構建：所有學習活動均以呈現靜態平面圖形或可觀察的立體圖形為主，將圖形動態變化過程最大程度地留給學生，讓其進行想象；依據教育游戲提供的豐富的三維認知環境，設計有效的認知腳手架，即展現二維圖形和三維物體運動變化過程的演示動畫，幫助學生構建心理表征。其次，如圖3所示，基于梳理的教育游戲設計原則構建了《方塊消消樂》的游戲功能。

圖3 《方塊消消樂》教育游戲設計v1.0

表3 《方塊消消樂》內容組織、認知活動、學習資源和腳手架

(六)測試階段

本輪測試于2019年秋季學期開展，由6名五年級小學生共同參加，隨機分為兩組、每組3名，研究人員在40分鐘的小組測試中觀察、記錄學生使用教育游戲的過程，并收集學生的反饋和建議，以檢驗教育游戲的合理性和可用性。六名小學生涵蓋了能力超過平均水平的、處于平均水平的、低于平均水平的不同層次，以及對所學內容態度積極、態度一般和態度消極的不同情況。

測試結果發現，學生們對基于游戲的折疊與展開學習持有積極的態度。如學生提到在之前的課堂學習中沒有接觸過基于教育游戲的學習，因此在使用《方塊消消樂》時感到新奇和開心，表示“希望回家也可以玩這個游戲”。另外，學生們提到消除游戲中的方塊時能夠帶來成就感，在測試結束時還希望能多玩一會兒來消除更多的正方形，說明消除游戲的形式能夠有效激發學生學習動機。本輪測試也發現了一些游戲設計上需要修正和提升的地方，具體如表4所示。

表4 測試反饋結果

五、第二輪迭代設計

(一)聚焦與理解階段

依據第一周期測試階段的結果與反饋，第二周期迭代設計將問題聚焦于《方塊消消樂》對應內容功能與構思要素的設計修改上，基于教育游戲設計原則進行逐條修正與完善，以使教育游戲能夠更好地促進小學生折疊與展開學習和心理折疊能力的提升。

(二)定義階段

理解研究問題后，本研究通過以下問題表述來定義目標和方法：《方塊消消樂》在動機設計、調節設計和系統建構方面存在問題。解決這個問題的方法是依據第一周期測試反饋與反思，對問題進行逐一修改與完善，使得學生在教育游戲的引導和反饋下，能夠順利使用游戲，并在此過程中構建圖形表征，提升數學學習和空間能力。

(三)構思階段

在第二周期的構思階段，研究對存在問題的設計元素進行了修正和豐富。在動機設計方面，對于學生忽視和不理解的學習目標與游戲規則進行強調和清晰，包括突出強調步數限制，以及明確關卡和地圖的解鎖方式；對界面設計進行強化，修改闖關后的界面跳轉方式，添加學生建議的功能。在調節設計方面，重新設計學習支持以促進學生對空間概念的理解。在系統運行方面，修正目前存在的系統漏洞以保證系統的穩定運行。

(四)構建階段

在構建階段，研究實現了教育游戲的設計提升和開發迭代。首先，完善和強調了游戲引言中對關卡和地圖解鎖方式的描述，以文字配合圖片的形式對相關規則進行了詳細講解。第二，在關卡結束界面設計了三個按鈕，使其分別能夠鏈接到本關界面、下一關界面和關卡選擇界面。第三，在每一關卡的“關卡密語”處強調游戲規則和步數限制，并且使用圖片展示圖形變化過程，將靜態示范轉換為動態示范，輔助學生進行空間想象、理解游戲玩法。最后，修正游戲目前存在的系統漏洞。

(五)測試階段

第二周期測試于2019年秋季學期開展，本研究將《方塊消消樂》應用于小學五年級的數學課堂教學，于北京市順義區一所公立小學開展現場試驗以檢驗其實用性和有效性，并通過焦點小組訪談與專家評審以評估其與目標問題的相關性與一致性。

現場試驗共有32名學生完成整個教學與測試過程，包括前測、基于游戲的教學、后測和時隔一周后的延后測四個環節。基于游戲的教學環節一共持續3天(新知識學習1天、練習2天)，每天40分鐘。在三輪測試環節中，采用學習成效測試(總分為11分)和紙張折疊測試(總分為20分)[44]來收集學生的知識水平和心理折疊能力數據；學習成效測試工具由研究者在小學數學教育專家指導下設計開發。除此之外，研究人員在后測環節中開展焦點小組訪談與專家訪談：焦點小組訪談中共計2組共10名參與者，每一組的訪談過程持續20至25分鐘；專家訪談則分別訪談了參與聽課的1名數學教學專家和1名教育游戲專家。具體而言，本周期測試的目的是：(1)檢驗《方塊消消樂》對學生知識學習和心理折疊能力的提升效果和保持效果；(2)收集學生對《方塊消消樂》的體驗反饋和修改建議；(3)收集專家對《方塊消消樂》的設計建議。

1.應用效果

為了檢驗《方塊消消樂》對學生知識學習和心理折疊能力的提升和保持效果，采用統計分析處理測試數據。結果顯示，學生的知識測試后測結果(9.63)相比前測(6.00)提升了60.5%，并且學生的后測分數基本分布在9—11之間的較高分數段，說明《方塊消消樂》能夠有效提升整體學生的知識學習。在知識保持方面，一周后的延后測結果(8.84)相比后測(9.63)下降了8.2%，雖然表現出較小幅度的下降，但是基本上保持在相同水平。

不同測試階段學生的心理折疊能力結果如下：學生的后測結果(10.85)相比前測(8.38)提升了29.5%，表現出小幅度提升；延后測結果(10.78)與后測結果(10.85)幾乎一致，說明《方塊消消樂》能夠對學生的心理折疊能力起到提升作用，同時由于心理能力的相對穩定性，表現出較好的保持效果。

2.學生焦點小組訪談結果

焦點小組訪談主要從學生的直觀感受出發，請學生回顧學習過程中的經驗、趣事和疑惑，以及對教育游戲的設計提出建議等。訪談結果顯示，《方塊消消樂》中教育性與游戲性的融合為學生提供了優質的學習體驗，紛紛表示“我喜歡用游戲來學習”(學生9)，并形容基于游戲的學習體驗非常“好玩”和“有趣”(學生5、學生7)，能夠帶給他們一種“玩中學”的感受。學生們還普遍表示了對游戲設計的認可，如符合學生認知的漸進式挑戰任務能夠有效激發學習動機，促進反思，“題越難，我就會越思考，越思考就越吸引我”(學生2、學生8)；認知腳手架能夠輔助學生進行空間想象，克服認知困難，“不會的時候就會看提示過關”(學生3、學生10)。

學生們也為《方塊消消樂》的調節設計提供了修改建議。雖然學生們提到認知腳手架能夠有效幫助他們克服認知困難，不過紛紛表示“因為看提示(腳手架)會扣分，所以盡量不去用它”“實在是沒辦法了才看提示”(學生5、學生8)，說明腳手架使用機制設計亟待改進。

3.專家訪談結果

專家訪談中主要收集數學教育和教育游戲專家對《方塊消消樂》的教學評估和設計建議。結果顯示，專家們肯定了教育游戲的設計效果以及與課堂教學整合的必要性，如數學教育專家提到“學生的學具和老師的教具不能代替電子的，電子產品的優勢在于可以動起來。兒童的空間觀念就是這樣產生的，就是在腦子里面產生”。

同時，專家們也為教育游戲的設計迭代提出了建議，包括：(1)游戲中所設計的元素，應保證清晰明了，例如學生所選擇的人物、鉆石和護身符等，需要說明其是否有特定作用；(2)考慮為提示限定次數，或規定使用積分購買等，而不是讓學生隨意使用提示；(3)可以考慮如何設計游戲以進一步激發合作學習；(4)將來可以進行教學研究，探究到底課堂上如何使用《方塊消消樂》，將教育游戲與課堂教學整合的效用發揮到最大。

六、第三輪迭代設計

(一)聚焦與理解階段

依據第二周期測試階段的結果與反饋，第三周期迭代設計仍將問題聚焦于《方塊消消樂》的設計修改以及教育游戲設計原則的迭代改進上，以提升教育游戲的實用性和有效性。

(二)定義階段

本研究通過以下問題表述來定義第三周期迭代的目標和方法：依據第二周期測試結果與反饋，對《方塊消消樂》的認知設計、動機設計和調節設計進行逐一修改，使得教育游戲能夠更有效地促進學生數學學習和空間能力的提升；并基于實踐反饋，完善教育游戲的設計原則。

(三)構思階段

在構思階段，研究基于學生和專家反饋的設計建議，對相關的設計元素進行了修改。在動機設計方面，游戲化身的設計本是為了給予學生在游戲世界中的獨特個體身份，不過由于游戲化身與故事背景聯系不夠緊密、在游戲的其他功能中也并未涉及到，化身的含義和作用對于學生來說存在不清晰的情況。考慮教育游戲應最大程度減少無關加工的認知設計原則，應對游戲化身進行修改或重新設計[45]。在調節設計方面，修改腳手架的使用機制，促進學生在一定規則條件下有效地利用腳手架克服認知困難。

此外在認知設計方面，學生對動畫腳手架的使用比較被動，只能觀看動畫播放的過程。具身認知理論提出有意義的身體互動可以讓學生用更多的通道和方式參與到課堂的學習中，有利于學生理解立體幾何等抽象知識[46]。因此，應修改腳手架的設計，增強學生對動畫的控制感，讓學生能夠與游戲進行更多有意義的互動，從而促進學生與空間概念的交互、增強心理表征的建構。同時，基于以上實踐迭代，在認知設計原則方面，增加兩條原則：避免無任何意義或作用的元素設計；運用具身學習活動促進認知加工。

(四)構建階段

在構建階段，實現了教育游戲的設計開發迭代。首先，由于游戲化身只出現在游戲的化身選擇界面，并未在其他界面有涉及，因此對游戲中的化身選擇界面做刪除處理，避免對學生的認知產生干擾因素。其次，如圖4所示，將腳手架的使用機制修改為“使用不扣分，但使用次數有限”；并且為動畫腳手架添加控制功能，包括播放、暫停、倍速和進度條，以增強學生的控制感。

(五)測試階段

第三周期測試于2021年春季學期開展，本研究將《方塊消消樂》應用于數學課堂教學，在四川省達州市一所公立小學開展了更大規模的測試，以更深入檢驗該游戲的實用性與有效性。由于在測試開展的時段，該校五年級學生已經完成了“立體圖形的折疊與展開”內容學習，而四年級學生正處于即將升入五年級的階段，因此隨機選取了四年級的兩個班級參加，共131名學生，平均年齡為10.15。整個測試過程包括干預一周前的前測、基于游戲的教學和后測，教學安排與第二周期測試階段一致。

本輪測試中，研究不僅希望評估《方塊消消樂》對學生目標知識和心理折疊能力的應用效果，還希望檢驗《方塊消消樂》對學生遷移知識和遷移能力的提升效果。因此，在測試工具方面，分別采用研究者在小學數學教育專家指導下設計開發的目標知識測試(總分為10分)、遷移知識測試(總分為10分)、紙張折疊測試(總分為20分)[47]和心理旋轉測試(總分為24分)[48]，收集學生的目標知識、遷移知識、心理折疊能力和心理旋轉能力測試數據。在數據分析方面，采用配對樣本t檢驗對學生前后測數據進行分析，結果如表5所示。

表5 配對樣本t檢驗結果

對于目標知識學習和目標能力提升效果，學生目標知識學習的后測總分均值(M=6.85，SD=2.24)顯著高于前測(M=3.57，SD=2.04)，t(130)=-16.25，p=0.000，d=1.42；心理折疊能力的后測總分均值(M=7.18，SD=4.51)顯著高于前測(M=4.80，SD=4.13)，t(130)=-6.92，p=0.000，d=0.605。研究結果進一步證明了教育游戲的有效性，即《方塊消消樂》的設計和應用能夠顯著提升學生的目標知識學習和心理折疊能力。

對于遷移知識學習和遷移能力提升效果，學生遷移知識學習的后測總分均值(M=5.66，SD=2.18)顯著高于前測(M=4.60，SD=1.99)，t(130)=-5.34，p=0.000，d=0.467；心理旋轉能力的后測總分均值(M=8.18，SD=3.56)顯著高于前測(M=6.73，SD=3.03)，t(130)=-4.76，p=0.000，d=0.416，不過效應量偏小，說明差異幅度較小。研究結果證明了教育游戲對學生遷移知識和遷移能力的促進作用，不過相比目標知識和目標能力來說，《方塊消消樂》的應用效果比較有限。

七、結論與討論

游戲化學習與教育游戲發展至今，業已因其在創設情境、激發動機和寓教于樂等方面的優勢，掀起了研究的熱潮。隨著新興技術的不斷發展，也將為游戲化學習與教育游戲研究帶來無限的機遇。教育游戲的設計開發研究是游戲化學習的主要研究領域之一[49]，而設計過程中教育性與游戲性的平衡一直是研究者們的困擾與探尋的方向[50]，現階段教育游戲設計開發研究的關鍵問題也已不再是成效的驗證，而是如何設計科學、有效、有趣的教育游戲，使其更好地服務于學生的學習，能夠真正滿足課堂教學的實際需求。已有研究者從設計理論和結合學習科學視角等進行了相關探討[51]，而本研究則提出研究范式上的參考。

本研究系統梳理了DBR的特征及階段模型，基于DBR模型的聚焦、理解、定義、構思、構建、測試六個階段框架，詳細闡釋了教育游戲《方塊消消樂》中應用DBR開展研究的三次迭代循環過程。在三次迭代設計過程中，教育游戲的設計原則指導了教育游戲的設計開發，教育游戲的應用實踐又指導了理論原則的完善，兩者相互提升。隨著第三次迭代設計的完成，本研究實現并完善了教育游戲《方塊消消樂3.0》，通過測試證實了其提升學生幾何知識學習和心理折疊能力的有效性，也依據實踐反饋補充和修改了教育游戲設計開發原則，迭代后獲得的原則框架如圖5所示，著重體現了“理論與實踐相互提升”這一DBR的優勢所在。

圖5 教育游戲的設計原則

基于設計的研究過程中，在教育游戲的有效性方面，從一開始的問題聚焦到每個迭代循環的測試評估，都強調了教育游戲進行實際問題解決的需求，整個產品的開發始終圍繞這一訴求，保證了后續在課堂中開展實際應用的可能性。此外，在游戲設計的科學性方面，設計研究過程有助于實現理論與實踐的有效交互，設計研究階段模型體現了教育游戲設計過程由實際問題出發，到理論框架、再到設計構思與產品開發的不斷進階，其中游戲的具體設計都是基于對問題的理解和相關理論原則的指導完成的，體現了基于理論的實踐搭建，同時又借鑒實踐經驗幫助提升理論，在實現雙重進步的同時，架起理論研究與實踐應用的橋梁。最后，在游戲的趣味性方面，設計研究的迭代循環過程有助于教育游戲趣味性和教育性的平衡把握，研究者通過循環過程不斷吸收目標用戶反饋和專家反饋等，在實踐中獲得深切體會，有助于逐步調整游戲設計，在一次次修改中接近完善。

但不得不說，這一不斷發展的教育研究范式，在教育游戲設計開發中的應用仍面臨著諸多挑戰[52]。比如，不清晰的標準會在實施時給研究者造成困擾，可能讓研究者不能很好地確定當下的迭代過程應該繼續還是放棄。另外，DBR采用綜合性的方法進行不斷的迭代，每個階段所需要的方法不盡相同，對于研究者和參與者有著一定的要求等。這些都是在教育游戲研究中應用DBR需要面對和考慮的問題。不過基于設計的研究對教育游戲設計開發研究的巨大價值和潛能是不可忽視的，相信其能夠從研究范式的角度，在解決教育游戲研究關鍵問題上起到重要作用，助力游戲化學習與教育游戲研究的長足發展。