游戏化学习体验的质性分析研究

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【刊载信息】张露，胡明玉，尚俊杰. 2020. 游戏化学习体验的质性分析研究[J]. 中国远程教育（3）: 35-41.

【摘要】基于游戏化学习体验的基本理论框架，通过对学生游戏化学习体验的质性分析，本文探究了游戏化学习体验中认知体验与主体性体验的核心内容。本研究基于对多种资料的分析，归纳了游戏化学习过程中认知体验的过程要素，包含知识探究、学习迁移和认知成果；建构了主体性体验的核心要素，包括学习过程中的情绪状态、游戏与学习动机和反思意愿。对游戏化学习体验的核心内容的探究有助于理解游戏化学习行为，了解学生游戏化学习体验的个体差异，为教育游戏的设计和评估提供了重要参考。

【关键词】 游戏化学习；学习体验；认知体验；主体性体验；质性研究；教育游戏；数学学习；分数认知

一、

导言

近年来，游戏化学习备受关注，“寓教于乐”的教育理念得到了广泛认可。2019年1月，英国开放大学发布了《创新教学法2019》，该报告认为游戏化学习是10种创新教学法之一（王斌, 等, 2019）。美国公立学校Quest to Learn则以游戏化教学作为学校的日常教学方式，游戏化学习与学校教育进行整合成为一种趋势（李宜逊, 等, 2017; 张露, 等, 2016）。此外，游戏化学习方式也应用到人力资源培训等诸多领域（董申, 等, 2019）。虽然众多研究从不同的视角分析了教育游戏的功能，如发展学生的认知能力（尚俊杰, 等, 2014）、激发学习动机（欧阳昌海, 2014; Huang & Huang, 2015）和促进学习参与等（Islas Sedano, Leendertz, Vinni, Sutinen, & Ellis, 2014; 尚俊杰, 等, 2008），但游戏化学习过程中的学习体验过程依然欠缺系统性描述与分析。

在开展本研究之前，笔者曾基于对真实学习理论、体验式学习理论与生成性学习理论的核心特征的分析，归纳了游戏化学习环境中学习体验的类型，包括基于情境的认知体验、基于动机的主体性体验和基于协作的社会性体验（张露, 等, 2018）。基于情境的认知体验是指游戏化学习环境为学习者提供了认知真实性的学习情境。基于学习科学的游戏设计能够帮助学习者获得更加科学、有效的认知体验。基于协作的社会性体验是指在游戏情境中学习者需要获得指导性信息以及与同伴开展协作。基于动机的主体性体验强调情绪、动机在学习过程中的重要作用，同时游戏化学习环境应辅助学习者进行元认知反思。游戏化学习体验的三种类型相互联系、相互作用，共同构成了学习体验的主要内容。

虽然基于理论要素的推演与归纳可以得出学习体验的三种类型，但在真实的游戏化学习情境中，学习者究竟经历了怎样的学习体验过程？学习者的游戏化学习体验究竟有何差异？笔者认为，只有回答这些问题才能在理论的基础上探究游戏化学习体验的内核。因此，本研究希望基于游戏化学习体验的类型框架，借助质性研究方法，对学习者视角的游戏化学习体验进行深入分析，探察基于情境的认知体验与基于动机的主体性体验的核心内容。

二、

研究过程与方法

（一）内容选择与教学安排

分数是小学数学学习的重要内容之一，也是人类日常社会生活中的重要数学概念之一。从学生的数字相关能力发展角度看，分数的学习让学生的数字认知范围由整数扩展到有理数，对学生日后的数学学业成就有深远影响（Siegler & Lortie-Forgues, 2014）。根据英美的数据统计，学生在五年级的分数测试成绩对十年级的数学学业成就有预测效应（Lortie-Forgues, Tian, & Siegler, 2015）。分数学习也是我国当前小学数学的重点和难点，其学习过程中的出错率也较高（山丹, 2013）。在北京版小学数学教材中，学生在三年级学习分数的概念性知识单元“分数的初步认识”，在五年级学习“分数的意义和基本性质”和“分数的加法和减法”，六年级学习分数的乘法和除法，并用比例知识解决数学问题（北京教育科学研究院, 2013）。可见，三年级分数知识的学习奠定了学生日后学习复杂分数知识的基础。

鉴于分数学习的重要性，本研究选取分数的概念性知识作为游戏化学习的应用领域。在这项研究中，我们对“分数的初步认识”（北京版教材）这一单元模块进行了游戏化学习设计，北京市顺义区一所公立学校的一个班级的学生（三年级，共32人）参与了为期两周的游戏化学习项目。根据学校的日常教学安排与研究目的，第一课时不设置游戏体验环节，第二课时到第七课时都采用教师讲授与游戏体验的混合教学方式，教学和玩游戏各20分钟，且教师在学生玩游戏的过程中不给予任何指导。

（二）游戏选择

在游戏选择方面，本研究依据分数概念性知识的两种解释性理论选择了两款分数游戏，分别是Motion Math和Slice Fraction（简称“游戏A”和“游戏B”）。游戏A侧重于通过将数字对应到数轴上的点，帮助学生理解分数数值，核心的理论依据是分数学习的解释理论——“测量解释”（measurement interpretation）（Hech, 1998; Hecht & Vagi, 2010）。游戏B侧重于通过不断的平分，让学生理解分数的产生过程，核心的理论依据是分数学习的另一个解释理论——“部分与整体”，如图形中的阴影部分与整体的关系。同时，两款游戏并没有设置教学元素，属于自主探究型教育游戏。

（三） 研究对象

为了考察不同学业成就的学生在游戏体验过程中的差异，本研究采用目的抽样的方法，参考学生在过去三个学期的数学期末考试成绩以及游戏分组，最终从该班32名学生中选定了11名学生作为研究对象，其中学困生4名（游戏A组2名，游戏B组2名），中等生5名（游戏A组3名，游戏B组2名），优等生2名（游戏A组2名）。学生信息如表1所示。

表1 研究对象信息

（四）资料收集

在为期两周的项目过程中，我们对学生的游戏行为进行观察并进行视频记录，同时查看了学生的习题册。项目结束后，运用焦点团体访谈的方式对11名学生分三组进行访谈，并进行检验学习效果的纸笔测试。资料内容的收集目的与时间如表2所示。

表2 资料收集内容、目的与时间

（五） 研究分析过程概述

由于两款游戏都是单机游戏，并没有设置任何协作内容，因此本次研究聚焦基于情境的认知体验和基于动机的主体性体验。笔者全程参与了项目的所有教学活动，与教师保持密切沟通。在项目过程中发生的一些触发性事件也对笔者的分析思路有一定启发。在项目结束后，依据游戏化学习体验框架，确定了访谈提纲，访谈问题涉及学生玩游戏的基本情况、认知体验、主体性体验以及游戏化学习意向。在访谈中也依据学生反馈的信息进行了追问。在资料分析过程中，本研究部分运用扎根理论中的连续比较法，采用格拉斯和斯特劳斯提出的“类属-属性-维度”的三级编码作为理论模型的基本要素进行资料的分析（林小英, 2015）。首先对个案资料进行微分析，提炼概念，再对所有资料进行开放编码、轴心编码和选择编码。在此过程中，不断梳理归纳游戏化学习体验的内容框架。

三、

游戏化学习中基于情境的认知体验

在基于情境的认知体验方面，本次研究旨在考查学生在游戏化学习体验中的自主学习行为。为确保学生学习的自主性，在游戏过程中教师除了介绍游戏的玩法外，没有就游戏内容和策略进行任何解释和指导。游戏A和游戏B也没有以教学形式出现的指导内容。这些做法旨在确保学生能够完全独立地在游戏中体验分数的概念性知识。在游戏化学习过程中，笔者对学生的游戏过程进行了视频记录，并记录了学生课后作业、游戏关卡的完成情况，并在项目结束后进行了纸笔测试。通过对游戏化学习周期结束后的访谈、过程中的观察、学生的课后作业、关卡完成情况的记录、纸笔测试等材料的分析，建构了认知体验的过程要素，包括知识探究、学习迁移和认知成果。下面将详细介绍三类要素的分析推导过程。

（一）知识探究

触发事件：孔伊在游戏化学习项目结束时，依然还停留在游戏的初级关卡

在游戏化学习项目开始的前两次，笔者没有发现学生在游戏关卡晋级方面有太大的差异。学生们都在游戏中不断尝试着，试图建立分数数值与数轴或是数值与图形的对应关系。但在项目的中后期开始记录学生的晋级关卡数时，发现学生间的差异越来越大。游戏B组的学生大部分已经打通关，但B组的杨宇和王志进展缓慢，游戏A组的孔伊和赵强也依然停留在游戏的初始关卡。

为什么学生游戏进展的差距如此之大？为了回答这个问题，笔者调出了孔伊玩游戏过程的视频资料，并建立了观察记录表。发现她在游戏过程中的大部分时间都非常依赖游戏中的提示箭头，依据指示箭头来寻找分数数值与数轴的对应关系。同时，她对提示的依赖是持续的，试错并不是有效的。基于对个案的分析结果，笔者进而对观察和访谈材料进行开放编码，依据“试错的有效程度”与“提示的依赖程度”的不同维度建立了矩阵图。通过将材料填充到矩阵图中，归纳出“高效探究”和“低效探究”这两大知识探究方式类型，具体的行为表现及其典型证据见表3。

表3 探究类型的行为表现和典型证据

（二）学习迁移

触发事件：“好像玩游戏并没有我们想象的那么好”

我们在内容分析中关注学生在游戏中的探究方式，发现有些学生能玩得好（高效探究），有些学生却玩不好（低效探究）。那么玩得好就意味着学得好吗？此时，另一个事件触发了笔者的思考。在项目开展的第一周，一切都很顺利。学生们玩得很开心，每次看到笔者出现在班级里，学生们都很高兴。教师只需要上20分钟的课，剩下的20分钟给学生玩游戏，因此教师可以有更多的时间来处理其他事务，如批改作业。一切看起来都很理想。但在第二周的星期一，班主任老师和笔者反馈说：“好像玩游戏并没有我们想象的那么好，你看这作业写的，该不会的还不会。”这引发笔者想到另一个问题——学习迁移，即学生在游戏情境中的体验能否迁移到正式学习中。

因此，我们在访谈中设置了和学习迁移有关的问题：“在写作业或做题时，是否会想到游戏中的画面？”部分学生无法实现从游戏到做题的迁移，他们在写作业或做题时无法回想起游戏中的画面。另一部分学生能够实现一般迁移，能够想到游戏中基本的平分过程。还有一部分学生也能够实现较为有效的迁移，他们不只是单纯回想起游戏中的基本画面，更能用游戏中所习得的思维过程进行解题，甚至能够运用游戏中获得的知识在课堂内容没有涉及的纸笔测试中取得良好的成绩。因此，我们归纳了学习迁移程度的三个维度，即“无法迁移”“一般迁移”和“有效迁移”，具体证据见表4。

表4 学习迁移程度及其典型证据

（三）认知成果

经历了知识探究、学习迁移的过程后，学生的游戏体验能否转化为最终的认知成果呢？为考查学生在游戏化学习体验中的认知成果，我们在访谈中设置了考察分数思维的开放性分数问题，并额外安排了纸笔测试，共6道测试题目。由测试结果发现，部分学生无法通过玩游戏掌握分数学习的基本思维且在测试中的表现也不理想。大部分学生能够实现预期成果，通过游戏化学习建立了分数思维，能够在纸笔测试中有预期的表现。同时，游戏A组的部分学生已经能够运用游戏获得小数部分的知识，实现了超出预期的额外成果。因此，依据纸笔测试成绩、分数基本思维的建立、知识的获得程度确定了认知成果的三个维度，即“无明显认知成果”“预期成果”和“额外成果”。

（四）小结

以上探究了游戏化学习中的认知体验的过程性内容，如图1所示。在教育游戏中进行知识探究是游戏化学习迈向正式学习的第一步，即让学生有能力从游戏中获得知识。虽然多数学生能够实现高效探究，但还有一部分学生的知识探究较为低效。在本研究中，中等生和优等生都能够实现高效探究，但学困生在游戏化学习中的探究效率较低。在知识探究的基础上，学生还要经历学习迁移过程，此过程中存在较为明显的个体差异。有些学生能够顺利实现有效迁移，也有一些学生虽然在第一步的知识探究方面进行了高效探究，但在学习迁移过程中却只能实现一般迁移或是无法迁移。学困生和优等生在学习迁移方面也存在巨大差异。高效的知识探究是实现学习迁移的必要条件。只有经过学习迁移，游戏化学习才能真正落实到认知成果上。显然，并不是每个学生都能在游戏化学习过程中受益。游戏化学习能否取得良好的效果，即实现从非正式的“玩游戏”到正式学习的跨越，很大程度上取决于学生的知识探究能力和学习迁移能力。这些能力可能和学生的基础认知能力有关，因为在本次研究中，平常数学成绩较好的学生通常也能够在游戏中取得好成绩，并且获得良好的认知成果。理解游戏化学习的认知过程有助于教育游戏开发者针对不同学习能力的学生进行游戏设计。例如，给予基于学习迁移能力较差的学生更多教学指导。

图1 游戏化学习基于情境的认知体验过程性内容

四、

游戏化学习中基于动机的主体性体验

游戏化学习的魅力之一就是可以让学习更快乐。有别于书本学习和技术形式，游戏似乎更能引发人的情绪变化，激发人的情感投入。此外，诸多研究认为游戏促进学习的机制之一在于能够激发学生的学习动机，培养学习兴趣。在主体性体验范畴内，我们还关注了元认知产生的前提——反思意愿。本文接下来将继续探究游戏化学习过程中情绪、动机和反思意愿的深层内涵及个体差异。

（一）情绪状态

游戏化学习的理念之一是让学生在学习过程中体会到更多的积极情绪，于是我们理所当然地以为大部分学生都会在游戏中感到兴奋，但真实情况是这样吗？就学生在游戏中的情绪状态，笔者提出了这个问题：“请你描述一下你玩游戏的状态？”受访学生的答案有些让笔者感到意外。只有一部分学生回答“兴奋”，除此以外还有一些积极程度较低的情绪，如“放松、快乐”或者“紧张”，也有“乏味”这样的消极情绪，详见表5。学生在教育游戏中多元的情绪状态反映了学生在游戏化学习过程中的享受程度的差异，这可能受到诸如家庭游戏体验、自身性格、游戏趣味性等其他因素的影响。此外，本研究也注意到学困生在游戏化学习过程中体验到了放松、快乐、兴奋的情绪状态。

表5 情绪状态与典型证据

（二）游戏动机与学习动机

除了获得一定积极情绪的体验，游戏化学习能否激发学生的学习动机？为分析学生在游戏化学习过程中的动机状态，我们首先区分了游戏动机和学习动机。

在游戏动机方面，依据相关动机理论和访谈资料的分析，发现学生的游戏动机包括“好奇、挑战”“获得成就”“与他人竞争”“学习胜任”，详见表6。依据学生的反馈，我们可以发现学生们在游戏中获得了不同的动机体验。游戏的设计可以激发一部分孩子的好奇心，让他们对挑战有持续的期待。大部分学生关注了游戏关卡的晋级，学生希望获得成就的动机非常明显，当自己得到了更多的分数，会有一种强烈的成就感。同时，也有学生觉得分数比别人高的时候最快乐，也即有与他人竞争的动机。钱程的胜任学习的动机可以用维果斯基的临近发展区的理论进行解释；当可以胜任学习任务时，学生的自我效能感提升。总体来看，学生在游戏化学习过程中呈现了多元的动机状态。

表6 游戏动机与典型证据

在学习动机方面，我在访谈中问了“你觉得学数学有趣吗？你为什么觉得数学有趣？”这样的问题，希望了解学生的数学学习兴趣是否与游戏化学习有关。学生的回答情况如表7所示。赵英告诉笔者，因为二年级的时候数学老师用平板电脑上了一节数学课，之后她就觉着数学太有趣了并开始喜欢数学。笔者感到非常惊讶，意识到二年级时的游戏化学习体验激发了她的数学学习动机。对于李叶而言，努力学习数学是因为只有取得更好的成绩，老师才能让他们玩游戏。这说明她的数学学习动机也与游戏体验有关，即认为玩游戏是一种奖赏。同时，笔者也意识到部分学生对数学的兴趣和动机与游戏体验无关，尤其是成绩较好的学生，他们对数学本身充满热情，喜爱数学的原因包括教科书的设计、数学的挑战性、数学在生活中的广泛应用。对于这些学生而言，他们并不需要趣味性的学习方式也能喜欢学习数学。

表7 数学兴趣发展与典型证据

（三）反思意愿

对自我进行反思的元认知能力以及思维与行动的恰当性是人类主体性的鲜明特征（Bandura， 2001）。反思意愿则是元认知行为发生的基础。学生在游戏过程中对游戏策略的反思以及对游戏设计的反思都是反思意愿的体现。其中，对游戏策略的反思可以通过前文“知识探究”中的“有效试错”程度得以体现。为了解学生对游戏设计的反思意愿，笔者问学生：在玩游戏的过程中，有没有觉得这个游戏哪里可以改进？在表8中，低反思意愿的学生在“知识探究”这一类属中都属于低效探究，这表示他们在游戏过程中对提示有较高的依赖，不能从错误中总结经验，说明这部分学生反思意愿程度较低。与此同时，另一部分学生能够在游戏中进行游戏策略和游戏设计的反思，他们能够在游戏中进行高效探究，并能为游戏设计提出自己的见解。本研究发现，学困生的反思意愿和反思能力非常有限，与优等生存在巨大差异。

表8 反思意愿及其典型证据

（四）小结

在以上基于动机的主体性体验的探究中，可以发现学生在游戏化学习过程中的情绪状态较为多元，有些学生玩游戏很兴奋，但也有一些学生对教育游戏非常不感兴趣。在动机方面，我们区分了游戏动机和学习动机。学生的游戏动机也非常多样，有些学生沉浸在游戏的情境中，有些学生因为喜欢和他人竞争而喜欢玩游戏。在学习动机方面，我们发现部分学生的学习动机与游戏有关，但有的学生自身就有充分的学习动机，他们的学习动机可能和游戏无关。此外，也发现有些学生反思意愿较强，有非常好的元认知能力。主体性体验中的反思意愿也和认知体验的知识探究的有效程度有关，没有反思意愿和习惯的学生可能也无法进行高效探究。学生在游戏化学习过程中的多元动机以及反思意愿可能与很多因素有关，如自身的学习动机、元认知能力、游戏体验、个人性格等。探究学生在游戏化学习中的多元动机有助于理解游戏化学习的适用群体，教育游戏开发者也需要参考学生的多元游戏动机进行游戏的设计。

五、

结论

本研究基于游戏化学习体验的类型框架，运用质性研究的方法，分析了在游戏化学习过程中基于情境的认知体验和基于动机的主体性体验的核心内容。就认知过程而言，从非正式的游戏化学习到正式学习情境，学生需要经历知识探究、学习迁移，最后将游戏的认知体验落实为认知成果。学生的认知体验有着非常明显的差异，这些差别也让我们意识到学生通过游戏体验获得知识与技能的路径和效果的差异。认知能力较强的学生通常能够在游戏化学习过程中获得优异的认知体验，而认知能力有限的学生在知识探究、学习迁移等方面都存在着一定障碍。这提示教育实践者在开展游戏化学习的过程中，应当关注游戏化学习认知过程的每个认知环节，并且给予学习者差异化的认知辅助，以确保认知成果的产生。虽然游戏化学习是以自主探究为主，但对于认知水平有限的学生而言，他们可能需要一定的教师辅助以确保认知成果的产生。

基于动机的主体性体验的核心内容包括学生在游戏中的情绪状态、动机状态以及反思意愿，而学生在主体性体验中也存在巨大的差异。关注个性差异、理解学生在游戏化学习过程中的主体性体验是优化游戏化学习设计的重要前提。由于学习者的情绪状态和动机状态多元化，教育游戏设计应当为学习者提供多元的奖励激励系统，以满足不同学习者的主体性体验诉求。学习者反思意愿和能力的差异也提示教育游戏设计者可以为低反思意愿的学生提供一定的学习反思支架，以此辅助自主探究过程。总体来看，对游戏化学习中的认知体验和主体性体验内容的探究，有助于理解学生的游戏化学习过程，并为游戏化学习的设计提供重要依据，同时也为游戏化学习的评估提供参考。

由于客观条件的限制，例如研究安排需要匹配学校的教学进度和课时安排，尽可能不干扰日常教学安排，因此本次研究的周期较短，研究内容有一定的局限性。如有可能，未来可以针对游戏化学习体验开展长期的纵向研究。

参考文献

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北京教育科学研究院. 2013. 小学数学义务教育教科书[M]. 北京：北京出版社.

董申，王金玲， 陶然. 2019. 游戏化教学视角下经管课程整合的实证研究——以银企博弈沙盘为例[J]. 中国远程教育（02）：71-78.

李宜逊，李虹，德秀齐，盛小添，乌拉·理查德森，海琦·莱汀恩. 2017. 游戏化学习促进学生个性化发展的实证研究——以GraphoGame拼音游戏为例[J]. 中国电化教育（5）：95-101.

林小英. 2015. 分析归纳法和连续比较法：质性研究的路径探析[J]. 北京大学教育评论（01）：16-39.

山丹. 2013. 小学数学分数教学策略研究[M]. 呼和浩特：内蒙古师范大学.

尚俊杰，肖海明，贾楠. 2014. 国际教育游戏实证研究综述：2008年—2012年[J]. 电化教育研究（01）：71-78.

尚俊杰，庄绍勇，李芳乐，李浩文. 2008. 游戏化学习行为特征之个案研究及其对教育游戏设计的启示[J]. 中国电化教育（2）：65-71.

王斌，王向旭，魏顺平. 2019. 创新教学法多元化的三重视域——英国开放大学2019年《创新教学法报告》述评[J]. 中国远程教育（04）：1-8.

张露，朱秋庭. 2016. 游戏化学习——美国Quest to Learn学校以游戏化学习培养真正的系统思考者与设计者[J]. 上海教育（35）：36-41.

张露，尚俊杰. 2018. 基于学习体验视角的游戏化学习理论研究[J]. 电化教育研究，39（6）：11-20.

Bandura, A. (2001). Social cognitive theory: An agentic perspective. Annual Review of Psychology, 52(1), 1-26.

Hech, S. A. (1998). Toward an Information-Processing Account of Individual Differences in Fraction Skills. Journal of Educational Psychology, 90(3), 545-559.

Hecht, S. A., Vagi, K. J. (2010). Sources of group and individual differences in emerging fraction skills. Journal of Educational Psychology, 102(4), 843-859.

Huang, Y., Huang, Y. (2015). A scaffolding strategy to develop handheld sensor-based vocabulary games for improving students‘ learning motivation and performance. Educational Technology Research and Development, 63(5), 691-708.

Islas Sedano, C., Leendertz, V., Vinni, M., Sutinen, E., Ellis, S. (2014). Hypercontextualized Learning Games: Fantasy, Motivation, and Engagement in Reality. Simulation & Gaming, 44(6), 821-845.

Lortie-Forgues, H., Tian, J., Siegler, R. S. (2015). Why is learning fraction and decimal arithmetic so difficult? Developmental Review, 38, 201-221.

Siegler, R. S., Lortie-Forgues, H. (2014). An Integrative Theory of Numerical Development. Child Development Perspectives, 8(3), 144-150.

作者简介

张露，博士，北京大学继续教育部（100871）。

胡明玉，硕士，北京市顺义区第一中学附属小学（101300）。

尚俊杰，博士，副教授，博士生导师，本文通讯作者，北京大学教育学院学习科学实验室（100871）。

基金项目：本文为国家社会科学基金“十三五”规划2017年度教育学一般课题“基于学习科学视角的游戏化学习研究”（课题编号：BCA170072）研究成果。

（本文系北京大学学习科学实验室与本刊联合策划）

责任编辑： 郝 丹

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