《园林》学刊·专题导读（2023.05）丨基于用户体验与自适应的风景园林简史教育游戏小程序设计研究
基于用户体验与自适应的风景园林简史教育游戏小程序设计研究
Education Game Design of Landscape Architecture History Based on User Experience and Computerized Adaptive Testing
于冰沁* 穆振宇 张刘心
周帅 张政霖 叶子多
于冰沁
上海交通大学设计学院风景园林系副教授、博士生导师，研究方向为风景园林历史与理论、城乡绿地与健康、景观水文
穆振宇
上海交通大学电子信息与电气工程学院，计算机科学与技术专业研究生，研究方向为数据挖掘
张刘心
上海交通大学设计学院视觉传达设计专业艺术学研究生，研究方向为声光电艺术、泛娱乐智能设计
●全文刊登于《园林》2023-05期P24-32.
●全文引文格式：于冰沁,穆振宇,张刘心,周帅,张政霖,叶子多.基于用户体验与自适应的风景园林简史教育游戏小程序设计研究[J].园林,2023,40(05):24-32.
摘要:在数字化赋能高等教育高质量发展的大背景下，以新媒体和移动终端为媒介的知识信息的快速传播方式广泛应用于教学的全周期过程中。以学生学习的痛点问题和学习体验为出发点，以“风景园林简史”课程为例，前端基于上瘾模型、正负反馈循环系统，设计用于课后知识点考核的教育游戏机制，并采用扁平化插画的方式，形成适用于移动端技术支持下小体量、简单、有趣的小程序游戏的视觉、触觉、听觉等多感官的体验。同时，后端依托JavaScript、WXML、WXSS等语言，基于计算机自适应测试技术，实现课程知识点测试游戏小程序的设计研发。该教育游戏可以有效激发学生的学习兴趣，提高知识巩固的效率，并通过人工智能算法为学生制定更加个性化的能力测试，对于专业教育、美育教育与人工智能技术融合方面的教学创新与资源迭代具有积极意义。
关键词:教学游戏；用户体验；计算机自适应测试；微信小程序；风景园林简史
在数字化赋能高等教育高质量发展的大背景下，理论知识传播的有效性、学生学习兴趣激发及自主学习成效提升的紧迫性也对理论教学的模式与方法提出了更高的要求。而游戏化学习（Game-based Learning）方法成为提升学习兴趣的可能途径。
教育游戏（Education Game）是严肃游戏的一种，将教育性和游戏性相结合，以激发学习者的学习动机，对学生的学习成绩和身心发展均有积极影响[1]。
1 缘起：课程概述与痛点分析
“风景园林简史”是风景园林专业本科一年级学生接触的第一门专业核心基础课程。学生对教学内容缺乏兴趣，处于被动的学习状态，参与度低，知识记忆和认知困难。
2 游戏化学习方法与教育游戏
敏捷开发流程
为了解决上述痛点问题，引入游戏化学习方法，以唤醒学生的学习兴趣，帮助学生构建知识体系，提升学习效率与粘度。游戏化学习主要包括任务参与、任务激励、团队协作和考核评价4个机制（图1）。
图1 基于游戏化学习机制构建课程的教学活动与考核评价机制
为提升基础知识点的考核与知识巩固的趣味性和有效性，依托大学生创新实践项目（PRP）组建学生团队，从学生学习体验角度出发，通过交叉学科研究，开发教育游戏微信小程序“时光之书”（图2）。
图2 风景园林简史教学游戏小程序SCRUM敏捷开发流程
3 学生学习用户体验与计算机自适应模型
3.1 学生学习用户体验与教学需求
基于师生用户体验与需求的游戏产品设计则适用设计思维模型和上瘾模型。
3.2 设计思维模型与上瘾模型
设计思维是以人的需求为中心的方法论，包含5个步骤：同理心思考（Empathy）、需求定义（Define）、创意构思（Ideate）、原型实现（Prototype）、实际测试（Test）[2]。
游戏框架的设计遵循上瘾模型，即把用户对产品的依赖分为了4个步骤，分别是触发（Trigger）、行动（Action）、多变的酬赏（Variable Rewards）和投入（Investment）[3]。
3.3 元学习理论与计算机自适应模型
教育游戏开发基于元学习理论（Meta Learning）的CAT模型（Computerized Adaptive Testing，CAT），即计算机自适应测试系统。基于神经网络的计算机深度学习训练，能够代替人工评测的方式给予学生最佳的试题推荐，从而最大程度评估测试者的知识水平[4]。
4 风景园林简史游戏框架与产品设计
4.1游戏功能架构与知识题库构架
风景园林简史教育游戏的设计体系包括两个维度：一是，基于情境的认知体验；二是，基于动机的主体性体验（图3）。
图3 风景园林历史教育游戏学生端功能框架
4.1.1 知识点提取
为帮助学生建立系统知识构架，根据中西方风景园林艺术样式的嬗变与风景园林发展的时间脉络，将知识转变4个循序渐进的学习模块、16个样式与类型解锁地图和180个知识单元关卡。
4.1.2 题库类型构架
形成难度循序渐进的单选、多选、判断、填空、简答投稿等多种题库类型。题库题目根据难度划分等级。
4.1.3 考核评价机制
将学生游戏积分作为课程过程性评价的依据，形成外部触发。基于“社交、猎物、自我”设计多变的酬赏，如“排名、积分、集卡”等奖励制度。
4.2 游戏规则与反馈循环机制设计
游戏机制设计中存在正反馈循环和负反馈循环两种模式，以赋予学生进程感、成就感和满足感，同时限制优势方，补偿劣势方，在动态上平衡游戏的胜利（图4）。
图4 风景园林简史教育游戏规则与反馈循环机制设计
4.3 游戏页面扁平化插画美术设计
运用扁平化插画（Hat design）实现教育游戏的视觉风格、主题和色调、功能分区等，便于学生用户的视觉识别与知识信息快速提取[5]。游戏界面从中西方风景园林艺术样式、造园要素、布局特征中提取和凝练具有代表性的元素进行美术设计（图5）。
图5 造园要素的提取与扁平化插画创作
4.4游戏构架设计与前端实现
游戏架构设计包含通信架构和程序构架。UI设计使用蓝湖工具传递给前端，并利用微信小程序开发工具实现前端代码。后端代码以Python为主，采用Lambda简洁写法。
4.5 CAT技术的测试反馈
教育游戏小程序的测试结果需要通过CAT技术收集应用该教育游戏小程序的学生反馈的真实数据验证模型结果（图6）。
图6 教育游戏小程序CAT计算机自适应测试结果
5 游戏小程序应用成效检验
图7 教育游戏小程序学生应用体验满意度反馈
由图7可知，游戏小程序使用前后，学生对知识学习的兴趣度、互动参与活跃度、学习体验的愉悦度均得到了显著的提升。
参考文献
[1] 裴蕾丝, 尚俊杰, 周新林. 基于教育神经科学的数学游戏设计研究[J].中国电化教育, 2017, 38(10): 60-69.
[2] 尹碧菊, 李彦, 熊艳, 等. 设计思维研究现状及发展趋势[J]. 计算机集成制造系统, 2013, 19(6): 1165-1176.
[3] 陈鹏, 田阳, 黄荣怀. 基于设计思维的STEM教育创新课程研究及启示--以斯坦福大学d.loft STEM课程为例[J]. 中国电化教育, 2019, 40(8): 82-90.
[4] BURR S, GEOFFREY T. LA F, MASATO H. Machine Learning–driven Language Assessment[J]. Transactions of the Association for Computational Linguistics, 2020, 8: 247–263.
[5] 陈志莹, 李新华. 扁平化插画与茶品牌包装形象视觉再设计[J]. 设计, 2021, 34(19): 141-143.
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编辑校对丨舒婷婷 微信排版丨戴嘉旻 文章审核丨钱秀苇 戴嘉旻
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