原文：Systematic Design and Rapid Development of Motion-Based Touchless Games for Enhancing Students’ Thinking Skills. 作者：Ioannis Altanis, Symeon Retalis, Ourania Petropoulou. 譯者：Diana Qi. 編輯：爾瑞. 圖源：百度.

摘要：過去幾年，學(xué)生們對于制作數(shù)字游戲的興趣日益增強(qiáng)，并借此增強(qiáng)思維能力。一些研究檢驗(yàn)了制作數(shù)字游戲的影響，結(jié)果十分樂觀，在促進(jìn)發(fā)展21世紀(jì)所需技能上尤其如此。然而，許多學(xué)生似乎難以更加深入地理解游戲開發(fā)的過程。此外，他們往往還難以將各個學(xué)科（主要是數(shù)學(xué)和物理）中的概念有意識地運(yùn)用到游戲制作中來，也難以在制作高級編程指令時運(yùn)用這些概念。本研究提出了一種創(chuàng)新的游戲制作方法，該方法提供了一系列步驟，用于系統(tǒng)設(shè)計和快速開發(fā)以運(yùn)動為基礎(chǔ)的體感式游戲，即基于自然的用戶交互的游戲，如微軟的Kinect傳感器。兩所中學(xué)的評估研究結(jié)果表明，這種方法可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)動力，增強(qiáng)學(xué)生的計算思維，促進(jìn)學(xué)生對幾何原理的理解，提升學(xué)生的社交技能。

關(guān)鍵詞：技術(shù)促進(jìn)學(xué)習(xí)；基于游戲的學(xué)習(xí)；Kinect; 形成性評估；中等教育；思維能力

1. 介紹

過去十年，人們對檢驗(yàn)數(shù)字游戲的教育潛力有著濃厚的興趣，以求尋找一種有吸引力的方式來促進(jìn)學(xué)生多種技能的發(fā)展。雖然相關(guān)研究的結(jié)果非常樂觀，但許多學(xué)生難以深入，系統(tǒng)地理解游戲開發(fā)的周期過程。這主要是因?yàn)閷W(xué)生往往只關(guān)注游戲開發(fā)過程中的某一階段，比如只關(guān)注游戲設(shè)計階段，或者花費(fèi)大量時間和精力使用專業(yè)制作工具，增強(qiáng)自己制作游戲的能力。因此，學(xué)生沒能參與到系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)過程中，也就不能增強(qiáng)高層次的思維技能，比如問題解決能力、計算思維、交流與合作能力。此外，近期的研究表明，學(xué)生往往不能有意識地將數(shù)學(xué)和物理等學(xué)科中的知識原理運(yùn)用到游戲中去，也不能理解編程入門諸多公理的使用，如變量、循環(huán)和布爾運(yùn)算符。

本論文呈現(xiàn)了一種通過游戲制作，培養(yǎng)多種思維技能的創(chuàng)新方法。更具體地說，本文會要求學(xué)生系統(tǒng)地設(shè)計并創(chuàng)造出，與交互式Kinect游戲中度相似的、以運(yùn)動為基礎(chǔ)的傳感器，以提高學(xué)生的積極性，促進(jìn)學(xué)生對幾何原理的學(xué)習(xí)和理解，改善學(xué)生的編程技能。自從基于運(yùn)動的體感技術(shù)成為人機(jī)交互領(lǐng)域（又稱“自然用戶交互”，NUI）的新趨勢，這種類型的交互游戲似乎激發(fā)了學(xué)生的參與積極性。研究人員表示，對于這類用手勢和肢體動作代替鍵盤、鼠標(biāo)或操縱桿的游戲，學(xué)生表現(xiàn)出了極大的興趣和積極性。此外，學(xué)生參與以Kinect為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)活動，可以增強(qiáng)他們的注意力，調(diào)動他們?nèi)谌胝n堂的積極性，并推動他們進(jìn)行討論和頭腦風(fēng)暴。促使學(xué)生成為體感式游戲的創(chuàng)造者，而非僅僅是參與者，非常具有建設(shè)性，尤其是對動覺型學(xué)習(xí)者來說。這些學(xué)生需要移動整個身體來處理復(fù)雜的新信息。與此同時，學(xué)生在設(shè)計游戲時，必須在立體空間中理解，并推理各個物體的空間關(guān)系。設(shè)計并開發(fā)Kinect游戲，有利于孩子們在身體、空間、角度及幾何概念的抽象表現(xiàn)之間建立強(qiáng)烈的聯(lián)系。

雖然Scratch以及Kinect2Scratch等工具有助于學(xué)生和老師在開發(fā)體感游戲時突破技術(shù)限制，但據(jù)了解，很少有研究來檢驗(yàn)制作此類游戲的好處。直到最近，人們才開始重視檢測這類游戲作為學(xué)習(xí)工具的學(xué)習(xí)效果。本文討論了這一開放性研究課題，即學(xué)生系統(tǒng)設(shè)計并開發(fā)以運(yùn)動為基礎(chǔ)的體感游戲，能夠增強(qiáng)學(xué)生的思維技能并提高學(xué)生的積極性。

本論文的結(jié)構(gòu)如下：首先，簡要概述文獻(xiàn)中相關(guān)的游戲制作方法，這些方法促進(jìn)了對創(chuàng)新教學(xué)方式的提出。其次，給出了創(chuàng)新型教學(xué)方式的要素，即階段/具體步驟、工作表、手勢卡片示例等，可以幫助孩子們理解游戲中的自然用戶交互機(jī)制。接著，該論文給出了對兩所學(xué)校真實(shí)環(huán)境的評估細(xì)節(jié)（如參與者、評估框架和數(shù)據(jù)收集工具）。最后，該論文討論了研究結(jié)果和未來的研究方向。

2. 學(xué)生是游戲的設(shè)計者和開發(fā)者

數(shù)字游戲的創(chuàng)造是個十分龐雜的問題，為了讓學(xué)生解決這一問題，并且深入理解游戲開發(fā)的生命周期，學(xué)生應(yīng)該將問題分解為幾個更簡單的小問題。盡管游戲開發(fā)生命周期(GDLC)的指導(dǎo)方針特點(diǎn)不同，優(yōu)缺點(diǎn)共存，但有三個階段是共通的：“（一）設(shè)計和原型：游戲設(shè)計初稿和游戲概念的創(chuàng)作過程，并制作出可用的原型；（二）生產(chǎn)：制作源代碼，創(chuàng)造硬件，將其融為一體；（三）測試：游戲測試的過程，無論游戲的測試人員是內(nèi)部團(tuán)隊(duì)還是第三方測試人員。學(xué)生應(yīng)該識別出這三個核心階段的必要內(nèi)容。

為了讓學(xué)生設(shè)計出游戲理念，創(chuàng)造出可用的原型，他們應(yīng)該系統(tǒng)地作出與游戲要素有關(guān)的決定，這些要素應(yīng)該如何相互關(guān)聯(lián)并保持平衡，以便創(chuàng)造出理想的流，產(chǎn)生積極的用戶體驗(yàn)（可玩性）。根據(jù)Gamestar Mechanic teacher pack，游戲設(shè)計的五個核心要素是：空間、目標(biāo)、機(jī)制、規(guī)則和組件（例如頭像、敵人和街區(qū)）。設(shè)計師通過頭腦風(fēng)暴，與其他團(tuán)隊(duì)成員進(jìn)行合作，并作出與游戲系統(tǒng)的設(shè)計和分析有關(guān)的重要決策，這對于提高問題解決能力和思考能力至關(guān)重要。此外，白板可以幫助學(xué)生快速將游戲流程可視化，從而僅通過紙筆就可以創(chuàng)作出低相似度的游戲。在某些情況下，有形卡片可以作為區(qū)分游戲元素的學(xué)習(xí)工具，或者幫助學(xué)生產(chǎn)生創(chuàng)造性的游戲創(chuàng)意，有助于游戲設(shè)計。

過去十年，研究人員和教育工作者使用了Scratch, Kodu, GameMaker和 AppInventor等專業(yè)工具來滿足生產(chǎn)階段的需要，幫助學(xué)生快速制作他們的游戲。麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室的Scratch是其中一個受歡迎，并且易于使用的編程語言。它是一種創(chuàng)造故事情節(jié)、游戲和動畫的工具，主要在中小學(xué)得以應(yīng)用。許多中學(xué)生之前已經(jīng)用過Scratch，這促進(jìn)了未來更先進(jìn)研究的快速實(shí)施，解決了學(xué)生和老師初期的開發(fā)問題。

麻省理工媒體實(shí)驗(yàn)室、Scratch之父米切爾·雷斯尼克演示Scratch體感游戲設(shè)計程序。他手中的操作桿可以控制屏幕中的自行車方向盤。

游戲開發(fā)完成后就進(jìn)入了測試階段，這一階段不僅對于排錯來說很重要，還讓參與者有機(jī)會將他們最初的目標(biāo)和要求與可交付的成果（設(shè)計文件、故事版和錄音樣帶）相匹配。因此，可以使用定性分析和定量分析，尤其是通過多種渠道使用，提高研究的可信度。常見的評估工具包括實(shí)地觀察記錄、音頻/視頻記錄數(shù)據(jù)、可交付成果收集、訪談、評估表格和準(zhǔn)則以及事前/事后調(diào)查，用以評估學(xué)生的態(tài)度、積極性和編程理念。此外，還有免費(fèi)的網(wǎng)絡(luò)工具可以自動探索學(xué)生Scratch文件中的編程理念，如Dr. Scratch和Scrape。

3. 提倡的方法

3.1 提倡的游戲設(shè)計和開發(fā)階段

所提倡的教學(xué)方法包括6個階段。（圖1）

圖1. 所提倡的游戲設(shè)計和開發(fā)階段

階段0（介紹）通過實(shí)際的Kinect案例和游戲測試樣片，向?qū)W生介紹課程結(jié)構(gòu)、目標(biāo)、時間表和自然用戶交互（NUI）。此外，還要為學(xué)生提供工作底稿，幫助他們在使用Scratch（例如創(chuàng)建子圖形和服裝）的過程中更新此前的認(rèn)識，并向其介紹一些編程指令（if, if-else, forever, repeat, events and variables），這些對于教學(xué)方式的實(shí)施十分有必要。學(xué)生需要使用工作底稿，在一個學(xué)期內(nèi)完成八個Scratch教學(xué)活動。最后，教師需要使用結(jié)構(gòu)化的在線調(diào)查問卷，獲取學(xué)生相關(guān)學(xué)習(xí)資料。

階段1（理解NUI）讓學(xué)生有機(jī)會使用Scratch, Kinect2Scratch和Kinect傳感器，設(shè)計、創(chuàng)造并測試肢體動作和手勢。我們會為參與者提供多媒體教學(xué)材料，以便介紹自然用戶交互技術(shù)（NUI）。為了提高學(xué)生的興趣并幫助他們進(jìn)一步了解NUI，我們創(chuàng)造了四十種手勢，分為四個難度等級（圖2），制作了手勢卡片（圖3），并將其用于教學(xué)游戲活動中，以便加深理解。每組學(xué)生隨機(jī)選擇6張卡片（2張綠色，2張藍(lán)色，1張橙色，1張紅色），然后摸索出正確的算法。學(xué)生在Scratch編程中也用到了微軟的Kinect感應(yīng)器，以便進(jìn)行真實(shí)的游戲測試。

階段2（設(shè)計一款Kinect游戲）中，學(xué)生在決策過程中設(shè)計游戲，他們在游戲設(shè)計文件中描述他們的理念、目標(biāo)人群和游戲的五個核心要素（空間、游戲目標(biāo)、化身/敵人的游戲界面、核心機(jī)制和規(guī)則）。此外，學(xué)生使用故事板畫出了游戲景圖，為大家展現(xiàn)有邏輯的結(jié)構(gòu)、高效的框架，這也是對他人方案的指導(dǎo)。我們也提供了以下工具，便于學(xué)生對游戲質(zhì)量進(jìn)行思考和自評：

1. 設(shè)計手工藝品（故事版和游戲設(shè)計文件）的評估題目。

2. 游戲評估表（李克特五點(diǎn)量表）包括13個標(biāo)準(zhǔn)，以通用的游戲設(shè)計啟發(fā)式教學(xué)和兩個關(guān)于游戲利弊的公開問題為基礎(chǔ)（附錄A）。

階段3（開發(fā)）和階段4（游戲測試和評估）被視為開發(fā)、測試、內(nèi)部評估和排錯的快速循環(huán)過程。開發(fā)階段的學(xué)習(xí)資源包括：不完整的樣片、手勢示例庫和工作底稿。在外部評估（階段4）期間：(a) 每組學(xué)生在課堂上展示他們的游戲，(b) 其他組也要進(jìn)行測試，對制作的Kinect游戲進(jìn)行評估。最后，階段5可作為可選階段，也可以作為附加階段，學(xué)生可以基于階段4中得到的反饋，對游戲進(jìn)行改善。但實(shí)際上由于時間限制，游戲制作過程往往在階段4就結(jié)束了。

3.2 時間軸和可交付成果

此方法似乎適用于中學(xué)生（12-15歲），他們對專業(yè)編程工具的使用經(jīng)驗(yàn)有限（所以主要用的是Scratch等工具）。我們要求的時間期限是8至9周，這取決于學(xué)生此前的Scratch經(jīng)驗(yàn)和編程理念。

學(xué)生在習(xí)慣了上述四個游戲制作設(shè)計和開發(fā)階段之后，必須提交不同的可交付成果，如表1所示。

4．評估研究

4.1 背景

本研究在希臘雅典的兩所市區(qū)中學(xué)展開，為期九周（2017年3月-4月）。兩所學(xué)校都把對編程和游戲感興趣的學(xué)生組成了俱樂部，以便實(shí)施提倡的游戲制作方法。第一所學(xué)校的學(xué)生在校內(nèi)完成這些任務(wù)，而另一所學(xué)校的學(xué)生則在放學(xué)后完成任務(wù)。學(xué)生每周會花費(fèi)一節(jié)課的時間來進(jìn)行這一項(xiàng)目，課時約為1.5小時（90分鐘）。由于時間限制，選修的階段5沒有實(shí)施。

該項(xiàng)目實(shí)施前一個月，計算機(jī)科學(xué)（CS）老師拿到了內(nèi)容包，包括此方法的學(xué)習(xí)資源、硬件（Kinect感應(yīng)器）以及此研究要探索的問題：

該教學(xué)方法實(shí)施后，學(xué)生的思維技能是否得到了加強(qiáng)？

推薦的教學(xué)方式是否得以成功實(shí)施？在學(xué)校環(huán)境下得以按計劃進(jìn)行？

推薦的教學(xué)方式是否受參與者歡迎？

4.2 參與者

參與研究的有22名學(xué)生（平均年齡15歲），其中12名學(xué)生（10名男生，2名女生）來自第一所學(xué)校，另外10個學(xué)生（6名男生，2名女生）來自第二所學(xué)校。所有學(xué)生均為自愿參與該研究。他們表示，開發(fā)以運(yùn)動為基礎(chǔ)的體感游戲，似乎極大地調(diào)動了他們的積極性和興趣。每個老師根據(jù)參與者的情況（將不同技能水平的參與者混合分組）將其兩兩分組，共分為了11個組。

關(guān)于學(xué)生的情況，最初的網(wǎng)絡(luò)調(diào)查問卷結(jié)果表明：

· 45.45%至68.18%的學(xué)生在他們的STEM課程（物理、數(shù)學(xué)、化學(xué)、計算機(jī)科學(xué)）中取得了優(yōu)異成績（18-20分/20分）。

· 大多數(shù)學(xué)生（55.71%）沒有或很少玩Kinect游戲，沒有或幾乎沒有參與過其它游戲的設(shè)計/開發(fā)活動。

· 所有參與者都使用過Scratch；然而，僅有17.24%的參與者表明自己有自信（李克特五點(diǎn)量表中為水平4-5）。

· 學(xué)生起初的基本目標(biāo)為編程。對于“你參加這一項(xiàng)目的理由有哪些？”這一問題，我們對學(xué)生們的回答進(jìn)行了分類，如表2所示。

 最后，計算機(jī)科學(xué)（CS）教師們執(zhí)行了這次研究，對學(xué)生的任務(wù)進(jìn)行了協(xié)調(diào)，并在需要時提供幫助。首席研究員參與了幾次研究，并進(jìn)行了觀察，在必要時也對老師和學(xué)生提供了支持。

4.3 數(shù)據(jù)收集

我們在研究過程中收集了定性和定量數(shù)據(jù)。每個研究問題（RQ）的評估工具如表3所示。由于該研究的需要，我們對這些工具進(jìn)行了輕微調(diào)整（例如，添加了更多與以運(yùn)動為基礎(chǔ)的游戲和自然用戶交互相關(guān)的具體問題）。

關(guān)于第一個研究問題（RQ1），這個問題檢測了學(xué)生的計算思維技能（CT skills）和社交技能的高層次思維技能是否有所提高。

為了了解學(xué)生的計算思維技能是否有所提高，我們對學(xué)生的游戲（Scratch文件）進(jìn)行了深入分析，以便：

（a）檢測學(xué)生的計算思維技能（CT）。這些技能可以體現(xiàn)學(xué)生在以下六個方面的計算思維競爭水平：流控制、抽象化、用戶交互、同步性、并行和邏輯。有了Scrape工具和Dr. Scratch評估標(biāo)準(zhǔn)，我們將每個計算思維概念的得分相加，得到每個項(xiàng)目的計算思維總體得分。得到6分的為基礎(chǔ)等級，7-12分的為中等，12分以上為精通[26]。

（b）確認(rèn)學(xué)生是否能規(guī)避編程中的常見錯誤，這些錯誤包括腳本重復(fù)（兩個程序由同一個塊形成，只有塊的參數(shù)和值發(fā)生了變化），子圖形名稱錯誤（新角色默認(rèn)名稱的遺漏，例如Sprite1, Sprite2），出現(xiàn)無用代碼（部分程序沒被執(zhí)行），以及項(xiàng)目屬性沒有得到正確的初始化。

（c）使用各種編程指令，避免留下任何“無用代碼”，確認(rèn)學(xué)生是否深刻理解了計算思維的編程概念。

（d）在游戲中添加復(fù)雜的手勢，以便確認(rèn)學(xué)生是否理解了身體交互、空間、角度和幾何概念的抽象表現(xiàn)之間的聯(lián)系。

關(guān)于第二個研究問題（RQ2），通過評估學(xué)生可交付成果（手工藝品和Kinect游戲設(shè)計）的質(zhì)量，來檢驗(yàn)所提出方法的實(shí)施是否成功。手工藝品設(shè)計僅由參與的研究人員（本研究的發(fā)起者）使用評估量表進(jìn)行評估。此外，我們將重點(diǎn)放在了學(xué)生最終的可交付成果（Kinect游戲）上。各個組的最終成果（Kinect游戲）由研究人員和學(xué)生進(jìn)行評估，以便解答當(dāng)前的問題，并通過比較參與者的分?jǐn)?shù)（學(xué)生和研究員的最終分?jǐn)?shù)）來評估李克特五點(diǎn)量表的完整性和清晰度。

關(guān)于第三個研究問題（RQ3），通過現(xiàn)場觀察和問卷調(diào)查的形式，我們檢驗(yàn)了以下幾個方面，從而檢測所提出方法的接受程度：

1. 對所提出方法的正面感受。

2. 對此方法的具體要素/構(gòu)成的滿意度。

3. 對時間管理和困難度的思考（開放性問題）。

5. 結(jié)果

11個小組都按要求及時提交了可交付成果（設(shè)計原型和Scratch游戲），沒有小組退出，學(xué)生們最終制作出了11個Kinect游戲（第一所學(xué)校6個，第二所學(xué)校5個），其中大多數(shù)游戲（8 / 11，73％）根據(jù)現(xiàn)實(shí)世界的場景進(jìn)行改編（如攀爬、拳擊、抓捕、網(wǎng)球模擬賽、目標(biāo)瞄準(zhǔn)、模仿各種奇怪的姿勢以通過墻壁障礙），也有一些虛擬特征。另外三個游戲（3/11, 27%）以非現(xiàn)實(shí)場景為基礎(chǔ)，或主角來自漫畫書（大決戰(zhàn)、冰河時代、海綿寶寶）。每組學(xué)生都為游戲取了名字。學(xué)生成果示例在表4中呈現(xiàn)。 

5.1 此方法的使用是否提高了學(xué)生的思維技能？（RQ1）

通過檢測計算思維技能（CT技能）和社交技能，得出學(xué)生思維技能有所提高。

(a) 關(guān)于學(xué)生開發(fā)游戲過程中存在的6個計算思維（CT）概念。

如表5所示，所有項(xiàng)目中，獲得較高值的概念為抽象化、用戶交互和并行，有兩個項(xiàng)目在同步性和邏輯上的值較低。大多數(shù)小組的流控制值不高，因?yàn)樗麄儧]有使用”repeat-until"指令。所有小組的最后得分都被評為“精通”，因?yàn)樗麄冊?-18的等級量表中得分均超過15分。

(b) 學(xué)生使用了編程中常見的最佳操作：如表6所示，學(xué)生使用了所提倡的最佳操作，避免了常見的編程錯誤，如腳本重復(fù)、錯誤的子圖形名稱、出現(xiàn)無用代碼和未初始化子圖形的屬性等。

(c) 所制作游戲的復(fù)雜度：Scrape工具的定量分析表明，學(xué)生們因?yàn)槭褂昧烁鞣N各樣的編程指令（每場游戲的平均編程指令數(shù)：966）、腳本（每場游戲的平均腳本數(shù)：156）、子圖形（每場比賽的平均子圖形數(shù)：33）和子圖形服飾costumes（每場比賽的平均服飾數(shù)量：43），深刻理解了計算思維概念。此外，每組學(xué)生平均每場創(chuàng)建了13.09個舊版本。最后，研究人員的現(xiàn)場筆記顯示，學(xué)生們使用邏輯、流控制和抽象技術(shù)來表達(dá)他們的觀點(diǎn)，調(diào)試/更新游戲，并正確選擇了身體關(guān)節(jié)和手勢的算法。 

(d) 由于用戶交互的需要，我們創(chuàng)造了復(fù)雜的手勢，來了解身體交互、空間和角度、幾何概念的抽象表現(xiàn)之間的聯(lián)系：對游戲中的自然用戶交互手勢的分析表明，7/11的游戲（63.64％）需要執(zhí)行2個或3個姿勢，10/11個游戲（90.91％）的編碼用于追蹤4到9個不同的身體關(guān)節(jié)。例如，學(xué)生通過追蹤7個身體關(guān)節(jié)來模擬攀爬姿勢，以便提高準(zhǔn)確性，同時必須表現(xiàn)2種不同的身體姿勢。另外一組學(xué)生在游戲中使用了9個不同的身體關(guān)節(jié)。此外，7/11的游戲（63.64%）使用了1個以上姿勢（2至4個姿勢）。

圖4中呈現(xiàn)了學(xué)生社交技能改善的成果。學(xué)生的回答表明小組工作不僅有助于制作更好的游戲，還有助于他們學(xué)習(xí)如何與人合作、協(xié)作，以及如何參與角色扮演展示。老師們表示，學(xué)生通過合作來為游戲產(chǎn)品尋找最佳的解決方案，所以他們在小組中的工作非常出色。老師們還提到，當(dāng)一個小組成員和其他小組合作時，他們提供的反饋很有用，或者他們的想法會發(fā)生轉(zhuǎn)變。

5.2 所提倡的教學(xué)方法是否成功實(shí)施，是否能在學(xué)校的環(huán)境下按計劃進(jìn)行？(RQ2)

通過評估學(xué)生可交付成果（作品手工藝品和Kinect游戲設(shè)計）的質(zhì)量來檢驗(yàn)所提倡方法是否成功實(shí)施。我們使用文獻(xiàn)里的設(shè)計評估標(biāo)準(zhǔn)對學(xué)生手工藝品設(shè)計（故事板和設(shè)計文件）的最終版本進(jìn)行了評估，結(jié)果見表7。

上述結(jié)果顯示，大多數(shù)設(shè)計原型（9 / 11，82％）滿足了設(shè)計要求，不過存在一些缺陷（設(shè)計不清晰，一般描述或含糊描述）。另一方面，2/11的手工藝品設(shè)計（18％）存在許多操作缺陷（故事板結(jié)構(gòu)不清晰，故事框架或轉(zhuǎn)折點(diǎn)沒有交代，以及設(shè)計不夠清晰，需要修改）。

此外，Kinect游戲質(zhì)量由學(xué)生和參與的研究人員（本研究的發(fā)起者）使用李克特五點(diǎn)量表（附錄A）進(jìn)行評估，該量表包括十三個標(biāo)準(zhǔn)（文獻(xiàn)中常見的啟發(fā)式教學(xué)評估）。評估表格標(biāo)準(zhǔn)的完成結(jié)果如圖5所示。

圖5. 評估表格標(biāo)準(zhǔn)的完成結(jié)果

圖5中的數(shù)據(jù)顯示，游戲的可用性得分很高。一些重要標(biāo)準(zhǔn)的得分也很高，例如（i）在游戲過程中吸引用戶的注意力，（ii）提供的指令（訓(xùn)練和幫助）和（iii）在游戲環(huán)境中輕松導(dǎo)航的能力。此外，因?yàn)闇y試時游戲的功能出現(xiàn)了一些問題，所以有效性和反饋的得分較低。

5.3 所提倡的教學(xué)方法是否為參與者所喜歡？（RQ3）

我們檢驗(yàn)了以下幾個方面，從而檢測所提倡方法的接受程度：

1. 對所提出方法的正面感受。

2. 對此方法的具體要素/構(gòu)成的滿意度。

3. 對時間管理和困難度的思考（開放性問題）。

1. 對所提倡方法的正面感受：學(xué)生們最后一個調(diào)查問卷的回答表明：(i) 96.56%的學(xué)生喜歡這個項(xiàng)目，(ii) 72.41%的學(xué)生表示制作Kinect游戲讓他們受到鼓舞，(iii) 93.10%的學(xué)生會鼓勵自己的同學(xué)參加類似活動。老師們的回答和學(xué)生們的一致（師生一致選擇了“強(qiáng)烈認(rèn)同”這個選項(xiàng)）。

2. 對此方法的具體要素/構(gòu)成的滿意度（強(qiáng)烈認(rèn)同和認(rèn)同）：盡管學(xué)生和老師之前都沒有此類項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，但大多數(shù)學(xué)生對以下幾個方面表示滿意：

· 學(xué)習(xí)資源、項(xiàng)目期限和項(xiàng)目結(jié)構(gòu)（69%）。

· 計算機(jī)科學(xué)老師和同學(xué)給予的指導(dǎo)（75.86%）。

· 首席研究員給予的支持和鼓勵（93%）。

關(guān)于游戲的制作過程，75.81%的學(xué)生強(qiáng)烈認(rèn)同和認(rèn)同：

· 他們很好地理解了這個領(lǐng)域的概念/原理。

· 他們學(xué)會了應(yīng)用這一項(xiàng)目中的原理（跟隨具體的步驟和操作），以便在系統(tǒng)化的進(jìn)程中制作自己的Kinect游戲。

兩位老師對于該方法上述的因素/組成部分表示滿意。

3. 他們對于時間管理和難度的看法

老師的回答表明，他們愿意延長該項(xiàng)目的期限，主要關(guān)注開發(fā)階段。此外，學(xué)生的回答表明，在為期8周的項(xiàng)目中，每個學(xué)生在家花費(fèi)的平均額外時間總數(shù)為8.36小時（最少2.5小時，最長14小時）。大多數(shù)學(xué)生（15 / 22，68.18％）提到，他們本可以花費(fèi)“更多時間”來升級他們的游戲，修復(fù)軟件故障或通過制作更好的游戲版本來繼續(xù)這一有趣的學(xué)習(xí)活動。學(xué)生和教師對這一經(jīng)歷的評論也證實(shí)了上述這些積極的成果。表8中列出了部分評論。

6. 討論-結(jié)論

文獻(xiàn)充分證明了開發(fā)新教學(xué)方法的必要性，幫助孩子們習(xí)得計算思維和編程技能。本論文提出了一種新的教學(xué)方法，主張系統(tǒng)設(shè)計以運(yùn)動為基礎(chǔ)的體感式Kinect游戲，以提高學(xué)生的思維能力。學(xué)生明白設(shè)計游戲意味著通過多種思維和行為技能，來解決結(jié)構(gòu)有缺陷的問題。這是一個迭代和循序漸進(jìn)的過程。對兩所初中的研究結(jié)果表明，學(xué)生通過有效地應(yīng)用復(fù)雜的編程命令/概念，開發(fā)出了高質(zhì)量的游戲，從而增強(qiáng)了他們的計算思維能力。這些結(jié)果與其他研究的結(jié)果相當(dāng)，其他的研究也表明，屬于編程課程的快速數(shù)字游戲制作，可以挖掘計算思維的潛力。與其他游戲設(shè)計相關(guān)的研究類似，本研究表明，所提倡的以小組為基礎(chǔ)的游戲制作方法，有助于提高學(xué)生的社交技能（合作、協(xié)作）。最后，以運(yùn)動為基礎(chǔ)的Kinect游戲反復(fù)的設(shè)計和制作過程，顯然具有吸引力和極大的激勵性。學(xué)生表示他們會推薦給同學(xué)。此外，通過開發(fā)中度精確的游戲，學(xué)生成功地改善了自身的空間思維。這是STEM課程成績的重要預(yù)測因素，同時他們也理解了身體交互、空間、角度、幾何概念的抽象表現(xiàn)之間的聯(lián)系。更多關(guān)于這一創(chuàng)新方法應(yīng)用的評估研究正在進(jìn)行中，這些評估研究將有助于該研究成果的推廣。  

>>聲明

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