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摘要
該文以小學(xué)一年級“20以內(nèi)數(shù)的認(rèn)識和加減法”為例,從教育游戲的教育性和游戲性出發(fā),在充分調(diào)研了國家數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)學(xué)認(rèn)知和游戲設(shè)計(jì)的相關(guān)研究后,設(shè)計(jì)并開發(fā)了一款可以在移動終端運(yùn)行的電子游戲《怪獸消消》。此外,本文還通過準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究和半結(jié)構(gòu)訪談對游戲的實(shí)際效果進(jìn)行了評估。結(jié)果發(fā)現(xiàn),就本次研究來說,雖然玩游戲與傳統(tǒng)做試卷的效果差別不大,但是結(jié)合觀察和訪談,本文游戲的游戲性和教育性得到了學(xué)生的認(rèn)可。
學(xué)習(xí)科學(xué);教育神經(jīng)科學(xué);教育游戲;游戲設(shè)計(jì);數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)
一、引言
當(dāng)前市場上關(guān)于“20以內(nèi)數(shù)的認(rèn)識和加減法”的練習(xí)存在著諸多問題。首先,教輔市場亂象由來已久[1],真正能與課堂教學(xué)有效銜接的練習(xí)十分匱乏[2]。教輔資源的亂用,不僅會加重學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān),更可怕的是,大量不科學(xué)的練習(xí)可能會阻礙學(xué)生數(shù)學(xué)能力的真正養(yǎng)成,讓學(xué)生采用錯(cuò)誤的方法學(xué)習(xí)數(shù)學(xué),長此以往,即便學(xué)生個(gè)個(gè)都能成為應(yīng)試高手,但從學(xué)生的長遠(yuǎn)發(fā)展來看,卻是有百害而無一利的。其次,小學(xué)一年級是培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)興趣的重要時(shí)期,重復(fù)枯燥的計(jì)算練習(xí)不僅可能會使學(xué)生降低數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的熱情,同時(shí)也為教師和家長增加了更多額外的工作負(fù)擔(dān)。此外,在學(xué)生中間還存在人數(shù)不少的有數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)困難的學(xué)生(各國的發(fā)生率有所不同,大致在3%-30%[3]之間,我國大概在3%-6%[4]),這類學(xué)生在低年級時(shí)表現(xiàn)尚不明顯,但隨著年級的升高和知識難度的增加,他們與正常學(xué)生的差距會逐漸顯現(xiàn),此時(shí)再進(jìn)行特殊干預(yù)已經(jīng)為時(shí)已晚。而當(dāng)前的教輔練習(xí),主要針對的還是正常的學(xué)生,很少把這群數(shù)量巨大、有特殊數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)需求的學(xué)生考慮在內(nèi),這為高年級時(shí)學(xué)生出現(xiàn)兩極化埋下了隱患。
然而與“枯燥”的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)形成鮮明對比的是,當(dāng)前市場上日益火爆的游戲化學(xué)習(xí)(或教育游戲)。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展,這一以“寓教于樂”為核心理念的新興教學(xué)形式,逐漸受到了社會各界的廣泛關(guān)注。為了迎合學(xué)生的學(xué)習(xí)需求,市場上關(guān)于“20以內(nèi)數(shù)的認(rèn)識和加減法”的教育游戲有很多,但大多質(zhì)量不佳,主要不足體現(xiàn)在以下三個(gè)方面:其一,游戲在學(xué)習(xí)方法上,并不符合大腦數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的認(rèn)知規(guī)律,這類游戲通常以重復(fù)性練習(xí)為特點(diǎn);其二,游戲在學(xué)習(xí)內(nèi)容上,與當(dāng)前的國家數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)并不完全匹配,主要強(qiáng)調(diào)是計(jì)算的正確率和速度,忽視了學(xué)生對計(jì)算本身意義的理解;其三,游戲的玩法較為單一,與其他類型的游戲相差甚遠(yuǎn),導(dǎo)致學(xué)生無法長期對此類游戲保持興趣。鑒于此,本文以小學(xué)一年級數(shù)學(xué)中的“20以內(nèi)數(shù)的認(rèn)識和加減法”為例,通過將理論構(gòu)建、設(shè)計(jì)與開發(fā)、實(shí)踐應(yīng)用結(jié)合在一起的方式,探索如何基于數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中的學(xué)習(xí)科學(xué)來設(shè)計(jì)開發(fā)一款符合當(dāng)前國家數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)學(xué)教育游戲,并對其實(shí)際效果進(jìn)行了評估。
二、理論基礎(chǔ)
教育游戲是兼具教育性和游戲性的一類特殊游戲,在設(shè)計(jì)過程中,既要分別考慮兩種特性,還要做好兩者間的融合與平衡。就目前而言,市場上絕大部分教育游戲往往都只能做好其中一個(gè)方面,很難在同一產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)對兩者的兼顧,這就導(dǎo)致了所謂的教育游戲既無法像教輔資料一樣有效提升學(xué)生在測試中的表現(xiàn),也無法像商業(yè)游戲一樣讓學(xué)生在游戲中持續(xù)獲得學(xué)習(xí)的快樂,從而產(chǎn)生了教育游戲設(shè)計(jì)中的“平衡困局”[5]。為了解決這一問題,本文將先從教育游戲的教育性出發(fā),基于國家數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求,分析小學(xué)一年級數(shù)學(xué)“20以內(nèi)數(shù)的認(rèn)識和加減法”所涉及的教學(xué)目標(biāo),再從學(xué)習(xí)科學(xué)“人是如何學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)”的角度,探討大腦進(jìn)行數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的加工機(jī)制;之后,再從游戲性出發(fā),立足于游戲的“內(nèi)在動機(jī)理論”,總結(jié)提煉出教育游戲設(shè)計(jì)所需注意的因素,為之后教育游戲的有效設(shè)計(jì)奠定理論基礎(chǔ)。
(一)教育性
1 國家數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求
按照《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》對第一學(xué)段(1-3年級)“數(shù)與代數(shù)”部分的具體要求,國家在“20以內(nèi)數(shù)的認(rèn)識和加減法”的要求上由“數(shù)的認(rèn)識”和“數(shù)的運(yùn)算”兩部分構(gòu)成。在“數(shù)的認(rèn)識”上,小學(xué)低年級是數(shù)感的關(guān)鍵發(fā)展期,建立良好的數(shù)感“有助于學(xué)生理解現(xiàn)實(shí)生活中數(shù)的意義,理解或表達(dá)具體情境中的數(shù)量關(guān)系”[6]。對小學(xué)生而言,數(shù)感培養(yǎng)的教育過程一般要經(jīng)歷“感知多與少→用數(shù)表示多與少→建立數(shù)之間的關(guān)聯(lián)→對數(shù)進(jìn)行運(yùn)算→形成數(shù)系概念”這幾個(gè)階段[7]?!?0以內(nèi)數(shù)的認(rèn)識”在學(xué)生的數(shù)感培養(yǎng)上,主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面:其一,熟練掌握20以內(nèi)數(shù)與數(shù)量的對應(yīng)關(guān)系。由于小學(xué)生在第一學(xué)段期間,思維發(fā)展還處于具體運(yùn)算階段,以形象思維為主,需要將抽象的感覺以具體化的形式展現(xiàn)出來[8]。其二,引導(dǎo)學(xué)生理解數(shù)位、計(jì)數(shù)單位和計(jì)數(shù)法[9]。理解單位“一”和單位“十”是學(xué)生學(xué)習(xí)“十進(jìn)制計(jì)數(shù)法”的起點(diǎn),也是理解“進(jìn)位加法”和“退位減法”關(guān)鍵。
在“數(shù)的運(yùn)算”上,“20以內(nèi)數(shù)的加減法”在學(xué)生的運(yùn)算能力培養(yǎng)上,主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面:其一,在理解算理的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)算法。算理是展開運(yùn)算的理論依據(jù),算法是算理的具體化,應(yīng)該讓學(xué)生在充分理解算理的基礎(chǔ)上掌握相應(yīng)的算法。其二,重視并加強(qiáng)口算練習(xí)??谒闶枪P算和估算的基礎(chǔ),在日常生活中有著廣泛應(yīng)用,對于小學(xué)生運(yùn)算能力的提高很重要。根據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》要求,“20以內(nèi)數(shù)的加減法”口算,學(xué)生應(yīng)達(dá)到8-10題/分。在實(shí)際教學(xué)中,視算和聽算是口算的兩種主要訓(xùn)練方法,前者為“看算式報(bào)得數(shù)”,后者為“聽算式報(bào)得數(shù)”,口算形式的靈活多樣化,有助于學(xué)生產(chǎn)生興趣,從而增強(qiáng)訓(xùn)練效果[10]。其三,重視算法多樣化的相互交流。引導(dǎo)學(xué)生對不同算法進(jìn)行交流,強(qiáng)化學(xué)生對算法背后算理的理解。
2 數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的腦機(jī)制與模型
從1922年行為主義者桑代克發(fā)表《算術(shù)心理學(xué)》開始,到現(xiàn)在Butterworth、Deheane等認(rèn)知科學(xué)家借助先進(jìn)的腦成像技術(shù)和設(shè)備研究其腦機(jī)制,期間大量研究成果的積累,對人類認(rèn)識數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)本質(zhì)、改進(jìn)數(shù)學(xué)教育實(shí)踐有著重要意義[11]。研究發(fā)現(xiàn),人類的數(shù)學(xué)認(rèn)知至少包含了兩個(gè)子系統(tǒng):一個(gè)是建立在進(jìn)化基礎(chǔ)上的概略表征系統(tǒng),另一個(gè)是建立在長期學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上的精確表征系統(tǒng)。前者主要與數(shù)字的語義表征有關(guān),主要由先天基因決定,在個(gè)體發(fā)展過程中,很少受到年齡的影響;而后者則不同,精確表征系統(tǒng)與數(shù)字的音、形等符號特征有關(guān),隨著人受教育時(shí)間的增加,會呈現(xiàn)顯著變化。這一發(fā)現(xiàn)證明了,后天教育對人數(shù)學(xué)認(rèn)知能力發(fā)展所起的作用是非常關(guān)鍵的,無論是非正式的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)還是發(fā)生在學(xué)校中的正式的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn),都會影響學(xué)生數(shù)學(xué)能力的形成[12]。
概略表征系統(tǒng)主要建立在大腦的頂葉(Parietal Lobe)區(qū)域,尤其是頂內(nèi)溝(Intra-parietal Sulcus,簡稱IPS),是人類產(chǎn)生數(shù)感、進(jìn)行符號(阿拉伯?dāng)?shù)字、言語數(shù)詞)或非符號(如點(diǎn)陣、實(shí)物集合)數(shù)量比較、完成計(jì)算等數(shù)學(xué)任務(wù)的核心區(qū)域[13-15]。這種先天的非言語符號的數(shù)量認(rèn)知能力使人具備了粗略的數(shù)字表征能力,可以在多種有意義的社會情境下幫助人類完成初步的與數(shù)量相關(guān)的任務(wù),但其糟糕的準(zhǔn)確性使得一些需要大數(shù)量參與的精確計(jì)算變得非常困難。因此,就出現(xiàn)了借助言語(口語數(shù)詞)和符號(阿拉伯?dāng)?shù)字)系統(tǒng)來擴(kuò)展人類數(shù)量認(rèn)知和操作范圍的方法,需要通過后天教育來完成。因此,在正式的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中,尤其是在最開始的數(shù)感和運(yùn)算學(xué)習(xí)過程中,最重要的就是讓學(xué)生能夠在原始數(shù)量感、數(shù)量的言語表征和符號表征系統(tǒng)這三者之間建立相互的連接。
由Stanislas Dehaene教授提出的三重編碼模型(Triple-code Model,簡稱TCM)[16]解決的就是原始數(shù)量感、數(shù)量的言語表征和符號表征系統(tǒng)這三者之間的連接問題,隨著現(xiàn)代研究技術(shù)的不斷發(fā)展,該模型已經(jīng)被學(xué)界廣泛接受。三重編碼模型認(rèn)為,大腦在完成數(shù)量加工任務(wù)時(shí),會涉及三種不同的編碼來表征數(shù)量,分別是模擬數(shù)量編碼(Quantity System,數(shù)量的非言語符號編碼,用以表征數(shù)量之間的大小和距離)、聽覺言語編碼(Verbal System,數(shù)量的言語編碼,用數(shù)量詞匯的發(fā)音和語義來表征數(shù)量,如中文里的“一、二、三”和英文里的“one、two、three”等)和視覺阿拉伯?dāng)?shù)字編碼(Visual System,數(shù)量的數(shù)字符號編碼,將數(shù)量按規(guī)則表征為一系列阿拉伯?dāng)?shù)字串)。此外,這三種編碼并非獨(dú)立存在的,而是相互關(guān)聯(lián)的。研究者通過對計(jì)算障礙兒童展開大量研究后發(fā)現(xiàn),人們出現(xiàn)數(shù)量加工障礙的原因主要有兩個(gè):數(shù)字模塊缺陷(The Defective Number Module Hypothesis)和數(shù)量通達(dá)缺陷(The Access Deficit Hypothesis)。其中,數(shù)字模塊缺陷是指先天用來識別和加工基本數(shù)量的能力發(fā)展異常,導(dǎo)致理解數(shù)字概念和問題產(chǎn)生困難[17],也就是由雙側(cè)頂內(nèi)溝先天發(fā)育缺陷而造成的模擬數(shù)量編碼出現(xiàn)問題;數(shù)量通達(dá)缺陷則是在數(shù)字符號與數(shù)量轉(zhuǎn)化的過程中出現(xiàn)通達(dá)問題,即聽覺言語編碼和視覺阿拉伯?dāng)?shù)字編碼在轉(zhuǎn)化為模擬數(shù)量編碼時(shí)出現(xiàn)問題[18]。因此,不僅需要讓學(xué)生熟練學(xué)習(xí)掌握每一種數(shù)量表征編碼,而且還要讓他們能夠流暢地在不同編碼之間相互轉(zhuǎn)換,這樣才能確保學(xué)生真正理解和掌握數(shù)量及其運(yùn)算的真實(shí)意義。
(二)游戲性
Malone在游戲的“內(nèi)在動機(jī)理論”中將人的動機(jī)分為了外在動機(jī)(Extrinsic Motivations)和內(nèi)在動機(jī)(Intrinsic Motivation)。其中,外在動機(jī)主要來自某種外在的獎(jiǎng)勵(lì),通常與參與的活動本身無關(guān),因此外在動機(jī)對于促進(jìn)學(xué)習(xí)作用不大,有些研究者甚至認(rèn)為外在動機(jī)會阻礙學(xué)習(xí)。相反,內(nèi)在動機(jī)則有利于有效學(xué)習(xí)的產(chǎn)生,這是因?yàn)閮?nèi)在動機(jī)往往就源自對學(xué)習(xí)活動的喜愛。Malone通過一系列實(shí)證研究找出了如何讓教育游戲更有趣的一些游戲設(shè)計(jì)原則,他發(fā)現(xiàn)一款好的教育游戲或者能夠激發(fā)人內(nèi)在動機(jī)的活動一般具有以下三個(gè)特征:挑戰(zhàn)(Challenge)、幻想(Fantasy)和好奇(Curiosity),并對這三個(gè)特征提出了相應(yīng)的游戲設(shè)計(jì)方法[19]。之后,他又在此基礎(chǔ)上完善了該理論,提出了更加完整的內(nèi)在動機(jī)理論。
1 挑戰(zhàn)
為了使游戲更具挑戰(zhàn)性,可以采用目標(biāo)(Goal)、不確定結(jié)果(Uncertain Outcome)和自尊(Self-Esteem)三種方法。首先,好的游戲目標(biāo)應(yīng)該滿足以下4個(gè)標(biāo)準(zhǔn):①簡單的游戲應(yīng)該有清晰明確的目標(biāo),比如使用一些視覺效果;②復(fù)雜的沒有設(shè)置目標(biāo)的游戲應(yīng)該采用結(jié)構(gòu)化的組織,讓玩家能夠清楚知道不同的難度;③最佳的目標(biāo)通常是實(shí)際的或想象的,比如坐上火箭登月,而不是簡單的使用一項(xiàng)技能,比如解出一道計(jì)算題;④玩家應(yīng)該在游戲中能清楚地知道自己是否接近了目標(biāo)。其次,如果游戲的結(jié)果是確定的,那么通常玩起來就沒有樂趣,使用不確定的結(jié)果可以提高游戲的趣味性:①設(shè)置不同的難度等級;②豐富的等級目標(biāo);③隱藏部分游戲信息;④隨機(jī)性。第三,目標(biāo)和不確定結(jié)果之所以能讓游戲充滿挑戰(zhàn)性,其根本原因在于它們讓玩家感受到了自尊:在游戲中獲得成功,可以讓玩家自信起來;然而,如果游戲過難,則會讓玩家失去游戲的興致,因此游戲需要設(shè)定不同難度來匹配玩家不同的能力水平,使他們不會在游戲中失去自信。
2 幻想
游戲中會常常出現(xiàn)現(xiàn)實(shí)生活中不存在的場景和事物,這往往會增添游戲的趣味性。然而,并非所有的幻想元素都能激發(fā)玩家的內(nèi)在動機(jī)的。比如,傳統(tǒng)課堂通過添加游戲化的幻想元素來完成所謂的“目標(biāo)”,而整個(gè)游戲的過程卻取決于學(xué)生答案的對錯(cuò),這種幻想被稱為“外在的幻想”(Extrinsic Fantasy),即幻想的達(dá)成只取決于技能使用結(jié)果的正確與否,而技能使用的過程,卻并不能影響或改變游戲中的幻想。與之相對應(yīng)的是“內(nèi)在的幻想”(Intrinsic Fantasy),它實(shí)現(xiàn)了兩方面的相互依賴,即幻想依賴于技能使用的結(jié)果,而技能使用的過程也依賴于幻想(如,當(dāng)玩家在射擊類游戲中射得太高,游戲會出現(xiàn)“射得太高”的提示,而玩家可以根據(jù)這一提示幻想,重新制定下一次發(fā)射的高度)。
3 好奇
好奇是人學(xué)習(xí)的動力,游戲之所以能讓人產(chǎn)生好奇,就是因?yàn)槟芴峁┎欢嗖簧?、恰到好處的信息?shù)量和復(fù)雜度。根據(jù)“內(nèi)在動機(jī)理論”,好奇也可再分為兩種,即感知上的好奇(Sensory Curiosity)和認(rèn)知上的好奇(Cognitive Curiosity)。感知上的好奇,是指一些環(huán)境刺激對人知覺產(chǎn)生的影響,如聲音和圖像的變化,這些刺激可以影響人的注意力。電子游戲中豐富多彩的聲音和圖像效果,就能給玩家?guī)磉@種好奇,具體在游戲設(shè)計(jì)中,可以將聲音和圖像作為背景裝飾、用來提高幻想表現(xiàn)力、變?yōu)檫_(dá)成游戲目標(biāo)的獎(jiǎng)勵(lì),還可以成為有效傳遞游戲信息的表征方式。而認(rèn)知上的好奇,指的是人想要建構(gòu)一個(gè)更完整(Completeness)、更穩(wěn)定(Consistency)和更簡約(Parsimony)的知識結(jié)構(gòu)。這就需要在教育游戲的反饋設(shè)計(jì)中考慮以下兩點(diǎn):一是,反饋信息要令人驚奇,簡單的方法是使用隨機(jī)原則,更有效的方式是基于穩(wěn)定的知識結(jié)構(gòu)生成反饋,使其一開始看起來令人驚奇,但隨著知識結(jié)構(gòu)不斷完整,玩家就能明白其中的道理;二是,讓反饋信息具有教育性,即反饋信息不僅告訴玩家,他們的知識結(jié)構(gòu)存在問題,而且還提供額外的信息,幫助玩家解決他們知識結(jié)構(gòu)上的問題。
三、設(shè)計(jì)研究
基于前面的理論基礎(chǔ),本文為小學(xué)一年級學(xué)生學(xué)習(xí)“20以內(nèi)數(shù)的認(rèn)識和加減法”設(shè)計(jì)開發(fā)了這款名為《怪獸消消》的游戲。該游戲在設(shè)計(jì)之初,就從教育性和游戲性這兩個(gè)方面進(jìn)行整體考慮。首先,筆者從國家數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求出發(fā),找出學(xué)生在“數(shù)概念建立”和“數(shù)的運(yùn)算”學(xué)習(xí)過程中的關(guān)鍵點(diǎn),并結(jié)合“人教版”和“北師大版”數(shù)學(xué)教科書在相關(guān)章節(jié)的內(nèi)容設(shè)計(jì),對學(xué)習(xí)序列和相關(guān)的習(xí)題設(shè)計(jì)進(jìn)行了系統(tǒng)梳理[20],依此確定了游戲關(guān)卡的數(shù)量和順序;接著,筆者從數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的腦機(jī)制和模型入手,基于三重編碼理論對于人學(xué)習(xí)非符號和符號數(shù)量及運(yùn)算的加工過程解讀,設(shè)計(jì)了游戲的核心玩法和機(jī)制;最后,筆者再根據(jù)游戲的“內(nèi)在動機(jī)理論”,對游戲的敘事、獎(jiǎng)勵(lì)規(guī)則等游戲性元素進(jìn)行了設(shè)計(jì),從而在整體上確保同一個(gè)游戲中教育性和游戲性元素的平衡,使所設(shè)計(jì)的教育游戲盡可能達(dá)到科學(xué)、快樂和有效的終極目標(biāo)。下面將先對游戲的整體設(shè)計(jì)進(jìn)行簡單介紹,然后再分別對游戲的教育性和游戲性設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)闡釋。
(一)整體設(shè)計(jì)
1 游戲敘事
《怪獸消消》共包含四個(gè)不同主題的篇章,每個(gè)篇章設(shè)置了10個(gè)不同難度的關(guān)卡。在游戲中,玩家需要扮演小世界中的一個(gè)英雄,肩負(fù)起拯救小世界的重任,用智慧和勇氣消滅小怪獸。游戲的核心任務(wù)是消滅小怪獸。游戲中的小怪獸共有三種類型(如圖1所示):①長度小怪獸由10個(gè)長度、顏色、模樣都不相同的小怪獸組成,分別與數(shù)量1至10對應(yīng)。另外,還有1個(gè)將長度隱藏起來的長度小怪獸,它是透明的,邊沿由虛線標(biāo)注,對應(yīng)的是數(shù)量0。每個(gè)長度小怪獸都有不同的性格,會發(fā)出不同的聲音,而這些都將等著玩家去探索。②數(shù)字小怪獸由19個(gè)肚子上寫著0至18的小怪獸組成,這一類小怪獸除了肚子上標(biāo)注的數(shù)字,其他模樣都相同——全身為淺紫色,頭頂長著一對眼睛,肚子上的數(shù)字對應(yīng)的就是它們代表的數(shù)量。③聲音小怪獸和數(shù)字小怪獸的設(shè)計(jì)理念相同,由19個(gè)外在形象完全一樣的小怪獸組成,它們的模樣都是紅色的嘴巴,點(diǎn)擊一下,就會說出不同的數(shù)字,而所說的這些數(shù)字對應(yīng)的就是它們所代表的數(shù)量。
圖 1 長度小怪獸(左)、數(shù)字小怪獸(中)和聲音小怪獸(右)示例
玩家要想在游戲中消滅小怪獸則需要組合出表示相同數(shù)量的魔法方塊。游戲中的魔法方塊也有三種類型(如圖2所示),分別是綠色的長度魔法方塊、橘色的數(shù)字魔法方塊和紫色的聲音魔法方塊。與小怪獸的類型相似的是,長度魔法方塊用方塊的個(gè)數(shù)來表示數(shù)量,數(shù)字魔法方塊用數(shù)字表示數(shù)量,而聲音魔法方塊則用語音播放的數(shù)字聲音表示數(shù)量大小。不同的地方在于,每一種類型的魔法方塊下又包含兩類,一類是中間為彩色、邊緣為白色的正常魔法方塊,另一類是中間為白色、邊緣為彩色的反常魔法方塊。這些魔法方塊之間可以相互組合,而區(qū)別在于,正常的魔法方塊之間相互組合,可以讓魔法方塊變長或數(shù)字變大(模擬加法的過程),而正常的魔法方塊和反常的魔法方塊組合在一起時(shí),反常魔法方塊會讓正常魔法方塊變短或數(shù)字變小(模擬減法的過程)。無論是正常還是反常魔法方塊,如果組合正確時(shí),系統(tǒng)會響起正確提示音,而組合錯(cuò)誤時(shí),則會響起錯(cuò)誤警報(bào)音(比如,將兩塊反常魔法方塊組合在一起,或在組合時(shí)將反常魔法方塊放在正常魔法方塊的前面)。
圖 2 長度魔法方塊(左)、數(shù)字魔法方塊(中)和聲音魔法方塊(右)示例
為了增加游戲挑戰(zhàn)性和趣味性,讓玩家持續(xù)游戲行為的道具。游戲中設(shè)計(jì)了三種趣味道具,分別是:普通鉆石、冰凍鉆石和小太陽。每當(dāng)玩家作為英雄消滅了一行小怪獸,并且該行中有普通鉆石時(shí),玩家就可以幫小世界的動物們找回被小怪獸偷走的一顆鉆石;然而,如果該行中是冰凍鉆石時(shí),玩家只有在小太陽經(jīng)過該行的前提下消滅小怪獸,冰凍鉆石才能因?yàn)殛柟獾恼丈?,而被英雄獲得。
2 玩法邏輯
《怪獸消消》這款游戲的核心玩法十分簡單,非常容易上手。游戲中(如圖3所示),玩家可以看到各種長度或帶有數(shù)字的小怪獸,為了消滅這些小怪獸,作為英雄的玩家:首先,需要選定一個(gè)小怪獸,確定它代表的數(shù)量是多少;接著,需要操作游戲隨機(jī)產(chǎn)生的魔法方塊若干(1≤魔法方塊個(gè)數(shù)≤3),將其組合成與小怪獸代表數(shù)量相等的魔法方塊;最后,將新組合的魔法方塊拖動到目標(biāo)小怪獸身上,就可以消滅一個(gè)小怪獸了。以上是玩家消滅一個(gè)小怪獸的操作邏輯,然而每個(gè)小怪獸并不是孤立地出現(xiàn)在游戲中的,若干(大于等于1)個(gè)小怪獸會和趣味道具、基本道具構(gòu)成一行,這個(gè)“行”被稱為“怪獸行”。當(dāng)怪獸行上所有的怪獸都被消滅時(shí),這一行就會被消除,當(dāng)本關(guān)卡中所有的怪獸行(每關(guān)的行數(shù)并不固定)都被消除時(shí),玩家就取得了本關(guān)卡的勝利,這時(shí)游戲會根據(jù)玩家在本關(guān)卡中消滅小怪獸的操作表現(xiàn),進(jìn)行自動星級評判,最高為三顆星,最低為零顆星,同時(shí)也會呈現(xiàn)本關(guān)卡最終得分。
圖 3 關(guān)卡4游戲界面
需要說明的是,每關(guān)游戲中需要消除的怪獸行數(shù)和每一行中小怪獸的數(shù)量都不是固定的——在前面的簡單關(guān)卡里,待消除的行數(shù)以及每一行的小怪獸數(shù)量會較少,隨著關(guān)卡變難,待消除行數(shù)以及每一行的小怪獸數(shù)量會隨之增加。
(二)教育性設(shè)計(jì)
在教育性設(shè)計(jì)上,游戲主要參照了國家課程標(biāo)準(zhǔn)和兩版小學(xué)數(shù)學(xué)教科書中的學(xué)習(xí)序列和習(xí)題設(shè)計(jì),對不同學(xué)習(xí)內(nèi)容的游戲關(guān)卡進(jìn)行了分類排序,并對每個(gè)關(guān)卡中不同習(xí)題的練習(xí)頻率進(jìn)行了合理的控制。
1 學(xué)習(xí)序列
在學(xué)習(xí)序列上,筆者主要參考了人教版和北師大版教科書在“20以內(nèi)數(shù)的認(rèn)識”上的學(xué)習(xí)內(nèi)容安排。人教版教科書按照“認(rèn)數(shù)和計(jì)算相結(jié)合”的編排原則,將“數(shù)的認(rèn)識”和“數(shù)的運(yùn)算”穿插起來學(xué)習(xí),使得學(xué)生在逐步擴(kuò)大識數(shù)范圍的同時(shí),也學(xué)習(xí)了相關(guān)的基本計(jì)算,編委會認(rèn)為這樣更有利于學(xué)生對數(shù)的理解和對計(jì)算的掌握[21]。而北師大版教科書并沒有將兩者穿插起來,而是集中精力學(xué)習(xí)完一個(gè)階段的認(rèn)數(shù)后,再學(xué)習(xí)與這些數(shù)相關(guān)的加減計(jì)算。由于本游戲的定位是復(fù)習(xí)課以及學(xué)生課下的鞏固練習(xí),北師大版這種整塊劃分的形式會顯得更加緊湊,而且會降低游戲開發(fā)的邏輯復(fù)雜度,因此筆者采用了北師大版的內(nèi)容劃分模式,并將其進(jìn)一步合并,突出重難點(diǎn)(刪減“10加幾和相應(yīng)減法”,增加“20以內(nèi)進(jìn)位加法”和“20以內(nèi)退位減法”),最終形成如圖4所示的四個(gè)難度層次,分別是5以內(nèi)、10以內(nèi)、20以內(nèi)和綜合練習(xí)(如圖4中用不同灰度的背景標(biāo)示)。在每個(gè)難度層次里,再按照難易度,劃分為4個(gè)模塊(與游戲的四個(gè)篇章對應(yīng)),分別是數(shù)的認(rèn)識、加法、減法和加減混合,共計(jì)13個(gè)基本學(xué)習(xí)任務(wù)(不計(jì)綜合訓(xùn)練部分)[1]。
圖 4 游戲使用的學(xué)習(xí)任務(wù)序列
2 練習(xí)頻率
對于一般游戲而言,數(shù)值設(shè)計(jì)的優(yōu)劣將直接影響游戲的趣味性和難度,對于教育游戲而言,數(shù)值設(shè)計(jì)的合理性將直接影響其教學(xué)目標(biāo)是否能夠在游戲中被達(dá)成。具體到計(jì)算類數(shù)學(xué)游戲,目前很多游戲在設(shè)計(jì)練習(xí)題目時(shí),并沒有進(jìn)行充分地調(diào)研。比如,哪些算式學(xué)生容易出錯(cuò)、哪些算式應(yīng)該多加練習(xí)、每個(gè)算式大致應(yīng)該練習(xí)多少次才能讓學(xué)生習(xí)得等等??紤]到這一點(diǎn),筆者以國內(nèi)兩版權(quán)威的教科書為依據(jù),借鑒其在“20以內(nèi)加減法”習(xí)題設(shè)計(jì)上的思路和經(jīng)驗(yàn),從而更合理地設(shè)計(jì)每個(gè)游戲關(guān)卡中不同算式的練習(xí)頻率。
筆者首先按照5以內(nèi)加法、10以內(nèi)加法、20以內(nèi)進(jìn)位加法、20以內(nèi)不進(jìn)位加法、5以內(nèi)減法、10以內(nèi)減法、20以內(nèi)退位減法和20以內(nèi)不退位減法8個(gè)類別,統(tǒng)計(jì)了兩版教科書中的相關(guān)習(xí)題數(shù)量,結(jié)果發(fā)現(xiàn):“20以內(nèi)加減法”學(xué)習(xí)的重難點(diǎn)在于10以內(nèi)加減法和20以內(nèi)進(jìn)位加法和退位減法這4類題,5以內(nèi)加減法作為基礎(chǔ),也需要扎實(shí)的練習(xí)。接著,筆者對出題量最多的這6種習(xí)題做了進(jìn)一步的分析,發(fā)現(xiàn)具體到每一個(gè)算式,其出現(xiàn)的數(shù)量也有不同,比如同樣得數(shù)為5的5以內(nèi)加法算式有0+5、1+4、2+3、3+2、4+1和5+0共計(jì)6種(不考慮加法交換律),這6種在兩版教科書中出現(xiàn)的總次數(shù)分別是2次、7次、11次、14次、7次和2次,其中,2+3、3+2這兩種出題方式要明顯多于其他4種。這說明,不同的算式,其需要的練習(xí)次數(shù)是不一樣的,應(yīng)該在游戲的數(shù)值設(shè)計(jì)中考慮到這一問題。本游戲中,玩家需要組合代表不同數(shù)量的魔法方塊,使之與目標(biāo)小怪獸代表的數(shù)量之間實(shí)現(xiàn)匹配,因此,想要讓玩家在組合魔法方塊的過程中,更合理地練習(xí)那些重難點(diǎn)算式,減少簡單算式的練習(xí),因此筆者對兩版教材中得到某一得數(shù)的不同算式出現(xiàn)概率進(jìn)行了統(tǒng)計(jì),游戲中魔法方塊的生成便以此概率結(jié)果產(chǎn)生。
3 練習(xí)方式
此外,根據(jù)數(shù)學(xué)認(rèn)知中的“三重編碼模型”,數(shù)量和數(shù)量關(guān)系(這里主要是加減法)的學(xué)習(xí),不僅要考慮到數(shù)量在人腦中的三種編碼形式,還要熟悉三種數(shù)量編碼形式之間的相互轉(zhuǎn)換。因此,本文在已有學(xué)習(xí)序列的基礎(chǔ)上,加入了9種數(shù)量編碼轉(zhuǎn)換的練習(xí),分布在四個(gè)難度層次之中。相比于“視覺數(shù)字編碼”和“聽覺言語編碼”,“模擬數(shù)量編碼”更加直觀和形象,對于培養(yǎng)小學(xué)生的數(shù)感更為本質(zhì)和基礎(chǔ)。因此,在難度層次一上安排了以“模擬數(shù)量編碼”為主的練習(xí);到了難度層次二,則主要圍繞“視覺數(shù)字編碼”展開練習(xí);在難度層次三上,安排了以“聽覺言語編碼”與其他兩種編碼形式相互轉(zhuǎn)換練習(xí);到了難度層次四,引入“聽覺言語編碼”單一通道的練習(xí)。之所以將“聽覺言語編碼”安排在了“視覺數(shù)字編碼”之后,還有一個(gè)考慮就是,“聽覺言語編碼”對小學(xué)生的工作記憶能力提出了“更高”的要求,相比直觀的“模擬數(shù)量編碼”以及可視的“視覺數(shù)字編碼”,“聽覺言語編碼”會更難一些。這樣一來,每個(gè)難度層次上引入的編碼轉(zhuǎn)換類型數(shù)量大致持平,而且不同編碼轉(zhuǎn)換的引入遵循了從簡單到困難的原則,更符合小學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)律。
(三)游戲性設(shè)計(jì)
根據(jù)Malone“游戲內(nèi)在動機(jī)理論”對游戲設(shè)計(jì)提出的三個(gè)構(gòu)成要素——挑戰(zhàn)、幻想和好奇,本文對《怪獸消消》這款游戲的游戲機(jī)制進(jìn)行了更為合理的設(shè)計(jì),使之更加滿足教育游戲?qū)逃院陀螒蛐缘囊蟆?/p>
1 挑戰(zhàn)元素
挑戰(zhàn)元素的加入可以讓游戲更具挑戰(zhàn)性。根據(jù)Malone的理論,游戲設(shè)計(jì)中可以使用目標(biāo)、不確定結(jié)果和自尊這三種方法提高游戲的挑戰(zhàn)性。在《怪獸消消》的設(shè)計(jì)中,這三種方法都有體現(xiàn)。①目標(biāo)?!豆肢F消消》是一個(gè)游戲目標(biāo)十分明確的益智類游戲。首先,游戲的目標(biāo)具有幻想性,玩家在游戲中扮演小世界里的英雄,通過操作魔法方塊,來幫助動物們將小怪獸趕走,避免了直接以計(jì)算技能為游戲目標(biāo);其次,游戲目標(biāo)清晰,在每一關(guān)中,玩家扮演的英雄需要將所有的怪獸行都正確消除,才能通關(guān);第三,玩家無論是在組合魔法方塊還是在消滅小怪獸時(shí),其操作結(jié)果都會引發(fā)音效和視覺效果,提示玩家每一步操作的結(jié)果。②不確定結(jié)果。每一關(guān)游戲的過程和結(jié)果都充滿了隨機(jī)性,不同的操作會直接影響游戲最終的得分以及星級的評定結(jié)果。首先,每一關(guān)的目標(biāo)設(shè)置很豐富:游戲中,玩家不僅要消除全部的怪獸行,還需要開動腦筋,獲得更高的得分以及收集分布在怪獸行中的普通鉆石和冰凍鉆石。其次,玩家并不是每一次消除怪獸行的得分都是同樣多的,組合魔法方塊的順序、方式以及消滅小怪獸的類型不同,都會導(dǎo)致得分不同;第三,每一輪出現(xiàn)的魔法方塊也具有一定的隨機(jī)性。后兩點(diǎn)都可以讓游戲的結(jié)果不確定,從而增加游戲的挑戰(zhàn)性。③自尊。為了使玩家在游戲中不斷成長并逐漸獲得學(xué)習(xí)上的自信,游戲在關(guān)卡難度設(shè)計(jì)上考慮了學(xué)生學(xué)習(xí)的“最近發(fā)展區(qū)”,使得每一關(guān)的挑戰(zhàn)都盡可能符合心流理論中挑戰(zhàn)-技能的平衡,使玩家可以在不斷挑戰(zhàn)更難關(guān)卡的過程中,收獲學(xué)習(xí)知識和信心。
2 幻想元素
根據(jù)Malone的理論,對玩家更具吸引力和教育價(jià)值的游戲,不能只停留在“外在的幻想”——只注重技能的結(jié)果(就像目前市面上大部分計(jì)算類數(shù)學(xué)游戲,如果學(xué)生答對一道算式,屏幕就會出現(xiàn)“答對了”或加分的反饋信息,反之,則出現(xiàn)“答錯(cuò)了”或扣分的反饋信息),而應(yīng)該構(gòu)建“內(nèi)在的幻想”——讓游戲可以響應(yīng)玩家的每一步操作(比如,當(dāng)玩家給出的結(jié)果不正確時(shí),游戲不僅反饋對錯(cuò)信息,還為玩家提供一些指導(dǎo)信息,使得玩家可以根據(jù)指導(dǎo)信息,進(jìn)一步調(diào)整自己下一步操作)。
根據(jù)這一理念,《怪獸消消》在玩法設(shè)計(jì)上,也盡可能避免只提供“外在的幻想”,而是讓玩家在游戲中,可以把技能和游戲幻想相互聯(lián)系起來,從而形成“內(nèi)在的幻想”。這一點(diǎn)在游戲中具體體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面:其一,技能對幻想的依賴。在本游戲中,玩家根據(jù)目標(biāo)小怪獸,正確組合魔法方塊,就可以將目標(biāo)小怪獸消滅,并同時(shí)獲得相應(yīng)的分?jǐn)?shù),而當(dāng)組合錯(cuò)誤時(shí),游戲也會呈現(xiàn)提示信息和音效,告訴玩家此次操作可能有錯(cuò)誤。其二,幻想對技能的依賴。在本游戲中,玩家每一次組合魔法方塊,都能實(shí)時(shí)獲得組合后的魔法方塊是什么——在這個(gè)過程中,玩家可以逐步驗(yàn)證自己每一步的操作是否跟預(yù)期是一致的,從而再考慮下一步?jīng)Q策。此外,當(dāng)玩家組合的魔法方塊無法消除當(dāng)前顯示的所有怪獸行上的小怪獸時(shí),位于游戲界面下面部分的魔法方塊就會全部破碎(伴隨破碎的音效),并重新生成新的待組合魔法方塊,提示玩家之前組合魔法方塊的策略是不正確的,需要再次調(diào)整或嘗試新的組合方法。
3 好奇元素
好奇,是激勵(lì)玩家持續(xù)進(jìn)行游戲的動力源泉。根據(jù)Malone的理論,好的游戲設(shè)計(jì),僅僅考慮感知上的好奇是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,還要精心地在認(rèn)知上的好奇設(shè)計(jì)下功夫。
感知上的好奇,主要來自于游戲帶給玩家的直接感官刺激,比如明艷的圖像、酷炫的動畫、動聽的背景音樂、難忘的提示音效等?!豆肢F消消》游戲,雖然采用了較為艷麗的色彩搭配,但同時(shí)也注意使用素色以保持各色塊之間實(shí)現(xiàn)干凈過渡,使得重要的信息能夠以鮮明的色彩得到突顯,輔助的游戲元素能夠盡量少地分散玩家的注意力。因此,整個(gè)游戲看上去,既充滿了童真童趣,又不花里胡哨。在音樂的使用上,也盡可能選取活潑歡快但節(jié)奏感不是特別強(qiáng)烈的曲子,而且不同篇章的主題音樂不同,既激發(fā)了玩家感知上的好奇,又確保了音樂不會對玩家的思考產(chǎn)生過多的打擾。在旁白的錄制上,通篇使用十分口語化的表達(dá),確保5-7歲的兒童能夠很容易地理解和接受,而且在音色上,游戲也特別選擇了十分可愛的聲音,從而讓該年齡段的玩家更容易產(chǎn)生游戲的代入感。
認(rèn)知上的好奇,是幫助玩家逐漸建構(gòu)起一個(gè)完整知識結(jié)構(gòu)的過程。在《怪獸消消》這款游戲里,這一設(shè)計(jì)理念并沒有體現(xiàn)在Malone舉例的游戲反饋設(shè)計(jì)上,而是體現(xiàn)在游戲的玩法上。首先,“20以內(nèi)數(shù)的加減法”學(xué)習(xí),并非僅是不同算式的重復(fù)練習(xí),而是根據(jù)數(shù)學(xué)認(rèn)知中的“三重編碼理論”,幫助學(xué)習(xí)者強(qiáng)化不同編碼之間的轉(zhuǎn)換,尤其是“模擬數(shù)量編碼”與另外兩種編碼之間的有意義轉(zhuǎn)換。因此,游戲在四個(gè)難度層次中,分別有重點(diǎn)地練習(xí)了9種類型的數(shù)量編碼轉(zhuǎn)換,相比于現(xiàn)在市場上大部分單純的計(jì)算類數(shù)學(xué)游戲來說,本游戲更能激發(fā)玩家在認(rèn)知層面的好奇。在游戲的引導(dǎo)下,玩家逐漸熟練掌握不同數(shù)量編碼之間的轉(zhuǎn)換、不知不覺地提高計(jì)算的正確率和速度、更加科學(xué)有效地培養(yǎng)自己的“數(shù)感”,促進(jìn)了從認(rèn)知層面對“20以內(nèi)數(shù)的認(rèn)識和加減法”完整知識結(jié)構(gòu)和有效知識提取策略的建構(gòu)。其次,游戲在關(guān)卡引入新玩法(如,新類型的小怪獸或魔法方塊)時(shí),會有專門的旁白來幫助玩家學(xué)習(xí)新的規(guī)則,本文認(rèn)為,這些都是從認(rèn)知上的好奇來幫助玩家建構(gòu)知識體系的信息呈現(xiàn)方式。
四、準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究
在完成游戲的設(shè)計(jì)和開發(fā)后,筆者對《怪獸消消》游戲的實(shí)際使用效果進(jìn)行了評估——通過準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究和半結(jié)構(gòu)訪談的形式,獲取游戲測評效果的相關(guān)數(shù)據(jù)。此次測評的學(xué)生來自于北京某所公立小學(xué)一年級學(xué)生,由于測試實(shí)施時(shí)已處于一年級下學(xué)期,按照此時(shí)學(xué)校的教學(xué)進(jìn)度,一年級學(xué)生已經(jīng)學(xué)完了“20以內(nèi)數(shù)的認(rèn)識和加減法”,因此游戲效果評估可能會受到一定程度的影響??紤]到學(xué)生剛剛完成“20以內(nèi)數(shù)的認(rèn)識和加減法”的學(xué)習(xí),期末考試還會涉及該部分知識的復(fù)習(xí)和考察,因此,本文仍然按照原計(jì)劃進(jìn)行了準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)和半結(jié)構(gòu)訪談研究,只是在游戲每一關(guān)的內(nèi)容上做了些許的調(diào)整——減少了5以內(nèi)和10以內(nèi)加減法的內(nèi)容,增加了20以內(nèi)進(jìn)位加法和退位減法的內(nèi)容,從而使得游戲的整體難度與當(dāng)前學(xué)生的水平相適應(yīng)。
(一)研究對象
筆者在該小學(xué)一年級隨機(jī)選擇了兩個(gè)班級的學(xué)生。其中,實(shí)驗(yàn)班共39人(女生19人,男生20人),對照班共40人(女生21人,男生19人)。
(二)研究工具
筆者采用了“基于網(wǎng)絡(luò)的多維度心理測驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”(www.dweipsy.com/lattice)[22]中的簡單數(shù)字計(jì)算(20以內(nèi)減法)和簡單加法計(jì)算的測試題目進(jìn)行數(shù)據(jù)收集。如圖5所示,測試題目會依次呈現(xiàn)在電腦屏幕的中央,學(xué)生被試需要既快又準(zhǔn)地計(jì)算每個(gè)題目的結(jié)果。如果正確答案是屏幕左下方的數(shù)字,被試需要用左手的食指按一下“Q”鍵;相反,如果正確答案在屏幕的右下方,被試則需要用右手的食指按一下“P”鍵。需要說明的是,實(shí)驗(yàn)中的測驗(yàn)任務(wù)都包括“練習(xí)”和“正式測驗(yàn)”兩部分,只有當(dāng)被試“練習(xí)”部分的正確率達(dá)到80%后,才會進(jìn)入“正式測驗(yàn)”,從而確保被試真正理解并掌握了測試的操作方法。
圖5 測試題目呈現(xiàn)和作答樣例
(三)研究過程
1 準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究
研究過程共分為三個(gè)階段進(jìn)行:第一階段,實(shí)驗(yàn)班和對照班均進(jìn)行前測,即在電腦上完成2個(gè)完全相同的心理測試;第二階段,實(shí)驗(yàn)班和對照班的學(xué)生將接受不同類型的干預(yù)——實(shí)驗(yàn)班接受游戲干預(yù),即學(xué)生每天到機(jī)房玩15分鐘的《怪獸消消》游戲;對照班接受試卷干預(yù),即學(xué)生則需要每天完成一套與游戲練習(xí)內(nèi)容一致的練習(xí)試卷,共計(jì)4天;第三階段,實(shí)驗(yàn)組和對照組均進(jìn)行后測,與前測一樣,由2個(gè)相同的心理測試構(gòu)成。需要說明的是,實(shí)驗(yàn)班學(xué)生每天在計(jì)算機(jī)教室完成玩游戲的任務(wù),而對照班則在所在教室里完成練習(xí)試卷,除此之外,兩班正常進(jìn)行學(xué)校的其他教學(xué)活動。
對于實(shí)驗(yàn)班,學(xué)生需要使用自己獨(dú)有的賬號密碼登錄游戲后進(jìn)行,學(xué)生的游戲進(jìn)度會時(shí)時(shí)聯(lián)網(wǎng)記錄,因此,學(xué)生每天玩游戲的內(nèi)容都是接著前一天的進(jìn)度開始的;而對照班學(xué)生使用的練習(xí)試卷共分為4張,與游戲40個(gè)關(guān)卡所涉及的習(xí)題一致,每天一張,如果當(dāng)天試卷無法在15分鐘完成,則第二天需要繼續(xù)完成前一天試卷的內(nèi)容,再做新的練習(xí)試卷。
2 半結(jié)構(gòu)訪談
為了從實(shí)驗(yàn)班學(xué)生那里獲得直接的游戲體驗(yàn)反饋,筆者在實(shí)驗(yàn)班學(xué)生完成游戲所有4天的游戲干預(yù)后,利用中午在食堂就餐的時(shí)間,隨機(jī)與實(shí)驗(yàn)班的5名學(xué)生進(jìn)行了訪談。
之所以選擇游戲干預(yù)完成后的時(shí)間,是因?yàn)榇藭r(shí)學(xué)生們對游戲的玩法已經(jīng)有了比較全面的了解。而且,這時(shí)候?qū)W生已經(jīng)玩了4天游戲,對游戲的新鮮感相比于剛開始玩的一兩天已經(jīng)有了回落,此時(shí)從學(xué)生口中獲得的游戲評價(jià)會相對更加實(shí)際和客觀。筆者原計(jì)劃在教師辦公室采用一對一的形式展開訪談,然而通過試驗(yàn)筆者發(fā)現(xiàn),這種方式會束縛學(xué)生表達(dá)的自由。由于辦公室場合比較嚴(yán)肅、一對一的形式和其他任課教師在場都容易讓學(xué)生感到緊張,因此筆者決定利用中午和學(xué)生們在食堂吃飯的時(shí)間,隨機(jī)對實(shí)驗(yàn)班學(xué)生進(jìn)行集體訪談,確保訪談氛圍更加輕松友好。
關(guān)于訪談問題,考慮到一年級孩子的注意力、理解能力和表達(dá)能力都十分有限,因此,此次訪談主要圍繞以下4個(gè)問題展開:(1)你喜歡玩游戲或玩具嗎?平時(shí)會玩哪些游戲或玩具?(2)爸爸媽媽在家里會讓你在電腦或手機(jī)上玩游戲嗎?(3)你喜不喜歡玩《怪獸消消》這個(gè)游戲?為什么?(4)你覺得《怪獸消消》游戲與平時(shí)的學(xué)習(xí)有關(guān)系嗎?
五、結(jié)果分析
(一)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究
筆者將實(shí)驗(yàn)班和對照班的前后測的有效數(shù)據(jù)加以清理,然后將其分別導(dǎo)入SPSS for Windows 22.0軟件進(jìn)行配對樣本T檢驗(yàn)。
1 簡單加法計(jì)算
在簡單加法計(jì)算測試中,對實(shí)驗(yàn)班和對照班分別進(jìn)行配對樣本T檢驗(yàn)的結(jié)果如表1所示。對于實(shí)驗(yàn)班,有38名學(xué)生完成了該測驗(yàn)的前測和后測,配對T檢驗(yàn)后發(fā)現(xiàn):實(shí)驗(yàn)班前測成績均值為117.66,后測成績均值為113.29,配對樣本相關(guān)系數(shù)為0.585,配對樣本相關(guān)性的顯著水平小于0.05(p=0.000),配對樣本T檢驗(yàn)的顯著性水平大于0.05(p=0.061),說明實(shí)驗(yàn)班學(xué)生在游戲干預(yù)前后的簡單數(shù)字計(jì)算測試成績相關(guān)性很顯著,游戲干預(yù)對其測驗(yàn)成績有微弱的負(fù)面影響。對于對照班,有30名學(xué)生完成了該測驗(yàn)的前測和后測,配對T檢驗(yàn)后發(fā)現(xiàn):對照班前測成績均值為119.23,后測成績均值為118.37,配對樣本相關(guān)系數(shù)為0.682,配對樣本相關(guān)性的顯著性水平小于0.05(p=0.000),配對樣本T檢驗(yàn)的顯著性水平大于0.05(p=0.595),說明對照班學(xué)生在試卷干預(yù)前后的簡單數(shù)字計(jì)算測試成績相關(guān)性很顯著,但是試卷干預(yù)對其測試成績沒有顯著影響。
表1 簡單加法計(jì)算配對樣本t檢驗(yàn)結(jié)果
2 簡單數(shù)字計(jì)算(20以內(nèi)減法)
在簡單數(shù)字計(jì)算(20以內(nèi)減法)測試中,對實(shí)驗(yàn)班和對照班分別進(jìn)行配對樣本T檢驗(yàn)的結(jié)果如表2所示。對于實(shí)驗(yàn)班,有37名學(xué)生完成了該測驗(yàn)的前測和后測,配對T檢驗(yàn)后發(fā)現(xiàn):實(shí)驗(yàn)班前測成績均值為102.65,后測成績均值為104.35,配對樣本相關(guān)系數(shù)為0.827,配對樣本相關(guān)性的顯著水平小于0.05(p=0.000),配對樣本T檢驗(yàn)的顯著性水平大于0.05(p=0.248),說明實(shí)驗(yàn)班學(xué)生在游戲干預(yù)前后的簡單數(shù)字計(jì)算測試成績相關(guān)性很顯著,但游戲干預(yù)并沒有對其測驗(yàn)成績產(chǎn)生顯著影響。對于對照班,有31名學(xué)生完成了該測驗(yàn)的前測和后測,配對T檢驗(yàn)后發(fā)現(xiàn):對照班前測成績均值為103.68,后測成績均值為107.52,配對樣本相關(guān)系數(shù)為0.910,配對樣本相關(guān)性的顯著性水平小于0.05(p=0.000),配對樣本T檢驗(yàn)的顯著性水平小于0.05(p=0.001),說明對照班學(xué)生在試卷干預(yù)前后的簡單數(shù)字計(jì)算測試成績相關(guān)性很顯著,而且試卷干預(yù)對其測試成績產(chǎn)生了顯著影響。
表2 簡單數(shù)字計(jì)算配對樣本T檢驗(yàn)結(jié)果
(二)半結(jié)構(gòu)訪談
此次訪談隨機(jī)選擇的5名學(xué)生中,有2名女生和3名男生,分別用女生A、女生B、男生A、男生B和男生C予以區(qū)別。訪談后,在與他們的班主任進(jìn)行了解后,獲知女生A和女生B平時(shí)在班里的學(xué)業(yè)成績較好,在老師眼中是乖學(xué)生;男生A和男生B比較頑皮,學(xué)習(xí)成績較差,比較讓老師頭疼;男生C學(xué)習(xí)中上,性格比較開朗。整個(gè)訪談在融洽的氛圍中進(jìn)行,大約持續(xù)了15分鐘。訪談結(jié)束后,筆者整理了這5名學(xué)生的回答,從中發(fā)現(xiàn)了4個(gè)主要趨勢,與訪談提綱預(yù)設(shè)的4個(gè)問題密切相關(guān)。
1 游戲和玩具對小學(xué)生具有強(qiáng)烈的吸引力
游戲和玩具對一年級小學(xué)生來講是具有無窮魔力的詞語,5名小學(xué)生聽到“游戲”和“玩具”這兩個(gè)詞語時(shí),不僅兩眼放光,而且臉上洋溢特別幸福和激動的笑容,男生A和B甚至高興地從椅子上蹦了起來,在一旁手舞足蹈。5名小學(xué)生都非常喜歡玩游戲和玩具,周末的時(shí)候最期待的就是父母能夠帶他們?nèi)ド虉鲑I新玩具或者帶他們?nèi)ス珗@或游樂園。
目前,他們玩的游戲或玩具有很多,在描述自己喜歡的游戲和玩具時(shí),會不自主地加上玩游戲的動作,比劃給筆者看。而且,男生和女生玩的游戲確實(shí)存在比較明顯的不同。
男生A:最喜歡玩家里的賽車模型,覺得特別酷;
男生B:最喜歡跟朋友們玩槍戰(zhàn)(一種追逐游戲);
男生C:分享了他家里會學(xué)他說話的變形金剛,覺得特別厲害;
女生A和女生B:她倆經(jīng)常一起行動,喜歡給娃娃梳妝打扮,也特別喜歡和伙伴們玩各種拍手游戲。
從這5名小學(xué)生的肢體、表情、語氣,以及他們說的不是特別連貫的話語中,可以深深地感受到,這個(gè)年齡段學(xué)生對游戲和玩具的無限渴望和喜歡。同時(shí),雖然游戲和玩具對小學(xué)生有普遍的吸引力,但不同孩子對游戲和玩具的選擇已經(jīng)有了不同。
2 家長很少會讓小學(xué)生玩電子游戲
問到這個(gè)問題時(shí),5個(gè)學(xué)生臉上的笑容都有了收斂,沒有回答第一個(gè)問題時(shí)那么活躍,甚至語氣中夾雜著一些委屈。
男生A:家里沒有電腦玩,很想玩,就像這幾天在學(xué)校這樣;
男生B:家里有電腦,但是有密碼打不開,只有爸爸媽媽能打開;
男生C:爸爸媽媽不讓玩電腦,但爸爸媽媽他們會玩游戲;
女生A:家里有電腦,但沒有玩過游戲;
女生B:爸爸媽媽說玩電腦對眼睛不好,表現(xiàn)好的時(shí)候會讓我玩平板;
由此可見,對于一年級的小學(xué)生來說,家長對電子游戲的態(tài)度是比較消極的,不愿意讓孩子玩電腦,甚至?xí)扇〈胧热缭O(shè)密碼等,來阻止孩子玩電腦。但這也從側(cè)面反映出,電子游戲?qū)τ谶@個(gè)年齡段的孩子而言,是十分具有吸引力的。雖然,父母因?yàn)楦鞣N原因不讓他們玩電腦,但他們此時(shí)會選擇順從家長的意愿,并不會反抗。
3 學(xué)生喜歡并每天期待玩《怪獸消消》游戲
筆者并沒有直接問他們喜不喜歡《怪獸消消》這個(gè)游戲,而是問他們還想不想繼續(xù)玩這個(gè)游戲。他們聽到后的情緒和行為表現(xiàn)和第一個(gè)問題比較相似,都表示非常想繼續(xù)玩。接著,三個(gè)男生之間討論起自己和其他同學(xué)在游戲中的進(jìn)度和經(jīng)驗(yàn),比如打到哪一關(guān)、碰到什么樣的小怪獸以及如何操作魔法方塊等游戲細(xì)節(jié),討論到激動之處還會提高嗓門或加上動作。兩個(gè)女生比較害羞,但仍然很肯定地回答想玩,覺得這幾天過的特別開心,希望每天都可以玩游戲。之后,男生們開始念念有詞地比著喊游戲的名字,比如“消消消”“消一消、消一消”以及“怪獸——消消消,哈哈哈”,從中能夠感受到這些學(xué)生對《怪獸消消》游戲的喜歡。關(guān)于喜歡這個(gè)游戲的原因,這些孩子們并不能十分清楚地表述,提到的詞語多是“好玩”“有趣”“可以打怪獸”或者“可以操作魔法方塊,很神奇”等。
雖然,在喜歡的原因上,這5個(gè)小學(xué)生無法用完整流暢的語言進(jìn)行表述,但可以肯定的一點(diǎn)是,他們確實(shí)很喜歡玩《怪獸消消》這個(gè)游戲,即使在不玩游戲的空閑時(shí)間,他們也會主動跟班上的其他同學(xué)交流游戲經(jīng)驗(yàn)。筆者從他們模糊的描述中,可以找到兩點(diǎn)他們喜歡《怪獸消消》的可能原因,一是游戲建構(gòu)的幻想,即“打怪獸”的故事背景,對學(xué)生有著強(qiáng)烈的吸引力;二是游戲的交互方式,即操作五顏六色的“魔法方塊”,讓學(xué)生產(chǎn)生了很強(qiáng)的好奇心。
4 學(xué)生能感知到《怪獸消消》游戲的知識練習(xí)
在提問“《怪獸消消》和學(xué)習(xí)”之間的關(guān)系時(shí),除了男生C,其他4個(gè)學(xué)生顯然沒有太理解這個(gè)問題的意思。這時(shí),男生C說了一句“就是練習(xí)加減法”,讓其他學(xué)生馬上理解了筆者問的問題。他們爭前恐后地告訴筆者,他們平時(shí)學(xué)加減法學(xué)得不錯(cuò),在游戲里可以很快地找到小怪獸,并湊出魔法方塊把小怪獸消滅,每次聽到小怪獸“嗷”的一聲被消滅,都特別開心。同時(shí),幾個(gè)男生還告訴筆者,他們現(xiàn)在消滅小怪獸消滅得比以前快多了,但是后面有聲音小怪獸的那些關(guān)太難了,得反復(fù)聽和記,不過慢慢就習(xí)慣了。筆者此時(shí)進(jìn)行了追問,問他們平時(shí)是不是用試卷練習(xí)加減法的,以及他們更喜歡用哪種方式練習(xí)加減法。5名學(xué)生的回答非常一致,他們表示當(dāng)然更愿意玩游戲,甚至表達(dá)了“如果能把做片子換成玩游戲該多好”的愿望。
從上面的訪談可以看出,一年級學(xué)生是能夠認(rèn)識到游戲教育性的一面的,他們可以把游戲中的規(guī)則與課堂中所學(xué)的知識聯(lián)系在一起。而且,即便是在他們認(rèn)識到游戲內(nèi)容也是一種變相練習(xí)的前提下,他們也更愿意接受游戲的方式,甚至對這類與學(xué)習(xí)明顯相關(guān)的游戲充滿了期待。
六、討論與總結(jié)
本文圍繞小學(xué)一年級數(shù)學(xué)“20以內(nèi)數(shù)的認(rèn)識和加減法”,從數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)科學(xué)研究成果出發(fā),落實(shí)國家數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)和教科書中的相關(guān)教學(xué)要求,并基于游戲的“內(nèi)在動機(jī)理論”實(shí)現(xiàn)教育游戲教育性和游戲性的統(tǒng)一,并在隨后實(shí)施的實(shí)證研究中,探索了所設(shè)計(jì)游戲在教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用效果。
(一)教育游戲的相關(guān)理論很多,但缺乏理論轉(zhuǎn)化為實(shí)踐的具體方法
教育游戲是個(gè)多學(xué)科交叉的研究領(lǐng)域,涉及教育學(xué)、心理學(xué)、游戲設(shè)計(jì)等多個(gè)方面,學(xué)科交叉的特性使得教育游戲的設(shè)計(jì)和開發(fā)本身就充滿了挑戰(zhàn),需要仔細(xì)考慮教育性和游戲性的平衡問題。心流理論是目前教育游戲設(shè)計(jì)的主要參考依據(jù),但該理論雖然從心理學(xué)層面解釋了人為何會沉浸于游戲的原因,但卻沒能為游戲設(shè)計(jì)提出更多具體可操作的方法。
在本文中,筆者在參考心流理論的基礎(chǔ)上,還重點(diǎn)參考了Malone更具實(shí)際操作性的游戲內(nèi)在動機(jī)理論——針對游戲設(shè)計(jì)的三個(gè)關(guān)鍵構(gòu)成要素,提出了可操作的游戲設(shè)計(jì)建議。《怪獸消消》在游戲機(jī)制的設(shè)計(jì)上就是從這三個(gè)構(gòu)成要素出發(fā)并仔細(xì)設(shè)計(jì)的,通過訪談結(jié)果可以看出,該游戲受到了實(shí)驗(yàn)班學(xué)生的喜歡。不過,游戲內(nèi)在動機(jī)理論仍有很大的細(xì)化和提升空間。比如,筆者在游戲設(shè)計(jì)時(shí),三個(gè)元素的考慮比重是大致相同的,但在實(shí)驗(yàn)階段,筆者發(fā)現(xiàn)一年級學(xué)生對“感知上的好奇”元素明顯更為關(guān)注,如果該理論能與玩家的不同特征進(jìn)一步對應(yīng)起來,會更具實(shí)踐指導(dǎo)性。
(二)數(shù)學(xué)認(rèn)知和數(shù)學(xué)教育之間尚未形成有效的成果轉(zhuǎn)換途徑
數(shù)學(xué)認(rèn)知是近百年來才逐漸發(fā)展起來的學(xué)科,通過對不同工作任務(wù)中的大腦結(jié)構(gòu)和功能連接情況的分析,認(rèn)知科學(xué)家們才逐漸揭開大腦在數(shù)學(xué)任務(wù)中的內(nèi)在工作機(jī)制。相反,數(shù)學(xué)教育有著悠久的發(fā)展歷史,人們在教與學(xué)的實(shí)際過程中積累了大量經(jīng)驗(yàn)。從兩個(gè)領(lǐng)域的研究內(nèi)容看,數(shù)學(xué)認(rèn)知可以為人們更科學(xué)地設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容和方法提供支持,但實(shí)際中兩個(gè)領(lǐng)域卻并沒有開展密切的合作研究。這一情況的出現(xiàn),與數(shù)學(xué)認(rèn)知發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于數(shù)學(xué)教育有著很大的關(guān)系。筆者在對“20以內(nèi)數(shù)的認(rèn)識和加減法”進(jìn)行前期調(diào)研時(shí)發(fā)現(xiàn),雖然一些數(shù)學(xué)認(rèn)知研究已經(jīng)有意識用其實(shí)驗(yàn)結(jié)果來解釋人的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)過程,但數(shù)學(xué)教育研究卻鮮有考慮數(shù)學(xué)認(rèn)知研究成果的。正是如此,筆者在設(shè)計(jì)《怪獸消消》游戲時(shí),將數(shù)學(xué)認(rèn)知中的經(jīng)典TCM模型與現(xiàn)有的數(shù)學(xué)教學(xué)方法進(jìn)行整合,試圖借鑒數(shù)學(xué)認(rèn)知研究成果,對原有數(shù)學(xué)教法進(jìn)行再優(yōu)化,成為了《怪獸消消》學(xué)習(xí)內(nèi)容設(shè)計(jì)的核心支架。該游戲突破了紙質(zhì)教科書對“聽覺言語通道”的局限,實(shí)現(xiàn)了學(xué)生在9種數(shù)字編碼通道轉(zhuǎn)換練習(xí)上的全覆蓋,以幫助學(xué)生更科學(xué)有效地學(xué)習(xí)和練習(xí)基本運(yùn)算的規(guī)則和實(shí)際意義。
可以說,目前的數(shù)學(xué)認(rèn)知和數(shù)學(xué)教育研究之間尚未形成有效的轉(zhuǎn)換途徑,也正是這樣,基于二者綜合視角的數(shù)學(xué)教育產(chǎn)品設(shè)計(jì),在當(dāng)下顯得十分難能可貴。在這樣的背景下,本文也只是整合數(shù)學(xué)認(rèn)知和數(shù)學(xué)教育成果的一個(gè)初步嘗試,在研究的設(shè)計(jì)上還有許多不足。
(三)教育游戲效果的檢驗(yàn)需要更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
在本文中,筆者采用了兩種研究方法來評估所開發(fā)游戲在教育性和游戲性上的實(shí)際效果。在教育性上,通過設(shè)計(jì)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)比較不同分組學(xué)生前后測成績,筆者發(fā)現(xiàn)除了對照班學(xué)生在“20以內(nèi)減法”上成績有顯著提高外,其他都沒有發(fā)生顯著變化;而通過訪談,筆者發(fā)現(xiàn),學(xué)生知道游戲中要使用到的數(shù)學(xué)知識,并能用簡單的語言講解不同魔法方塊和操作所代表的數(shù)學(xué)意義。此外,學(xué)生在分享自己的游戲進(jìn)度和經(jīng)驗(yàn)時(shí),間接傳達(dá)出了游戲的難度以及自己在游戲中的進(jìn)步,在一定程度上反映了學(xué)生在游戲中某些學(xué)習(xí)行為確實(shí)發(fā)生了改變。在游戲性上,除了學(xué)生在訪談中直接表達(dá)對游戲的喜愛和想要繼續(xù)玩的愿望之外,學(xué)生在干預(yù)階段排隊(duì)等候進(jìn)入機(jī)房進(jìn)行游戲之前的表情和動作也能反映出學(xué)生對玩該游戲的期待,以及在后測時(shí),當(dāng)實(shí)驗(yàn)班學(xué)生來到機(jī)房確認(rèn)了這次真的不是玩游戲時(shí),明顯出現(xiàn)了一個(gè)失望的情緒波動。綜合來看,在游戲性上,《怪獸消消》對學(xué)生還是具有很強(qiáng)的吸引力的。
事實(shí)上,研究教育游戲的效果是十分具有挑戰(zhàn)性的。就像游戲設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮游戲的三個(gè)構(gòu)成要素一樣,影響游戲效果的因素也有很多,任何一項(xiàng)出現(xiàn)了問題,都可能導(dǎo)致游戲效果千差萬別。比如就本文來說,之所以提升成績不明顯,主要的原因可能有以下幾點(diǎn):(1)研究對象的選擇。若要看到比較明顯的能力變化,需要在干預(yù)之前確保學(xué)生的該項(xiàng)能力沒有達(dá)到飽和狀態(tài),即最好干預(yù)的內(nèi)容是學(xué)生正在學(xué)習(xí)或尚未學(xué)習(xí)的內(nèi)容,這樣干預(yù)的效果會反應(yīng)的更加明顯;(2)前后測和電子游戲干預(yù)的設(shè)備選擇。一年級學(xué)生由于缺乏充足的鼠標(biāo)鍵盤操作經(jīng)驗(yàn),往往會增加測試中的誤操作以及游戲中的完成速度,采用移動設(shè)備的觸摸操作或?qū)W(xué)生提前進(jìn)行充分的鍵鼠練習(xí)十分必要;(3)教育游戲的效率問題。雖然教育游戲?qū)W(xué)生的吸引力更強(qiáng),但由于增加了更多操作項(xiàng),相比于簡單直接的做試卷在完成進(jìn)度和教學(xué)效率上會存在明顯差距,這就導(dǎo)致在相同干預(yù)時(shí)間的前提下,使用游戲?qū)W習(xí)的進(jìn)度要遠(yuǎn)低于常規(guī)方式??梢钥吹剑雽?shí)驗(yàn)無關(guān)變量是教育游戲評估中經(jīng)常會遇到的問題,如何更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)卦O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)將是未來教育游戲研究的挑戰(zhàn)。
本文系國家社科基金“十三五”規(guī)劃2017年度教育學(xué)一般課題“基于學(xué)習(xí)科學(xué)視角的游戲化學(xué)習(xí)研究”(項(xiàng)目編號:BCA170072)階段性成果。
*作者簡介:裴蕾絲:碩士,研究實(shí)習(xí)員,研究方向?yàn)閷W(xué)習(xí)科學(xué)、游戲化學(xué)習(xí)、教育游戲設(shè)計(jì)與開發(fā)(peileisi@pku.edu.cn);尚俊杰(通訊作者):博士,副教授,博士生導(dǎo)師,研究方向?yàn)橛螒蚧瘜W(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)科學(xué)與技術(shù)設(shè)計(jì)、教育技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)與政策(jjshang@pku.edu.cn);
本文轉(zhuǎn)自微信公眾號“俊杰在線”,作者裴蕾絲、尚俊杰。文章為作者獨(dú)立觀點(diǎn),不代表芥末堆立場,轉(zhuǎn)載請聯(lián)系原作者。
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