“智能学伴”在小学游戏化学习社区中的情感交互设计 *

张攀峰，寻素华，吉丽晓

(1.河北师范大学 信息技术学院，河北 石家庄 050024；2.山东济宁电化教育馆，山东 济宁 272029)

“智能学伴”在小学游戏化学习社区中的情感交互设计*

张攀峰1，寻素华2，吉丽晓1

(1.河北师范大学 信息技术学院，河北 石家庄 050024；2.山东济宁电化教育馆，山东 济宁 272029)

该文针对目前网络教育社区中存在情感教育缺失的现状，提出了基于小学游戏化学习社区中的情感交互设计研究。首先分析情感设计的相关因素，提出了相应的策略。而后通过实证研究，提出了“智能学伴”在小学游戏化学习社区中情感交互的模型及具体流程，最终目的是在游戏化学习环境中引导学生进行主动学习。

“智能学伴”；小学游戏化学习社区；情感交互

近年来，随着网络技术、信息化教育的飞速发展和普及，游戏化学习的方式逐渐进入到不同国家教育学者的研究领域当中。国外教育游戏在游戏的教育价值和评价模式以及游戏设计发开模式等方面进行了研究[1]。国内的教育游戏的研究较国外较晚一些，但也诞生了一些优秀的游戏化学习的一些作品。游戏化社区当中进行专门的情感的设计和研究还不是很多，所以在针对国内外相关文献和案例的现状进行分析时，主要是针对国内外的游戏化社区的发展现状和案例设计进行了分析。西方国家对游戏的研究起步较早，关于教育游戏的研究在20世纪80年代就已经出现，其对小学的游戏化学习社区的研究也相对成熟。Bowman在其教学设计的研究中引入了电视游戏[2]，随后如Driskell，Dwyer，Bracey等人对电视游戏在教学中的应用进行了相关研究，分别表示将电视游戏整合到教学当中可以激发学习者的内部动机，而且其非常有价值。美国著名教育专家、游戏设计师Marc Prensky在Digital Game Based Learning一文中就针对游戏的教育价值进行了研究[3][4]。国外对小学游戏化学习社区的研究中比较出名的有：美国的GameGOO语言学习教学游戏化学习社区；英国的Immersive Education Ltd和剑桥大学联合推出的Kar20uche角色扮演、故事叙述和动画的效果等活动来展开学习任务的游戏[5]。美国的This15DanielCook网站，该游戏化学习社区是设计了一个虚拟的家庭的环境。

国内与国外的研究也有很大的不同，国内关于游戏与教育进行结合的研究主要集中在了游戏的设计与开发上。新未来电脑有限公司的Wawayaya时空港的游戏化社区的设计、上海乌龙网络技术发展有限公司开发的乌龙学院，作为学习英语的虚拟学习乐园，盛大网络策划并研发的“学雷峰”游戏，其中引入了角色扮演的概念，将教育的意义融入到游戏的过程当中[6]。北京乐教乐学教育科技有限责任公司成功研发推出“一起学习乐园”的软件，同时也是在教育技术南国农、杨改学教授的指导下的将教育和游戏的融合最好的一款教育游戏型的学习软件。

一、“智能学伴”概述与小学生情感特点分析

(一)“智能学伴”的概述

1.“智能学伴”的含义

人工智能理论与技术的应用，使得学习者在网络学习中出现了新的居民——Agent。游戏化学习社区中引入智能代理的技术，它能够帮助学习者更好地适应游戏化学习社区中的功能，在游戏化学习社区中愉快地学习。在网络学习中逐渐出现网络学习伙伴、虚拟学习伙伴和智能协作学习伙伴，其主要目的是为了学生在网络学习中不再感到迷茫，有利于学生自我概念的形成和人格的发展。而通过“人工智能技术+学伴”进行结合，从而提出了“智能学伴”的思想，可以理解为“在系统中，通过计算机进行模拟，结合人工智能中的算法，设计开发出一个能与学习者进行交流、互动和沟通的虚拟伙伴，同时可以帮助和引导学习者进行学习，记录学习者的学习进度、成长历程等功能的智能学习伙伴”。

2.“智能学伴”的特点

(1)情感的互动性

“智能学伴”的引入，实现了与学习者进行互动的可能，根据学习者登陆的状态、心情等信息，在游戏化社区中的学习娱乐过程，进行实时互动交流和功能提示，学习者在游戏化学习的过程当中会跟随学习者情感的变化进行情感的交流。

(2)学习的主动性

“智能学伴”融合了智能代理技术的特点，能够根据当前环境的变化，动态地调整学习者当前的学习任务和计划，并主动地通过“智能学伴”把信息过滤、整理后提供给学习者。“智能学伴”可以作为学生学习的激励者和情感的调动者，促使学生进行主动自主的学习。

(3)成长轨迹的跟踪性

使用人工智能技术赋予“智能学伴”追踪学习的功能，记录学生的学习过程，智能地为学习者提供适合当前学习状态的内容，并根据每次学习记录，记录学习者对知识的把握程度，动态地调整学习进度。

(二)小学生情感发展特点分析

伴随着小学生认知能力的发展，其情感的发展也处于培养的黄金阶段。小学阶段学生情感的丰富性和深刻性都有待提高，并且不善于调节和控制自己的情感，情感较为直观和冲动。整体来说小学生的情感发展可以分为以下几点：

1.情感的自控性

小学生的情绪经常难以控制，易冲动可控性较差，但随着年级的升高，情感的调控能力在逐渐地提高，逐渐能根据外部的一些因素和条件来约束自我的情感。

2.情感的多变性

随着小学生融入集体和小社区范围的不断扩大，他们会接触到更多的人和事，相应的情感变化的范围也在逐渐扩大。在不断地成长中从一开始在父母那里得到亲情之外，在他们的世界里逐渐地出现了友情、爱心、荣誉感、责任感等情感，除了情感变得逐渐丰富以为，还会随着环境、交往的范围、发生的事情使得情感变化更加多样。

3.情感的依附性

情感的依附性将伴随着小学生的整个成长过程，随着年龄和阶段的成长，依附的对象也在不断地发生变化。从一开始父母作为孩子的一个老师，孩子比较依赖于父母。在父母身边可以让小学生体会到安全感，而小学生在进入到学校中之后就会逐渐把依附的对象更多的倾向于老师和身边的同学和伙伴。因为他们逐渐地体会到老师的信任、关爱和同学之间的友情，而这些情感就是我们所提到的马斯洛情感需求理论中的归属与爱和获得尊重的需求。因此，家长、教师和学习伙伴的行为和言语将对小学生的情感发展产生不容忽视的作用。

4.情感不稳定性

在小学阶段，小学生的情感具有很大的不稳定性。容易受具体事物、具体情景的支配，并且小学生的喜怒哀乐会很容易表现出来，不善于很好地控制和调节自己的情绪。对待周围的人和事物情感及不稳定，有时忽冷忽热缺乏责任心，有时又表现出高度热情和同情心。随着他们知识的不断丰富，不断成长，情感的稳定性会逐渐增强。

小学生在游戏化学习社区进行学习时，总会带着一定的情绪投入到学习社区的各项活动中。所以在社区的设计中如果能很好地把握好他们情感发展的特点和趋势，才能使小学游戏化学习社区更好地为学习者的情感发展服务。

二、小学游戏化学习社区中情感交互的设计

本研究针对小学四年级学生进行了游戏化学习社区的设计，构建了一个海底世界的游戏化的学习场景，学习的内容融合了小学四年级的语数外三科知识内容，把小学四年级学生需要掌握的三科的知识点分别提炼出来，融入到游戏化的学习过程当中。小学四年级游戏化社区当中的总体情感设计过程下页如图1所示。

其中在整体情感设计当中对“智能学伴”进行了细节的情感化设计，比如学习者在登陆之后首先进行心情状态的关注，了解此时学习者的情感状态，从而也可以从心情的状态中去了解情绪对学习者在社区学习中效率的影响。另外分别从问候、温馨提示、放松环节当中对“智能学伴”进行情感交互设计。通过提醒、问候以及引导的功能中分别设计了情感交互的方式，比如在问候的设置中可以从下页图2中进行问候的设置，对学习者情感进行引导，从而让学习者在学习的过程中更具有归属感。

图2 “智能学伴”—泡泡精灵的情感问候设计流程图

“温馨提醒”环节进行了一些人性化的情感关怀，例如给“智能学伴”设置一些温馨提醒的功能，从一些重大节日、天气变化等情况实时地和学习者进行情感的交互，让学习者在整个过程当中能时时得到爱的关怀和归属感，满足学习者的情感需求。具体提醒流程如图3所示。

图3 “智能学伴”——泡泡精灵的温馨提醒功能情感设计流程图

三、“智能学伴”在小学游戏化社区情感交互的实现

(一)故事情节的情感交互设计

本社区设计了海底世界的游戏化场景，所以在设置故事的情节时也是要和游戏场景进行紧密结合，包括海底世界场景中各个道具等要发生的事情和要开展的故事等都要围绕场景和人们的思维逻辑进行构建故事情节。故事情节的开展中设计不同的情感变化和曲折程度，要根据学习者在进入到社区学习时的学习程度和学习状态进行调整故事的发展[7]。

在情节设计中融入了情感的交互功能，“泡泡精灵”和学习者建立朋友关系作为了情感发展的第一步，在每次学习者进入社区中时“泡泡精灵”会根据天气的情况、节日的情况、学习的情况和心情的变化等，设计一些和学习者进行情感问候的环节，借助每一次学习者进入到社区当中“泡泡精灵”的状态的不同，来增加学习者的好奇心与学习的持久性。所以情节的新旧程度、创新性、可玩性和连贯性都会对学习者参与的积极性、热情的持续性产生重大影响。故事情节中出现的高潮、悬念等也都是作为了强化学习者情感体验的策略，所以社区中设置的故事情节越丰富、安排的任务越充分、情节可塑性越强，越有助于培养小学生丰富的情感。

(二)界面场景的情感交互设计

场景主体确定为海底世界的场景之后，就要对游戏场景的色调、场景当中出现的物品、道具等进行细致设计和归类。在小学四年级的游戏场景设计中首先定色调和确定主场景的布局风格；另外场景主体确定之后就要确定场景当中的道具和细节的设计，道具作为场景当中不可或缺的一部分，必须进行前期进行了分析和研究。在场景当中出现的部分道具和物品如表1所示：

表1 海底世界游戏化学习社区当中部分道具设置

上表中的道具可以作为学生用积分和金币购买的道具，这些道具从商店购买之后，进入到自己百宝箱中，这时候学习者就可以从百宝箱中应用自己所购道具，对海底世界的场景进行装扮。每一位学习者都可以对自己所拥有的道具和装备对自己的海底空间进行装扮和修饰。所以场景设计成一个动态的空间，可以增加学习者学习兴趣的持续性和成就感。

(三)形象特征的情感交互设计

“智能学伴”的形象是整个游戏化学习社区当中的关键一笔，因为“智能学伴”作为和学生情感交互的一个伙伴，始终陪伴学生的学习和娱乐，所以它的形象将直接对学生的情绪和情感造成影响。首先，针对小学四年级的游戏场景中的“智能学伴”做了研究分析，确定为卡通形象、外形可扩展性要强，表情丰富性可塑性要强。通过前期分析以及场景的设计和故事情节的安排等综合考虑，设计的形象如图4所示：

图4 “智能学伴”—泡泡精灵的形象设计

形象确定之后，对“智能学伴”在整个游戏社区中将要发生的一些行为的表情和动作进行了设计和开发。确定“泡泡精灵”在不同的故事发展情景下的表情动作的一系列变化，如表2所示。

表2 “智能学伴”—泡泡精灵的表情动作与对应的语言的设计

丰富的表情和形象的动作将会让学习者在情感上的产生共鸣，在本游戏化社区当中“智能学伴”—泡泡精灵的系列表情包括：可爱、卖萌、谦虚、赞同、震惊、惊讶、害怕、愤怒、大哭、伤心、扮酷等系列表情。

泡泡精灵在游戏化社区当中与学习者的交流除了通过表情和动作传递以为，语言的交流也是最能够触动学习者的情感体验的一个关键因素。在针对泡泡精灵动作表情的设计当中还有相应的语言的设计，如表2所示的部分表情动作和语言的设计。

(四)任务设置的情感交互设计

任务是游戏化社区当中的核心部分，也是每次学习者登录后花费时间最长的一个模块，即学习者所要完成的游戏任务。首先在任务设计中必须很明确很具体，比如：今天学习者领取到的学习任务是进入到数学课程的第1单元中认识小数的知识点的学习中，要完成5个试题。任务既有针对性又要符合学习者的学习特点，让学习者在玩的过程中去完成知识的学习。

在任务的设置当中“智能学伴”发挥了一些智能的功能，如任务进行中“智能学伴”还拥有一些特殊功能的设计来调动学习者学习兴趣和激发学习者学习的动机。功能设计如表3所示：

表3 “智能学伴”——泡泡精灵在任务模块中功能设置

对小学游戏化学习社区中任务进行情感设计，首先不能脱离的就是任务的内容和完成的方式。“智能学伴”作为社区当中的学习者的一个协作伙伴，在任务完成过程当中起到协同的作用，所以在进行任务的设计和完成方式上要考虑将“智能学伴”融合到任务的设置当中，对在任务中进行情感培养起到了帮助作用。

针对小学四年级的游戏化学习社区的任务内容的设置包括了知识和技能的掌握同时还将情感的培养等任务形式穿插于游戏任务中，通过完成不同的任务形式，从多方面培养学习者的情感。另外在任务的过程当中巧妙地设计一些问候关怀性的语言和人文化关怀的设计，使学习者完成任务的过程当中时时体会到被关心和尊重的需要。例如在小学四年级的游戏化学习社区中，在完成任务的过程中情感设计的实例如下所示：

四年级三班的张丹同学回到家之后，为了完成今天的学习任务登录了“海底世界”的游戏化学习社区，进入到海底世界的游戏场景之后，泡泡精灵出来和张丹进行了亲切的问候。

泡泡精灵：“亲，今天在学校过的怎么样呀？据可靠消息证实，你在学校今天的表现非常好，哈哈！”加入一些语气词等，让学习者感觉更亲切。接下来泡泡精灵带来今天的任务——“今天要进行语文知识的学习了，不过有可能一会儿我们要用到汉语辞典，你是不是还没有找到汉语辞典？下面任务之一就是先找到汉语辞典，出发吧！”

任务1：海底大搜罗——寻找汉语辞典

在任务1完成后，泡泡精灵：“哇塞，你好棒啊！仅仅用了45秒的时间。” 相应的任务完成之后积分和金币也会增加。如果想继续增加自己在社区的积分和排名，就需要不断地去接受挑战，完成任务。

任务2：完成语文知识的学习

有五个知识点，连续答对3个以上，“泡泡精灵”会出来臭美一番“我好骄傲啊！能和你一起闯关，太刺激了！继续加油。”连续答错3个以上，泡泡精灵的智能预警将会提醒学习者，要抓紧学习这个知识点。通过这些提示，可以让学习者及时进行对欠缺知识内容进行补充学习。

(五)知识内容讲解的情感交互设计

将小学四年级的知识内容融合到游戏化中，是将试题的练习和知识的学习融入到游戏的任务当中，学生通过完成任务来检测对学习的知识的掌握程度；另外对于学习者在做题的过程当中遇到不能够理解的知识点时，游戏化社区中还开发了相应的了泡泡精灵的视频故事讲堂。在“泡泡精灵视频故事讲堂”中将教学的知识点用故事的形式展现出来，通过展现故事进而讲解知识点，让小学生在轻松越快的故事中去学习教学的内容，同时满足学生的情感需求。在每一个知识讲解的视频当中，又把每一个知识内容情景化，把抽象的知识、枯燥的教学内容用丰富的、形象化的形式呈现出来，提供一个有趣、有戏、有内容的视频知识讲解。让学生从视觉、听觉中掌握知识，体会学习过程中情感的变化。

小学阶段是学生情感培养的黄金阶段，在游戏化学习社区中注入情感的培养，将更有助于学习者学习兴趣的培养。学习者在社区学习当中一旦情感得到关注，赢得尊重肯定、获得满足感和学习的自信心，才会激发学习者学习的热情和学习的持续性。将教学内容融入到游戏化的学习过程中，在培养学生创新思维和能力的同时，更重要的是让学习者的情感在潜移默化的过程中不断的丰富，达到既定的认知和情感教育目标。

四、结束语

随着人工智能技术的发展，在未来小学游戏化学习社区的情感设计中，通过智能控制来分析学生的情感变化，进而设计更加合理的人性化的游戏环境，将更多影响情感设计的因素更加自然地融入到游戏化学习社区的设计当中去，对小学生情感发展的培养将产生更加积极的影响。并通过不断实践使得小学游戏化学习社区发挥其更大的功效，从而促进学习者的全面发展。

[1] 魏婷,李艺.国内外教育游戏设计研究综述[J].远程教育杂志，2009,(3)：67-70.

[2] 龙虎.基于游戏化学习社区的小学数学教育游戏设计[D].南京：南京师范大学,2012.

[3] Bracey，G.W. The Bright Future of Integrated Learning[J]. Educational Technology，1992,32(9)，60-62.

[4] Driskell，J.E. & Dwyer，D.J. Microcomputer Videogame Based Training[J]. Educational technology, 1984,24(2)：11-15.

[5] 田爱奎,杨瑛霞,夏天,张际平.数字化游戏学习的发展及展望[J].电化教育研究，2006，(3)：37-41.

[6] Pc games.国内首款青少年教育网络游戏《学雷锋》面世[EB/OL].http：//game.zol.com.cn/2005/0113/143300.shtml,2005-01-13.

[7] 杨卉,王陆,马如霞.网络游戏与教育融合的探究——游戏化学习社区初探[J].中国电化教育，2006，(4)：43-46.

张攀峰：副教授，硕士生导师，研究方向为信息化教育资源开发与应用(mier_zhang@sina.com)。

2014年6月11日

责任编辑：宋灵青

Affective Interaction Strategies "Smart Partners" in the Primary Game of Learning Communities

Zhang Panfeng1,Xun Suhua2,Ji Lixiao1
(1.Information college, Hebei normal university,Shijiazhuang Hebei 050024; 2.Shandong Jining Audio-visual Museum,Shandong Jining 272029)

This paper aimed at the present situation of network education community the present situation of the lack of emotional education, was proposed based on gaming learning community of emotional interaction design research. First analysis of emotional design of related factors, put forward the corresponding strategy. Then through empirical study, this paper puts forward the "smart buddies" game with emotional interaction in the learning community in elementary school of the model and the specific process of ultimate aim is to guide students in the game learning environment for active learning.

Smart Partners; Primary Game of Learning Community; Affective Interaction; Strategy

G434

A

1006—9860(2014)10—0123—06

* 本文系河北省科技厅2014河北省科普展教资源开发原创与共享科普专项项目“冀教版中小学信息技术多媒体光盘系列教材开发与应用研究”(项目编号：14K50122D)结项成果之一。