游戏化学习体验的质性分析研究

张露 胡明玉 尚俊杰

【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，本文探究了游戲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

【中图分类号】  G420       【文献标识码】  A       【文章编号】  1009-458x（2020）3-0035-07

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。

（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。

（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

在基于情境的認知体验方面，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。

（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。

（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。