游戏化学习行为分析的研究——基于学生参与度的视角

张杰鸣，王蕴辉

(东北师范大学 信息科学与技术学院，长春 130117)

引言

游戏化学习一直是备受人们关注的领域，游戏元素被应用到学习过程中，可以充分发挥游戏将用户代入创造的情境、激发用户兴趣的作用，从而达到促进学生学习的目的。在游戏化学习背景中，当一个用户达到一个特定的目标时，通常通过一个评分系统给予奖励。根据这个分数体系和成绩记录，为用户提供排名(全部或部分)和奖牌。游戏化学习允许学生即时收到关于他们在课堂上的进步和已完成任务的确认和反馈。此外，它还能够激发学生更多地参与课堂的潜力。

尽管有大量关于学生参与课堂的作品和研究。但根据近几年的研究重点可以发现，尽管教育游戏在不断地开发和结合，但仍然很难让学生继续参与他们的活动。因此对于游戏化过程中学生参与的研究仍有很大的研究空间。面对这些事实，许多研究正在不断开展，其目的是揭示哪些因素会促进学生的参与。在这项研究中，我们建议使用游戏的机制，即将游戏的机制与教学课程进行联系，将游戏元素应用到课程中，对其进行研究。本文从进行游戏化学习行为分析的平台、方法展开研究综述，提出对我国研究工作的建议。

一、相关概念的界定

1.游戏化

随着技术和社会的发展，游戏对于教育的价值被越来越多的人认可，研究人员一直试图理解为什么游戏如此吸引人。根据他们的说法，这可能是由于幻想、挑战和好奇心的结合，加上一种被称为“心流”的参与程度，使用户不会分心。由于游戏的流行，在文学中有许多新的定义。游戏化是从“严肃游戏”的研究中发展而来的，严肃游戏的研究可追溯到20世纪下半叶，主要从军事用途迁移到教育和商业领域。21世纪初，数字游戏的兴起使这一领域重新焕发了活力，成为一个重要的行业和研究领域。这种数字的、严肃的游戏可以定义为“任何形式的交互式计算机游戏软件，供一个或多个玩家在任何平台上使用，其开发目的不仅仅是娱乐”[1]。“游戏化”与游戏有关，而不是游戏(或游戏性)，其中“游戏化”可以被视为更广泛、更宽松的类别，包含但不同于“游戏”。Deterding等[2]人提出“游戏化”是指在非游戏环境中使用游戏设计元素。Zichermann和Cunningham[3]还强调，这一过程可以促进用户的参与并解决问题。在这些定义中，我们可以观察到在游戏世界之外的环境中作为游戏一部分的元素的使用，但具体元素包括哪些，是值得思考的问题。当涉及到动力学和力学的时候，就显得明朗起来。Reeves和Read[4]提出了“伟大游戏的十大元素”：自我化身的虚拟人物，三维环境，叙述背景，反馈，声誉、等级和层次，市场和经济，明晰和强制的规则下的竞争，团队，可以轻松实现的并行交流系统，时间压力。每一个元素都可以在游戏之外被发现，这些元素可以被单独或组合设计应用到其他非游戏的环境中，因此在此过程中需要涉及美学和动力学的知识。在教育中使用游戏化不应局限于每次学生参与一个课程或交付一个作业时给予分数，重要的是要强调使用其他游戏策略，让学生唤醒创造力，留出错误的空间，促进合作，交流经验，建立他们可以自由选择的学习环境。

2.学习行为分析

学习行为分析是学习分析的重要组成部分，学习分析是以理解和优化学习及其发生的环境为目的，对学习者及其所处情境的数据进行测量、收集、分析和报告[5]。在学习分析和教育数据挖掘中已探讨的常见研究目标有：模拟学生行为、预测表现、增加反思和意识、预测辍学、改进评估和反馈、增强学习环境中的社会互动以及了解对学生的影响。这些目标是通过使用不同的技术来实现的，例如聚类、回归、文本挖掘、社会网络分析、统计和各种可视化技术。学习行为分析的目的是针对学生在学习过程中产生的行为数据包含活动日志等进行分析，挖掘数据中有价值的信息，例如学生的行为模式、行为习惯、学习策略等，最终优化学生的学习过程和学习结果。

3.学生参与度

对于学生参与度这个概念的定义还没有达成共识。这一概念通常包括心理和行为成分，Fredricks等[6]人的文献中对参与有三种不同的定义：行为参与、情感参与和认知参与。行为参与包括学生在学校和课外活动中的参与和投入，以及学生在活动解决过程中的积极态度。情感参与包括学生在完成活动时的情感和情感反应。情感参与涉及学生面对主题活动和构成学校环境的其他因素的情感和情感关系。兴趣、快乐、幸福、厌恶、焦虑和沮丧就是这些反应的例子。认知参与包括学生在学习过程中的心理投入。它的特点是学习者努力理解所学内容，并在特定的学习领域达到最高的理解水平。

二、游戏化学习平台选择的研究

游戏化在教学实践中主要以游戏元素的形式在学习的过程中得以体现，在实验的过程中，通常会采用与徽章相关的元素来进行实验，一是徽章可以帮助了解学生学习目标的完成情况，二是可以通过徽章的数量分析学生的行为模式。徽章平台是分布式软件服务，中介云计算的范例。在这些系统上，个人或机构可以创建一种特定的游戏化技术，该技术使用徽章通过特定的活动为用户分配奖励。这种平台允许管理奖励系统，教师可以通过分数奖励学生。

Da Rocha Seixas等[7]人根据平台的不同属性，将现有的平台进行总结，如表1。Da Rocha Seixas等[7]人最后选择ClassDojo平台和ClassBadges平台分析学生之间的互动、努力程度和认知技能，研究游戏平台对学生的影响。ClassDojo被用来奖励态度目标。在这个工具上，有可能创造积极的行为和其他需要改进的行为。它生成一个包含所有交互的报告，当教师需要单独评估学生时，会使他的工作更容易。这项服务允许教师通过对课堂行为的分析来实时确定奖励的属性。ClassBadges的目的是遵循工具、认知和概念目标。在这个工具上，教师可以为他的课程定制徽章，在定义了要做的活动和游戏化策略之后，开始使用平台。班级徽章的一大优点是容易将学术目标与创建的徽章进行协调。ClassDojo有一个“自定义行为”选项，教师可以访问一个界面，在那里选择图标，并将它们链接到一个描述定义，其目标是将积极行为归因于该描述。

表1 徽章应用到游戏化学习平台的总结评价表

Felszeghy等[8]人和国内的祁芝红等[9]人选择Kahoot游戏平台作为实验平台，研究游戏平台对提高学生成绩和参与度的影响。Kahoot游戏平台是一个基于游戏的学习平台，可供在线免费使用，教师可以使用任何语言在任何设备上创建测验。Kahoot可以通过两种方式在课堂中使用：将问题投影到大屏幕上，每个学生都在移动设备上回答问题；学生在自己的移动设备上查看问题并提交答案。Ibanez等[10]人设计Q-Learning-G平台，该平台包括游戏机制的基本元素，通过介绍和评估与C语言相关的问题来提高学生的专业水平。通过测量学生完成学习目标后的工作量，探究此平台是否对学生的参与率产生积极影响。Orhan Göksün等[11]人研究调查游戏化活动作为一种形成性评估工具在学习环境中对学习成绩和学生参与度的影响以及游戏化工具的使用是否会导致学习成绩和学生参与度的差异。Zaric等[12]人在Moodle平台上加入游戏的元素进行教学和实验，在Moodle平台纳入徽章和积分的元素，显示计分板的排行榜，实现故事游戏元素的用户预览，以及为作业和练习开发教育游戏模块。

通过对游戏化学习平台选择的归纳整理，可发现现阶段在线游戏化学习平台选择Kahoot平台是最常见且合理的，Kahoot平台是一个免费的网络学习平台，国内外教师皆可以根据平台提供的数据在平台上创建与教学相关的四种类型游戏。而且，Kahoot平台可以提供最具有竞争性的学习环境，对考查学生的形成性评价和促进学生参与都有积极影响。

三、游戏化学习行为分析方法的研究

从目前的研究来看，我国针对游戏化学习行为分析的研究主要采用个案研究方法，尚俊杰等[13]人从270名参加实验的同学中，共分两次选中5名同学，针对他们在《农场狂想曲》游戏中的表现和活动数据进行分析，得出结论：游戏化学习存在缺陷，同时根据学生在游戏中的主要行为特征划分以下类型：创新型、钻研型、试误型、咨询型、协作型、娱乐型。

国外关于教育游戏化学习行为分析的研究方法多为对照法，将可视化技术与教育游戏化结合进行，Tapio Auvinen等[14]人将游戏中“徽章”的元素和可视化热图作为研究方向，根据学生在实验中成绩数据的变化，比较两种不同元素对学生的影响，得出结论：徽章是外在指标，与成绩接近方向产生共鸣，可视化热图是与成绩回避方向接近，即可以提醒学生注意会导致不良结果的行为，徽章没有像排行榜那样可以将自己与别人进行比较。同样有将个案研究法和实验对照法相结合的研究，Ruipérez-Valiente等[15]人以三门不同课程的教学实验为研究对象，用带徽章的游戏化行为对学生进行检测和聚类，重点分析了学生与可汗学院平台徽章系统的交互作用，提出并实施了四项关于学生与游戏化系统互动的高水平指标。这些指标衡量学生获得徽章的意向性(包括主题和重复的徽章)、实现徽章的集中度或差距，以及完成这项任务的时间效率。研究提供了这些徽章指标与其他平台使用以及练习和视频进度相关的指标之间的关联结果。研究者使用徽章度量作为输入，应用聚类分析找到三个不同的学生群，并讨论如何将这些聚类用于适应目的，以增强学生的学习体验。Da Rocha Seixas等[7]人采用混合研究范式，应用观察法、半结构化访谈法和调查法，通过聚类分析中的层次和R语言分析数据结果，以探究游戏化机制对激发小学生参与的有效性。

国内外游戏化学习行为研究都试图通过对学生在进行游戏化教学过程中产生的数据进行分析，挖掘学生的行为模式和行为路径，以改进教学过程来促进更好的教学。但现有的研究面临的局限是样本数量少，得到的数据有限，很多进行的是个案研究，因此游戏化或者游戏元素对于学生的学习是否有促进作用仍有待考究。

四、对我国研究工作的启示

在我国的游戏化学习研究中，从学生参与度和学生体验的视角进行游戏化学习的研究是研究的重点和创新点。在我国进行游戏化学习行为分析研究时，平台的选择可根据实际情况和研究的侧重点来定：第一，教师可以将游戏化元素(如徽章、排行榜、积分)融入教学中，设置个性化的图标来满足教学过程，促进学生的参与和竞争，可选择ClassDojo平台和ClassBadges平台，这两个平台都是免费获取，也可设计个性化图标，与其他图标区别；第二，教师可以利用平台将教学过程转换成一种游戏过程，可选择Kahoot平台，该平台国内教师也可免费获取注册，对教室设备的要求较低，教师可根据教学内容制作教育游戏进行测验和调查，学生通过移动设备就可查看自己和他人的测验情况，提高学生的竞争意识和参与度；第三，教师可以通过现有的学习平台融入游戏化元素，在Moodle平台中添加游戏化插件是最快捷简便的方法，可实现排行、积分、徽章的基本功能，但弊端就是不能实现充分的个性化，需要根据平台中已有的元素进行设计。

我国进行游戏化学习行为分析的实证研究可以采用实验法和个案研究法相结合的方法，在进行实验的过程中，收集定性和定量两种数据进行分析，定性数据可以通过观察、文本提取等方法，体现学生对游戏化学习的真正态度，挖掘定量数据无法挖掘的有价值信息；定量数据运用聚类分析、对比分析等方法，可挖掘游戏化学习对学生的行为、成绩、参与度等方面的影响。个案研究法是国内现阶段研究中常用的研究方法，个案研究法可帮助验证聚类分析结果，使研究更充分科学。正如文章第三部分所述，现阶段对游戏化学习的实证研究样本都较少，且在实验前会对参与者有很多条件限制，这是未来实证研究需要重点突破的局限，很多实验结论在样本数目增多后是否仍为原来的结论还有待考究，游戏化学习针对大量样本的设计也是教师和研究者需要重点突破的难题。

结束语

随着新兴技术的发展，虚拟现实、增强现实和混合现实被越来越多地应用到游戏化学习中，游戏化的教育价值也被越来越多的教育实践者认可，游戏化学习也受到了更多研究者的关注。本文通过对大量文献的研究，对相关概念和定义进行综述，发现从学生参与度的视角分析游戏化学习的影响具有很大的研究价值，通过对现有研究中进行游戏化学习的平台选择和行为分析的方法进行整理研究，提出从学生参与度视角进行游戏化学习行为分析研究的建议，以期为进一步研究提供启示。