基于DMC金字塔结构的在线课程游戏化设计与应用——以“人格与精神障碍”在线课程为例

王治国 周红春 刘情情 贾艳滨 钟辉

（暨南大学，广东广州，510632）

游戏化（gamifying）的概念最早可追溯到1980年，理查德·巴特尔（Richard Bartle）率先提出这一概念，认为游戏化是指将游戏元素和游戏设计技术应用于非游戏场景或者活动之中[1]。趣味性只是游戏化的表层体现，将游戏化设计有效应用到课程学习中，使学习和游戏两者有机融合，才是游戏化的深层应用，有利于激发学习者的学习兴趣。

随着在线课程研究的不断发展，游戏化学习与在线课程的融合应用愈来愈受到重视。本研究分别从组件、机制、动力、评价四个方面开展在线课程游戏化学习设计，构建基于DMC金字塔结构的在线课程游戏化设计模型，并应用于“人格与精神障碍”课程，尝试探索在线课程设计与游戏的融合，希望能对在线课程游戏化学习的研究有一定的促进作用。

一、基于DMC金字塔结构的在线课程游戏化设计

（一）DMC金字塔结构

Kevin Werbach在《游戏化思维》中提出DMC（动力-Dynamics、机制-Mechanics、组件-Components）游戏化设计结构，如图1所示。他将游戏化元素DMC呈金字塔结构设计，以抽象程度的高低为序排列，多种组件在机制牵引下可形成复杂的规则，辅以动力元素驱动即可形成完整的游戏化系统。

图1 DMC 金字塔结构

游戏化中最抽象的元素是动力元素，动力即一切力量的来源，此处专指对用户进行游戏化行为起促进作用的力量。机制是推动游戏进程和用户参与的基本流程，组件是动力和机制的具体形式，是最基础的游戏化元素。

（二）模型构建理论依据

行为理论认为，发现刺激与反应之间的规律性联系，就能根据刺激推知反应，反之亦然，从而达到预测和控制行为的目的[2]。DMC结构中点数、徽章和排行榜等组件元素能够增强学习者的学习动机，系统地运用这些外在刺激，可以激发学习者的学习热情。认知理论认为学习是人通过感觉、知觉得到的，是由人脑主体的主观组织作用而实现的，并提出学习是依靠顿悟，而不是依靠尝试与错误来实现的观点[3]。认知主义者更加关心人的头脑中到底发生了什么，即内在动机的形成。DMC架构中，学习者通过组件感觉或知觉，由大脑中的组织对机制和动力进行整合，促进学习者学习和认知。

（三）基于DMC金字塔结构的在线课程游戏化设计

《游戏改变世界》一书对“游戏”一词给出了类似的范畴定义——游戏其实和介质无关，只要满足以下4个关键元素，它就可以是一个游戏：有明确目标以及规则、要克服明确的困难、能得到及时的反馈、自主自愿参加[4]。根据以上定义和在线课程的特点分析，在线课程的设计、学习过程其实就类似于游戏的设计和进行过程。在线课程所具有的游戏基因为课程的游戏化设计带来了天然的优势。DMC金字塔结构的在线课程设计模型是将游戏化元素、机制、动力赋能在线课程设计，使之有机融合，构建基于DMC金字塔结构的在线课程设计模型。将在线课程线上和线下部分进行有效识别，通过遴选系统进行分析，配置合适的游戏组件、机制、动力元素，对课程的展示、教学设计和学习环节进行赋能，可构建DMC游戏化赋能的在线课程；通过对课程和游戏化两方面进行评价并分析评价结果，可以对游戏化学习赋能设计和在线课程设计进行修正。该模型分为在线课程设计、游戏化学习赋能、课程评价、模型修正等模块，进行全过程闭环设计，如图2所示。

图2 基于DMC 金字塔结构的在线课程设计模型

DMC金字塔结构在线课程设计的特点主要体现在游戏化组件美化课程和优化课程展示、游戏化机制赋能在线课程、游戏化动力元素激发学习动机三个方面。游戏化学习过程是先应用组件的美学功能，进而探索课程的深层次机制，从而激活学习的动机；而教学设计是从想要激活学生哪方面动机出发，从而选择合适的机制和策略，最后通过组件的美学功能进行延展。因此在在线课程游戏化设计过程中，应该将组件、机制、动力元素进行合理地对应，进而将其融合到在线课程游戏化设计和应用中。游戏化组件-机制-动力对应表如表1所示。

表1 游戏化组件-机制-动力对应表

1.游戏化组件美化课程和优化课程展示

组件是动力和机制的具体形式，是最基础的游戏化元素，多种组件在机制牵引下可形成复杂的规则，辅以动力元素驱动即可形成完整的游戏化系统。因此组件在美化和优化课程展示时，首先要将组件元素和在线课程元素进行对应，游戏化组件和在线课程元素对应表如表2所示。应用中可根据对应表将游戏化组件融入在线课程元素设计。

表2 游戏化组件和在线课程元素对应表

2.游戏化机制赋能在线课程

机制是推动游戏进程和用户参与的基本流程，换言之，将游戏化机制合理应用于在线课程，能够有效推动在线课程的发展和学习者的积极参与，游戏化机制和在线课程教学设计对应表如表3所示。根据机制和教学设计的对应，可对游戏化机制进行剪裁和选择，使游戏化机制能与在线课程教学设计进行深度的融合。

表3 游戏化机制和在线课程教学设计对应表

3.基于游戏化设计的在线课程激发学习动力

动力即一切力量的来源，此处专指对用户游戏化行为起促进作用的力量，可通过游戏动力元素的应用促进学习动力的激发。游戏动力和学习动力对应表如表4所示。

表4 游戏化动力元素和学习动力对应表

4.课程游戏化设计评价

课程游戏化设计评价主要指对DMC赋能的在线课程设计中的游戏化设计和应用进行评价，了解游戏化赋能后，课程是否在游戏化意义方面进行了切实有效的赋能。课程游戏化评价表如表5所示。

表5 在线课程游戏化设计评价表

二、基于DMC金字塔结构在线课程游戏化设计的应用

本文以“人格与精神障碍”在线课程为例，阐述DMC金字塔结构在线课程设计模型的实际应用。“人格与精神障碍”是一门理论与实践相结合的课程，理论部分主要基于全生命周期理念，了解人格与人格障碍的形成，认识儿童发育问题、抑郁与双相障碍、精神分裂症、强迫及焦虑症、恐怖症、应激创伤、进食与失眠障碍、老年痴呆等各类精神障碍的成因、临床症状、诊断评估方法、药物治疗与心理治疗手段等知识；实践部分在于借鉴专业的最新研究进展和动态，掌握诊断与治疗原则，针对不同患者，设计相应的训练游戏，做到既“治病”又“治人”。笔者将DMC金字塔结构的课程设计模型运用到该门课程中，根据课程特点进行游戏化教学设计，分为理论讲解与实践设计两部分。该课程于2019年9月上线中国大学MOOC和学堂在线两大国内主流MOOC平台，至今开课4次，选课量4万余人。该课程也获评为2020年广东省“一流本科课程”（已公示）。

(一)理论部分的游戏化教学方案设计

理论讲解部分主要采用DMC金字塔结构中的叙事和关系动力元素。叙事动力元素主要利用建构主义学习理论，通过循序渐进的教学活动的开展，培养学生学习兴趣，为学生构建学习社交地图，达到课程驱动社交、社交助力课程的最终目的。课程通过打怪、点数、等级、排行榜等游戏化组件，对理论部分进行游戏化的整体设计。本门课程的理论部分设计为14次任务活动，学生进入课程时提示任务进度表，提前完成当前任务即奖励金币，滞后完成则消耗金币。每次打怪活动包括理论测试和素质表现。理论测试至少要达到60分才能通过，素质表现为加分项目。学生每次打怪通过会获得相应的课程积分，课程积分的总分是100分，根据每次任务的难易程度分配到每次打怪的理论测试和素质表现评价上。素质表现的评价内容主要包括学生在课程学习中建立的竞争和合作关系，以及学习进度、学习习惯、讨论关联度情况等。本门课程为32学时，每4个学时公布一次排行榜，学生将会经历青铜、黄金、钻石、王者四个等级的晋级。

（二）实践部分的游戏化教学方案设计

因为精神障碍的类型不同，相应的训练重点和方法也会有所区别，因此在设计训练游戏时要注意区分，根据不同的训练目的，设计“眼疾手快”“猜猜谁没变”“打乒乓球”“超市购物”等VR游戏。下面重点以注意力训练游戏设计为例，阐述如何运用DMC金字塔结构设计训练游戏。

课程针对注意警觉的训练，运用约束和情感动力元素，基于VR技术，设计了击打乒乓球的VR训练游戏，如图3所示。该训练游戏基于约束动力元素，激发学生对规则、时间、组织活动的管理和适应能力。游戏中，被试者戴着虚拟现实设备套装，在一个虚拟的乒乓球训练室里，其对面有个发球器，可以发出不同颜色（红色、绿色、彩色等）的乒乓球，且每个球的运动轨迹均模拟真实的乒乓球运动。训练要求被试者对移动到眼前的乒乓球保持警惕，并对指定的球进行击打，而对非指定球不做反应。发球速度会随着击球正确率变化而变化。正确击打会有加分，错误击打则会减分，借以观察被试者的情感波动。每次训练时间为10分钟，20次为一个周期。教师可通过一个周期前测和后测的数据比较，观察被试者对规则和时间的适应程度，及其注意警觉的训练效果，并根据测试得出基于VR击打乒乓球的注意力训练对被试者的注意力具有一定改善作用的结论[5]。VR乒乓球游戏效果图如图4所示。

图3 VR 彩色乒乓球游戏设计图

图4 VR 彩色乒乓球效果图

三、基于DMC金字塔结构的在线课程游戏化应用效果评价

（一）评价方法

研究采用问卷调查方式收集学习者对在线课程游戏化设计与应用效果评价的反馈数据，以探索游戏化设计的在线课程学习效果是否有提升。问卷结合游戏化学习特点，借鉴李克特5级量表法进行设计[6]。问卷内容包括对在线课程游戏化设计的评价、学习偏好、学习效果、满意度等指标项。在线课程游戏化设计应用效果评价表如表6所示。

表6 在线课程游戏化应用效果评价表(部分)

（二）评价实施

1.问卷数据收集

本次问卷调查采用问卷星平台进行发放和收集，共回收问卷230份，剔除无效问卷13份，有效问卷217份，占比94.3%。有效问卷中，男性占比49.77%，女性占比50.23%；本科生占比69.1%，硕士研究生占比17.1%，博士研究生占比6.9%，其他占比6.9%。该问卷涵盖了各种在线学习者类型，并且男女比例均衡，问卷数据真实可靠。基于DMC金字塔结构的在线课程游戏化设计与应用效果评价问卷汇总信息（部分）如表7所示。

表7 基于DMC 金字塔结构的在线课程游戏化设计与应用效果评价问卷汇总信息（部分）

2.问卷数据分析

根据问卷信息，用SPSS软件进行统计，统计得出总体评价汇总表如表8所示，根据表8所示，评价正向态度最低为73%，最高为82%，总体呈正向分布。

表8 基于DMC 金字塔结构的在线课程游戏化设计与应用效果评价问卷信息汇总表

3.评价结果

通过对在线课程游戏化设计评价、学习偏好、学习效果、学习满意度进行分析统计，绘制在线课程游戏化设计与应用评价直方图，如图5所示。根据图5可知，基于DMC金字塔结构的在线课程游戏化设计与应用在课程游戏化设计、学习偏好、学习效果、满意度方面评价都接近4，说明该模式得到学习者的高度认可。其中学习效果评分最高，满意度略低一些。因此说明：（1）在线课程设计中加入游戏化元素，可以有效提高学习者的学习兴趣；（2）学习者普遍认同在线课程游戏化设计有助于学习效果的提升；（3）学习者对于本在线课程的游戏化设计比较满意，但由于教育游戏设计与开发的专业从业者较少，投入经费不足等原因，学习者对于该在线课程游戏设计的满意度还有待进一步提升。

图5 在线课程游戏化设计与应用评价直方图

四、体会与建议

基于DMC金字塔结构的在线课程设计是利用游戏化理念赋能在线课程，借助新型信息技术促进教育和游戏融合的一次探索。游戏的设计理念应用于在线课程的设计和开发，可以提高学习者的参与度，增强沉浸感和代入感，提升学习者的学习兴趣，为学习者提供更多的可能性。本次研究体会主要有以下几点：

1.建立基于DMC金字塔结构的在线课程游戏化设计模型，为在线课程的游戏化融合研究提供了一些思路

研究将游戏化元素、机制、动力赋能在线课程设计，使之有机融合，构建基于DMC金字塔结构的在线课程设计模型；配置合适的游戏组件、机制、动力元素，对课程的展示、教学设计、学习动力进行赋能，构建DMC赋能的在线课程；课后利用调查问卷对应用效果进行评价，分析评价结果，对设计进行修正完善，为在线课程的游戏化融合研究进行了有益的探索与实践。

2.将VR技术应用于在线课程设计中，推动新型信息技术和在线课程的融合发展

研究应用虚拟现实技术、增强现实技术、高思维人机交互技术、人工智能技术和游戏引擎技术等先进技术和呈现手段，构建游戏化学习机制，将学习内容融入到游戏场景和环节中，构建了游戏化学习知识模型。在整个游戏化设计过程中，关卡设计尤其重要，其决定了游戏“可玩性”的持续与否，而学生的学习过程即体现在各个“闯关”环节当中。

3.为医学类在线课程探索了教学和治疗有机结合的途径

本研究设计开发了在线课程配套系列教育游戏《人格与精神障碍——学做自己的心理医生》，其中包括有“VR彩色乒乓球”“眼疾手快”“猜猜谁没变”、“超市购物”等游戏环节。该在线开放课程累计服务在校生和社会学习者达4万多人次。课程服务于大规模在线学习，疫情期间有效保障了“停课不停学”。同时该课程也将游戏学习理念应用于精神障碍患者康复训练，为精神类疾病患者的康复提供了新的解决思路和方案。

随着对游戏化学习以及对DMC金字塔结构在线课程游戏化设计模型的深入研究与应用，我们认识到游戏和在线课程的深度融合还存在以下不足：（1）基于DMC金字塔结构的在线课程游戏化设计模型还未进行多学科、大规模应用压力测试，模型自我修正机制有待进一步完善；（2）基于DMC金字塔结构的在线课程游戏化设计模型推广力度仍不够，应用范围还较为有限；（3）教师和学习者的游戏素养有待提高；（4）教育游戏化开发者理论和技术相对脱节，需要加强专业人才培养。

综上，本研究提出以下几点建议：（1）根据不同学科特色，进行有选择和剪裁的DMC游戏化元素配置，提高游戏化赋能的有效度；（2）结合5G技术，在在线课程游戏化设计方面融入XR技术、全息投影技术，增强情景感的创设，促进沉浸感和代入感[7]；（3）泛化知识边界，加强跨学科、跨领域、跨区域、跨文化融合，拓展游戏化学习的宽度和广度；（4）及时捕捉游戏和在线课程结合的研究热点和突变点，进而开拓新的研究领域和方向。

在线开放课程中游戏化学习的设计既要符合不同层次、不同类型学习者的特征，又要考虑学生多元化的发展，还要考虑学习性与娱乐性的结合；应采用虚拟现实、增强现实和人工智能等先进技术和呈现手段，将教学的元素和内容植入到游戏场景和环节中，将游戏作为学习者学习、互动的平台，使信息传递的过程更加生动，从而摆脱传统的单向知识传输模式，充分发挥和培养学生的主体性和创造性，激发学习兴趣，提升学习效果。