（教育技术学专业论文）促进深度学习的数字化游戏研究与设计.pdf

摘要 游戏原本就是人类学习知识、掌握技能的手段。但是由于诸多现 实性的问题，游戏的教育价值被逐渐忽略，而实际上游戏学习却有着 课堂教学所不具备的诸多优势。在2 1 世纪，游戏被提到培养人才的 战略高度。因此，完全有必要充分挖掘游戏学习的教育潜力，开发大 量有积极意义的教育游戏。 通过游戏获取浅层的知识并不是游戏学习的真正意义。学生通过 在游戏学习中开展深度学习，才能满足现在社会对人才培养的需要， 才能从根本上树立主动学习的理念，才能对知识进行有效地构建、迁 移与应用。为此，本研究探索了利用游戏开展深度学习的策略。 本文主要研究了如何开发与使用教育游戏来开展深度学习。为 此，论文首先探讨了深度学习与游戏的关系，然后探讨了知识化方法 与游戏学习的关系。而且阐明了两者对于教育游戏制作与使用的借鉴 意义，提出了利用知识可视化方法来开发与使用教育游戏以促进深度 学习的理念。在借鉴深度学习与知识可视化理念的基础上，论文提出 了促进深度学习的教育游戏的设计、制作与使用模式，并结合具体的 游戏制作实例对此模式进行了详细阐述。此模式解决了教育游戏理论 与教育游戏的开发、使用相互脱节的问题，为教育游戏的开发、使用 提供了可行的框架，能有效减小游戏教学的开展难度，减小游戏给学 习者带来的负面效应。 关键词教育游戏，深度学习，知识可视化，设计制作模式，应用模 式 a b s t r a c t g a m ew a so r i g i n a l l yt h ew a yb yw h i c ht h eh u m a n i t ys t u d i e s k n o w l e d g ea n dm a s t e r ss k i l l s b u tb e c a u s eo fm a n yr e a l i s t i cq u e s t i o n s ， g a m e s e d u c a t i o n a lv a l u ei s n e g l e c t e dg r a d u a l l y , b u tg a m el e a r n i n g a c t u a l l yh a sm u c hs u p e r i o r i t yw h i c ht h ec l a s s r o o mi n s t r u c t i o nd o e sn o t h a v e i nt h e21s t c e n t u r y , g a m el e a r n i n g ss t r a t e g i c a l t i t u d ew a s m e n t i o n e dt h a tc a nf o s t e rt a l e n t s t h e r e f o r e ，i t sc o m p l e t e l yn e c e s s a r yt o e x c a v a t et h ee d u c a t i o n a lp o t e n t i a lo fg a m e t h e r e f o r et h eu r g e n tm a t t e ri s t od e v e l o pm a s s i v ee d u c a t i o n a lg a m e sw h i c hh a v et h ep o s i t i v es e n s e i t i sn o tt h er e a ls e n s et og a i nt h es h a l l o wl a y e rk n o w l e d g et h r o u g h t h eg a m el e a r n i n g i fo n l ys t u d e n t sd e v e l o pd e e pl e a r n i n gt h r o u g hp l a y i n g g a m e ，c a ns a t i s f yt h ep e r s o n n e lt r a i n i n gn e e do fm o d e ms o c i e t y , c a n f u n d a m e n t a l l ys e tu pt h ei d e ao fa c t i v el e a r n i n g ，a n dc a nc o n s t r u c t ， m i g r a t ea n da p p l yk n o w l e d g ee f f e c t i v e l y t h e r e f o r e ，t h i sr e s e a r c hh a s e x p l o r e dt h es t r a t e g yw h i c hc a r r i e so u t t h ed e e pl e a r n i n gu s i n gt h eg a m e t h i sr e s e a r c h s p r i m a r yc o v e r a g e i sh o wt oc a r r yo u tt h ed e e p l e a r n i n gt h r o u g hd e v e l o p i n ga n da p p l y i n ge d u c a t i o ng a m e t h e r e f o r e ，t h e p a p e rh a sf i r s td i s c u s s e dt h er e l a t i o n sb e t w e e nd e e pl e a r n i n ga n dg a m e ， a n dt h e nh a sd i s c u s s e dt h er e l a t i o n sb e t w e e nt h ek n o w l e d g ev i s u a l i z a t i o n m e t h o da n dt h eg a m el e a r n i n g m o r e o v e ri th a s e x p o u n d e d t h e s i g n i f i c a n c e o ft h e mf o rt h ee d u c a t i o n g a m e s m a n u f a c t u r ea n d a p p l i c a t i o n ，t h e nh a sp r o p o s e dt h e i d e ao fd e v e l o p i n ga n da p p l y i n g e d u c a t i o ng a m ei no r d e rt op r o m o t ed e e pl e a r n i n g i nf o u n d a t i o no f p r o f i t i n gf r o mt h ed e e pl e a r n i n ga n dk n o w l e d g ev i s u a l i z a t i o nm e t h o d ，t h e p a p e rh a sp r o p o s e dt h ep a t t e mt od e s i g n ，m a k ea n da p p l ye d u c a t i o ng a m e f o rp r o m o t i n gd e e pl e a r n i n g a n da l s oc a r r yo nt h ed e t a i l e de l a b o r a t i o n o nt h ep a t t e r nu n i f y i n go n ec o n c r e t eg a m e sd e v e l o p m e n ta n da p p l i c a t i o n t h i sp a t t e mh a ss o l v e dt h ep r o b l e mw h i c ht h ee d u c a t i o ng a m et h e o r y c o m e sa p a r tw i t ht h ee d u c a t i o ng a m e sd e v e l o p m e n ta n da p p l i c a t i o n a n d i tc a np r o v i d et h ef e a s i b l ef r a m ef o rt h ee d u c a t i o ng a m e sd e v e l o p m e n t a n da p p l i c a t i o n a sar e s u l ti tc a ne f f e c t i v e l yr e d u c et h ed i f f i c u l t yo f c a r r y i n go nt h eg a m et e a c h i n g ，a n dr e d u c et h en e g a t i v ee f f e c tw h i c h g a m e sb r i n gt ol e a r n e r s u k e yw o r d se d u c t i o ng a m e ，d e e pl e a r n i n g ，k n o w l e d g ev i s u a l i z a t i o n ， d e s i g na n dm a k em o d e lo fe d u c a t i o ng a m e ，a p p l i c a t i o nm o d e l o f e d u c t i o ng a m e i i i 原创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的 地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包 含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共 同工作的同志对本研究所作的贡献均己在论文中作了明确的说明。 作者签名：童9 塑霆 日妍 三竺旦年卫月塑日 学位论文版权使用授权书 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允 许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内 容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科 学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库， 并通过网络向社会公众提供信息服务。 期：竺! 年旦月兰日 硕士学位论文第一章绪论 1 1 课题背景 第一章绪论 关于游戏教育功能的研究由来已久，研究者们对于游戏的教育功能以及如何 在教育中加以应用进行了大量的研究，尽管没有对“教育游戏”的概念做出统一 的界定，研究者们还是从不同的研究视角对其内涵做出了诠释。中国远程教育 市场研究室提供的教育游戏产业研究报告将教育游戏定义为：“能够培养游 戏者的知识、技能、智力、情感、态度、价值观，并具有一定教育意义的计算 机游戏软件 。德国的沃尔夫冈克莱默认为：“游戏是一种由道具和规则组成 的，由人主动参与，有明确目标，包含竞争且富有变化的以娱乐为目的的活动， 它与现实世界既相互联系又相互独立，能够体现人们之间的共同经验，能够体现 自由与平等的精神 。由此可见，教育游戏包含两种存在形式：固化形态的游戏 产品和意化形态的游戏学习活动。因此，所有能够达到特定教育目的的游戏学习 活动都是宽泛层面上的教育游戏。另外，论文中笔者所表述的教育游戏指游戏学 习软件。 从教育游戏的定义可以看出，教育游戏包含教育性与娱乐性两方面的因素。 如何合理平衡游戏的教育性与娱乐性是广大专家、学者、教师关注的焦点。针对 不同的使用场景与使用目的，教育游戏的制作与使用要对这两方面予以侧重。课 堂内游戏学习有明确的学习目标，要求学生在限定时间内掌握一定的知识、技能， 养成一定的态度、情感，学习绩效要求很高，因此，用于课堂内学习的教育游戏 的设计制作要侧重于教育性；相对于课堂内游戏学习来说，课外自主游戏学习为 学生提供了更多的探究空间，游戏学习更多的被用来作为课内学习的补充，学生 通过游戏学习能够提高解决问题的能力，开拓视野，端正态度，因此，用于课外 自学的教育游戏的设计制作要偏重于娱乐性。另外，由于学习内容的知识类型、 游戏学习环境、游戏学习目的等方面存在差异，因此，教育游戏的设计与制作应 当采用具有针对性的开发模式。 学习策略有浅度学习策略与深度学习策略之分。浅度学习采用识记、巩固、 强化的手段；深度学习强调反思和对知识的建构、迁移、应用，强调应用知识解 决实际问题。不同层次和学习内容的游戏学习所采用的学习策略是不同的，本课 题将研究如何设计、制作与使用教育游戏来达到有效开展深度学习的目的。 硕士学位论文 第一章绪论 1 2 研究现状 随着对教育游戏相关研究的深入，游戏学习条件的改善以及广大家长、教师 的思想观念的改变，游戏学习作为一种寓教于乐的学习方式已经越来越得到大家 的认可。与此同时与游戏学习相关的研究机构也不断出现。其代表有美国的 f u t h u r e l a b 实验室与麻省理工学院( m i t ) 。而且游戏学习的应用范围也更加广 泛。例如，游戏被用来对士兵、公司职员等进行模拟仿真训练与培训。关于教育 游戏的研究主要包括六个方面：交互式故事情节的设计乜1 、教育游戏与艺术的关 系、教育游戏与学习者的关系、游戏化学习环境的设计、教育游戏在教学中的应 用与教育游戏的设计与制作。 1 、交互式故事情节的设计 交互式故事情节设计研究如何提高游戏故事情节与游戏者之间的交互。从事 这方面研究的代表是借鉴美国的“英雄之旅 理论策划设计游戏的故事情节口1 ， 从而吸引玩家投入到游戏过程中，增强玩家的沉浸性体验，使游戏者乐于参与其 中。 2 、教育游戏与艺术的关系 游戏被称为继电影之后的第九种艺术形式。研究者通过借鉴艺术的因素来设 计游戏。其中的代表是探讨角色( a v a t a r ) 设计( 即设计教师角色与学生角色) 、 画面的设计( 即设计与游戏玩家的心理特点、游戏内容相吻合的游戏画面) 等h 1 。 3 、教育游戏与学习者的关系 研究者们探讨游戏对玩家在身体和心理上的影响，这些研究者们来自多种学 科，他们基于自身的学科特点，做出了相关的研究。社会学家关注游戏带来的社 会性问题，包括：离群、网络沉迷、性别差异等瞄1 。心理学家关注游戏带来的心 理层面的问题，包括：游戏与游戏者心理健康的关系1 、游戏的激励机制口1 等。 4 、游戏化学习环境的设计 研究者试图构建游戏化学习环境，通过构建游戏学习环境为学生提供可信化 学习环境，让游戏者在接近真实的情境中开展学习，掌握知识与技能隅1 。国内的 研究者大都将注意力集中在如何挖掘游戏中的教育因素，借鉴这些因素构建游戏 学习环境，为学生提供带有交互性与娱乐性的更富开放性、探索性与趣味性的学 习环境嘲。 5 、教育游戏在教学中的应用 为了将教育游戏应用到教学过程中，将教育游戏与教学过程有效结合，研究 者提出了“轻游戏”的理念n 0 1 ，即将教育游戏看作教育软件与主流游戏的内在动 机结合。此外，研究者们也提出了关于教育游戏应用的各种方法：( 1 ) 利用商业游 戏对士兵、公司职员进行培训1 。其中的代表是：美国国防部利用“全能战士 2 硕士学位论文第一章绪论 与“美国陆军 ( a m e r i c a sa r m y ) 游戏在军事训练中训练单兵；另外还有利用 游戏开展手术仿真训练、美容医学仿真训练、地震台风等紧急事故应变训练、军 方仿真训练、国土安全训练、赛车仿真训练、金融仿真训练等等口幻。( 2 ) 利用游戏 进行公众教育。其中的代表是：在医疗领域美国科学家联盟研发的免疫攻击， 加州霍普实验室制作的免除、逃脱糖尿病等。通过这些游戏的使用能够 让人们了解疾病，从而改变其行为习惯，提高健康意识。在政策宣传方面有联合 国国际减灾战略署在它的网站上公布的名为阻止灾难的电子游戏集，包括社 会影响( s o c i a li m p a c tg a m e s ) 、粮食力量( f o o d f o r c e ) 、停止灾难( s t o p d i s a s t e r ) 等。通过玩这些游戏儿童可以树立防灾减灾的意识。另外，中国科普 网也有普及地震、航天和非典等方面知识的游戏。( 3 ) 利用游戏进行学校教育。其 中的代表是：美国的f u t u r el a b 实验室和i p s o sm o r i 一起做的项目，他们通过 c o t sg a m e s ( 商业化计算机游戏：分别是t h es i m s2 ， k n i g h t so fh o n o ra n d r o l l e rc o a s t e rt y c o o n3 ) 在教学中的使用来调查教师和学生对将游戏应用到 课堂教学中的态度n 引。实验表明：对游戏运行机制的研究不够充分，不能很好地 阐明游戏中出现相关现象的原因，不能清楚地阐述其中蕴含的原理是将游戏应用 到课堂教学中的障碍n 引。另外，游戏中不仅要有真实的场景( 例如历史) ，而且 要对其中的问题进行精确化阐述n 引，这是游戏者将游戏进行下去的重要原因。除 此之外，将游戏引入课堂教学的案例还有：将文明游戏作为美国中学的教学 内容加以应用，利用帝国时代教授历史知识，利用大航海时代教授航海 方面的知识，利用模拟城市教授金融知识n 引，利用模拟人生教授社会技 能等n7 j 。( 4 ) 让学生通过亲自制作游戏学习特定知识n 田。在这方面国外已经有了相 关研究，而且有很多专业组织开展了关于如何通过辅助学生制作包含相关学习内 容的游戏达到特定学习目的的实验。学生们可以使用简单、易操作的游戏写作工 具，模仿制作出包含特定学习内容的游戏。通过制作游戏，学生可以获取相关的 知识。例如，在2 0 0 6 年美国国家科学联盟( f a s ) 做出了一份关于游戏可以被应 用来满足对高质量的教育日益增长需求的报告，报告中阐明了通过亲自制作游 戏，学生们能够充分感受到学习的乐趣，更乐于主动学习n 引。2 0 0 8 年的2 月8 号由g a m eb u i l d e r sa c a d e m y 公司运营的通过让学生们利用他们在学校里学过的 知识来构建二维视频游戏的计划，丰富了孩子们在制图、识图、代数学方面的知 识，提高了孩子们的创作性思维能力和写作能力，使学生们意识到了学习知识的 重要性。 6 、教育游戏的设计与制作 研究者们基于不同的理论基础提出了各种教育游戏的设计思路与模型。其中 的代表是：有研究者提出体验性游戏学习模型，强调“流体验”在游戏学习中的 3 硕士学位论文第一章绪论 意义乜，提出教育游戏应当关注以下几个方面：故事讲述、游戏平衡、提供角色 扮演体验、增加让人震撼的效果、减轻学生的认知负荷；有研究者针对特定的学 科探讨游戏的设计方法；有研究者对如何将游戏与教育结合进行了相关的研究， 探讨了如何开发教育游戏使其在教育性与游戏性上取得平衡口2 1 。 1 3 研究目的与意义 1 3 1 研究目的 从以上关于教育游戏的研究可以看出，虽然关于教育游戏的设计、使用的研 究已相当丰富，但是缺乏将教育游戏的设计、制作与使用结合的相关研究，这样 势必造成教育游戏设计、制作与使用的脱节，既不利于商业开发机构开发教育游 戏，又不利于将教育游戏应用到教学工作中。因此，有必要对教育游戏的制作与 使用方法进行结合性研究，从而为教育游戏的制作与使用提供可行的开发框架， 减少将游戏与课程学习结合的阻力，更好地发挥游戏学习应有的作用。 国内对教育游戏的研究，集中于理论方面，缺乏将教育游戏的理论与制作、 使用方法进行结合的研究。为了解决这个问题，本研究将把教育游戏的相关理论 和具体的制作与使用结合起来进行研究，详细阐述教育游戏开发与使用的整个过 程，以便开发出能够满足深度学习需要的教育游戏髓引，并且通过使用教育游戏开 展学习促进学生对知识的建构、迁移、应用，提高学生利用知识解决实际问题的 能力，开阔学生的视野，提高他们适应未来生活的能力瞰2 5 | 。 1 3 2 研究意义 1 、游戏作为一种“在做中学 的学习方式日益引起学者、专家、教育工作 者、游戏公司的关注，它作为一种能够提供高质量学习的手段，理应在学生的学 习、生活中发挥作用，更好地为学生服务。本研究将深入探究游戏与教育结合的 方法，以期广大教师能够更好地利用游戏开展教学，使学生们通过游戏学习激发 学习兴趣，掌握知识、技能，提高解决问题的能力，实现对知识的迁移应用。 2 、通过呈现浅层次知识和过关答题的游戏学习过程，能够让学习者获得特 定的知识点，但是它们是凌乱的，并不足以让学习者建构起其对整个问题的认识， 不能有效地促使学生开展反思以及将知识进行迁移与应用。而且这样的游戏学习 过程缺乏有效的促使学习者开展反思的机制，学生缺乏对问题的深入探讨，而这 也是导致游戏给游戏者带来负面效应的重要原因。将深度学习思想融入到游戏学 习过程中，能够使游戏者对于导致不同游戏结果的策略、游戏中的文化现象、历 史事件、特定人物主动开展批判与验证性的学习，这样的反思性学习不仅能够提 高学生的思辨能力，而且能够有效地消减游戏带来的负面效应。 3 、将游戏融入课堂教学存在很大的困难，主要原因有：( 1 ) 游戏学习进度与 4 硕士学位论文第一章绪论 教学时间的冲突。( 2 ) 游戏内容与教学内容的符合程度。( 3 ) 缺乏对游戏学习结果进 行有效评价的机制。( 4 ) 商业游戏的版权与使用权的限制导致可选的教育游戏范围 的狭窄。( 5 ) 教师不具备开展游戏教学的能力，导致其不乐于将游戏应用到教学中。 ( 6 ) 游戏缺乏有效的文档来帮助教师在规定的时间内设计游戏教学。( 7 ) 教师不能担 当起指导者的作用，使得游戏学习目标无法实现。( 8 ) 应试性的考试制度导致游戏 学习时间受限等嘲。本研究力求采用合适的机制减少将教育游戏应用到教学中 的难度，促进教育游戏在教学中的应用。 4 、在2 1 世纪，教育游戏被赋予了更多的涵义，它不仅是学生获取知识的工 具，而且其对于培养人才的意义也得到了更多重视。譬如，美国将游戏上升到 2 1 世纪人才培养的战略高度。学生们可以通过游戏预演未来的生活，开阔视野， 提高素质，从而为未来的生活与工作打下基础，因此，对于如何利用教育游戏培 养人才的研究是势在必行的。 5 、通过实际问题的解决提高学生应对突发事件的能力 突发事件是不在预料之中的、突然发生的事情，它打破了日常工作流程、影 响了正常生活节奏，可能产生不良后果1 。譬如，地震、海啸、山洪等自然灾害， 美国9 1 1 恐怖袭击这样的人为灾害以及“非典”这样既含自然因素也包含人为因 素的事件都应该算突发事件。以火灾为例，每年因火灾致死的人不计其数，而相 当的原因是被困人员在发生火灾时没能采取准确而及时的逃生策略。这种知识与 技能的获取是无法单靠识记来解决的，而游戏却能为学生提供真实而安全的学习 情境，学生可以通过真实的训练掌握在特定火场条件和逃生条件下的逃生策略， 并构建出具体情景下的“火场脱险知识图 ，从而在火灾发生时能够将知识进行 有效迁移，更快速而安全地逃离火场，提高面对突发火灾事件的能力。 1 4 研究内容与创新点 1 、研究内容 为了达到上述的研究目的，论文将结合深度学习理论、知识可视化理论详尽 阐述教育游戏的设计、制作与使用模式，从而为学生在游戏过程中有效地开展深 度学习提供条件。论文的核心是如何将深度学习理论和知识可视化理论融入到教 育游戏开发与使用的过程中。在提出促进深度学习的教育游戏的开发与使用模式 后，笔者将结合此模式具体制作一款名称为“火场脱险 的游戏，并详细阐述其 使用模式。 2 、创新点 论文的创新点是将知识可视化理论应用到游戏开发与使用的过程中来实现 在游戏过程中有效开展深度学习的目的，并且结合教育游戏理论和具体的制作过 5 硕士学位论文第一章绪论 程进行了实例化研究，为教育游戏的开发与使用提供了具有可行性的参考框架， 减少了将游戏应用到教学中的阻力，从而能够有效发挥游戏对于人才培养的作 用。 1 5 研究方法与论文框架 为了深入研究本课题，笔者运用了量化研究与质化研究相结合的方法。具体 方法有：文献调查法、个案分析法、实例制作法。 本论文分为五部分。第一部分是绪论。其论述了教育游戏的研究现状，阐述 了研究内容、目的、意义以及研究方法与框架；第二部分是游戏与深度学习的关 系。其论述了深度学习的理念，阐述了深度学习对于游戏学习的意义，利用游戏 开展深度学习的困难以及将深度学习融入游戏学习的策略；第三部分详细论述了 应用知识可视化方法开发教育游戏。其阐述了知识可视化方法的概念与应用方 法，知识可视化方法的使用价值，知识可视化方法在游戏开发中的使用价值以及 将知识可视化方法应用到游戏开发的策略。第三、四部分为教育游戏的开发与使 用提供了理论指导；第四部分是促进深度学习的教育游戏的制作与使用。其阐述 了结合深度学习理论和知识可视化方法的教育游戏的制作与使用模式，并结合 “火场脱险”游戏对以上模式的使用方法进行了详尽的阐释；第五部分是总结与 展望。这一部分对论文的研究工作进行了总结，同时也对未来的教育游戏发展之 路进行了展望。 6 硕士学位论文 第二章游戏与深度学习 第二章游戏与深度学习 2 1 教育游戏与游戏学习 1 、教育游戏与游戏学习的内涵 关于教育游戏的说法不一，常用的有严肃游戏( s e r i o u sg a m e s ) 啪1 、娱教 技术( e d u t a i n m e n t ) 等，其包括“游戏学习”和“游戏学习软件 两个层面的 涵义。相对于“教育游戏 来说，“游戏学习 更专注于游戏学习的过程，侧重 于如何使用教育游戏软件开展学习，其涵义要比教育游戏狭窄，属于教育游戏的 下属概念。结合本文的研究内容，笔者将教育游戏的涵义阐述为：“教育游戏提 供了模拟现实的情境，它通过提供充满未知、探究和挑战的可信化学习环境汹1 ， 在认知脚手架的辅助下，充分激发学习者的学习动机啪1 ，使学习者能够主动探寻 知识，不断建构、修改、完善头脑中的知识图式，实现对知识的迁移与应用，最 终实现帮助学习者掌握特定的知识、技能的目的。简而言之，教育游戏就是 通过游戏学习过程来达到既定的教育目的的游戏学习活动或者游戏学习软件。 2 、教育游戏的本质 教育游戏的本质是让学生通过游戏学习过程掌握特定的知识与技能。游戏学 习与课堂学习相比更富乐趣，能够为学生提供可信的学习环境，帮助学生采用合 适的学习策略来开展学习。用于巩固知识点的游戏学习，可以采用批量问答的游 戏学习策略。例如，北京娱教网络科技有限公司开发的k 1 2 p l a y 快乐世界采用的 就是竞答式游戏学习策略，这种学习方式通过竞争、合作、交流、激励机制能够 达到让学生掌握与巩固特定知识点的作用，这对于浅度学习是很有效的，但是却 不能有效地激发学生主动建构知识并应用知识来解决问题，也不能很有效地培养 学生的探究、发现能力，而深度学习却能对这个问题加以解决。教育游戏的应用 范围越来越广，不仅在课堂知识的学习中被大量采用，而且在职业培训、专业 训练中也被大量应用，因此其在提高学习者素质的层面被赋予了更高的意义。2 1 世纪对人才的培养提出了更高的要求，新课程改革也调整了人才培养目标，更加 重视学生的解决问题能力、独立思考能力、知识探究能力、信息获取与加工能力 等的培养脚1 。但是常规教学迫于教学进度、升学考试以及教学媒体等方面的限制， 并不能满足上述人才培养的要求，而教育游戏却可以大显身手，它能够满足培养 学生多方面的素质与能力的要求。 7 硕士学位论文 第二章游戏与深度学习 2 2 通过游戏开展深度学习 2 2 1 在游戏中开展深度学习的价值 席勒说：“只有当人充分是人的时候，他才游戏；只有当人游戏的时候，他 才是完全的人。在学习的革命一书中，作者提除了“玩就是学习，玩是最 有影响力的学习方式之一 的观点。从以上以及其他相关学者的研究中，不难发 现游戏与学习之间存在紧密的关系，游戏者玩游戏的过程就是学习的过程。游戏 为学习者提供了思考、反思与自我决策的可能，通过既惬意又富有严肃意义的游 戏过程，学习者能够强烈地感受到获得成就感和突破未知的欣喜与愉悦。学生通 过在游戏所提供的真实的问题情景中主动探寻知识、技能，进行针对某个问题的 深度学习，可以提前预演未来的生活，掌握未来所需的知识与技能。 从本质上说，深度学习是一种学习理念，它体现了主动学习、探究学习、协 作学习以及终身学习的思想，它要求学习者根据自身的兴趣和需求，在深刻理解 学习材料的基础上，积极主动地使用各种策略与方法来开展学习，具体方法包括： 广泛搜集资料并试图找出其联系、开展头脑风暴、批判性思考、反思学习过程和 结果、提问、把知识和日常生活相结合等。学生通过批判地获取知识，能够实现 有意义的学习引。因此，深度学习要求学生理解与批判知识，要求学生构建并应 用知识，学会将所学知识迁移应用到真实情境中m 1 。 通过在游戏中开展深度学习，学习者可以培养建构知识、迁移知识与应用知 识的能力。学生通过在游戏所提供的真实情境中主动开展学习，可以借助游戏所 提供的丰富的游戏条件，构建出结合具体情境的问题解决策略知识图，将游戏世 界与真实世界进行嫁接，顺利地将在游戏学习中获取的知识迁移应用到现实的真 实情境中，实现有意义的学习。而且在利用游戏开展深度学习的过程中，学生能 够主动开展探究性的游戏学习过程，从而有利于自身多方面素质的提高，这样的 深度学习对于2 1 世纪的人才培养是有积极意义的。 2 2 2 在游戏中开展深度学习的困难 l 、如何评价学习者内隐性的学习结果? 深度学习要求学习者主动探寻知识。深度学习和浅度学习的本质区别可以归 结为是否进行反思性学习 3 5 o 如果学生在学习过程中开展反思，则可以认为其开 展的是深度学习，反之则是浅度学习。反思是建构知图式的关键环节，学生只有 通过反思才能构建出关于某一问题领域的知识结构图，否则，学生获取的知识是 零散而不成系统的。反思学习是主观的思维过程，其学习结果是内隐的。因此， 游戏学习研究者如果要使外部世界承认反思学习的结果，则必须设法将学生内隐 的学习过程转化为可以对其开展评价的直观的学习结果，即必须采用合适的策略 使得游戏者将其反省性的游戏学习过程予以呈现。唯此，才能使人们对游戏者的 8 硕士学位论文第二章游戏与深度学习 学习结果开展评价。通过利用知识图来开发游戏和让学生在游戏学习时绘制知识 图的策略可以解决上述问题。 2 、如何根据游戏者的决策来动态地呈现游戏内容以保证学习绩效? 因为游戏者在学习过程中存在“专家经验 的差别，所以游戏要能根据游戏 者的“专家经验 ，为其提供相符的学习内容，从而保证学生的学习绩效。游戏 学习要采用合适的机制对游戏者的专家经验进行评判，从而根据评判结果智能化 地呈现学习内容，充分发挥游戏中所包含的“学习支架 的作用，尽量提供与游 戏者的专家经验相符的学习内容。游戏通过跟踪游戏者专家经验的获取程度，可 以评价游戏者对特定学习内容的掌握情况，从而帮助游戏者有目的的矫正与完善 相关知识。让学生开展诊断式游戏学习可以帮助学生对知识进行查漏补缺，完善 特定学习内容的知识图式，这样的游戏学习方式能够满足课堂教学的需要。 3 、如何激发游戏者的学习动机，提高其开展深度学习的热情? 深度学习是学习者主动探寻知识的过程，因此不能靠强制的方法，只能给学 生创造条件，逐步引导他们形成深度学习的习惯。游戏要引导学生在学习过程中 主动开展反思，主动探寻概念与概念，事物与事物之间的联系，主动建构、完善 知识图式，主动通过试探性的学习掌握特定问题的解决策略。通过在游戏中为游 戏者提供丰富的可变条件，可以引导游戏者逐步开展探究并保持开展深度学习的 热情驯。 4 、如何合理地应用各种学习策略，提高学习绩效? 不同类型的知识、技能的获取需要采用相应的学习策略。因此，游戏者在利 用游戏开展深度学习时要采用合理的游戏学习策略，只有利用与游戏学习内容相 符的游戏学习策略开展学习，才能最大化地提高学习绩效。通过在游戏学习时采 用与游戏学习内容相符的游戏学习模式可以帮助游戏者提高学习绩效。 5 、如何安排游戏学习中的教师角色，保证教学效果? 学生利用游戏开展课堂学习或者课外自主学习要有具备合理角色的“教师 的指导，否则，游戏者将很容易在游戏中迷失学习的方向，不能完成既定的学习 任务，因此游戏的设计要合理安排教师在游戏学习中的角色，保证学生完成既定 的学习任务。在课堂中的游戏学习，教学目标非常明确，需要教师强势控制学习 过程，因此游戏的设计可以弱化游戏中的教师角色；在课堂的游戏学习，为了达 到明确的教育目的，则应该强化游戏中的教师角色的设计。 6 、如何为学习者提供有效的帮助，促进学生对知识的反思、建构与应用? 学生在游戏学习过程中会遇到各种困难。譬如，无法通过某个关卡，无法及 时掌握游戏的操作方法与玩法等，因此，游戏者在游戏学习过程中需要合理的帮 助( 包括游戏中的提示信息、知识档案、与游戏玩家的交流等) 来流畅地开展游 9 硕士学位论文第二章游戏与深度学习 戏学习，减少厌倦情绪口7 1 。在游戏学习过程中以及游戏学习后，采用合适的策略 必须被采用以让游戏者对特定问题开展反思，从而促进他们构建知识之间的联 系，从而端正或者加深对特定问题的理解。 7 、如何减小在课堂内外开展游戏学习的阻力? 将游戏应用到课堂教学中会很大的难度，造成这种状况的原因主要有两个方 面：( 1 ) 课堂授课有时间限制，教学绩效目标明确，需要在规定的时间内完成既定 的教学任务，而游戏学习需要大量时间，因此，两者之间存在矛盾。( 2 ) 教师在开 展游戏教学时很难寻找到合适的教育游戏资源，即使有教育游戏资源也没有关于 其学习内容的具体全面的参考资料，因此，教师很难在短时间设计好游戏教学， 因此，两者之间势必存在矛盾。通过让学生将游戏学习内容绘制成知识图可以为 教师开展游戏教学的设计提供细致的学习内容设计参考，从而解决上述矛盾。 2 2 3 通过在游戏过程中解决问题以开展深度学习 深度学习本质上是一种学习理念，深度学习重在培养学生主动、积极学习态 度。通过让学生在游戏中开展对于特定问题解决策略的学习是一种开展深度学习 有效途径侧。在游戏学习过程中，存在丰富的可变条件，这些可变条件的设置可 以为学生的学习创设足够的探索空间，学生在自由探索的过程中能够充分激发自 身的学习动机，调动自身的学习积极性，主动地开展深度学习。游戏为游戏者提 供的游戏条件是现实情境的反应，因此，游戏者可以借助于游戏所提供的情境构 建基于真实情境的知识图，这种结合具体情景构建的知识图更容易激发学生将在 游戏学习中获取的知识迁移应用到现实情境中。 因此，论文提出了通过让学生在游戏中解决问题来实现深度学习的思路。其 具体内容是：游戏为游戏者提供模拟现实的丰富的游戏条件，学生可以在其中进 行充分、自由地探索，通过解决针对具体情境的问题，构建基于具体情景的问题 解决知识图，在此基础上能够将在游戏学习中获取的知识迁移、应用到现实情境 中。学生通过解决问题的游戏学习，掌握针对特定问题的解决思路，从而在将来 面对此问题时能够对其进行有效地解决，以更好地适应未来的学习与生活。上述 深度游戏学习的思想，将在游戏设计与制作的过程中得到展现。 2 2 4 在游戏中开展深度学习的意义 1 、减少实际训练的风险 学生利用游戏针对某个问题开展深入探究，可以在保证生命安全的前提下完 成既定的训练目的，有代表性的例子是美国军方利用游戏开展军事训练。学生当 在真实环境中学习特定知识比较危险时，可以借助游戏学习。另外，演练的学习 方式不能提供所有的真实情境，学生并不能依靠这种学习方式遍历错综复杂的问 题情境啪1 。而且学生开展演练的过程是按照事先拟定的方案执行的，无法自由探 1 0 硕士学位论文第二章游戏与深度学习 索问题情景，演练学习与游戏学习相比不能有效地激发学生的学习积极性，其学 习目的更多的是强化、巩固学生头脑中原有的认识。这种学习方式不是主动学习， 不能引导学生积极思考与反思，不能满足深度学习的要求。 2 、提高学生的参与度、激发学生的参与热情 游戏学习可以为游戏者提供丰富、真实、复杂的问题情境，为游戏者进行多 路径自由探索提供了空间，游戏者可以根据自己的兴趣与需要选择探索路线。这 种学习过程给学生提供了足够的自由度，能使学生在学习过程中获得充分的自我 满足感，它克服了被动学习的缺点，能够提高学生的参与热情咖，。 3 、有利于学生对知识进行迁移与应用 游戏能够模拟现实情境，从而为游戏者进行知识的迁移与应用创造了有利的 条件。之所以通过游戏学习更容易促使学习者对知识进行迁移与应用，是因为游 戏的问题情境是现实情境的真实反应，游戏者通过在游戏中解决现实中的真实问 题，当然可以更容易地实现知识的迁移与应用。 4 、有利于学生培养多方面的素质，更好地适应未来的生活 游戏为游戏者提供了上演未来生活的舞台，游戏者在这里可以尽情展现自 我，尽情锻炼自我，游戏为游戏者提供了发现自我与完善自我的机会。 5 、通过在游戏中开展深度学习，学生可以端正对待事物的正确态度 不可否认，游戏有很多负面效应。譬如，有的游戏中带有色情、暴力、种族 歧视等内容，因此，如果在进行游戏时需要让学生对相关问题开展反思，则可以 使学生端正对待那些消极事物的正确态度，从而消减游戏所带来的不利影响。通 过对某个问题开展多维度的深入学习，是减小游戏负面影响的有效途径。 硕士学位论文 第三章应用知识可视化方法开发教育游戏 第三章应用知识可视化方法开发教育游戏 3 1 知识可视化方法的概念及应用方法 e p p l e r ，m j b u r k a r d r a ( 2 0 0 4 ) 认为：知识可视化( k n o w l e d g e v i s u a l i z a t i o n ) 是在科学计算可视化、数据可视化、信息可视化基础上发展起 来的新兴研究领域，它采用直觉的方式来表示知识结构h ，应用视觉描述促进群 体知识的传播与创新h 2 l 。由于知识的组织情况会影响到学习者的智力表现，因此 帮助学习者去组织知识与学习知识一样重要，而知识可视化方法在其中能发挥重 要作用。知识可视化方法可以帮助学习者重组、重构、描述、传达和评价知识， 帮助学习者将内在的隐性学习过程转化成可视的学习结果。学习者利用可视化的 学习结果可以对自身的学习过程开展评价，从而能够改正错误的知识内容，明确 具体情境下的问题解决策略，理清知识脉络，在此基础上更容易将知识应用到实 际的操作环境中，最终达到理解知识、掌握知识并且应用知识的深度学习的目的。 所有能够实现知识表达与传递作用的工具与方式在广义上都是知识可视化 方法。e p p l e r b u r k h a r d 将知识可视化技术概括为六种类型：1 、启发式草图 ( h e u r i s t i cs k e t c h e s ) ：作用是通过绘制问题解决的草图使得在小组之间产生 新的见解；2 、概念图表( c o n c e p t u a jd i a g r a m s ) ：作用是将信息进行结构化 信息表示，从而展示知识间的关系h 朝；3 、视觉隐喻( v i s u a lm e t a p h o r s ) ：作 用是将抽象数据映射成具象事物，使得问题更容易理解；4 、知识动画( k n o w l e d g e a n i m a t i o n s ) ：作用是将知识内容由静态的转变成为动态的、可交互的，从而有 利于对知识内容的辨别、识记；5 、知识地图( k n o w l e d g em a p s )：作用是通过 将知识按照专家的知识掌握情况绘制成结构性知识，便于为学生学习提供导航； 6 、科学图表( s c i e n t i f i cc h a r t s ) ，作用是构建数字支撑图表，便于直观地阐 述问题。除了以上的知识可视化工具，另外还有两种常用的知识可视化方法，分 别是认知地图( c o g n i t i v em a p ) 和思维导图( m i nm a p ) 。 认知地图是人们在过去经验的基础上，产生于头脑中的，某些类似于一张现 场地图的模型，是一种对局部环境的综合表象，既包括事件的简单顺序，也包括 方向、距离，甚至时间关系的信息。 思维导图是表达发射性思维的有效的图形思维工具。思维导图运用图文并重 的技巧，把各级主题的关系用相互隶属与相关的层级图表现出来，把主题关键词 与图像、颜色等建立记忆链接。思维导图充分运用左右脑的机能，利用记忆、阅 读、思维的规律，协助人们在科学与艺术、逻辑与想象之间平衡发展，从而开启 1 2 硕士学位论文第三章应用知识可视化方法开发教育游戏 人类大脑的无限潜能，它是一种将放射性思考具体化的方法。放射性思考是人类 大脑的自然思考方式，每一种进入大脑的资料，不论是感觉、记忆或是想法一 包括文字、数字、符码、食物、香气、线条、颜色、意象、节奏、音符等，都可 以成为一个思考中心，并由此中心向外发散出成千上万的关节点，每一个关节点 代表与中心主题的一个连结，而每一个连结又可以成为另一个中心主题，再向外 发散出成千上万的关节点，而这些关节的连结可以视为学习者的记忆，也就是学 习者的个人数据库。 人类从出生即开始累积这些庞大且复杂的数据库，大脑惊人的储存能力使我 们累积了大量的资料，经由思维导图的放射性思考方法，除了加速资料的累积量 外，更多的是将数据依据彼此间的关联性进行分层分类管理，使资料的储存、管 理及应用更系统，从而加快大脑运作的效率。 思维导图为人类提供一个有效的图形思维工具，藉由图文并茂的技巧，它开启了 人类大脑的无限潜能。思维导图充分运用了左右脑的机能，协助人们在科学与艺 术、逻辑与想象之间平衡发展。由于思维导图具有完整的逻辑架构以及采用全脑 思考的方法，近年来它已经被广泛地应用到学习及工作中，为人们节省了大量的 时间以及物质资源，它将对个人或公司绩效的提升产生令人不容忽视的巨大功 效。 思维导图与和传统的学习记忆方法相比有较大的优势，主要体现在以下三个 方面： l 、学生使用思维导图进行学习，可以成倍提高学习效率，增进理解和记忆 能力。譬如，通过使用关键字强迫学习者在做笔记时思