探究式教育游戏学习交互设计

1、探究式教育游戏学习交互设计 【摘要】交互是学习和游戏共有的重要因素,对于促进快乐学习为目的的教育游戏,好的学习交互设计至关重要。文章通过对探究式教育游戏中学习者与游戏界面的操作交互设计,以及与探究式游戏活动、指导者和同伴的信息交互设计的一些探讨,以期提高探究式教育游戏设计时对显性学习交互的支持,进而促进学习者隐性的概念交互,形成知识的建构。 【关键词】教育游戏;探究式教育游戏;学习交互;学习交互设计 【中图分类号】G420 【文献标识码】A 【论文编号】10098097(2010)05004505 引言 美国娱乐商会(EMA)2007年报告“美国境内游戏销售额已经超越了DVD影碟,游戏业取代好

2、莱坞成为娱乐产业领头羊的趋势越发明显”1;美国财经杂志巴伦周刊2009.9.1(网络版)原引暴雪(Activision)之言:“预计视频游戏产业将击败电影和电视产业,并有望在5年内实现”2。尽管其缘由复杂,但不可否认的是,游戏有别于电影、电视及其它艺术媒体的交互性特点(Crawford,1982),能够使游戏玩家参与并控制着游戏情境及进程,使游戏受众不断增加,并使游戏收入超过电影、电视产业的主要因素之一。然而,与近年商业游戏之成功形成鲜明对照的教育游戏经营惨淡,尽管成因亦较复杂,但教育游戏的交互性缺位因素,应该是不容忽视的问题。 尽管商业游戏与教育游戏同属于游戏的形式,尽管商业游戏中的交互极为

3、丰富,然而,其目标与教育游戏存在差异甚至时而相左,特别是当基于某种教学模式而设计的教育游戏(如探究式教育游戏),由于教学目标之要求、教学内容之承载后,所设计的教学游戏任务、教学活动及贯穿于一个主线任务或者支线任务之间的关系,与商业游戏的故事情节之贯通性方面还存在不小的差距。要完全生套商业游戏的交互,显然难达目的,而且也难以实现教学内容承载及突现知识之间的相互关系。对于以探究活动为主的探究式教育游戏来说,分析其中存在的学习交互方式、类型,怎样设计这些学习交互,才能更好地促进探究式活动的开展和游戏进程的深入就显得尤为重要。 一 教育游戏的交互及其设计 交互,意味着某种共同的或者相互的行为,在这一行

4、为中,人或者事物互相影响了对方3。在计算机及网络中,交互可看作为实现特定的目的,按照事先规定好的信息的交换系列或交换模式,进行双向的信息交流。而教育游戏的交互也就是学习者在教育游戏中,为达到游戏性或教育性的目的,与教育游戏系统中各个因素之间的相互作用和影响。 由于教育游戏具有游戏性和教育性双重特性,因此,其中应至少存在两方面的交互,一方面是维持其游戏性的交互,也就是保证游戏的可玩性,增加游戏趣味性等方面的交互,如常见游戏中的杀怪升级,玩家扮演角色之间的技能竞技等;另一方面是提高其教育性的交互,也就是游戏元素、游戏情节甚至情境等所承载的促进学习者对知识意义建构的学习交互。当然,二者并非是泾渭分明

5、的,经常是统一于同一交互过程中,如游戏中的合作,既让玩家感受到与人交往的乐趣,又实现了他们之间经验的交流。 教育游戏的交互设计,就是对教育游戏系统中与学习者相关的行为方式的定义和设计,既要包括游戏中基本功能的交互,又需考虑其中的特征交互。而具体到教育游戏的学习交互设计中,就是通过对学习者在教育游戏学习活动中学习交互行为的分析、规划,进而在游戏设计时进行实现,来更好地促进学生的学习。由于游戏的类型不同,其交互的形式、种类也有别,更为重要的是交互设计的侧重点也会有所不同,如动作技能类游戏,更多关注的是游戏者的动作操作交互的设计,而对于策略类,探险类,更多关注的是游戏者与游戏情节、内容之间的交互设计

6、。而在教育游戏的设计时,对于游戏性方面的交互,商业游戏中有很多的经验可以借鉴,但其中的学习交互却很少涉及,这就需要我们做进一步的研究。 二 探究式教育游戏的学习交互分析 对于信息技术环境下的学习交互,我国学者陈丽提出了网络学习中教学交互层次塔:认为在信息技术支持下,学习过程主要由三个层次的教学交互完成:(1)学生与媒体界面的操作交互;(2)学生与教学要素的信息交互;(3)学生的原有概念和新概念之间的交互。其中,信息交互主要包括:学生与学习资源的交互、学生与教师的交互,以及学生与学生的交互4。而概念交互可看作学习者通过信息交互,新旧概念之间产生矛盾,进而发生对新知识的同化或顺应,最终实现知识的自

7、我建构。由于教育游戏同网络学习一样,学习者都是基于一定的信息技术平台,与同伴、教师、学习内容等学习要素交互,来进行学习活动,两者外在的学习活动过程相似,只是内在的学习活动形式有所不同,甚至有的教育游戏还可看作一种新的网络学习方式,因此将教学交互层次塔理论移植到探究式教育游戏的交互设计中是可行也是具有一定的指导意义的。 为此,笔者认为基于探究式教育游戏的学习活动中,存在的学习交互可由图1表示,主要包括学习者与游戏平台(主要是指计算机)的操作交互,与游戏内容、指导者和同伴的信息交互,以及学习者自己头脑中的概念交互三个部分。其中,由于概念交互发生在学习者的头脑中,无法直接对其观察,因此是隐性的学习交

8、互,而操作交互和信息交互为显性的学习交互。学习者操作计算机,如鼠标、键盘等,参与到探究式教育游戏中;在游戏过程中,学习者投入到探究式游戏情境中,接受游戏任务,进行自主探究,与游戏内容进行信息交互,在此过程中,学习者还要与指导者和同伴之间进行交流协作,如通过与NPC角色对话获得线索和信息,与教师或同伴交流获得帮助指导,实现经验共享等,而且与他们的交互不只存在于游戏内,游戏外同样可能发生;最后学习者通过操作交互和信息交互反馈的信息,进行自我评价和反思,从而产生新旧知识之间的的概念交互,根据反思的结果进一步操作游戏,最后完成探究任务,形成对知识的意义建构。 三 探究式教育游戏中的学习交互设计分析 依

9、据以上对探究式教育游戏的学习交互的分析,我们认为至少要用以下学习交互设计的策略(如表1)来指导探究式教育游戏的交互设计。 其中,学习者与游戏界面的操作交互是其它交互的基础,在操作交互设计时,应当减少因操作设计不当而引起学习者在操作控制上的外部认知负荷,并增加其对游戏的控制感,从而保留更多精力用于对游戏的探索活动中。 对于信息和概念交互,由于概念交互是发生在学习者头脑中的,属于隐形交互,无法直接对其进行设计,但它与信息交互并不是互不相关的,概念交互发生在信息交互的过程中,是同一学习过程中同时发生的两个层面的交互,因此我们可以通过游戏中显性的信息交互来促进概念交互的发生。我们知道概念交互的过程也就

10、是意义建构的过程,而高水平的意义建构主要受三个条件的制约:学习材料的可理解性,学习者的先前知识水平,以及学习者的建构性加工活动5。学习材料的可理解性就是所学内容要具有逻辑意义,要符合客观实际的正确认识,一般课程的学习目标都是经过精心编排的,是人类认识成果的总结和概括,因此按照学习目标来设计游戏的学习内容就保证其可理解性;学习者的先前知识水平也就是学习者原有的认知结构,学习者正是在原有认知结构基础对新的知识进行同化或顺应,在游戏设计时就要依据学习者原有的知识水平进行任务和问题的设计;而学习者的建构性加工活动表现在探究式教育游戏中就是学习者在游戏环境内的探究式游戏活动,学习者正是在与游戏的互动探究

11、过程中来建构知识的,因此游戏的信息交互设计应有效的支持学习者的探究式学习活动,从而促进学习者完成对知识的建构性加工活动。下面对探究式教育游戏中具体的操作交互和信息交互设计进行一些阐述。 四 探究式教育游戏中的操作交互设计 操作交互就是学习者操作输入设备(如键盘或鼠标)与教育游戏界面进行互动。虽然有难度的操作可能会增加游戏的可玩性,但优秀的游戏操作设计绝对不会把问题留在操作控制方面不要让玩家摸索如何去操作游戏,而是让他们去探索游戏世界6。对于以促进学生学习为目的的教育游戏来说,在不影响学习者信息交互行为的基础上,操作交互应当越自然越容易操作越好,使得学习者不会浪费更多精力在对游戏的操作上,进而影

12、响到学习认知行为。 当玩家不会因对游戏控制操作问题而干扰其游戏体验时,实际上是由于他已经熟悉和适应某种控制操作模式了,这种适应可能是在玩几个操作控制方式相似的游戏的过程中建立的,这意味着这些游戏建立了一种事实上的标准模式7,因此,在设计操作交互时应了解同类游戏是否已经有类似的标准模式,如果有的话,应尽量遵守。如在游戏角色控制方面,用鼠标控制角色的行动或者用键盘的方向键控制游戏角色的上下左右,鼠标控制游戏角色的视角等,而在游戏界面交互设计方面,界面的上下边界排列分布游戏的信息和功能按钮,中间留大的游戏空间让学生投入其中进行探索。另外,游戏操作设计时可以提供给玩家更多的选择性,让玩家根据自己的喜好

13、进行设置,同时又增加玩家对游戏的控制感,例如让玩家自定义游戏行为的快捷键。 五 探究式教育游戏中的信息交互设计 信息交互是探究式教育游戏学习交互的重点,可以说它的好坏是直接关系到概念交互,也就是游戏化学习能否产生的关键。学习者正是在各种信息交互过程中,在自己原有观念基础上,对各种信息加工处理,不断调整自己原有认知结构,来获得新的知识。如前所述,它主要由学习者与游戏内容、指导者和同伴的交互构成。 1 学习者与游戏内容的交互设计 学习者与游戏内容的交互主要表现在学习者参与游戏活动的过程中,如完成游戏中的探究任务。在探究式教育游戏中,学习者与游戏内容交互的过程是学习者进行游戏化探究式学习活动的过程,

14、也是学习者建构性加工的过程。一般来说,探究式学习活动通常包括:创设情境、启发思考、自主探究、协作交流、总结提高五个环节8。在探究式教育游戏中,我们可以通过不同的学习交互设计来对各个环节进行支持,来实现学习者与游戏化学习内容的信息交互,进而促进学习者概念交互发生。如表2所示:可通过设计游戏情境来为学习交互创设探究的环境,任务和冲突的设置来启发学习者的思考,预设角色、道具、实体对象等游戏元素来引导学习者进行自主探究,交流功能和合作机制的实现来支持交流与协作,任务反馈机制的设计来促进学生反思,进而得到提高。下面逐一阐述各个环节的交互设计。 (1) 游戏情境的创设 建构主义学习观认为情境对于学习有着重

15、要的作用,脱离情境的学习将会产生“惰性”的知识。情境的创设也正是教育游戏的优势之处,它可以为学习者创造一个很好的虚拟学习实践场。由于游戏的情境是学习者与游戏化学习内容交互的一个主要影响因素,也会影响学习者隐性交互产生的动机,因此游戏情境的创设对于探究式教育游戏学习交互的设计来说是必不可少的。 认知心理学研究表明,学习情境与日后运用所学知识的实际情境应尽量相类似,这样将有助于学习的迁移。因此在教育游戏情境创设中,要力求接近和模拟现实生活。使学习者在类真实的问题情境中进行学习。如:香港中文大学开发的农场狂想曲是给学习者创设了一个虚拟农场,学习者来充当农场主,通过对农场的经营和管理,来综合学习地理、

16、农业、环境、经济、政府、社会等学科知识,并培养解决问题、协作学习、资讯科技等相关能力9。当然,情境中也应包含一些虚幻的成分,动人的游戏场景,来迎合学习者的想象力,吸引其沉浸其中。如美国印第安纳大学开发的Quest Atlantis(以下简称QA)是创设了三维多用户的虚拟的亚特兰蒂斯世界,玩家通过操作扮演的角色在虚拟的世界中进行探索,来调查亚特兰蒂斯堕落的原因,给亚特兰蒂斯委员会提出建议。 (2) 游戏任务和冲突的设置 思考是意义建构的关键,是学习者试图将当前面临的问题与已有的经验建立起非任意的和实质性的联系的过程。其中,问题可看作通常游戏中的任务或冲突,是对学习者的认知挑战,同时也激发了学习者

17、的学习动机。 设计者可根据学习目标,以及学习者现有的认知水平来进行任务设计,任务不一定是学习问题的直接表述,但其中要内含问题,这些问题必须能引出所学内容相关的概念原理,最好是非良构的、开放的、真实的,能够与学习者的原有经验产生共鸣,而解决这些问题是完成任务的前提。学习者在完成任务的过程中发现其中真正需要解决的问题,并在解决的过程中建构知识。在QA中,教师可以根据自己的教学需要,结合当地的实际情况,在游戏世界中设计探索的任务,让学生思考如何来解决任务,如Anytown游戏单元中,学习重点是提高阅读和写作,以及科学学习。学生的角色是一个小镇当地报纸的调查记者。这个小镇正面临着经济的和犯罪的考验,萎

18、靡的观光事业,停业的生意,乱涂乱写以及纵火罪。10学习者需要经过细心的调查思考,来解决一系列谜题,并将调查结果以书面形式报告给亚特兰蒂斯委员会,从而提高写作水平。而农夫狂想曲则是让学生运用农业、环境、经济等方面的知识,来思考如何经营农场来获得理想的收益。 问题还可以由学习者来设立,根据他们在游戏问题情境中产生的认知冲突,来设立他们感兴趣的问题,从而提高他们的参与感和控制感以及发现问题的能力。当然学习者设计的问题并非随意设立,需要经过教师的审核,看所提的问题是否有学习的意义,对当前所学知识是否有帮助。 (3) 自主探究的支持 探究式教育游戏中的自主探究是围绕先前的游戏任务,也就是与学习内容相关的

19、问题进行自我探索。学习者通过与NPC角色、道具、实物对象等进行交互来搜集与问题有关的信息,并主动对信息进行分析、加工、评价基础上形成对当前所学知识的认识和理解,形成自己对所学知识的自主建构。 设计者通过对游戏任务以及预想的探究过程的分析,得出需要在游戏环境中设立的NPC角色、道具、实物对象等游戏元素,来帮助和引导学习者进行自主探究。如在游戏中设立一些NPC角色,使得玩家通过与其对话来获得任务的线索和指导信息,促进游戏剧情的发展以及烘托游戏的气氛;还有提供给玩家完成任务所需要的道具,如QA中,检验水质任务中收集河水样本的瓶子;以及一些实物对象,如进出房间的门,场景之间的传送设施等。虽然这些元素是

20、设计者提前预设好的,但对于学习者来说是未知的,需要其不断的探索,不断的发现。 (4) 交流、合作功能的实现 合作交流是为了深化学生对当前所学知识的意义建构。通过与老师或同学之间对游戏任务问题的交流,在听取其他玩家的经验基础上,使各自对问题的理解更加的全面。 要实现探究活动中的交流,就需要在游戏设计中为学习者提供交流的功能,让玩家在玩游戏的过程中方便地交流沟通。比如通常游戏中的文本对话框,能够实现公共的、小组的、个人同个人的等多方面的交流。另外,游戏设计中还要能够实现玩家之间的协作,可以自由地组建小组,共同完成探究任务。这就需要游戏一方面要具有让玩家自由组队的功能,另一方面在游戏任务设置时,要设

21、置一些需要玩家一起合作才能够完成的任务。 (5) 自我反思的引导 自我反思,也就是校正自我意义建构中的不足,从而更深入地理解问题。 游戏中引发学生的反思,可以通过设计任务反馈机制来实现,当玩家依照之前对知识点的不正确或不完全的理解来做任务时,会发现无法完成任务或者得不到理想的结果。这时,玩家就会思考哪里出了问题,并尝试进一步探索,最终合理地解决问题,完成对知识点的学习。这就需要游戏设计时,对游戏任务反馈规则进行详细的分析,要分析每个任务所内含的问题,以及这些问题中所包含的知识点,每个知识点构成一个反馈点,或者几个知识点共同构成一个反馈点。根据玩家对知识点的理解程度所表现出的不同的行为给予其不同

22、的反馈。例如农夫狂想曲中,玩家不科学的操作将会影响动植物的生长,从而不能得到理想的收获。 以上五个方面的设计并不是相互独立的,而是共同构成了游戏化交互式的学习资源,来引导学习者在游戏中的探究活动,以及学习者对知识的建构性加工活动。 2 学习者与指导者、同伴的交互 在教育游戏中指导者可分为两种:NPC角色和教师角色。NPC角色上面已经谈到,主要是预设在游戏场景中为学习者提供探究的线索和指导。探究式教育游戏中教师的角色也是非常重要的,无论是情境的创设,问题的启发,学生自我探究的指导,协作交流的组织,还是总结提高的监督,都需要有教师的参与,教师扮演着指导者、组织者和评价者,甚至是同学习者一起完成任务

23、的同伴。当学习者在游戏的过程中有什么问题时,可以直接求助于教师用户,教师不是直接告诉其怎么做,而是在交互对话或活动中引导其思考,进而完成探究。在设立教师角色时,要为其设计一个合理的角色地位,使得与学习者在游戏中的关系自然化、合法化,而不会让学习者觉得是游戏外的课堂中的教师角色,从而影响学习者对于游戏的置入感。如QA中,教师在游戏中扮演着亚特兰蒂斯指导委员会的委员,学生与之交互会觉得是与游戏剧情内的角色进行着互动。另外游戏还要提供给教师用户与学生玩家交流,对其进行管理,以及评价其游戏行为的功能。 游戏中,同伴之间的交互除了上面的交流协作以外,还可存在竞争。通过竞争,既提高了游戏的挑战性,又激发了学习者的学习动机。在游戏设计时,可以设立奖励引发竞争,如玩家完成的任务越多,就会在游戏中获得越多的特殊权利,或者所扮演的角色属性越高,从而获得其他玩家的羡慕或尊重,同时也吸引更多学习者参与其中;还可以在游戏中设立一些竞赛任务,即增加了游戏性又可以检验学习者对于知