基于教育游戏的学习者学习思维分析

来源 :中国教育技术装备 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liongliong541
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  摘 要 随着信息化、多元化社会对于人才创新性、综合性要求的不断增加,学生更需要关注如何优化自身学习思维。通过尝试开发更能够体现学习者学习思维的教育游戏,在性别、学习方式、具体学习行为等维度来对于学习者学习思维进行差异分析,探究设计能够体现学习者学习思维的教育游戏的要点。
  关键词 教育游戏;学习思维;学习分析
  中图分类号:G652 文献标识码:B
  文章编号:1671-489X(2017)18-0075-04
  1 引言
  随着社会对于创新型人才、综合型人才需求的不断扩大,学校不仅要关注学生对于专业学科的学习,更要关注如何提升学生学习品质、优化学生的学习思维。目前,国内大部分关于学习思维的研究仍然专注于对于单一特定学科(如数学、地理、物理等)的学习思维研究,少有对于学习过程中广义的学习思维进行的分析和研究。而由于学习思维具有抽象、难以提取和表现的特点,目前研究者主要通过对于学习过程的分析,结合眼动等技术,来提取学习者的学习思维。
  综上,国内对于学习思维的研究已经起步,随着先进数据分析技术和测评方法的发展和应用,学习思维的研究有望取得进一步发展。但是,国内的研究仍具有一定局限性,表现为研究对象多是中小学生,对于高等教育中学习者学习思维并没有太多研究,以及缺乏对于学习思维具象方法的研究,等等。
  2 学习思维与教育游戏
  学习思维概念的界定 学习思维指学习过程中的思维活动,包括学习的思维模式,学习思维素质、思维能力的培养,以及学习过程中应掌握的多种思维方式和方法等[1]。思维是抽象的、难以观测的,一直以来,教育研究者试图通过观察学习者的学习过程,了解学习者的内部思维。
  体现学习思维的教育游戏 教育游戏是一种学生愿意投入时间精力去完成学习任务的学习方式。加拿大学者巴格利分析了新媒体联盟在2004—2012年发布的《地平线报告》,发现其中先后提出37项新技术,七项被后期的报告证实,其中“基于游戏的学习”排在第一位[2-3]。基于游戏的学习会给学习活动带来趣味性,提高学习者的学习积极性。笔者认为,经过设计的教育游戏具有表现学习者(玩家)学习思维的潜质。
  为使学习者的学习思维在学习过程中表现出来,研究者尝试多种方法来提取学习思维,如眼动观测等。然而笔者发现,少有研究者利用教育游戏作为学习思维具象化媒介进行研究。相比于其他方式,教育游戏易于开发并且更容易被学习者接受。在一个自由度较高的教育游戏中,玩家不同学习路径的选择、任务完成的不同方式、处理关卡难点的不同策略以及学习时间的个性化安排等一举一动,都可以作为学习思维的体现。研究者需要设计游戏逻辑、任务模式、游戏界面以及规划好的数据采集点,量化学习思维与学习效果的评价,从而便于总结学习思维与学习效果间的映射关系。
  以学习分析技术作为分析与评价方法 在分析过程中,研究人员会收集和挖掘大量的教育数据对学生的背景和性能进行研究。这种对学习和教学的兴趣已经发展成为一个领域,一般称之为学习分析[4]。学习分析领域是在大数据背景下,从分析领域独立出来的新兴领域。新媒体联盟在2011和2012年度发布的《地平线报告》很具有预见性地预测学习分析技术将在未来4~5年内成为主流。学习分析可以用来优化学习,开展适应性学习、自我导向的学习;可以用来评估课程和机构,以便教师在数据分析基础上为学生提供更有针对性的教学干预等[5]。
  3 实验与数据分析
  笔者采用教育游戏的模式,以录屏方式采集学习者学习过程的相关信息,并收集游戏后台保存的学习者学习成果、学习成绩等方面的数据,能够方便、准确地记录学习者的学习活动过程,以学习分析相关技术处理数据的方法,弥补他人研究过程中分析方法有限的遗憾,能够更好地选择测评维度、量化评价指标。同时也将对如何设计体现学习者学习思维的教育游戏进行探究性尝试。
  通过数据采集、学习分析等方法,评估与研究不同学习者的学习思维,丰富学习思维研究领域的研究内容和实践,对于高效学习、创新学习等进行更深入的研究;并将所得数据与分析结果反馈给学习者,帮助其认识自己学习思维方面的薄弱点,帮助其更合理地选择学习策略,促进其更高效地学习和获取知识。
  实验设计
  1)关于C 学习的教育游戏。程序设计课程具有知识点易于区分、学习思维易于体现的特点。学习者写出的程序逻辑即是其思维逻辑的体现。笔者拟以C 程序设计学习课程为例,通过有关C 学习的教育游戏的设计与开发,采用录屏方式收集学习者的学习过程数据,以学习分析相关技术为主要分析手段,对于不同的学习思维、学习风格和学习策略进行分析、研究,得出相对高效的学习思维模型。在此基础上,指出其他学习者在学习C 语言上的学习思维的薄弱之处,并给予有效的改进建议。
  实验采用基于设计的研究思路,开发过程为:框架设计→任务关卡设计→一期开发→实验→优化设计→二期开发→实验。
  2)框架与任务设计。
  ①知识点框架设计。项目组参照《C 程序设计》(谭浩强编),结合教育信息技术学系C 程序设计课程体系,梳理从程序设计基础知识到break、continue语句的知识点,将知识点进行提取后,分为低级知识点和高级知识点两类,难度分为三等,并将知识点安排进任务关卡场景。
  ②任务设计。对于任务设计方面,项目组进行两类游戏的设计,它们的题目、知识点完全相同。二者不同的是,第一种的任务设计采取“按部就班式”的学习模式,学习者按照事先確定好的顺序进行学习;第二种任务设计采取更为自由自主的学习模式,游戏自由度更高,用以进行两类学习思维间的对比研究。
  在“按部就班式”学习游戏中,玩家按照事先规定好的学习顺序进行学习,学习后答对大门处的问题即可通关。而在另一种模式下,玩家进入关卡后,知识点文件所在处会用不同颜色箭头的指出,不同颜色代表不同难度:红—较难、蓝—正常、绿—较易。游戏不限制学习者的学习路径,学习者可以自主选择知识点学习顺序,自主决定是否在学习前了解问题,在回答问题错误后是否选择回去复习等。玩家根据场景内所学知识,回答对大门处问题即可通关。同时,程序中设有“达成成就”等激励措施,提高游戏的趣味性与学习者学习动力。   逻辑示例如图1所示(以第一关场景通关事件为例)。
  为保证数据有效性,使学习者(玩家)尽可能做到遵从其自身学习思维的学习,在第二类(玩家自主学习)的游戏中每个关卡开始处均设有问题“您是否希望现在阅读通关大门处的问题”,用以强制其根据自身学习思维选择“问题→学习”或是“学习→问题”。此外,游戏在每个关卡开始处均提醒“可以自由选择学习顺序”来人为地反复强化学习者这一意识。
  实验数据与分析
  1)实验数据获取。项目组以某高校16级大一新生为被测对象,样本总数为16,数据记录方式为利用录屏软件记录下被测者游戏的全部过程。随后项目组观看全部被测视频,提取出相关数据。数据主要分为以下两类:
  ①学习者学习效果测评相关数据,主要包括学习者答题正确率、学习者答题时长、学习者完成编程题目所用时长、学习者编程所用方法总数等。
  ②学习者学习方法相关数据,主要包括是否即时查看文件内知识点、回答错误时是否翻阅知识点文件、学习知识点时长、学习者编程时程序内容等,这部分数据用于学习效果差异归因分析。
  测试样本总数为16,通过游戏中题目、知识点处的知识采集点和录屏数据等采集上述两类数据,并根据测试者的答题正确率,为测试者评分。具体数据如表1所示(M为男,F为女)。因进行t检验,所以表1中删去了得分数据不完整的两条数据。
  2)差异分析。项目组基于不同属性,对上述样本总体进行分组,进行学习效果的差异分析。
  ①性别差异。项目组按性别不同,将数据分为两组,进行t检验。检验结果显示,sig值分别为0.176和0.227,没有小于显著差异的界定值0.05。因此,从统计学意义上,首次学习C 基础知识对于男女无特别显著的差异。检验结果截图如图2所示。
  ②学习行为差异。所谓较好学习行为的学习者,在本研究中定义为那些具有答题错误后复习知识点、仔细或反复阅读知识点等行为的学习者。项目组按其学习行为是否良好,将样本分为两组,进行t检验,检验结果显示,sig值分别为0.013与0.029。检验结果截图如图3所示。
  ③不同学习方式的对比研究。统计数据后,经研究,笔者发现,采用更为自主的学习方式进行学习的被测者与采用“按部就班式”学习方式的学习者的学习表现并没有明显差别。根据实验后采访的结果看来,采用“按部就班式”的学习方式,虽然对于学习者的思维、学习效率具有限制作用,但是它帮助学习者规避了自我学习中那些不易察觉的错误。如对于“自增自减”知识点,采用第二类学习方式的学习者所用的平均时长为2分14秒,远远少于第一类学习者所用的平均时长5分01秒。而对于这个现象的访谈中,被测者的回答是“认为自己理解了,为了加快学习步伐,就继续进行别的知识点的学习”等。
  笔者认为,在建议更多地进行以学生为主体的教学时,仍然不可忽视教师的指导作用,教师不仅要充当答疑解惑的角色,而且应该对学生的学习过程进行全局监控和指导,为学生提供进行过充分设计的教学支架,以免出现放任学生自主学习而造成对于知识点的理解不清晰甚至明显错误的现象。
  ④进行学习与了解问题的顺序差异。在一个学习活动中,学习者可能会做出两种选择:一种是先去了解自己在学習后要解决的问题,然后学习,即进行一种类似基于问题的学习模式(以下简称A类学习顺序);另一种是先进行学习活动,而后回答问题,作为对于学习的评价(以下简称B类学习顺序)。
  在上述16个被测者样本中,11位被测者选择A类学习顺序,根据实验后访谈结果,他们在进行学习活动时,学习思维更倾向于“知道自己要解决的问题,而后进行更具有针对性的学习”;其余五位被测者选择B类学习顺序,根据实验后访谈结果,他们更倾向于“希望透彻而全面地理解全部知识,问题只是作为评价自己学习效果的工具”。
  根据实验结果,11位选择A类学习顺序的被测者在学习花费总时间和问题回答正确率上表现得更为出色(A类学习顺序被测者学习花费总时间平均值为38分26秒,正确率为85%;B类学习顺序被测者学习花费总时间平均值为45 分02秒,正确率为71%)。然而在知识掌握与实际应用方面,A类学习顺序被测者的表现要比B类学习顺序被测者更糟一些。
  笔者认为,基于问题的学习确实具有学习目标更明确,学习者更容易参与进学习活动中的优势,但是不可忽视的一点是,基于问题的学习所采用的问题都是经过精心设计的,并且是开放性的。在缺乏题目设计者,或者是学习者自我学习的情况下,建议学习者全面而深入地进行学习,将问题作为检验自己学习效果的工具。
  4 使用游戏的方式对学习者思维具象化
  根据对于实验过程的总结,笔者认为,游戏可以有效地体现学习者(玩家)的学习思维,但在进行游戏设计时需要注意以下两个方面。
  游戏需要具有较高的自由度 为了使学习者在游戏中较好地表现出其独特的学习思维,应该避免学习者受到过多的束缚,避免游戏设计者的思维影响到学习者自身的学习思维。因此,作为游戏课件设计者,需要为学习者提供游戏方式的教学支架,而保留高度的游戏自由度,让玩家可以根据自己的学习习惯选择学习路径,不会因为游戏设计的原因导致自己的学习路径受到阻碍或者约束。
  游戏内容以及教学支架的设计 在能够体现学习者学习思维的教学游戏设计中,伴随高自由度而来的一个问题便是如何安排整个教学内容。知识点有先序知识点和后序知识点之分,在正规学习中,教师往往在讲后序知识点时要以先序知识点作为基础,如果将这种方式完全地复用到游戏设计中,会在某种程度上降低游戏的自由度,是一种隐藏的思维束缚。因此,在研究中需要完整而且精巧地设计游戏内容和教学支架,使之既可以保持游戏的自由度,也可以帮助学习者更好地进行学习和理解知识。
  5 结语与展望
  国内对于学习思维的研究正在如火如荼地开展,教育游戏作为一种特殊的学习方式,可以体现学生的学习路径、任务选择方式、自身的学习习惯,因而也具有体现学习者学习思维的潜质。笔者在设计、开发、实验和研究过程中,进一步研究了不同学习思维的学习效果差异,并对于设计能够体现学习者学习思维的游戏提出建议。在未来的学习思维研究中,将进一步探讨如何设计游戏来更好地分析学习思维,并将尝试提出不同的思维具象化方式,拓展学习思维的研究方式和研究内容。
  参考文献
  [1]方川.自组织系统中“学习思维”品质的特征与培养[J].淮南师范学院学报,2011(1):14-26.
  [2]巴格利.全球教育地平线:离我们到底有多远[J].北京广播电视大学学报,2012(6):29-34.
  [3]尚俊杰,裴蕾丝.重塑学习方式:游戏的核心教育价值及应用前景[J].中国电化教育,2015(5):40-49.
  [4]Ifenthaler D, Widanapathirana C. Development and Valida-tion of a Learning Analytics Framework: Two Case Studies Using Support Vector Machines[J].Technology Knowledge
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