计算机教学游戏的基本结构与特征综述

摘要: 本文从教育和教学的视角对现有关于游戏研究的文献进行了综述, 描述了教学游戏的基本概念和教育实践意义, 探讨了游戏的结构模型、关键构成要素以及基本特征。

20 世纪80 年代末以来, 教学设计研究出现了一些新的发展趋势: 在理念层面上, 建构主义认识论正在取代客观主义认识论成为教学领域的基本观念; 在技术层面, 信息技术的迅猛发展正在引起教学领域的深刻变革( 张华, 2000) [1]。这些变化使人们认识到, 学习首先应当是情境性的, 学习者在复杂、丰富的情境中, 才有机会以个性化的、有意义的方法,建构和重构自己的概念, 发展能力; 其次, 学习活动转变为理解不同知识和技能领域中的“能力表现”和指向特定问题解决目标的积极的知识应用过程。

计算机游戏就是服务于这些功能的有效工具,本文综合了已有的一些关于游戏研究的文献, 对各种观点进行了比较、分析和综合, 希望能够在教学游戏的设计、开发以及相关的研究中发挥一定的作用。

一、游戏作为学习发展的工具

1.游戏的基本概念和分类

Huizinga(1955)认为游戏活动就是竞争[2], 代写论文 一个游戏应具有以下几个关键要素: ( 1) 一个非正式的行动或活动; ( 2) 在某一特定的时间和空间范围内发生; ( 3) 按照自由选择发展, 但其后要遵守该规则;( 4) 目标就是活动本身; ( 5) 活动伴随着紧张和愉快的感觉, 并要意识到这种活动与现实生活是不同的。Dempsey(1996)等把游戏活动定义为: 任何明显地包含竞争和具有规则指导的教学和学习模式。

教育游戏是指具有一系列特定规则的结构化事件, 学习者是以优于竞争者或自己先前行为表现的方式, 力争完成一个特定的目标。因此, 计算机游戏就是基于一系列规则, 具有潜在竞争性的, 能实现特定目标状态的一个可供学习的情境, 开发应用于教学的计算机游戏的目的是创造一个具有更多真实性的情境,来吸引和激发学习者, 启发学习者的学习活动, 鼓励态度转变, 发展学习者批判性思维、问题解决和决策的技能, 而不是获得简单的陈述性信息, 更不是娱乐。计算机游戏已经作为培育学习者理解理论模型、支持团队发展和信息资源共享的手段。近几年, 为适应学习的需要, 各个学科都开发了一系列的游戏。

2.游戏的教学实践意义

人们对计算机游戏在教育实践中的应用进行了大量的探讨和研究, 确定了一些吸引学习者使用的因素。笔者对这些因素进行了分析和综合, 认为主要有如下几个方面。

( 1) 游戏为学习者提供了一个情境氛围, 让他们获得沉浸性经验。计算机技术的发展为游戏设计提供了丰富的视觉、空间等表现手段, 设计者利用这些技术手段去表征现实或体现想象, 使学习者感到将要达到的学习目标的特征属性是非常真实的, 为学习者提供了一个通过精心设计内容, 来处理类似真实、现实世界的机会。游戏情境因素具有容易识别的特征, 学习的有效性得到了提高。

( 2) 游戏提供一个完整的、交互的虚拟情境, 激发学习者的学习兴趣。学习者的学习活动是为了实现一个或一系列既定的学习目标, 在这个过程中动机激发是关键的要素, 它是人类学习过程中的自然要求。人们利用游戏实现动机激发方法包括: 首先,游戏情境中洋溢出的乐趣, 是激发学习者参与游戏活动的重要因素; 其次, 游戏能提高学习者的技能,使学习者通过完成一系列的任务而获得成就感; 最后, 学习者在参与诸如幻想或模拟游戏时, 可以在游戏结束后立即得到各种比较复杂的反馈, 使学习者能够获得真实的体验感。

( 3) 游戏有足够的灵活性和复杂性, 能适应学习者的不同学习风格和水平。代写英语论文 计算机游戏结合了适合各层次学习者的学习目标、对话的策略和规则, 它们能被学习者修改、调整和更新, 适应不同水平的挑战, 游戏把学习者放在了决策者的位置, 推动学习者利用游戏活动的尝试错误来学习。

( 4) 游戏能提供综合性经验, 发展学习者的多种技能。良好制作的游戏可以被看作是交互故事, 故事对学习者来说是可以利用的一种最基本的, 也是强有力的综合性经验。游戏故事的视觉性、经验性和创造性途径, 能培养学习者深层次问题解决的能力。

二、游戏的基本结构模型

目前已经开发的教学游戏, 根据任务的完成顺序可以分为以下五种结构类型[3]。

1.单线式结构。单线式结构游戏没有什么分支, 任务结构往往比较紧凑。游戏活动按部就班地进行, 完成一个条件, 生成下一个条件, 直到游戏最终结束。

2.橄榄状结构游戏。橄榄状结构游戏与单线式差不多, 一个开头, 一个结局。但游戏过程存在一些分支, 这些并不会影响到游戏的结局, 游戏者最终实现的目标是相同的。

3.树根状结构游戏。树根状结构游戏像树根一样, 一个开头, 多个结局。游戏过程中出现了种种分支, 将会影响到游戏的结局, 每个分支实现的目标是不一样的。

4.树状结构游戏。这类游戏与树根状结构相反,它有多个开始, 但万源归宗, 只有一个结局。所谓多个开始, 就是学习者可以选择不同角色进行扮演, 也可选择不同的角色起始点和初期经历, 从上往下, 经过多条分支, 最后渐渐归向总结局。

5.网状结构游戏。这种结构的游戏是游戏发展的趋势, 学习者可以随意从任意的地方开始, 也可以随意向任意的方向发展, 最后实现不同的目标。

三、游戏的关键结构性因素

Prensky (2001) 认为计算机游戏可归结为六个关键结构性因素: 规则、目标和目的、结果和反馈、冲突/ 竞争/ 挑战/ 对抗、交互、表征或故事。[4]

1.规则

游戏是基于一系列规则来执行的, 它设定了学习者参与游戏活动的基本结构, 在游戏活动中是强制执行的。规则设定了什么是对的和不对的、什么是公平的和不公平的, 它强迫学习者采用特定的路径达到学习的目标。在非计算机游戏中, 游戏规则都是事先规定好的, 教学游戏中是由“公正”的第三方———教师来管理。在计算机游戏中, 人们经过事先的设计把规则恰当地整合进了游戏, 一般由学习者自己来管理。

爱因斯坦认为, 我们生活的这个世界中的所有关系都可用数学公式来表达, 从静态的技术角度来看, 计算机游戏世界就是庞杂的数学模型的再现。游戏中各种要素之间的关系和行为都是相互关联的,用数学公式来表达它们之间的属性和行为的相互变化, 要素所有存在状态是用一定的数值呈现出来的,规则就是利用游戏中的数学模型, 限定各要素属性和行为变化的状态, 控制游戏的发展和变化。

许多游戏中都有写有规则设置的页面, 它的管理和设置是比较灵活的, 学习者在游戏活动中可以在内部重新设置, 改变游戏规则, 以此作为战败竞争对手的一种方法。许多计算机游戏的设计者指出, 学习者讨论游戏的特定规则是一种“元游戏活动”, 它对学习活动来说比游戏扮演更能获得满意的结果,因为学习者设置游戏规则时需要操纵规则和游戏环境所有要素之间的联系。

2.目标和目的

目标和目的之所以重要, 是因为人类所有的活动都是目标导向的, 它是人类活动与其他动物活动的本质区别, 人类有能力来孕育一个将来的状态, 并为实现这个目标而设计一些策略。

许多游戏设计者认为, 目标作为激励学习者参与游戏活动的动机, 不是设计的主要出发点, 而主要是用来测量学习者参与游戏活动结果的一个基本标准。实践证明, 设计者可以在游戏中阐述特定的目标, 学习者则能充分选择和利用与目标语境相关的学习活动, 因而在很多学科中用游戏来解决一些特别的问题或培养某些特殊的技能都被认为是特别有效的。没有目标指向的游戏不能认为是真正的游戏,它缺少对事物复杂性的认识和判断, 学习者参与游戏活动如果仅仅是依靠自己的突发奇想, 那么在某种程度上这种游戏就是一个“玩具”。

游戏的目标设计不仅是为学习者定义一定类型的目标, 还必须设计一系列不同层次的目标状态让学习者去实现, 只有把特定内容作为学习的对象并且学习目标被精确地限定时, 游戏活动才能显现出有益的效果。游戏的目标通常是在规则的起始部分加以陈述的, 它推动着学习者去实现, 但是游戏规则在学习者与游戏的交互中设置了许多限制策略, 使得实现目标的过程比较复杂和艰难。

目标的表现形式是与游戏的竞争要素和学习者的行动密切相关的, 计算机游戏与传统教学设计的目标表现形式相比有很大差异。这些目标可能是:( 1) 达到设置水平的熟练程度或效能; ( 2) 解决一个特定的问题或一系列问题; ( 3) 在所有竞争者中是水平最高的; ( 4) 实现所在团体的组织目标, 超越了其他的团队等。

3.结果和反馈

游戏的结果和反馈是用来指引学习者的学习活动的, 它们用作测量学习者与目标相对应的进步状况。游戏的典型结果是至少有一个目标状态的获胜或者失败。代写工作总结对于学习者来说, 获胜或失败的结果具有强烈的情绪和自我满足的含义, 它是游戏最有吸引力的部分, 学习者可以通过多次尝试来测量自己的能力。

反馈是用来响应游戏中某些事情发生转化时所产生的结果的, 它是激励学习活动发生的重要因素。反馈能让学习者立刻知道自己的活动是积极的或是消极的, 是在规则内还是超越了规则, 离目标更近或是更远了, 指引着学习者连续不断地探究游戏是以何种机制工作的, 知道设计者设计的潜在模式是什么, 如何获得成功, 如何达到下一个目标水平, 并获得最终胜利。

游戏中的反馈是由计算机做出的, 并且是立即获得的。反馈的形式也趋于多样化, 有数字表示的成绩和自己在竞赛中所处位置的标示, 以及其他感觉形式, 如图片、音乐等。游戏针对不同程度的操作, 反馈的强烈程度也不一样, 太弱或太强的反馈都会使学习者产生不一样的反应, 这意味着问题解决的难度水平的上升和下降。不管如何设计反馈, 它的目的总是为了提高学习者的经验, 激励学习者继续探索游戏中隐含的问题。

4.冲突/ 竞争/ 挑战/ 对抗

竞争是人类基本特征的一部分, 人类之所以被游戏所吸引, 就是因为其天性趋向竞争, 喜爱挑战。竞争、对抗让学习者在游戏活动中变得兴奋, 激励着他们迸发出充沛的精力和创造性的思想。

游戏中的冲突或挑战是学习者要尝试解决的问题, 它是游戏的核心元素, 学习者解决这些问题的基础就是参与游戏活动。游戏中产生于问题解决中的冲突或挑战也许是与其他竞争者、现实问题或人工智能的对抗, 还可能是一个要破解的谜语, 或者是任何处在前进道路上的障碍等多种形式。目前专为教育而设计的游戏中, 较为缺少冲突和对抗的成分, 其竞争、挑战主要是来自问题解决, 并且可以与合作的团队共同完成。

游戏要为学习者提供“胜利”或“失败”的感觉,这需要伴随着形式多样的竞争和对抗, 例如: ( 1) 不同学习者/团队采取自己行动的方式, 战胜其他的学习者/团队; ( 2) 战胜游戏系统提供的挑战, 取得最好的成绩; ( 3) 提高自己的绩效, 超越自我; ( 4) 学习者/团队采取的行动直接影响系统的结果状态等。

游戏设计理论在提到各种冲突和对抗的时候,除了关注冲突和对抗因素的内容之外, 还关注这些冲突和对抗的强度、节奏、组合与合理性等问题。按照心理学的研究成果, 冲突和对抗强度不够则不成为挑战, 游戏也将索然无味; 强度太大, 则学习者屡屡受挫, 不能实现游戏娱乐的基本功能; 如果冲突和对抗的频度太小, 就不能维持一种焦虑情绪的积累,如果频度太高, 也无法通过释放这种情绪而产生舒适的感受, 因此也就无法产生强烈的游戏体验。至于合理性, 就是冲突和对抗的水平与学习者的技能和进步保持同步, 称为“平衡”状态, 就是说如果游戏系统通过一定策略达到比学习者强大的效果, 那么学习者同样可以通过研究系统的策略增强自己的能力, 去战胜系统, 这种游戏对学习者来说无疑是有趣的。因此, 游戏设计中的一个关键技能就是为游戏设置不同层次的难度等级, 学习者可以根据自己的水平灵活地选择和设置游戏的难度。

5.交互

交互有两个重要的层面: 第一是学习者与计算机的交互, 表示学习者在游戏活动中做了什么事; 第二是游戏固有的社会层面———学习者和其他人一起共同完成游戏的过程中, 形成了社会性小组。

学习者与计算机的交互推动着游戏活动的运行。游戏的进展过程是根据学习者的操作活动而改变的, 计算机根据学习者的行为做出真实和合理的反应, 从而促使学习者对计算机进一步地发出操作的指令。游戏在学习者与计算机的交替推动下向前进行, 因此, 游戏能够允许学习者进行灵活设置的范围越大, 学习者的发挥空间越大, 就能得到越多的乐趣。

与其他人一起参与游戏活动有更多的乐趣, 因而促进了社会化小组的形成。在计算机游戏的初始阶段, 人们关注的是单用户的游戏或游戏者与机器对抗, 当今计算机游戏的趋势是多用户游戏, 同时游戏设计者正在尝试把许多新的人工智能技术应用到游戏中, 把更多创造者的“心理”整合进游戏中的基于计算机的竞争者或合作者中。

6.表征或故事

表征意味着游戏是基于某件事情的, 它可能是抽象的或具体的、直接的或间接的, 它们给予学习者参与游戏活动的情绪。各种游戏理论工作者对表征的作用持完全不同的意见, 有人认为表征在本质上成就了游戏, 也有些人认为它仅仅是环绕游戏的美丽外衣。不管这个争论的结果如何, 当前游戏发展中的一个事实是: 学习者期望游戏在表征方面变得越来越详细,故事和叙事成为了游戏中最重要的构成元素。

游戏中的表征包含各种叙事方式或故事元素。游戏实际上表征的主题范围很广泛, 既可以包含现实性的元素, 也可包含想象的元素。背景故事为学习者要解决的复杂问题提供事件的叙事语境, 用想象来激起学习者的好奇心, 代写留学生论文 引发学习者的情感反应, 为学习者提供创造的机会。背景故事的讲述至少在四个方面为叙事创造了先决条件: ( 1) 背景故事为发展初期的叙事提供背景资源, 用来说明叙事的功能;( 2) 背景故事为游戏提供了一个舞台, 所有的事件都在这个故事情节中展开; ( 3) 背景故事能把一系列叙事信息灵活地嵌入场面调度中, 为学习者提供所必需的背景信息, 以便理解嵌入到叙事里的事件; ( 4)背景故事能激起学习者先前叙事的回忆, 与预先存在的经验建立联结, 引导学习者的活动。

四、计算机游戏的基本特征

基于上面的定义和构成要素分析, 我们可以得到游戏的一些基本特征。

1.认知性

为教育目的设计游戏时, 人们特别关注的是与游戏相联系的学习过程是否得到了实现, 学习的原则是否被利用, 以及游戏活动中获得的学习结果是怎样的, 使游戏活动有利于学习过程的发展。

游戏目标指向学习者通过一系列游戏活动, 实现有目的、有意识的认知性操作, 解决设计者在游戏情境中设计的问题, 鼓励学习者有意识地反省自己的思维过程。实验研究表明, 学习者的游戏活动能带来有意的学习结果, 技能可以以很快的速度得到明显的提高, 并反省有关学习内容。但是, 目前的教育游戏设计中, 存在着把学习内容从游戏活动中分出来的倾向, 缺乏游戏和认知任务间的凝聚性, 它们不是真正的游戏。

2.游戏性

按照游戏设计的理论, 在理想的情况下游戏性高于其他内容, 是游戏的核心内容。游戏性是游戏活动的抽象化的表达, 它关注的是如何设计才能使一个游戏更有趣、更有挑战性、更有吸引力。

游戏性实际上就是指学习者与游戏之间的有意义的互动, 好的游戏性源自于这种互动的频度。“互动”是指学习者在游戏期间所想和所关注的内容, 它既涉及到游戏系统向学习者传递信息的内容和方式, 也涉及学习者如何向游戏系统传递信息。“有意义”是指学习者与游戏的互动具有挑战性。

在多媒体环境中, 人们设计了虚拟情境来支持游戏性的实现, 使学习者通过与游戏世界的交互, 达成引人入胜的体验。为科学研究和特定学习目的而设计的虚拟情境不是专为娱乐目的, 而主要是为了增加学习者对知识的理解。

3.可玩性

可玩性是和具体游戏内容及表现方式有关的,比如内容丰富、展现方式多样的游戏应该具有好的可玩性, 采用了分支结构的游戏也具有可玩性。

游戏能提供多个相互关联的挑战和竞争的序列, 这些操作系列是让人入迷的, 学习者期望一次又一次的挑战, 直到获得成功。游戏设计的目的是为学习者提供非良构问题解决的情境, 它必须包含有一系列的心理操作, 这才能称得上是问题解决活动, 只有单一的操作不能构成真正的问题解决过程。

4.娱乐性

在国外的教育游戏设计理论经常有“教育娱乐”的探讨。Prensky(2001)指出游戏首先应该是有乐趣的, 其次才应该鼓励学习活动[5]。

我们注意到娱乐和教化是计算机游戏两个不可分割的功能, 娱乐是计算机游戏最基本的功能之一,没有这种功能也就失去了把教学材料开发成游戏的研究基点, 目前许多支持基于游戏学习的游戏脱离了“娱乐”这个基点。没有足够的乐趣, 游戏就没有对应的目标群体。要知道学习者利用游戏学习时, 他们首先是把自己作为“游戏者”, 而不是“学习者”或者“被培训者”。

5.体验性

人的本质是活动的, 人是通过活动沟通“现象世界”和“现实世界”的。认知科学家认为当前的计算机多媒体技术提供了使学习环境发展的机会, 游戏利用多媒体特性不仅可以模拟一个特别的情境, 让学习者通过视、听觉感知复杂的现象, 游戏能为学习者提供种类齐全的活动材料, 保障他们获得多种选择、多种探索的机会和条件。游戏所提供的有效实践和体验机会, 使学习者能利用自己原有认知结构中的有关知识与经验, 去同化当前学习到的新知识, 赋予新知识以某种意义, 对于知识迁移是一个重要的过程。研究已经证明与实际设备培训和实际工作环境相比, 计算机游戏有许多优点。

参考文献:

[1] 张华.教学设计研究: 百年回顾与前瞻[J].教育科学, 2000,(4):25—29.

[2] Huizinga. A Study of the Play Element in Culture[M]. New York: Roy Publishers, 1955.

[3] 中国游戏开发者.论RPG 游戏的策划[DB/OL].http:/ /www.pcgames.com.cn/ tvgames/ zt/ say/ 0207/ 78445.html.

[4][5] Prensky, M. Digital Game- Based Learning[M].New York: McGraw- Hill, 2001.

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