游戏化学习:让学习更科学、更快乐、更有效 2018-09-27 15:29
当前人类的知识呈爆炸式增长,日新月异的信息技术对教育的革命性影响初见端倪,对传统的教育理念、体系、制度、内容、方法、治理等各个方面造成了巨大冲击,形成了巨大的发展张力,也给人们带来无限的想象空间。人们希望借助云计算、人工智能、大数据、增强现实等新技术和移动学习、游戏化学习等学习方式促进教育的深层变革。本文就来探讨如何借助游戏化学习(Game-based Learning)让学习更科学、更快乐、更有效。

 

 

时代呼唤更加科学

 

随着人们对客观世界认识的发展,在各个领域,人们都在努力按照科学规律办事。比如,现在人们对孩子的养育也变得越来越科学,在喂养婴幼儿时,一般都是定时喂养,就连冲奶粉也要按照一定的水温、一定的水量。

 

不过,在教育领域,似乎还有很多事情需要更加科学。比如小学生一年级的教材中,拼音“AOE”这三个字母往往是印在一页纸上的,而在上小学之前,幼儿看的绘本都是非常简单的画面和文字,他们一夜之间就要看印的非常复杂的文字和图片,“AOE”到底应该印在一页上还是应该印在三页上呢?当然,对于纸质书来说可能有问题,但是将来使用数字教材了,我们到底准备怎么组织教材呢?

 

再如今天的平板电脑教学,相信将来一定会普及到每一个课堂中,但是如果真的给孩子用三年平板电脑,到底有什么好处,有什么坏处?对视力到底有没有坏处?对社交、学习、知识能力、情感、价值观到底有什么影响,这些似乎也没有可靠可信的研究成果,至少缺乏很多科学的依据。理论上我们应该在全国找几个学校,至少找几千名孩子,连续用几年,进行严谨的实证研究,从而才可以有证据说明长期用平板电脑到底会怎么样?

 

其实不光上面两个例子,教育信息化发展的红红火火,随着教育改革进入了“深水区”,教育信息化碰到的瓶颈问题越来越多。比如,教育界希望利用信息技术促进学习方式变革、推动信息技术与教育教学深度融合,但社会各界的质疑依然此起彼伏:利用信息技术真的能提升学习成效吗,能激发学习动机、培养高阶能力吗?技术到底能否改变教育?而要想回答这些问题,就会归结到“人究竟是怎么学习的,怎样才能促进有效学习”这一根本性问题,我们就必须来探讨一下学习科学(Learning Sciences)。

 

 

学习科学:让学习更科学

 

学习科学是国际上近30年发展起来的跨学科的研究领域,涉及教育学、信息科学、认知科学、脑科学、生物科学等重要学科。学习科学研究的目标,首先是为了更好地理解认知过程和社会化过程以产生最有效的学习,其次便是为了用学习科学的知识来重新设计我们的课堂和其他学习环境以及用到的认知工具,从而使学习者能够更有效和深入地进行学习。简单地说,学习科学就是专门研究“人究竟是怎么学习的,怎样才能促进有效地学习”这一根本问题的。

 

学习科学源于一部分认知科学学者对实验室研究的质疑,实验研究有效结论严谨,但对课堂等真实的教学情境影响很小。此时恰好计算机辅助教育的兴起,这两批人一合作就提出了一个新的名词——学习科学,希望将脑科学、心理科学的研究成果和真实情境中的教学架起桥梁。可喜的是,近年功能磁共振成像技术(fRMI)、人工智能和大数据等先进技术的发展,使学习科学产生了突破性的发展,脑、心智和(真实情境中的)教育似乎真的可以建立紧密的联系了。

 

学习科学的研究内容比较广泛。其中比较引人瞩目的一类研究是和脑科学相关的学习基础机制研究,华盛顿大学Patricia Kuhl主持的一项研究显示,双语学习能够改变脑白质的微观结构。与只学习一种语言的同龄人相比,一出生就处于双语环境中的婴儿和儿童,具有更高的认知灵活性和控制注意的能力,这个研究结果可以帮助解答很多父母包括教育研究者对孩子要不要从幼儿时期就开始学习双语的疑惑。另外一类比较吸引人的研究是和人工智能、大数据、信息技术等相关的学习环境设计和学习分析技术研究。比如伍斯特理工学院(Worcester Polytechnic Institute)的JaniceGobert教授长期从事基于计算机的交互式科学实验环境的设计和开发,用以促进学生对于物理、生物、地球科学等领域的探究式学习。加拿大西蒙菲莎大学的Phil Winne教授近期专注于发掘大数据对于学习者在网上自主学习的支持,并设计了一个用于追踪和支持网上自主学习的在线工具nStudy,它能够针对所收集的大数据进行及时整合、分析和筛选,并将结果有针对性地反馈给学习者,以帮助学习者及时、有效的调整自主学习过程。匹兹堡大学Lauren Resnick教授所创立的学习研究所作为美国知名教师培训和教学促进机构,已开始尝试使用课堂讨论分析工具Classroom Discourse Analyzer(CDA)帮助中小学老师反思和提高课堂讨论效果。

 

学习科学自提出以来,欧美发达国家和地区都非常重视,许多国家已经将学习科学确立为新的教育政策的关键基础,将人类学习的重要研究成果作为课程决策与行动的基础,在广泛领域得到实际应用。香港大学也将学习科学和脑科学、新材料并列为十六个需要重点发展的学科。在下一年的国家自然科学基金会指南中,设置了教育大数据分析、认知工具等多个促进教育科学研究的代码,而其中多个代码也是和学习科学直接相关的。相信在国家的大力支持下,未来的学习将会越来越科学。

 

 

 

 

游戏化学习:让学习更快乐

 

科学的东西确实很好,但是不一定快乐,比如说大家都知道吃青菜好,但是我们就是喜欢吃肉,怎么办?如果学习能够又科学又快乐,那肯定会更有效。

 

其实,学习是人的本性,从一生下来,儿童为了认识这个未知的世界,就不断地进行模仿和学习,这点从一年级小学生高高兴兴、抢着去上学就能略知一二。但是随着年龄的增长,学生的学习动机越来越少,就算有人学得很好,但是却忘了自己为什么而学,一项针对北京大学入学新生的调研发现,30.4%学生厌恶学习,“只是在跟着别人选择好的路在走而已”。随着年龄的增长,家长对自己孩子的学习也越来越失望,学生学习动机的缺失,会造成学习主体性缺失,是一件非常值得关注的现象。一方面是学生丧失学习动机的风险,另一方面我们看到学生在“游戏”中的高动机行为屡见不鲜,据中国互联网信息中心(CNNIC)的调研,在青少年各年龄段中,玩网络游戏的比例都超过了95%,在游戏中的投入更是大得惊人,据一项统计,全世界玩家在《魔兽世界》这款游戏中投入的时间有500亿个小时,相当于593万年,相当于人类从起源到今天的时间。我们何不借鉴游戏,来让学习变得更有趣,更多地留住学生的学习动机呢?

 

关于游戏化学习,众所周知的《地平线报告》报告中经常预测游戏或游戏化或游戏化学习的价值很大。上海在2014年也颁布了一个蓝皮书,其中也讲到游戏化体验学习未来几年对上海基础教育内涵发展将会起到影响作用。《哈佛商业评论》曾经发过一篇文章《网络游戏:领导力的实验室》,它表示未来的跨国企业越来越像今天的游戏,网络游戏中任务导向的组织结构、可利用多种实时的信息资源来做出决策、队友间相互透明的技能和能力水平、透明的激励系统、多样的且能够为特殊目的服务的交流媒介等5个要素让领导力训练变得更加容易。在游戏中玩的好的孩子,在未来的跨国企业中领导力就比较强。

 

关于游戏的价值,通过我们近些年的研究,逐渐总结出了游戏的三层核心教育价值:依次为游戏动机、游戏思维和游戏精神。

 

(一)游戏动机

 

游戏动机是最基础也是最具操作性的价值,强调将游戏应用到学习中,激发学生的学习动机。虽然只是用了游戏动机这几个字,但是实际上也包括了学习知识、提高能力和情感态度价值观的培养等。许多研究项目都在这个层次上,很多研究者努力设计与开发更优秀的教育游戏,以便能够让学习变得更有趣。事实上,也有许多研究结果表明游戏确实有助于激发学生的学习动机。

 

例如,图1是一个帮助学生学习分数的小游戏,左上角是此关的目标——1/2,游戏操作是你拿着铅笔在这个图形上随意切割,把图形切割得越接近游戏目标(1/2),得到的奖励也越高。这个游戏既既练分数又学图形,还能培养发散型思维。分数学习对孩子学数学特别重要,而这个游戏可以让孩子们理解的更加深刻。

 

 

图1 分数切割游戏

 

图2是Lumosity网站推出的训练注意力的游戏,屏幕上有几辆小火车,不同颜色的小火车需要停到不同颜色的车站里去。但是中间有些岔道,需要你及时的搬动岔道改变小火车的轨道才行。随着游戏的进行,小火车会越来越多,玩家处理起来会手忙脚乱,Lumosity网站认为这样的游戏有助于培养人的注意力和多任务处理能力。注意力是学习的基本能力,一个小孩子注意力如果不能培养好,学习就会很困难。

 

 

图2 Lumosity网站的游戏

 

斯坦福大学Kesler教授等曾经将lumosity网站推出的类似小游戏从行为表现和神经机制两个层面评估了其对提升特纳综合症儿童数学能力的效果。特纳综合症是一种先天性疾病,患者常存在视觉空间、数学和记忆困难等认知缺陷。初步研究结果显示:在行为表现层面,试卷测试结果显示患者的计算能力、数字常识、计算速度、认知灵活性、视觉空间处理能力都有显著提高。在神经机制层面,实验后患者的脑活动模式发生了较大改变。简单地说,利用一些特制的游戏,定点去修补某一块的神经区域,修补好以后,相应的数学能力就比较容易提高,如果神经区域没有修补好,只是疯狂地做题,用处可能不会大。

 

(二)游戏思维

 

在游戏动机之上,就是游戏思维(或游戏化思维,Gamification)。游戏化思维指的是不一定非要将纯粹的游戏应用到学习中,只要将游戏的元素、机制和设计应用到教育中。比如,现在的一些学习网站中,会利用积分、徽章、排行榜等元素来激发孩子们的挑战心。

 

其实,游戏化思维近年来在商业等其他领域应用更加广泛,最典型的就是钢琴楼梯,将楼梯的台阶设计成钢琴的琴键,走在上面可以弹出钢琴的声音,结果很多人很想走走这个楼梯。再如微信红包,它可以给一群人发放随机金额的红包,这个小小的游戏化设计大大激发了人们的好奇心和挑战心,结果一下子使传统的发红包活动变成了一场抢红包的游戏。

 

一些传统学习活动通过游戏化思维进行改造后,也能够起到意想不到的效果。比如说图3是北京大学附属小学刘颖老师带二年级学生玩过的学习“大数”概念的游戏——“比大小”。老师把全班孩子分成两个队,蓝队和红队,每队派一个代表到讲台上来抽纸牌,抽出来一张纸牌,比如6,然后问他的队友是放在百位上还是十位上,还是放在个位上?小朋友很快就发现,789最好放百位上,456放十位上,123比较小放个位上,老师让他们学习比较数的大小。但是接着他们就发现更多的东西了,什么东西呢?如果对方已经在百位上放了一个9,红队抽出来一个8,应该往哪儿摆?很多小朋友一看,789比较大,放在百位上,个别聪明的孩子马上会发现人家已经是9了,你放8不是马上死了吗?所以应该放在十位上,当然他们胜的可能性已经很小了,但是只能押宝接下来再抽出9出来了。这一堂课小朋友玩得非常开心,把数的大小学习得非常深刻,而且还体会到高级博弈技能。

 

 

图3:比大小

 

除了将游戏化用在课堂教学以外,也可以将其应用在整个学校的建设中。美国的Quest2learn学校,从学校建设、校园管理、课程建设等各方面采用游戏化,深圳市宝安天骄小学也在做游戏化改造课程、空间、环境等方面的整体探索。北京市顺义区杨镇中心小学在探索空间游戏化、课程游戏化和学生综合素质评价游戏化,创建了第一个游戏化创新学习实验室,与北京大学教育学院学习科学实验室合作开发游戏化学习课程,在学生综合素质评价方面,在多年实践的以发小奖票来对学生进行发展性评价工作的基础上,开发了一套学生综合素质游戏化评价及激励系统,给每一张小奖票加一个唯一的二维码,学生带回家,家长扫一扫二维码就记录进学生的账户里,家长马上可以知道他总共得了多少张,老师也可以知道他发了多少张,可以进行比较、分析、归纳、总结,经过一学期和长期的积累,就可以看到某个学生的学习情况了。

 

简单说来,游戏化思维的核心就是不一定要拘泥于游戏的外在形式,更重要的是发挥其深层内在动机,在教学、管理的各个环节的活动中有机地融入游戏元素或游戏设计或游戏理念即可。

 

(三)游戏精神

 

游戏的最高层次和最有意义的价值应该是游戏精神。所谓游戏精神,指的是人的一种生存状态,它表示人能够挣脱现实的束缚和限制,积极地追求本质上的自由,是人追求精神自由的境界之一。游戏是假的,但是人们对待游戏是非常严肃和认真的。游戏是重过程不重结果的。顾明远先生曾说过现在的教育过于重结果不重过程,那么我们是否可以发挥游戏精神,让学习者像对待游戏一样去对待学习过程呢?不管结果如何,每一天都去努力认真的学习就可以了。

 

席勒曾经说过一句话:只有当人充分是人的时候他才游戏,只有当人游戏的时候才完全是人。理想社会按说应该是在法律法规允许的前提下,每个人能够自由地追求本质和精神上的自由,自愿做他想做的事情,而不是做他被迫做的事情。随着人工智能和机器人的发展,随着生产效率的大大提高,未来理论上更多的人将会有更多的时间自由自愿做自己想做的事情,这一点和游戏精神就相通了。

 

当然,要发挥游戏精神,就要尽量给学习者一些自由度,让他们尽可能地自由自愿地去选择学习自己感兴趣的内容,选择适合自己的学习方法。

 

综上所述:游戏动机强调利用游戏来激发学习动机;游戏思维则表示超脱出游戏形式,强调将非游戏的学习活动设计成“游戏”;而游戏精神则是最有意义的价值,强调学习者以对待游戏的精神和态度来对待学习过程和结果。三者的核心是深层内在动机,就是让学生更多的是靠内在动机而不是外在压力去学习。

 

 

 

结 语

 

党的十九大报告指出,我国社会的主要矛盾转变为人们日益增长的美好生活需要与不平衡不充分发展的矛盾。新时代人们对精神层面的追求将会越来越高,正如马斯洛的需要层次理论所告诉我们的那样,更多的人会依靠着自我实现的需要活着,让教育回归促进人生活和发展的本质,让教育过程更加科学透明,让教育活动能够激发人的内驱力,这样才能维护每一个人的受教育的权利,才有助于每一个人朝着自由而又全面发展的目标迈进。


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