會“觀察評價”的游戲
——一種基于物聯(lián)網(wǎng)的幼兒數(shù)學(xué)游戲設(shè)計與實現(xiàn)

□ 華東師范大學(xué)教育學(xué)部 李姍姍 郭力平

問題提出與研究設(shè)計

幼兒發(fā)展水平是衡量學(xué)前教育公平與質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。研究指出，游戲是幼兒的主要學(xué)習(xí)方式，游戲中對幼兒的有效評價由結(jié)果轉(zhuǎn)向過程，注重幼兒過程性能力的培養(yǎng)，有利于幫助教師更有效地支持幼兒的學(xué)習(xí)與發(fā)展。

然而，當(dāng)前游戲中對幼兒學(xué)習(xí)與發(fā)展的評價卻存在諸多問題，一方面，強調(diào)研究型教師的培養(yǎng)，教師的領(lǐng)域教學(xué)知識以及專業(yè)能力面臨巨大挑戰(zhàn)；另一方面，傳統(tǒng)游戲依靠教師進(jìn)行觀察與評價，強調(diào)教師對幼兒的真實性評價，需要收集幼兒一日生活與游戲過程中大量的學(xué)習(xí)過程信息，教師的時間與精力面臨巨大挑戰(zhàn)；第三，學(xué)齡前兒童學(xué)習(xí)能力評價面臨團體紙筆施測不合格，個別化施測標(biāo)準(zhǔn)化難、效率低等問題。隨著評價理念的更新，學(xué)齡前兒童學(xué)習(xí)能力評價指標(biāo)不宜局限于特定學(xué)科知識與技能，諸如學(xué)習(xí)品質(zhì)、過程性能力指標(biāo)亦得到重視。而基于互聯(lián)網(wǎng)的游戲評價，如視頻游戲、多媒體游戲則不符合幼兒發(fā)展規(guī)律，剝奪了幼兒與真實世界互動的權(quán)利，對幼兒的身心發(fā)展帶來不利影響，其測評技術(shù)不適合用于評價幼兒。

數(shù)學(xué)是一項重要的認(rèn)知能力，也是重要的智力因素。在早期教育階段，幼兒的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)以非正式的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)為主，具有啟蒙性和奠基性，對幼兒日后的學(xué)業(yè)成就和職業(yè)選擇有重要影響。

來自幼兒數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的困境包括三個方面，一，在中國的文化傳統(tǒng)和家長的教育理念中，數(shù)學(xué)始終是重要的學(xué)習(xí)內(nèi)容，但目前的數(shù)學(xué)教育中存在重數(shù)學(xué)技能和結(jié)果、輕數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)過程和真實應(yīng)用的問題；二，當(dāng)前幼兒的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)形式主要以“填鴨式”操作訓(xùn)練為主，忽視幼兒在游戲中的學(xué)習(xí)；三，幼兒在游戲中的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)缺少有效反饋，尤其是對于年幼的小班幼兒面臨三重困難，即幼兒在游戲中自身無反饋、教師反饋不及時、同伴反饋少，導(dǎo)致學(xué)習(xí)成效不高。以上三方面的現(xiàn)實困境導(dǎo)致幼兒對數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)興趣不足，數(shù)學(xué)思維能力得不到有效提升。而物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等信息技術(shù)的高速發(fā)展，為有效地觀察評價幼兒游戲提供了新途徑。

按數(shù)取物是3～4歲幼兒基數(shù)概念獲得的測評任務(wù)，基數(shù)概念的形成則是3～4歲幼兒數(shù)學(xué)認(rèn)知目標(biāo)?！?-6歲兒童學(xué)習(xí)與發(fā)展指南》（以下簡稱《指南》）中的數(shù)學(xué)認(rèn)知部分只提出各年齡段兒童所要達(dá)到的結(jié)果目標(biāo)，而幼兒的學(xué)習(xí)路徑?jīng)]有體現(xiàn)。從幼兒數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)軌跡來看，按數(shù)取物的能力能反映出幼兒眾多數(shù)概念發(fā)展的脈絡(luò)，如數(shù)數(shù)、一一對應(yīng)、符號認(rèn)知、量的比較等，不同游戲情境下亦能反映幼兒問題解決的學(xué)習(xí)品質(zhì)與學(xué)習(xí)風(fēng)格等教師不易觀測到的行為數(shù)據(jù)。因此，本研究將內(nèi)容定位于3～4歲幼兒按數(shù)取物能力的發(fā)展，選擇3～4歲幼兒數(shù)概念發(fā)展中的數(shù)數(shù)、一一對應(yīng)、符號認(rèn)知以及基數(shù)概念的發(fā)展作為研究內(nèi)容，通過在數(shù)學(xué)游戲中設(shè)計按數(shù)取物任務(wù)來獲取幼兒學(xué)習(xí)的過程信息。并以3～4歲幼兒數(shù)概念發(fā)展作為突破口，擬嘗試將幼兒與游戲通過技術(shù)連接在一起，運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)完成一種會“觀察評價”的幼兒數(shù)學(xué)游戲的設(shè)計與實現(xiàn)。

本研究選擇上海市5所幼兒園、山東省3所幼兒園，共20個小班的數(shù)學(xué)區(qū)域游戲進(jìn)行了各5次的觀察，單次區(qū)域游戲的時間為20～30分鐘，并在各園隨機選擇小班幼兒各10名進(jìn)行非正式訪談，主要了解小班數(shù)學(xué)區(qū)玩具類型、幼兒喜愛的玩具、幼兒操作玩具的過程、幼兒游戲情景、當(dāng)前玩具的不足、教師對游戲的介入指導(dǎo)（即教師對幼兒游戲的反饋）等；隨機選取5名教師進(jìn)行了半結(jié)構(gòu)式訪談，主要圍繞教師如何觀察幼兒的數(shù)學(xué)游戲、觀察中遇到的困難以及如何獲得幼兒的更多數(shù)據(jù)并提供有效的教育支持策略等問題展開。隨后對錄像、錄音和筆錄進(jìn)行轉(zhuǎn)錄與編碼。本研究對資料的分析主要運用情景分析法詳細(xì)描述關(guān)鍵事件，結(jié)合非正式訪談記錄進(jìn)行系統(tǒng)化整合分析形成研究結(jié)論。

數(shù)學(xué)游戲設(shè)計思路

1.數(shù)學(xué)游戲設(shè)計方案形成脈絡(luò)

(1）數(shù)學(xué)游戲設(shè)計原型的確定

依據(jù)調(diào)查結(jié)果，選擇幼兒最喜愛的數(shù)學(xué)玩具之一“小火車”材料作為游戲設(shè)計的原型。（圖1）

“小火車”是幼兒園教師投放在區(qū)域活動中最常見的游戲材料之一，共有5節(jié)車廂，車廂正面貼有帶有符號的卡片，幼兒根據(jù)卡片上的符號選擇相同數(shù)量的仿真水果放置在相應(yīng)的車廂內(nèi)，培養(yǎng)幼兒按數(shù)取物的能力。

圖 1 數(shù)學(xué)游戲“小火車”原型

通過觀察發(fā)現(xiàn)該材料有以下問題與不足：卡片內(nèi)容單一，類似以往的訓(xùn)練形式，幼兒操作的主動性不強；游戲中來自教師的個別反饋與指導(dǎo)較少，幼兒常常隨意投置幾下就沒了興趣；可玩性不強，幼兒的主體性無法發(fā)揮；幼兒時常不按車廂的卡片選擇水果，而是將班級其他卡片（如卡片中只有水果）貼在車廂進(jìn)行游戲。

(2）數(shù)學(xué)游戲內(nèi)容設(shè)計——卡片的拆分與重組

根據(jù)游戲材料“小火車”原型中存在的問題，根據(jù)數(shù)據(jù)挖掘原理以及幼兒數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)特點對“小火車”進(jìn)行改良設(shè)計，將“小火車”車廂中的卡片進(jìn)行單獨設(shè)計，并依據(jù)幼兒數(shù)概念發(fā)展的不同水平設(shè)計卡片符號內(nèi)容，（圖2）便于對幼兒的游戲過程行為數(shù)據(jù)進(jìn)行多維度挖掘。

重新設(shè)計后的游戲卡片中的符號內(nèi)容有草莓、蘋果、香蕉、楊桃、李子、桔子、桃子共7種水果，每種水果有1～7種數(shù)量，如1個草莓、2個草莓……7個草莓，每種數(shù)量有5種表現(xiàn)形式，如3個蘋果、3個橫排黑點加1個蘋果圖片、3個三角形排列的黑點加1個蘋果圖片……數(shù)字3，共設(shè)計卡片245張，單張卡片尺寸為12×8cm。

圖2 卡片設(shè)計圖例

每種水果模型20個，共140個。根據(jù)幼兒人體工程學(xué)原理，設(shè)計符合幼兒手部尺寸的水果模型，水果直徑約4.5cm（香蕉直徑約2cm，長約8cm），材質(zhì)為塑料，空心，便于幼兒抓握，增加游戲的體驗感。

（3）數(shù)學(xué)游戲外觀造型與內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計

采用幼兒人體工程學(xué)原理以及基因設(shè)計原理對“小火車”進(jìn)行設(shè)計完善。整體尺寸為：180cm（長）×10cm（寬）×10cm（高），單個車廂尺寸為18cm（長）×10cm（寬）×10cm（高），車廂為6節(jié)。（圖3）

圖3 “小火車”外觀造型設(shè)計圖

2.數(shù)學(xué)游戲情境的創(chuàng)設(shè)

教育情境越豐富且符合幼兒發(fā)展特點，幼兒在游戲中的行為數(shù)據(jù)就越多維，數(shù)據(jù)挖掘的結(jié)果就越有效。為了在游戲中獲取幼兒更加豐富的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，便于深度挖掘幼兒游戲中的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)特點以及學(xué)習(xí)品質(zhì)，本研究依據(jù)數(shù)據(jù)挖掘原理以及《指南》中3～4歲幼兒數(shù)學(xué)認(rèn)知發(fā)展目標(biāo)，以社會建構(gòu)理論、情景認(rèn)知理論為理論框架，結(jié)合對幼兒數(shù)學(xué)個別化學(xué)習(xí)活動的觀察以及游戲材料的反饋進(jìn)行游戲情境與游戲任務(wù)設(shè)計，游戲情境設(shè)定為單獨游戲、簡單合作游戲、簡單競爭游戲，根據(jù)幼兒數(shù)概念發(fā)展的水平設(shè)定多個任務(wù)，如5以內(nèi)的卡片任務(wù)、10以內(nèi)的卡片任務(wù)等，教師可根據(jù)幼兒的不同發(fā)展水平提供不同難度梯度的材料。（圖4）

圖4 游戲情景設(shè)計

數(shù)學(xué)游戲功能的技術(shù)實現(xiàn)

1.數(shù)學(xué)游戲中的信息識別與反饋機制設(shè)計與實現(xiàn)

國內(nèi)外的研究都表明游戲是幼兒學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的有效形式。對于早期兒童而言，最能發(fā)揮其主體性(或者孕育其主體性發(fā)展)的活動莫過于游戲（尤其是象征性游戲）和探索行為。游戲中兒童獲得反饋是十分重要的方面，反饋能促進(jìn)幼兒對游戲的探究行為、幫助幼兒獲得規(guī)則概念并能有效促進(jìn)幼兒的社會性發(fā)展。然而現(xiàn)實條件下，教師的時間、精力以及數(shù)學(xué)領(lǐng)域知識（PCK）都遇到挑戰(zhàn)，因此對幼兒的反饋難以得到保障。此外，小班幼兒處于平行游戲期，同伴間的反饋相對較少，造成了兒童在游戲中的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)可能遭遇瓶頸。

鑒于此，本研究為了使幼兒在游戲中的學(xué)習(xí)更有效，運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（物物相連）在游戲中設(shè)置三種反饋機制：一是有反饋無效果：當(dāng)選擇的卡片中的數(shù)量與投放在車廂的水果材料數(shù)量一致時，按動開關(guān)，信號燈呈現(xiàn)綠色，火車不開動；不一致時，信號燈呈現(xiàn)紅色，火車不開動。二是有反饋有效果：當(dāng)選擇的卡片中的數(shù)量與投放在車廂的水果材料數(shù)量一致時，按動開關(guān)，信號燈呈現(xiàn)綠色，火車開動；不一致時，信號燈呈現(xiàn)紅色，火車不開動。三是無反饋：不帶有任何技術(shù)功能。

反饋機制的實現(xiàn)路徑為：首先通過隱藏于卡片與水果材料中的RFID電子標(biāo)簽，實時追蹤幼兒的行為；其次通過RFID標(biāo)簽識別到的卡片與水果材料信息對幼兒按數(shù)取物的結(jié)果進(jìn)行判斷，增加游戲可玩性，支持幼兒的學(xué)習(xí)。

2.數(shù)學(xué)游戲中觀察評價的數(shù)據(jù)挖掘

(1）后端服務(wù)器自動獲取的數(shù)據(jù)。通過讀卡器讀取幼兒、卡片與水果材料信息，后臺服務(wù)器實時記錄幼兒游戲過程中的行為數(shù)據(jù)，并儲存在APP專家系統(tǒng)中。(圖5）

圖5 幼兒行為數(shù)據(jù)挖掘路徑

如記錄幼兒游戲時的操作數(shù)據(jù)，包括卡片的選擇、抓放物體數(shù)量、種類與卡片的一致性、幼兒嘗試錯誤的次數(shù)、策略調(diào)整的時長等，以此了解幼兒數(shù)學(xué)發(fā)展軌跡及特點。

(2）手工輸入的數(shù)據(jù)。主要是幼兒基本信息的錄入，包括姓名、年齡、性別、數(shù)概念發(fā)展水平等數(shù)據(jù)。

結(jié)語與展望

基于物聯(lián)網(wǎng)的游戲的屬性有兩個：一是符合幼兒身心發(fā)展特點；二是基于大數(shù)據(jù)的“測評工具”。本研究將RFID近場識別技術(shù)隱藏于幼兒游戲材料中，確保幼兒與真實世界的接觸與連接，實現(xiàn)幼兒與游戲材料的互動并為其提供即時反饋以支持其在游戲中的學(xué)習(xí)；此外，實現(xiàn)游戲的測評功能，實時抓取幼兒游戲中的過程數(shù)據(jù)，幫助教師多維度了解幼兒的學(xué)習(xí)過程和路徑，如日常教學(xué)中教師“難以看到的”“看不過來的”以及“無法觀測到的”幼兒游戲精準(zhǔn)時長、幼兒從一個任務(wù)轉(zhuǎn)向另一個任務(wù)的反應(yīng)時間、兒童對卡片多維度的選擇（可同時觀測到量、水果類型以及對卡片符號的認(rèn)知）、幼兒調(diào)整策略的情況等信息，提升教師評價幼兒學(xué)習(xí)過程的有效性。

信息技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用極大地改變了人們的生活，也對幼兒的生活環(huán)境產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。幼兒的學(xué)習(xí)主要是“大知識”的學(xué)習(xí)而非“小知識”的學(xué)習(xí)，是“戰(zhàn)略性”的學(xué)習(xí)而非“戰(zhàn)術(shù)性”的學(xué)習(xí)。視頻媒介與技術(shù)的發(fā)展雖是不可阻擋的時代潮流，但是視頻媒介不應(yīng)當(dāng)成為幼兒主要的學(xué)習(xí)途徑。從文化傳承與發(fā)展的角度，我們更應(yīng)該尊重并維護(hù)幼兒與真實世界的互動，技術(shù)越發(fā)達(dá)，我們越需要維系幼兒與自然之間的親密關(guān)系?！?/p>

注：此文為教育部人文社會科學(xué)研究一般項目規(guī)劃基金項目“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)背景下兒童在游戲中學(xué)習(xí)的評價研究”（批準(zhǔn)號：17YJAZH026）的研究成果。