STEM游戲化學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)框架

于 穎 陳文文 于興華

(1. 曲阜師范大學(xué) 傳媒學(xué)院，山東日照 276826；2. 徐州市興東實(shí)驗(yàn)學(xué)校，江蘇徐州 221000；3.威海市羊亭學(xué)校，山東威海 264200)

STEM教育的興起和發(fā)展源于經(jīng)濟(jì)全球化對(duì)科技創(chuàng)新人才的迫切需求，旨在通過培養(yǎng)大量技術(shù)增強(qiáng)型創(chuàng)新人才和產(chǎn)業(yè)工人，提升國際競爭力。從全球范圍看，STEM教學(xué)沒有固定的法則與模式，多國結(jié)合自身實(shí)際開展了大量探索。我國STEM教育2016年呈爆發(fā)式增長，并被納入國家發(fā)展戰(zhàn)略。2020年7月，教育部印發(fā)了《中小學(xué)教師培訓(xùn)課程指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)》，把STEM課程與開發(fā)納入教師文化知識(shí)學(xué)習(xí)研修主題，彰顯了STEM教育的重要地位。游戲化因富有趣味性、激勵(lì)創(chuàng)新、開拓更多可能性等特點(diǎn)，與STEM的育人目標(biāo)相契合，STEM游戲化學(xué)習(xí)逐漸為一線教師所認(rèn)同。將STEM與游戲化學(xué)習(xí)二者整合的系統(tǒng)化研究較少見，本文構(gòu)建了適合一線教學(xué)的STEM游戲化學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)框架。

一、文獻(xiàn)綜述

(一)STEM課程與教學(xué)

STEM教育發(fā)端于美國，目的是培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的高端科技人才，確保美國在激烈的全球競爭中立于不敗之地。美國政府特別是奧巴馬政府相繼出臺(tái)了一系列計(jì)劃與項(xiàng)目推動(dòng)STEM發(fā)展，由此開啟了全球范圍的STEM教育行動(dòng)。

從教育目標(biāo)看，各國學(xué)者對(duì)STEM教育目標(biāo)的描述不盡相同，但無不指向跨學(xué)科學(xué)習(xí)、真實(shí)問題解決，以及以創(chuàng)新思維、批判性思維為代表的高階思維的發(fā)展(見表一)。布魯頓(Bruton，2017)把創(chuàng)造性解決問題、創(chuàng)新、設(shè)計(jì)、批判性思維等作為STEM教育中長期目標(biāo)；美國俄亥俄州立大學(xué)工程學(xué)院(College of Engineering in OHIO，2020)把探索與協(xié)作、真實(shí)問題解決、交流、設(shè)計(jì)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)并鼓勵(lì)失敗作為中小學(xué)STEM課程設(shè)計(jì)的基本原則；我國學(xué)者(余勝泉等，2015；楊曉哲等，2015；秦瑾若等，2017；李王偉等，2018；袁磊等，2019)把跨學(xué)科知識(shí)與思維、真實(shí)問題解決、創(chuàng)造性思維等視為STEM教育的主要目標(biāo)。

表二 國內(nèi)外STEM教學(xué)模式示例

表一 國內(nèi)外STEM教育目標(biāo)示例

從STEM教學(xué)模式看，國外研究一方面探索基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)(Project-based learning，PBL)、探究式學(xué)習(xí)、基于設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)(Design-based learning，DBL)等教學(xué)模式在STEM教學(xué)中的應(yīng)用。阿爾坦等(Altan et al., 2018)通過將基于設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)應(yīng)用于STEM教學(xué)的對(duì)照實(shí)驗(yàn)研究，指出基于設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)有助于學(xué)生決策技能的形成。麥克納(McKenna, 2020)認(rèn)為基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)適用于STEM教學(xué)，但需要保證為學(xué)生提供長時(shí)間參與的機(jī)會(huì)。另一方面形成了以6E(ITEEA，2014)為代表的STEM特定教學(xué)模式，致力于為STEM教學(xué)提供以設(shè)計(jì)和探究為基礎(chǔ)的操作性程序。國內(nèi)研究形成了設(shè)計(jì)型(李克東等，2019；陳鵬等，2019；王佑鎂等，2019；秦瑾若等，2018)、驗(yàn)證型、制造型(付騫等，2016)、創(chuàng)造型(付騫等，2016；何麗丹等，2019)、證據(jù)導(dǎo)向的教學(xué)(余勝泉等，2019)等一系列改良型本土化STEM教學(xué)模式(見表二)。從這些模式的設(shè)計(jì)思路與設(shè)計(jì)內(nèi)容看，國外研究更強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)與探究在STEM教學(xué)中的作用，國內(nèi)研究更關(guān)注設(shè)計(jì)、創(chuàng)造等過程元素及其教學(xué)實(shí)現(xiàn)。

(二)游戲化與游戲化學(xué)習(xí)

“游戲化”(Gamification)一詞最初由英國程序員尼克2002年提出， 2010年后被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。迄今為止，人們對(duì)游戲化概念尚未達(dá)成共識(shí)，但普遍贊同它是在非游戲情境中選擇性地整合游戲的基本元素，采用游戲機(jī)制與游戲思維，借此吸引他人、激勵(lì)行動(dòng)、促進(jìn)學(xué)習(xí)和解決問題(Deterding，2012；韋巴赫等，2014)。游戲化強(qiáng)調(diào)游戲元素的使用而非拓展，利用游戲特征而非開發(fā)游戲，采用娛樂方式而并非單純娛樂(鮑雪瑩等，2015)。游戲化被廣泛應(yīng)用于包括學(xué)習(xí)在內(nèi)的各個(gè)領(lǐng)域，衍生出“游戲化學(xué)習(xí)”等概念。

當(dāng)前，游戲化學(xué)習(xí)研究主要聚焦于游戲化學(xué)習(xí)的價(jià)值、游戲與課程整合(游戲化學(xué)習(xí)設(shè)計(jì))、游戲化學(xué)習(xí)效果評(píng)估等。就游戲化學(xué)習(xí)價(jià)值而言，研究者一致認(rèn)為，與傳統(tǒng)教學(xué)相比，游戲化學(xué)習(xí)不僅有助于激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)機(jī)，而且有助于培養(yǎng)其認(rèn)知技能、動(dòng)作技能和情感技能。沃格爾(Vogel et al., 2006)通過研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)用游戲于學(xué)科教學(xué)可以明顯提升學(xué)習(xí)者的認(rèn)知與高階思維、改善學(xué)習(xí)態(tài)度；就游戲與課程整合而言，越來越多的研究認(rèn)識(shí)到游戲與課程整合的重要性，并開始關(guān)注高階能力的培養(yǎng)。尚俊杰(2009)通過設(shè)計(jì)試誤、冒險(xiǎn)、BUG①、娛樂等策略，為學(xué)生提供解決問題的機(jī)會(huì)，提升學(xué)生的問題解決能力。阿克考格魯(Akcaoglu，2014)借助“游戲設(shè)計(jì)-問題解決-問題定位-自由設(shè)計(jì)”學(xué)習(xí)活動(dòng)流程，提升學(xué)生的問題解決能力。就游戲化學(xué)習(xí)效果評(píng)估而言，當(dāng)前研究重點(diǎn)關(guān)注游戲化學(xué)習(xí)效果的影響因素及游戲化學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)工具與方法。埃雷爾等(Erhel et al.，2013)的研究證實(shí)游戲化學(xué)習(xí)有助于激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。瓦薩盧等(Vasalou et al.，2017)通過分析兒童日志發(fā)現(xiàn)，游戲不僅能幫助兒童學(xué)會(huì)面對(duì)學(xué)習(xí)挫折或失敗，還能激發(fā)師生交互，創(chuàng)造更多的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，使兒童體驗(yàn)到學(xué)習(xí)的快樂。

(三)游戲化與STEM融合

綜上，國內(nèi)外研究一致認(rèn)同STEM教育目標(biāo)指向跨學(xué)科知識(shí)、問題解決與創(chuàng)新思維。此外，好奇心、韌性、合作、挑戰(zhàn)、容忍失敗等也多次出現(xiàn)在學(xué)者們對(duì)STEM教育目標(biāo)的描述中，這些品質(zhì)的培養(yǎng)恰恰是游戲化的長項(xiàng)。國內(nèi)外STEM教學(xué)模式研究重視設(shè)計(jì)及其教學(xué)實(shí)現(xiàn)過程，STEM本土化教學(xué)模式研究還特別強(qiáng)調(diào)創(chuàng)造性及其實(shí)現(xiàn)。游戲?qū)τ?1世紀(jì)的孩子的成長具有重要價(jià)值，STEM學(xué)習(xí)所希望的創(chuàng)造力、批判性、合作、溝通、自我效能感等品質(zhì)都源于游戲(Hirsh-Pasek et al.，2009；卡普，2015；赫尼等，2015)。游戲化與STEM之間具有天然的契合性，游戲化與STEM融合成為必然，但當(dāng)前相關(guān)學(xué)習(xí)活動(dòng)系統(tǒng)化設(shè)計(jì)框架較為鮮見。正是基于此，本研究試圖探索指向“全人發(fā)展”的、以設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的STEM游戲化學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)框架。

二、設(shè)計(jì)框架

為更好地落實(shí)《K-12年級(jí)科學(xué)教育框架：實(shí)踐、跨學(xué)科概念和核心概念》，美國學(xué)者赫尼和坎特(2015)提出了“設(shè)計(jì)-制作-游戲”學(xué)習(xí)方法，旨在通過設(shè)計(jì)、制作和游戲提高年輕人的科學(xué)想象力。該方法將設(shè)計(jì)解釋為迭代、選擇和安排要素以形成一個(gè)整體，人們通過設(shè)計(jì)創(chuàng)造手工制品、系統(tǒng)和工具以解決問題；將制作解釋為手工拆解或制作物品，享受了解物品工作原理的樂趣；將游戲解釋為涉及制作理念、發(fā)明和創(chuàng)造的有趣而自愿的活動(dòng)，通過沒有壓力的探究和發(fā)明，促進(jìn)創(chuàng)造性思維發(fā)展。

根據(jù)“設(shè)計(jì)-制作-游戲”方法，結(jié)合我國國情，本研究提出旨在促進(jìn)學(xué)生沉浸STEM學(xué)習(xí)的游戲化學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)框架DMP(見圖1)。DMP即Design、Make & Play②(設(shè)計(jì)-制作-游戲)首字母縮寫。它以問題解決為主線，在跨學(xué)科學(xué)習(xí)過程中通過設(shè)計(jì)和制作活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新、批判、問題解決等高階思維。該框架還根據(jù)“游戲化的關(guān)鍵是利用游戲的基本要素”這一理論邏輯(韋巴赫等，2014)，在活動(dòng)設(shè)計(jì)中巧妙吸收游戲的基本要素及其精髓，提升STEM學(xué)習(xí)效果。

(一)設(shè)定學(xué)習(xí)目標(biāo)，指向高階思維

如上所述，STEM教育的目標(biāo)指向跨學(xué)科知識(shí)、問題解決和高階思維，其實(shí)質(zhì)與當(dāng)代教育“全人發(fā)展”的育人旨向高度一致。換言之，STEM教育目標(biāo)有深刻的認(rèn)識(shí)論根源。從認(rèn)識(shí)發(fā)生論的角度考察教育目標(biāo)，人類認(rèn)識(shí)是借由邏輯數(shù)學(xué)范疇與物理范疇的相互作用產(chǎn)生的，在此過程中知識(shí)與思維具有內(nèi)在一致性(李藝等，2018)。也就是說，STEM教育之“育人”目標(biāo)若想得以實(shí)現(xiàn)，則要關(guān)注知識(shí)、思維，以及聯(lián)結(jié)二者的邏輯運(yùn)演過程。學(xué)生解決真實(shí)世界問題的過程，實(shí)質(zhì)上是建構(gòu)科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等跨學(xué)科知識(shí)與發(fā)展創(chuàng)新思維、批判性思維等高階思維的過程。通過這種內(nèi)在一致的邏輯“運(yùn)演”過程，學(xué)生經(jīng)由問題解決活動(dòng)，從知識(shí)通達(dá)思維，得以“成人”。

圖1 STEM游戲化學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)框架

因而，STEM游戲化學(xué)習(xí)活動(dòng)目標(biāo)的設(shè)計(jì)圍繞跨學(xué)科知識(shí)、真實(shí)問題解決、高階思維三個(gè)維度展開(見圖2)。跨學(xué)科知識(shí)指通曉兩個(gè)及以上學(xué)科的知識(shí)組合。它有三層含義(李學(xué)書，2019)：一是強(qiáng)調(diào)科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)學(xué)科知識(shí)的學(xué)習(xí)，二是強(qiáng)調(diào)學(xué)科知識(shí)間的整合，三是兼顧學(xué)科知識(shí)的延伸與拓展。真實(shí)問題解決指學(xué)生參與解決與現(xiàn)實(shí)生活相關(guān)的STEM問題的主體性活動(dòng)，一般包含構(gòu)建心智模型和對(duì)問題模型進(jìn)行操作檢驗(yàn)兩部分(喬納森，2015)。高階思維指發(fā)生在較高認(rèn)知水平層次上的心智活動(dòng)或認(rèn)知能力，包括創(chuàng)新創(chuàng)造、問題求解、決策和批判性思維等。

圖2 STEM學(xué)習(xí)目標(biāo)

按照皮亞杰認(rèn)識(shí)發(fā)生論的“運(yùn)演”邏輯，STEM學(xué)習(xí)目標(biāo)的三個(gè)維度間具有內(nèi)在聯(lián)結(jié)關(guān)系。學(xué)生通過解決真實(shí)問題，與真實(shí)世界建立意義關(guān)聯(lián)，激活和建構(gòu)科學(xué)、工程、技術(shù)、數(shù)學(xué)等學(xué)科知識(shí)的意義，發(fā)展問題解決、創(chuàng)造、設(shè)計(jì)、批判等高階思維。三個(gè)維度既有“分解”，每個(gè)維度都有明確的意義，有利于教學(xué)目標(biāo)的分層設(shè)計(jì)；又有“整體”，從整體觀立場上分解目標(biāo)，其實(shí)質(zhì)與個(gè)體發(fā)展的完整性高度一致。三個(gè)維度間還具有層級(jí)關(guān)系：從下向上，有逐層筑基與推進(jìn)之意，即下層是上層的基礎(chǔ)，為上層提供“養(yǎng)分”；從上至下，有逐層喚醒之意，上層激活并喚醒下層，邏輯“運(yùn)演”因此發(fā)生。

(二)遴選學(xué)習(xí)內(nèi)容，設(shè)置挑戰(zhàn)性任務(wù)

學(xué)習(xí)內(nèi)容是開展STEM活動(dòng)的基礎(chǔ)。內(nèi)容選擇主要有學(xué)科知識(shí)取向、社會(huì)經(jīng)驗(yàn)取向和學(xué)習(xí)者取向(張華，2000)，這些取向同樣適用于指導(dǎo)STEM選材。首先，跨學(xué)科是STEM教育的鮮明特征，因而STEM學(xué)習(xí)內(nèi)容必然要基于學(xué)科選材。其次，STEM強(qiáng)調(diào)與真實(shí)世界的聯(lián)系，因而應(yīng)從真實(shí)生活中選材。再次，STEM學(xué)習(xí)游戲化的關(guān)鍵是關(guān)注學(xué)習(xí)者之為“人”之發(fā)展，將游戲要素應(yīng)用到STEM學(xué)習(xí)活動(dòng)中，使其具有游戲化屬性，符合兒童“愛玩”的天性。因此， STEM內(nèi)容的遴選要兼顧學(xué)科領(lǐng)域與真實(shí)世界，具備游戲?qū)傩?挑戰(zhàn)性)，促進(jìn)內(nèi)生激勵(lì)機(jī)制的形成(見圖3)。

圖3 STEM學(xué)習(xí)內(nèi)容遴選的操作流程

1. 從學(xué)科中選材

STEM學(xué)習(xí)是跨學(xué)科學(xué)習(xí)，一般沒有明確的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約，這使得STEM學(xué)習(xí)內(nèi)容的遴選更靈活，但也提出了更高要求。一般而言，STEM學(xué)習(xí)內(nèi)容的遴選可采用任一學(xué)科內(nèi)容為主線，將其它學(xué)科內(nèi)容融合其中。鑒于STEM多發(fā)端并活躍于科學(xué)學(xué)科，且科學(xué)內(nèi)容包容性強(qiáng)，故STEM學(xué)科內(nèi)容的選材可以科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，整合其它學(xué)科內(nèi)容，確定學(xué)科主題。《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》將小學(xué)科學(xué)課程內(nèi)容分為物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)、地球與宇宙科學(xué)、技術(shù)與工程四個(gè)領(lǐng)域，它們既彼此獨(dú)立，又密切關(guān)聯(lián)。因此，內(nèi)容遴選可以領(lǐng)域間的關(guān)聯(lián)為抓手展開。例如，學(xué)習(xí)簡單機(jī)械運(yùn)動(dòng)時(shí)，學(xué)生通常需要?jiǎng)邮衷O(shè)計(jì)制作實(shí)物，這就需要激活工程和技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)容的學(xué)習(xí)，而其中涉及的數(shù)的概念與計(jì)算需要調(diào)用數(shù)學(xué)知識(shí)。

2. 從真實(shí)生活中選材

回歸真實(shí)生活世界已經(jīng)成為教育哲學(xué)的中心議題(張中偉等，2016)。只有回歸生活，教育才能實(shí)現(xiàn)價(jià)值理性，完成從“工具人”到“主體人”的轉(zhuǎn)變。這意味著， STEM學(xué)習(xí)內(nèi)容必須關(guān)注真實(shí)世界并從中選材，在真實(shí)問題解決的驅(qū)動(dòng)下，幫助學(xué)生建立學(xué)科知識(shí)與真實(shí)世界間的意義關(guān)聯(lián)。譬如，從學(xué)生早晚增減衣物入手選材，教師可衍生出與氣溫與體溫計(jì)的設(shè)計(jì)與制作相關(guān)的科學(xué)、工程、數(shù)學(xué)等內(nèi)容。

3.具有挑戰(zhàn)性

內(nèi)生激勵(lì)教學(xué)理論認(rèn)為，挑戰(zhàn)、幻想和好奇是影響游戲吸引力的三個(gè)關(guān)鍵要素(Amabile et al.,1986)，這與最近發(fā)展區(qū)理論有異曲同工之妙。這意味著，要獲得游戲化的心流體驗(yàn)，需要將遴選出的學(xué)習(xí)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為具有挑戰(zhàn)性的游戲化學(xué)習(xí)任務(wù)。這種學(xué)習(xí)任務(wù)至少要滿足兩個(gè)特征：一是任務(wù)設(shè)置清晰明確，難度與復(fù)雜度接近學(xué)生最近發(fā)展區(qū)；二是任務(wù)具有進(jìn)階性與反饋性，即任務(wù)設(shè)置有一定的梯度或?qū)蛹?jí)，并提供過程性數(shù)據(jù)與反饋，幫助學(xué)生獲得自我效能感。

(三)進(jìn)入活動(dòng)流程，開啟STEM游戲化學(xué)習(xí)

1. 創(chuàng)設(shè)游戲化情境，吸引全情投入

STEM游戲化學(xué)習(xí)情境主要有科學(xué)探究與產(chǎn)品研發(fā)情境兩類。二者都以真實(shí)生活問題解決為導(dǎo)向，賦予學(xué)生科學(xué)家與研發(fā)者角色，引導(dǎo)他們像科學(xué)家那樣思考，像研發(fā)者那樣研發(fā)產(chǎn)品，從而激發(fā)好奇心和求知欲，加深問題理解。情境創(chuàng)設(shè)可將游戲的角色、情感、敘事、競爭等元素融入其中，增強(qiáng)情境的吸引力和持續(xù)性。例如，教師可通過游戲化敘事，引出太空旅行過程產(chǎn)生的“土電話”研發(fā)需求，隨即請學(xué)生扮演“太空之旅小小發(fā)明家”角色，進(jìn)入設(shè)計(jì)并制作“土電話”的研發(fā)情境中。

2. 組建學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì)，約定游戲規(guī)則

教師可采用組間同質(zhì)分組、組內(nèi)異質(zhì)分組方式，以使團(tuán)隊(duì)成員最大程度地實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)；發(fā)揮游戲道具的作用，增進(jìn)團(tuán)隊(duì)成員間的相互了解，以提升團(tuán)隊(duì)合作效率。例如，教師可設(shè)計(jì)“名片猜猜猜”游戲，通過名片內(nèi)容猜同學(xué)姓名，幫助教師了解學(xué)生，又增進(jìn)團(tuán)隊(duì)成員間互動(dòng)。團(tuán)隊(duì)初步組建后，要明確成員的角色分工，包括師生間的角色分工與團(tuán)隊(duì)成員的內(nèi)部分工。例如，在“探究電路的奧秘”游戲化情境中，教師扮演電路專家，學(xué)生扮演電路探究員、設(shè)計(jì)員、智多星、小電工等角色，并設(shè)置相應(yīng)的分工。

合理的游戲規(guī)則不僅可以觸發(fā)玩家激活目標(biāo)任務(wù)，而且有利于促進(jìn)學(xué)生形成積極的情緒體驗(yàn)，在游戲中不斷進(jìn)步(赫尼等，2015)。一般而言，游戲規(guī)則分為挑戰(zhàn)與互助、競爭與合作及獎(jiǎng)賞等規(guī)則。教師可指導(dǎo)學(xué)生協(xié)商確定規(guī)則，從而提升學(xué)生的主體意識(shí)，更深刻地理解并自覺遵守規(guī)則，為游戲化學(xué)習(xí)行為負(fù)責(zé)。

3. 在游戲中探究，創(chuàng)意規(guī)劃設(shè)計(jì)

研究表明，以探究為基礎(chǔ)的實(shí)踐能提高學(xué)生對(duì)科學(xué)概念與知識(shí)的理解(赫尼等，2015)。因而，以探究為基礎(chǔ)的規(guī)劃設(shè)計(jì)有利于學(xué)生激活目標(biāo)學(xué)習(xí)內(nèi)容，形成積極的行為、情感與認(rèn)知投入。學(xué)生參與規(guī)劃設(shè)計(jì)的游戲化過程，實(shí)質(zhì)是以科學(xué)探究為主線，師生一起明確問題、分析問題、規(guī)劃并設(shè)計(jì)問題解決方案的過程。首先，教師帶領(lǐng)學(xué)生從復(fù)雜的游戲化情境、具有挑戰(zhàn)性的游戲化任務(wù)中提取需要解決的問題；其次，分析完成任務(wù)涉及的學(xué)科領(lǐng)域、要用的道具、素材等；再次，開展創(chuàng)意規(guī)劃活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生通過制訂問題解決方案等競賽小游戲，初步形成系統(tǒng)規(guī)劃、分解、建模、設(shè)計(jì)等思維。教師要激勵(lì)成員間的協(xié)作與團(tuán)隊(duì)間的良性競爭，鼓勵(lì)學(xué)生從多角度思考，并根據(jù)游戲規(guī)則獎(jiǎng)勵(lì)有創(chuàng)意或新奇想法的團(tuán)隊(duì)和成員。

4. 搭模型巧制作，完成游戲進(jìn)階

完成創(chuàng)意規(guī)劃設(shè)計(jì)后，學(xué)生需要借助“制作”實(shí)施創(chuàng)意，這一過程實(shí)質(zhì)上是協(xié)同建構(gòu)知識(shí)、制作模型與發(fā)展思維的過程。

1)知識(shí)建構(gòu)

學(xué)生依托“制作”實(shí)施設(shè)計(jì)方案，勢必要激活已有知識(shí)，建構(gòu)新知識(shí)，明確解決問題的關(guān)鍵點(diǎn)(Yakman，2019)。因而，游戲化學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)，最好以問題驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生使用語義組織和思維工具進(jìn)行分析，建構(gòu)跨學(xué)科知識(shí)。

表三 STEM游戲化學(xué)習(xí)實(shí)踐安排

2)模型制作

模型制作可以帶給學(xué)生良好的游戲體驗(yàn)，為學(xué)生建構(gòu)知識(shí)、深度思考、思維創(chuàng)新提供機(jī)會(huì)和可能(赫尼等，2015)。試誤法是模型制作的常用方法，大抵需要經(jīng)歷試誤、模仿、改造三環(huán)節(jié)。其中，試誤指學(xué)生根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)，自主構(gòu)想，嘗試搭建模型，驗(yàn)證失敗的原因，從中找尋問題的答案。模仿指給學(xué)生提供操作手冊、微視頻或范例，供學(xué)生效仿。經(jīng)過試誤與模仿，學(xué)生對(duì)模型制作有了初步認(rèn)識(shí)，在此基礎(chǔ)上改造完善模型，知識(shí)、行為與思維間建立起有意義的聯(lián)結(jié)，知識(shí)建構(gòu)與思維發(fā)展得以發(fā)生。

3)思維發(fā)展

制作過程能幫助學(xué)生了解物品的工作原理，驗(yàn)證學(xué)科規(guī)律，發(fā)展創(chuàng)新、想象、問題求解、質(zhì)疑、批判等思維。例如，在搭建潛望鏡模型的積木游戲中，教師帶領(lǐng)學(xué)生開展競賽，要求優(yōu)勝團(tuán)隊(duì)說明搭建的意圖與原理，使學(xué)生在“搭積木”的過程中，了解潛望鏡的功能與制作原理，設(shè)計(jì)出有創(chuàng)意的潛望鏡造型，培養(yǎng)工程、藝術(shù)與科學(xué)思維。

5. 建立獎(jiǎng)賞機(jī)制，積極評(píng)價(jià)反饋

獎(jiǎng)賞是游戲的激勵(lì)型元素，使玩家被吸引且愿意堅(jiān)持游戲，是STEM游戲化學(xué)習(xí)的重要組成部分。對(duì)于表現(xiàn)突出的個(gè)人或團(tuán)隊(duì)，給予適當(dāng)?shù)莫?jiǎng)賞甚至是“制造驚喜”非常必要。它能帶給學(xué)生持續(xù)的學(xué)習(xí)動(dòng)力，維持學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。例如，教師可根據(jù)積分評(píng)選先進(jìn)個(gè)人和優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)，讓學(xué)生利用累積徽章兌換心愿單實(shí)物獎(jiǎng)勵(lì)。與獎(jiǎng)賞機(jī)制相配套，積極的評(píng)價(jià)與反饋也是必需的。評(píng)價(jià)方式主要包括團(tuán)隊(duì)自評(píng)、互評(píng)和師評(píng)，評(píng)價(jià)內(nèi)容可以從顯性和隱性成果入手，包含對(duì)作品的評(píng)價(jià)，也關(guān)注過程性學(xué)習(xí)產(chǎn)出，特別是能力與思維發(fā)展表現(xiàn)。評(píng)價(jià)結(jié)果要即時(shí)反饋給學(xué)生，增強(qiáng)游戲化學(xué)習(xí)的激勵(lì)作用和學(xué)生的自我效能感。

三、學(xué)習(xí)活動(dòng)實(shí)踐

(一)研究設(shè)計(jì)

為了檢驗(yàn)并修正DMP設(shè)計(jì)框架，研究者與W小學(xué)STEM教師合作，采用基于設(shè)計(jì)的研究，面向五年級(jí)STEM校本班共計(jì)57名學(xué)生，開展為期3個(gè)月的三輪迭代實(shí)踐研究(見表三)。為了保證STEM課堂教學(xué)的真實(shí)狀態(tài)和內(nèi)在效度，研究選取新近STEM成績測驗(yàn)平均分相當(dāng)?shù)膬蓚€(gè)自然班級(jí)作為對(duì)象。STEM教學(xué)由與研究團(tuán)隊(duì)有合作關(guān)系的STEM教師承擔(dān)，該教師不僅了解研究團(tuán)隊(duì)的設(shè)計(jì)理念，而且對(duì)實(shí)踐內(nèi)容(選自研究團(tuán)隊(duì)自編教材《小學(xué)STAEM課程活動(dòng)設(shè)計(jì)》)較熟悉，最大程度地排除因教師等因素對(duì)研究數(shù)據(jù)造成的干擾。

(二)研究過程

1. 第一輪實(shí)踐

1)活動(dòng)設(shè)計(jì)：探究光的奧秘

研究基于DMP設(shè)計(jì)框架，以五年級(jí)STEM校本課程單元“探究光的奧秘”為主題，設(shè)計(jì)STEM游戲化學(xué)習(xí)活動(dòng)(見表四)。

2)活動(dòng)實(shí)施

該輪活動(dòng)的目的是實(shí)施“探究光的奧秘”，由STEM教師面向五年級(jí)STEM甲班開展。從活動(dòng)反饋看，學(xué)生學(xué)習(xí)熱情較高，盡管出現(xiàn)很多問題，但每個(gè)團(tuán)隊(duì)最終都順利通關(guān)，完成既定學(xué)習(xí)任務(wù)，并設(shè)計(jì)了活動(dòng)規(guī)則手冊、概念圖，制作搭建了實(shí)物模型等。

表四 “探索光的奧秘”活動(dòng)設(shè)計(jì)

3)活動(dòng)效果

為了檢驗(yàn)該輪游戲化學(xué)習(xí)活動(dòng)的效果，本研究采用學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)診斷量表MAAT③，從學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、作品產(chǎn)出方面收集與分析數(shù)據(jù)。測評(píng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)平均值為27.2，處于中等水平，表明STEM游戲化學(xué)習(xí)活動(dòng)有助于保持學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。

根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的作品評(píng)價(jià)量表，各團(tuán)隊(duì)基于作品進(jìn)行組間評(píng)價(jià)，主要考察模型設(shè)計(jì)與制作所涉及的問題解決、知識(shí)建構(gòu)與思維發(fā)展。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)(見表五)顯示，團(tuán)隊(duì)作品的平均分為72.6，高于70分，表明學(xué)生能夠按照預(yù)期設(shè)計(jì)并制作模型，實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)功能。但各指標(biāo)平均分不高，特別是“模型設(shè)計(jì)具有創(chuàng)新性”與“設(shè)計(jì)與制作方案完整，具有可行性”指標(biāo)的平均分相對(duì)較低，還有優(yōu)化空間。

表五 第一輪活動(dòng)團(tuán)隊(duì)作品評(píng)價(jià)

4)活動(dòng)反思

從對(duì)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)調(diào)查與作品評(píng)價(jià)看，學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)總體處于中等水平，各團(tuán)隊(duì)較好地完成學(xué)習(xí)任務(wù)，基本實(shí)現(xiàn)了活動(dòng)目標(biāo)，這說明DMP設(shè)計(jì)框架有效，但也揭示出一些問題，如模型的設(shè)計(jì)創(chuàng)新性不足，設(shè)計(jì)與制作方案完備性與可行性較差。

為了解問題的成因，研究者查閱了聽課人員的課堂觀察記錄，并隨機(jī)抽取3名學(xué)生訪談。分析發(fā)現(xiàn)，模型搭建環(huán)節(jié)最受學(xué)生歡迎，學(xué)生能夠?qū)φ詹僮魇謨酝瓿赡Ｐ偷拇罱ǎ⑾硎芊e木搭建的過程，但學(xué)生對(duì)方案設(shè)計(jì)、知識(shí)建構(gòu)與思維發(fā)展環(huán)節(jié)的熱情較低，需要教師不斷干預(yù)與激勵(lì)。究其原因，一是學(xué)生對(duì)游戲化學(xué)習(xí)任務(wù)認(rèn)知不清晰，對(duì)方案設(shè)計(jì)流程較陌生；二是DMP框架沒有明確界定知識(shí)建構(gòu)、搭建模型與思維發(fā)展三者的關(guān)系，教學(xué)按照順序關(guān)系依次開展，學(xué)生受制于活動(dòng)環(huán)節(jié)，導(dǎo)致創(chuàng)新性想法缺乏實(shí)踐的舞臺(tái)。

為改進(jìn)上述問題，研究者修正了DMP設(shè)計(jì)框架：一是將 “在游戲中探究，創(chuàng)意規(guī)劃設(shè)計(jì)”更名為“明確游戲任務(wù)，開展創(chuàng)意設(shè)計(jì)”，意在強(qiáng)調(diào)學(xué)生形成對(duì)游戲化學(xué)習(xí)任務(wù)的清醒認(rèn)知，圍繞任務(wù)完成和問題解決，創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)問題解決方案；二是將“搭模型巧制作，完成游戲進(jìn)階”環(huán)節(jié)名稱改為“搭模型巧制作，玩中學(xué)玩中思”，明確學(xué)生搭建模型的過程是與知識(shí)建構(gòu)和思維發(fā)展相統(tǒng)一的自然過程。

2. 第二輪實(shí)踐

1)活動(dòng)設(shè)計(jì)：探究光的奧秘

根據(jù)改進(jìn)后的DMP框架，本研究修改了第一輪的案例：細(xì)化游戲化任務(wù)，在每個(gè)任務(wù)設(shè)計(jì)上，將知識(shí)建構(gòu)與思維發(fā)展?jié)B透于模型制作的自然過程中，即學(xué)生制作模型(解決問題)的過程，也是調(diào)動(dòng)思維、建構(gòu)知識(shí)的過程(教學(xué)設(shè)計(jì)略)。

2)活動(dòng)實(shí)施

第二輪活動(dòng)的目的是實(shí)施“探究光的奧秘”(修改稿)，由同一位STEM教師面向STEM乙班教學(xué)。較之第一輪活動(dòng)，第二輪活動(dòng)教學(xué)更順利。

3) 活動(dòng)效果

從課堂觀察、學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)測評(píng)及作品評(píng)價(jià)看，第二輪活動(dòng)的實(shí)施效果較第一輪有所提升，具體表現(xiàn)在：在關(guān)卡一，每個(gè)團(tuán)隊(duì)都完成了小孔成像模型的搭建和概念圖繪制，對(duì)概念圖涉及的知識(shí)及其關(guān)系形成了自己的認(rèn)識(shí)，在頭腦風(fēng)暴接力賽中也提出了諸多創(chuàng)新性想法；在關(guān)卡二，各團(tuán)隊(duì)都完成了彩虹發(fā)射器的制作，了解了平面鏡成像原理，形成了詳細(xì)的過程記錄單，并順利通關(guān)。

第二輪實(shí)踐繼續(xù)使用學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)量表MAAT測量學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，67%的學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)較強(qiáng)，較弱的僅8%，學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)平均值為32.8，總體處于較強(qiáng)水平，相對(duì)于第一輪明顯提升。

該輪作品評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，團(tuán)隊(duì)作品平均分為78.1，比第一輪提高5.5分，各團(tuán)隊(duì)平均分均高于75分。從每個(gè)指標(biāo)的平均分看，除“能用模型驗(yàn)證光的傳播規(guī)律”指標(biāo)外，其它指標(biāo)得分均高于第一輪，說明學(xué)生設(shè)計(jì)與制作作品能力有提升。但“設(shè)計(jì)與制作方案完整，具有可行性” 等指標(biāo)的平均分依然不高，說明DMP框架還有待于改進(jìn)。

4)活動(dòng)反思

為了深入了解學(xué)生對(duì)該輪活動(dòng)的體驗(yàn)，以及STEM課程教師對(duì)DMP框架優(yōu)化的建議，研究者分別對(duì)學(xué)生和教師進(jìn)行了問卷調(diào)查和訪談。

學(xué)生問卷從對(duì)活動(dòng)的總體評(píng)價(jià)與活動(dòng)目標(biāo)的達(dá)成展開。在總體評(píng)價(jià)方面，96.8%的學(xué)生表示STEM活動(dòng)體驗(yàn)愉快，達(dá)到了玩中學(xué)的初衷；44.3%的學(xué)生認(rèn)為活動(dòng)完成有難度，說明支架設(shè)計(jì)等活動(dòng)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)還有改進(jìn)的空間。在活動(dòng)目標(biāo)的達(dá)成方面，98%的學(xué)生表示能清晰地闡述或驗(yàn)證光的傳播規(guī)律， 85%的學(xué)生表示解決了活動(dòng)中遇到的問題，75%的學(xué)生表示為團(tuán)隊(duì)貢獻(xiàn)了新創(chuàng)意，77.8%的學(xué)生表示會(huì)運(yùn)用活動(dòng)中學(xué)到的問題解決方法解決相似問題。這說明跨學(xué)科知識(shí)目標(biāo)達(dá)成度高于問題解決和高階思維。

圖4 STEM游戲化學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)改進(jìn)框架DMP

教師訪談主要針對(duì)DMP設(shè)計(jì)框架優(yōu)化展開。訪談結(jié)果表明，DMP框架在游戲元素的融入設(shè)計(jì)上存在短板。DMP設(shè)計(jì)框架只是籠統(tǒng)地列出各項(xiàng)游戲元素，對(duì)各項(xiàng)游戲元素的融入設(shè)計(jì)缺乏操作建議，實(shí)用性較差，訪談對(duì)象建議將游戲元素與活動(dòng)流程相對(duì)應(yīng)，使DMP框架作用最大化。

基于上述反思，研究再次改進(jìn)了DMP設(shè)計(jì)框架(見圖4)：一是對(duì)游戲元素進(jìn)行分類，并與活動(dòng)環(huán)節(jié)相對(duì)應(yīng)，提升可操作性；二是對(duì)STEM元素的關(guān)系描述進(jìn)行了微調(diào)，凸顯設(shè)計(jì)與制作元素，強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)與制作過程本身就蘊(yùn)含了跨學(xué)科學(xué)習(xí)、問題解決與高階思維的培養(yǎng)。學(xué)生在設(shè)計(jì)與制作過程中，可根據(jù)需要隨時(shí)調(diào)用其它STEM元素；三是將 “明確游戲任務(wù)，開展創(chuàng)意設(shè)計(jì)”更名為“明確游戲任務(wù)，創(chuàng)意規(guī)劃設(shè)計(jì)”，強(qiáng)化規(guī)劃設(shè)計(jì)及其在制訂與實(shí)施問題解決方案中的作用。

3. 第三輪實(shí)踐

1)活動(dòng)設(shè)計(jì)：揭開電的面紗

根據(jù)改進(jìn)后的DMP框架，第三輪實(shí)踐以“揭開電的面紗”為題，設(shè)計(jì)4課時(shí)的STEM游戲化學(xué)習(xí)活動(dòng)。該輪實(shí)踐以“設(shè)計(jì)與制作可調(diào)光小臺(tái)燈”為總?cè)蝿?wù)，具體分解為“規(guī)劃設(shè)計(jì)可調(diào)光小臺(tái)燈，畫出設(shè)計(jì)圖”“搭建簡單電路，描述電路元件”“搭建串并聯(lián)電路并加以闡述”“應(yīng)用變阻器，調(diào)節(jié)燈泡亮度”四項(xiàng)進(jìn)階考核任務(wù)(關(guān)卡)。

2)活動(dòng)實(shí)施

第三輪活動(dòng)由同一位STEM教師執(zhí)教，面向STEM甲班與STEM乙班教學(xué)。兩個(gè)班的學(xué)生都表現(xiàn)出較高的學(xué)習(xí)積極性，每個(gè)團(tuán)隊(duì)都通過了四項(xiàng)考核，順利拿到了考核合格證，并制作了規(guī)則手冊、過程記錄單、思維導(dǎo)圖、串并聯(lián)電路模型、可調(diào)光小臺(tái)燈等。

3)活動(dòng)效果

該輪學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和作品評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，超過3/4的學(xué)生達(dá)到了較強(qiáng)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)水平。團(tuán)隊(duì)作品總平均分為84.9，較之第二輪學(xué)生作品平均得分提高6.8分，說明活動(dòng)效果有提升，DMP設(shè)計(jì)框架初見成效。為了驗(yàn)證DMP設(shè)計(jì)框架的有效性，研究從總體評(píng)價(jià)、跨學(xué)科知識(shí)、問題解決、高階思維等入手，編制STEM游戲化學(xué)習(xí)活動(dòng)效果調(diào)查問卷(Alpha=0.693)。對(duì)參與的全體學(xué)生進(jìn)行的測試結(jié)果顯示，較之前測，學(xué)生對(duì)STEM游戲化學(xué)習(xí)活動(dòng)的滿意度提升(見表六)；在跨學(xué)科知識(shí)、問題解決與高階思維三層目標(biāo)的達(dá)成上，后測平均值均顯著高于前測(P=0.000<0.01，見表七)。

4)活動(dòng)總結(jié)

在該輪實(shí)踐過程中，學(xué)生表現(xiàn)明顯優(yōu)于前兩輪，不僅對(duì)STEM游戲化學(xué)習(xí)活動(dòng)過程滿意，而且跨學(xué)科知識(shí)、問題解決、高階思維的發(fā)展都有顯著提升，基本達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。這說明，經(jīng)過迭代修正的DMP設(shè)計(jì)框架初見成效，可供小學(xué)STEM游戲化學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐參考使用。

表六 學(xué)生對(duì)STEM游戲化學(xué)習(xí)活動(dòng)總體評(píng)價(jià)(節(jié)選)

表七 學(xué)生學(xué)習(xí)效果前后測統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

四、結(jié)論與討論

STEM教育有利于促進(jìn)跨學(xué)科融合、培養(yǎng)學(xué)生真實(shí)問題解決與創(chuàng)新創(chuàng)造等高階能力，近年來頗受國內(nèi)外研究者的重視。學(xué)者們對(duì)STEM教育目標(biāo)與教學(xué)模式開展了深入的探索，提出了設(shè)計(jì)型、創(chuàng)造型、6E等教學(xué)模式。游戲化學(xué)習(xí)研究文獻(xiàn)也顯示，游戲化學(xué)習(xí)與STEM融合有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力、問題解決、批判思維等高階能力。STEM與游戲化學(xué)習(xí)的育人目標(biāo)高度一致，兩者大有融合趨于一體之勢。然而，STEM與游戲化學(xué)習(xí)整合的系統(tǒng)化學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)研究較為鮮見，有必要構(gòu)建STEM游戲化學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)框架。本研究采用基于設(shè)計(jì)的研究范式，提出了本土化的DMP設(shè)計(jì)框架，并經(jīng)由三輪STEM游戲化學(xué)習(xí)活動(dòng)實(shí)踐，形成以下研究結(jié)論。

(一)結(jié)論

1.DMP框架是在STEM與游戲化雙重驅(qū)動(dòng)下形成的“兩驅(qū)三環(huán)七步”STEM游戲化學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)框架。它包含學(xué)習(xí)目標(biāo)設(shè)計(jì)、跨學(xué)科內(nèi)容遴選與活動(dòng)流程設(shè)計(jì)三個(gè)環(huán)節(jié)， 以及“設(shè)定學(xué)習(xí)目標(biāo)，指向高階思維”“遴選跨學(xué)科內(nèi)容，設(shè)置挑戰(zhàn)性任務(wù)”“創(chuàng)設(shè)游戲化情境，吸引全情投入”“組建學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì)，約定游戲規(guī)則”“明確游戲任務(wù)，創(chuàng)意規(guī)劃設(shè)計(jì)”“搭模型巧制作，玩中學(xué)玩中思”“建立獎(jiǎng)賞機(jī)制，積極評(píng)價(jià)反饋”七個(gè)步驟。

2. DMP框架通過STEM與游戲化融合形成。該框架在學(xué)習(xí)目標(biāo)設(shè)計(jì)、跨學(xué)科內(nèi)容遴選、活動(dòng)流程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)均融入了STEM與游戲化元素，特別是依據(jù)皮亞杰的認(rèn)識(shí)發(fā)生論，結(jié)合國內(nèi)外STEM教育研究成果，重構(gòu)了跨學(xué)科知識(shí)、真實(shí)問題解決、高階思維三層目標(biāo)結(jié)構(gòu)。該框架強(qiáng)調(diào)“設(shè)計(jì)”與“制作”。學(xué)生開展設(shè)計(jì)與制作時(shí)，可隨時(shí)調(diào)用其他STEM元素，從而經(jīng)歷知識(shí)建構(gòu)、問題求解與高階思維的完整過程。該框架還注重融入“游戲”因素，并將其分類，使其與活動(dòng)環(huán)節(jié)相對(duì)應(yīng)，在促進(jìn)學(xué)生形成內(nèi)生動(dòng)機(jī)、體驗(yàn)學(xué)習(xí)快樂的同時(shí)，提升框架的可操作性。

3. 實(shí)踐結(jié)果顯示，依據(jù)DMP框架設(shè)計(jì)的STEM游戲化學(xué)習(xí)活動(dòng)，有助于促進(jìn)學(xué)生達(dá)成跨學(xué)科知識(shí)建構(gòu)、真實(shí)問題解決與高階思維發(fā)展等目標(biāo)。從學(xué)生活動(dòng)效果看，無論是作品產(chǎn)出，還是學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和學(xué)習(xí)活動(dòng)滿意度均達(dá)到較高水平。這說明，經(jīng)過迭代修正的DMP設(shè)計(jì)框架初見成效，達(dá)成了預(yù)期目標(biāo)，可供一線STEM游戲化學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐參考使用。

(二)討論

本研究以提升STEM教育的育人成效為目的，致力構(gòu)建適用于一線教學(xué)的STEM游戲化學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)框架。研究依據(jù)“設(shè)計(jì)-制作-游戲”學(xué)習(xí)方法提出本土化的STEM游戲化學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)框架——DMP(設(shè)計(jì)-制作-游戲)，所開展的三輪STEM游戲化學(xué)習(xí)迭代實(shí)踐，都依次經(jīng)歷設(shè)計(jì)、實(shí)施、效果與反思四個(gè)環(huán)節(jié)。實(shí)踐表明，DMP框架行之有效，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，促進(jìn)學(xué)生高階能力的培養(yǎng)。

DMP框架以STEM的“設(shè)計(jì)”與“制作”為基礎(chǔ)與游戲化融合，通過開展設(shè)計(jì)與制作，學(xué)生圍繞問題解決，建構(gòu)跨學(xué)科知識(shí)，經(jīng)歷創(chuàng)新、分解、迭代、選擇、生成、驗(yàn)證、建構(gòu)等高階思維歷程，這與國內(nèi)外STEM教學(xué)重設(shè)計(jì)與創(chuàng)造的視點(diǎn)高度一致?？蚣苊麤]有特別強(qiáng)調(diào)“創(chuàng)造”，因?yàn)樵O(shè)計(jì)是一種特殊的創(chuàng)造(安德森，2009)，它以一種整合和激勵(lì)人心的方式，成為教授STEM內(nèi)容的有力手段(赫尼等，2015)。

DMP框架將游戲元素分類“代入”STEM學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)流程，并非將游戲化等同于游戲元素，而是遵循“游戲化的關(guān)鍵是利用游戲的基本要素”(韋巴赫等，2014)這一認(rèn)識(shí)，巧妙利用游戲要素，促進(jìn)STEM學(xué)習(xí)活動(dòng)“游戲化”。此外，游戲元素與STEM學(xué)習(xí)活動(dòng)流程的分類對(duì)應(yīng)意在提升框架的可操作性，引導(dǎo)教師充分吸收游戲要素的精髓設(shè)計(jì)活動(dòng)。在活動(dòng)中，角色、挑戰(zhàn)、情感、規(guī)則、合作等游戲元素的反復(fù)出現(xiàn)，都說明了這些元素是游戲的基礎(chǔ)。事實(shí)上，利用游戲元素有利于強(qiáng)化學(xué)習(xí)，點(diǎn)燃激情(卡普，2015)。

本研究也存在局限：盡管DMP框架通過了三輪實(shí)踐的迭代檢驗(yàn)與修正，但還有優(yōu)化空間。而且，本次實(shí)踐只在小學(xué)范圍內(nèi)開展，DMP框架是否適用于其他學(xué)段學(xué)生，還需要實(shí)踐檢驗(yàn)。后續(xù)研究可擴(kuò)大范圍，拓展實(shí)驗(yàn)對(duì)象，增加研究對(duì)象數(shù)量，使DMP框架經(jīng)由實(shí)踐不斷優(yōu)化，臻于完善。此外，盡管DMP框架充分吸收了STEM與游戲化的精髓，繼承了已有STEM教學(xué)模式的優(yōu)點(diǎn)，關(guān)注設(shè)計(jì)、制作、創(chuàng)造等STEM目標(biāo)的培養(yǎng)及游戲化對(duì)STEM學(xué)習(xí)的促進(jìn)作用。但不可否認(rèn)的是，“設(shè)計(jì)-制作-游戲”只是STEM游戲化學(xué)習(xí)的模式之一，后續(xù)還需要圍繞STEM目標(biāo)的達(dá)成，從多個(gè)視角開展STEM游戲化學(xué)習(xí)模式的深度探索。

[注釋]

① Bug原指因游戲設(shè)計(jì)缺陷產(chǎn)生的漏洞，此處指在游戲化學(xué)習(xí)中人為地設(shè)置“可控制的Bug”，為學(xué)生提供探索空間、發(fā)展其高階能力的一種策略。

② 這里的Play是動(dòng)詞詞性，指Rule-based play，即基于明確規(guī)則的“戲”和“玩”。

③ 學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)診斷測驗(yàn)(MATT)由華東師范大學(xué)周步成教授于1991年主持修訂，是國內(nèi)較為成熟的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)量表之一。它由成功動(dòng)機(jī)、考試焦慮、自我責(zé)任心和要求水準(zhǔn)四個(gè)分量表組成，適用于小學(xué)四年級(jí)至高中三年級(jí)學(xué)生。