形式差異的外部概念支架對(duì)學(xué)生游戲化學(xué)習(xí)心流和效果的影響

喬愛(ài)玲 龔鑫 韓涵

[摘? ?要] 游戲化學(xué)習(xí)作為一種新型學(xué)習(xí)模式，能有效發(fā)揮游戲的教育價(jià)值并兼顧教學(xué)的知識(shí)傳遞性與學(xué)習(xí)趣味性的特點(diǎn)，提高學(xué)習(xí)者的積極性和參與度。文章基于概念支架理論，針對(duì)“裝機(jī)模擬器（PC Building Simulator）”游戲設(shè)計(jì)了圖文和視頻兩種外部概念支架，采用準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究法研討不同支架條件下的學(xué)習(xí)者在游戲化學(xué)習(xí)過(guò)程中的心流體驗(yàn)和學(xué)習(xí)效果。結(jié)果表明：在游戲化學(xué)習(xí)環(huán)境中，外部概念支架能夠幫助學(xué)習(xí)者在游戲內(nèi)容和學(xué)科知識(shí)之間建立聯(lián)系;同時(shí)，外部概念支架與無(wú)支架相比，學(xué)習(xí)者在游戲化學(xué)習(xí)過(guò)程中的學(xué)習(xí)效果存在顯著差異;圖文版外部概念支架使學(xué)習(xí)者在游戲化學(xué)習(xí)過(guò)程中的心流體驗(yàn)顯著提高，并且學(xué)習(xí)者的心流體驗(yàn)與學(xué)習(xí)效果之間存在正相關(guān)性。

[關(guān)鍵詞] 游戲化學(xué)習(xí); 概念支架; 心流體驗(yàn); 學(xué)習(xí)效果

[中圖分類(lèi)號(hào)] G434? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A

[作者簡(jiǎn)介] 喬愛(ài)玲（1978—），女，吉林吉林人。教授，博士，主要從事信息技術(shù)教育、信息技術(shù)與課程整合的相關(guān)研究。E-mail：qiaoal@126.com。

一、引? ?言

近年來(lái)，學(xué)者們深入游戲化學(xué)習(xí)研究領(lǐng)域，致力于設(shè)計(jì)一種教育與娛樂(lè)共存的游戲?qū)W習(xí)模式。但將教育游戲整合到正式學(xué)習(xí)環(huán)境的主要挑戰(zhàn)是如何幫助師生將游戲概念與課堂知識(shí)順利建立聯(lián)系的同時(shí)，并保持對(duì)游戲敘事的參與度。已有研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)用外部概念支架補(bǔ)充游戲，能有效構(gòu)建游戲內(nèi)容和學(xué)科知識(shí)之間的鏈接[1]。

從表現(xiàn)形式上看，概念支架可分為范例、問(wèn)題、建議、指南和圖表等[2]。然而概念支架也不局限于上述分類(lèi)，現(xiàn)有研究中所設(shè)置的概念支架多為圖文形式，鮮有研究視頻型概念支架在游戲化學(xué)習(xí)中的作用。本研究根據(jù)“裝機(jī)模擬器”游戲的內(nèi)容及特點(diǎn)設(shè)計(jì)圖文、視頻兩種形式的外部概念支架，并通過(guò)學(xué)習(xí)者的游戲心流體驗(yàn)與學(xué)習(xí)效果的表現(xiàn)檢驗(yàn)不同形式的概念支架對(duì)游戲化學(xué)習(xí)的影響，以期為教育游戲設(shè)置適宜的學(xué)習(xí)支架，有效提升學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)體驗(yàn)和效果。

二、概念界定與研究綜述

（一）模擬游戲

游戲化學(xué)習(xí)（Game-based Learning）狹義上理解為將游戲類(lèi)活動(dòng)，特別是電子游戲應(yīng)用于學(xué)習(xí)中[3]。根據(jù)游戲特點(diǎn)，分為冒險(xiǎn)類(lèi)游戲、模擬類(lèi)游戲、競(jìng)爭(zhēng)類(lèi)游戲、合作類(lèi)游戲以及商業(yè)管理類(lèi)游戲等[4]。當(dāng)前，模擬類(lèi)游戲被廣泛應(yīng)用于教育領(lǐng)域。Adevemi等人表示，模擬游戲是一種桌面游戲或其他類(lèi)型的游戲[5]。它與現(xiàn)實(shí)相似系統(tǒng)契合，為學(xué)習(xí)者提供應(yīng)用知識(shí)技能的實(shí)踐機(jī)會(huì)。模擬游戲輔助的教學(xué)活動(dòng)，是在教學(xué)規(guī)則和程序的指導(dǎo)下，使用有形的用戶(hù)界面，以互動(dòng)的方式模擬真實(shí)世界中的環(huán)境與事件[6]。因此，基于模擬游戲的學(xué)習(xí)是一種安全性高、效率高且成本低的學(xué)習(xí)方式[7]，有助于提升課程創(chuàng)新性，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者高階技能，如數(shù)據(jù)分析、戰(zhàn)略規(guī)劃和解決問(wèn)題等技能[8]。

（二）心流體驗(yàn)與學(xué)習(xí)效果

游戲通過(guò)為學(xué)習(xí)者提供激勵(lì)興趣和愉快的學(xué)習(xí)體驗(yàn)以展現(xiàn)其獨(dú)特的教學(xué)潛力。美國(guó)芝加哥大學(xué)Csikszentmihalyi于1990年首次提出“心流體驗(yàn)（Flow Experience）”，簡(jiǎn)稱(chēng)“心流”。心流，是指在全身心投入某項(xiàng)事務(wù)時(shí)，伴隨而生的一種心理活動(dòng)或狀態(tài)[9]。當(dāng)知識(shí)技能與游戲難度互相匹配的條件下，學(xué)習(xí)者更易被游戲吸引并在通過(guò)努力贏(yíng)取積分的過(guò)程中進(jìn)入忘我學(xué)習(xí)狀態(tài)，從而可能產(chǎn)生心流[10]。Rieber認(rèn)為，游戲組件與使“心流”成為可能的活動(dòng)有關(guān)[11]。Kiili同樣表示，當(dāng)學(xué)習(xí)者在游戲化學(xué)習(xí)中產(chǎn)生心流體驗(yàn)，可認(rèn)為在此過(guò)程中游戲會(huì)對(duì)學(xué)習(xí)者產(chǎn)生一定的積極影響[12]。

本研究以李丹對(duì)學(xué)習(xí)效果的定義為基礎(chǔ)，將游戲化學(xué)習(xí)效果定義為學(xué)習(xí)者在游戲中知識(shí)技能、實(shí)踐操作以及價(jià)值觀(guān)念方面所提升的能力[13]。Hursen等人探究模擬游戲?qū)W(xué)習(xí)者物理學(xué)業(yè)成績(jī)的影響，發(fā)現(xiàn)模擬游戲提高了學(xué)習(xí)者的學(xué)業(yè)成績(jī)[14]。Iwuanyanwu通過(guò)對(duì)中學(xué)生的準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)研究，確定了模擬游戲?qū)ι飳W(xué)習(xí)成績(jī)產(chǎn)生積極影響[15]。Vlachopoulos等人的研究結(jié)果顯示，游戲和模擬對(duì)學(xué)習(xí)既定目標(biāo)有積極效果[16]。眾多學(xué)者研究表明，采用模擬游戲輔助教學(xué)可以有效促進(jìn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果。但游戲?qū)W習(xí)中的知識(shí)通常隱含表示于游戲視覺(jué)、控制和反饋機(jī)制，不會(huì)自發(fā)地轉(zhuǎn)化為與學(xué)校知識(shí)相關(guān)的顯性理解。相較于在學(xué)校教育中，學(xué)習(xí)者將自身直觀(guān)理解映射到學(xué)科概念以參與涉及正式語(yǔ)言和符號(hào)等明確知識(shí)的表示，游戲化學(xué)習(xí)效果不易顯現(xiàn)[17]。因此，有必要在學(xué)習(xí)者進(jìn)行游戲化學(xué)習(xí)時(shí)添加一定的策略，以促進(jìn)學(xué)校教育中游戲化學(xué)習(xí)的應(yīng)用，提升學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果。

（三）游戲化學(xué)習(xí)中的概念支架

1976年，Wood最早提出“支架”理念，用以形容類(lèi)似同行、成人或已取得某些成就的人所提供的有效支持[18]。20世紀(jì)70年代末，布魯納基于維果斯基“最近發(fā)展區(qū)”理論，將建筑行業(yè)的“腳手架（Scaffolding）”比作給予學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)支持。支架式教學(xué)將提示內(nèi)容、理解材料、學(xué)習(xí)任務(wù)以及教師和同伴支持等進(jìn)行系統(tǒng)排序，為學(xué)習(xí)者搭建階梯以?xún)?yōu)化學(xué)習(xí)過(guò)程和體驗(yàn)。支架式教學(xué)中所采用的各種支架，按照功用，可大致劃分為四類(lèi)：概念性支架、策略型支架、元認(rèn)知支架和動(dòng)機(jī)支架[19]。其中，“概念性支架（Conceptual Framework）”是在學(xué)習(xí)者構(gòu)建知識(shí)時(shí)提供的一種概念性支持框架[20]。

Hogan等人認(rèn)為，支架通過(guò)直接暗示或間接提示、問(wèn)題提問(wèn)、建構(gòu)模型、主題講述或討論等形式提供幫助[21]。因此，為學(xué)習(xí)者提供與游戲有關(guān)的輔助方法可以促進(jìn)對(duì)游戲內(nèi)部?jī)?nèi)容的使用。Charsky等人以概念圖的形式的概念支架作為內(nèi)部元素來(lái)補(bǔ)充設(shè)計(jì)游戲，卻降低了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)[22]。這是因?yàn)橛螒騼?nèi)部支架強(qiáng)化了學(xué)習(xí)者游戲時(shí)的外部動(dòng)機(jī)，將其注意力集中在學(xué)習(xí)概念的難度上，從而降低了“心流”狀態(tài)。

游戲化學(xué)習(xí)中的心流體驗(yàn)與學(xué)習(xí)效果間的關(guān)系的實(shí)證研究也相當(dāng)有限，有待進(jìn)一步加以驗(yàn)證。Broza等人提出，游戲兼顧學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果和體驗(yàn)的解決辦法是在游戲中提供外部概念支架，幫助學(xué)習(xí)者關(guān)注所需知識(shí)，并有意識(shí)地與已有學(xué)科知識(shí)逐步建立聯(lián)系[1]。Mayer等人在游戲之前，向?qū)W習(xí)者提供游戲中使用的概念圖形，結(jié)果顯示這種方法幫助學(xué)習(xí)者在模擬游戲中表現(xiàn)優(yōu)異[23]。此外，在游戲前提供腳手架策略來(lái)促進(jìn)掌握目標(biāo)內(nèi)容，可以避免在游戲期間頻繁搜索概念支架。

總之，需更好地理解基于支架的游戲化學(xué)習(xí)的現(xiàn)實(shí)意義和情感效果，才能設(shè)計(jì)出一種在促進(jìn)學(xué)習(xí)的同時(shí)保持心情愉悅和游戲流暢的支架。嵌入游戲化學(xué)習(xí)的支架可使用文本或音視頻等形式增加多元性[24]。外部概念支架作為一種學(xué)習(xí)支架形式，預(yù)先將知識(shí)加以組織和排列以幫助學(xué)習(xí)者有序掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容、完成游戲任務(wù)。而提前閱讀支架則可以幫助學(xué)習(xí)者形成宏觀(guān)結(jié)構(gòu)，存儲(chǔ)學(xué)習(xí)過(guò)程中的信息[25]。因此，本研究基于Broza等人的研究，并選擇在游戲化學(xué)習(xí)開(kāi)始前為學(xué)習(xí)者呈現(xiàn)外部概念支架，探討圖文和視頻兩種形式的概念支架對(duì)學(xué)習(xí)者心流體驗(yàn)和學(xué)習(xí)效果的影響。

三、研究設(shè)計(jì)

根據(jù)前面對(duì)外部概念支架的分析，借鑒Sweetser和Hong的相關(guān)量表編制心流體驗(yàn)量表，并以游戲化學(xué)習(xí)為核心設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)測(cè)試卷，為測(cè)量形式差異外部概念支架對(duì)學(xué)習(xí)者游戲化學(xué)習(xí)心流和效果的影響奠定基礎(chǔ)。

（一）實(shí)驗(yàn)情境與研究問(wèn)題

本研究選用的是由Claudiu Kiss，The Irregular Corporation制作，The Irregular Corporation發(fā)行的一款教育類(lèi)模擬裝機(jī)游戲——“裝機(jī)模擬器（PC Building Simulator）”。該模擬游戲以第一視角引導(dǎo)計(jì)算機(jī)初學(xué)者了解計(jì)算機(jī)配件的功能和裝配過(guò)程，學(xué)習(xí)者從最簡(jiǎn)單的問(wèn)題診斷做起，按照自己的意圖裝配理想的計(jì)算機(jī)。

CPU、內(nèi)存、主板、硬盤(pán)、顯卡等硬件設(shè)備作為計(jì)算機(jī)核心部件，集中于主機(jī)箱內(nèi)部，這阻礙了學(xué)習(xí)者掌握其基本概念。本研究基于“裝機(jī)模擬器（PC Building Simulator）”設(shè)計(jì)外部概念支架，致力于幫助學(xué)習(xí)者理解、獲取和應(yīng)用計(jì)算機(jī)硬件的相關(guān)知識(shí)。同時(shí)，該外部概念支架建立在學(xué)習(xí)者智力的“最近發(fā)展區(qū)”上，包含了廣義知識(shí)觀(guān)下的陳述性知識(shí)、程序性知識(shí)和策略性知識(shí)[26]，旨在逐步將學(xué)習(xí)者的智力和思維提升到更高水平。支架所包含的詳細(xì)知識(shí)點(diǎn)見(jiàn)表1。

陳述性知識(shí)、程序性知識(shí)和策略性知識(shí)遵循不同的設(shè)計(jì)原則[27]。其中，基于陳述性知識(shí)的視頻版外部概念支架在于為學(xué)習(xí)者構(gòu)建總體框架，因此，設(shè)計(jì)應(yīng)遵從界面簡(jiǎn)單、圖例清晰、語(yǔ)言簡(jiǎn)潔的原則?；诔绦蛐灾R(shí)的視頻版外部概念支架在于為學(xué)習(xí)者提供操作指引，因此，設(shè)計(jì)應(yīng)遵從畫(huà)面易懂、步驟完整的原則。基于策略性知識(shí)的視頻版外部概念支架則主要應(yīng)用圖文等形式來(lái)表征相關(guān)信息，營(yíng)造教學(xué)情境。

為保障實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性，依據(jù)上述設(shè)計(jì)原則，研究者首先編寫(xiě)完成視頻版外部概念支架的腳本，再制作完成視頻形式，而圖文版外部概念支架則是視頻腳本的簡(jiǎn)化圖片和語(yǔ)言，保證在形式上的差異外，兩種外部概念支架的內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)一致。此外，研究目的是檢驗(yàn)添加外部概念支架（以圖文或視頻形式，引入正式的知識(shí)表示）是否有助于學(xué)習(xí)者在游戲化學(xué)習(xí)中提升心流體驗(yàn)和學(xué)習(xí)效果。同時(shí)，為了解無(wú)外部概念支架、外部概念支架（圖文版）和外部概念支架（視頻版）這三種不同支架條件的異同，研究以下問(wèn)題：

（1）不同形式外部概念支架條件下學(xué)習(xí)者游戲化學(xué)習(xí)心流體驗(yàn)有何差異？

（2）不同形式外部概念支架條件下學(xué)習(xí)者游戲化學(xué)習(xí)效果有何差異？

（3）不同形式外部概念支架條件下學(xué)習(xí)者游戲化學(xué)習(xí)心流體驗(yàn)是否與其效果相關(guān)？

（二）研究工具選擇與修訂

1. 心流體驗(yàn)量表

“心流體驗(yàn)”是指在進(jìn)行某項(xiàng)難度適中的活動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的最優(yōu)體驗(yàn)。研究者結(jié)合本研究的游戲情境改編郝曉禹所編制的游戲心流體驗(yàn)量表[28]，并主要參考Sweetser提出的游戲心流（GameFlow）標(biāo)準(zhǔn)，其包含控制感、反饋、沉浸、注意力、清晰的目標(biāo)、挑戰(zhàn)、社會(huì)交互、游戲者的技能等八個(gè)要素[29]，以及Hong等人研究時(shí)編制的心流量表，包括專(zhuān)注、控制感和樂(lè)趣三個(gè)維度[30]?；谝陨蠘?biāo)準(zhǔn)量表，建構(gòu)了適用于本研究游戲情境心流體驗(yàn)量表，包括反饋、樂(lè)趣、沉浸感、控制感四個(gè)維度，共14題，采用七點(diǎn)計(jì)分李克特量表，總分為各個(gè)維度總分之和，滿(mǎn)分98分。其中，得分與心流體驗(yàn)指數(shù)成正比。

本問(wèn)卷的信度為0.925，具有良好的信效度。本研究旨在通過(guò)了解形式差異外部概念支架在游戲化學(xué)習(xí)中的應(yīng)用情況，驗(yàn)證支架對(duì)游戲心流的效果，以期為游戲中添加支架提供新的設(shè)計(jì)方向和思路。

2. 計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)測(cè)試卷

本研究依據(jù)游戲化學(xué)習(xí)效果的定義，從知識(shí)與技能、過(guò)程與方法以及情感態(tài)度價(jià)值觀(guān)三維目標(biāo)的要求設(shè)計(jì)測(cè)試卷：認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)各硬件（知識(shí)與技能）;掌握計(jì)算機(jī)硬件組裝技能，掌握計(jì)算機(jī)各硬件常見(jiàn)故障排除方法（過(guò)程與方法）;形成學(xué)生自主探究和獨(dú)立解決問(wèn)題的能力（情感態(tài)度價(jià)值觀(guān)）。實(shí)驗(yàn)前后，被試需完成計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)的測(cè)驗(yàn)，并以測(cè)驗(yàn)成績(jī)作為學(xué)習(xí)效果的評(píng)價(jià)指標(biāo)。具體知識(shí)點(diǎn)同“‘裝機(jī)模擬器（PC Building Simulator）外部概念支架知識(shí)點(diǎn)”（見(jiàn)表1）。

（三）研究對(duì)象與實(shí)施過(guò)程

本研究隨機(jī)選取河北省S中學(xué)初一年級(jí)的111名學(xué)習(xí)者作為研究對(duì)象，平均年齡13歲。學(xué)習(xí)者曾學(xué)習(xí)過(guò)有關(guān)計(jì)算機(jī)硬件的基礎(chǔ)知識(shí)，擁有操作計(jì)算機(jī)游戲軟件的能力，能在教師的指導(dǎo)下成功下載相關(guān)資源且解壓縮，并獨(dú)立完成試卷作答。在此基礎(chǔ)上，研究者把學(xué)習(xí)者平均分配到合適的情境中開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究，分為三種實(shí)驗(yàn)條件，A組：無(wú)外部概念支架;B組：外部概念支架（圖文版）;C組：外部概念支架（視頻版）。

在正式實(shí)驗(yàn)前，所有實(shí)驗(yàn)對(duì)象需填寫(xiě)計(jì)算機(jī)相關(guān)硬件知識(shí)前測(cè)試卷，根據(jù)單因素方差分析（見(jiàn)表2），顯示三組學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果前測(cè)成績(jī)沒(méi)有顯著性差異（t=0.972>0.05），并提供給B組和C組10分鐘用于閱讀和熟悉外部概念支架;實(shí)驗(yàn)中，每組的正式實(shí)驗(yàn)時(shí)間為40分鐘，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不可以查閱先前提供的外部概念支架;實(shí)驗(yàn)后，所有實(shí)驗(yàn)對(duì)象填寫(xiě)計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)后測(cè)問(wèn)卷并完成心流體驗(yàn)測(cè)量量表。數(shù)據(jù)的錄入管理和統(tǒng)計(jì)分析采用SPSS 25統(tǒng)計(jì)軟件。

四、數(shù)據(jù)處理與結(jié)果分析

（一）不同形式外部概念支架條件下學(xué)習(xí)者心流體驗(yàn)的差異分析

本研究對(duì)游戲化學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)中使用支架的情況進(jìn)行了調(diào)查，以分析不同類(lèi)型的支架策略如何影響學(xué)習(xí)者的心流體驗(yàn)。對(duì)不同形式外部概念支架條件下學(xué)習(xí)者心流體驗(yàn)進(jìn)行單因素方差分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)條件對(duì)心流體驗(yàn)有顯著影響（F=8.109，Sig=0.001<0.005），表明A、B、C組對(duì)心流體驗(yàn)的影響差距具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。在無(wú)支架條件、圖文版外部概念支架條件和視頻版外部概念支架條件下的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差分別為M=62.00，SD=15.33;M=75.87，SD=11.48;M=66.95，SD=17.5?！皥D文版”的表現(xiàn)明顯優(yōu)于其他兩組在游戲后進(jìn)行的心流體驗(yàn)評(píng)估。

事后LSD（最小顯著差異方法）多重比較測(cè)試結(jié)果進(jìn)一步表明（見(jiàn)表3），“圖文版”條件下的參與者的心流體驗(yàn)顯著高于“無(wú)支架”和“視頻版”條件下的參與者，“無(wú)支架”和“視頻版”兩種情況之間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Sig=0.159>0.05）。也就是說(shuō)，雖然提供支架策略對(duì)游戲產(chǎn)生的效果優(yōu)于在游戲中不提供支架策略，但相較于圖文版條件，在游戲前添加視頻版外部概念支架會(huì)降低學(xué)習(xí)者在玩游戲時(shí)的心流體驗(yàn)。

（二）不同形式外部概念支架條件下學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)效果差異分析

計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)測(cè)試卷評(píng)價(jià)了外部概念支架差異條件下學(xué)習(xí)者游戲化學(xué)習(xí)效果。在正式實(shí)驗(yàn)前，測(cè)得不同支架條件下學(xué)習(xí)者成績(jī)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差分別為M=36.32，SD=20.05;M=35.78，SD=18.35;M=36.81，SD=17.21（見(jiàn)表2）。單因素方差分析顯示三組計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)前測(cè)成績(jī)沒(méi)有顯著性差異（t=0.972>0.05）。由此可知，在開(kāi)展實(shí)驗(yàn)前，三組學(xué)習(xí)者的計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)水平并不具有差異性。

為確認(rèn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果是否隨時(shí)間推移而出現(xiàn)顯著性差異，我們對(duì)兩組學(xué)習(xí)者的后測(cè)學(xué)習(xí)效果進(jìn)行了方差同質(zhì)性檢驗(yàn)，回歸齊性檢驗(yàn)顯示，三組回歸齊性無(wú)差異（F=1.341，Sig=0.266>0.05）。

在此基礎(chǔ)上，采用單因素協(xié)方差分析（ANCOVA），以前測(cè)學(xué)習(xí)效果作為協(xié)變量，后測(cè)學(xué)習(xí)效果作為因變量，檢驗(yàn)三組后測(cè)學(xué)習(xí)效果的差異，由此比較三種支架條件在游戲內(nèi)容中學(xué)習(xí)效果的差異。調(diào)查發(fā)現(xiàn)（見(jiàn)表2），在控制了協(xié)變量的影響后，后測(cè)學(xué)習(xí)效果的修正均值和標(biāo)準(zhǔn)誤差分別為A=47.29，S=1.281;A=63.74，S=1.281;A=55.46，S=1.281。不同組別之間后測(cè)學(xué)習(xí)效果存在顯著性差異（Sig=0.000<0.05）。在使用LSD方法進(jìn)行事后比較后，“圖文版”的學(xué)習(xí)效果后測(cè)得分顯著優(yōu)于“無(wú)支架”和“視頻版”（Sig=0.000<0.001）。結(jié)果表明，“圖文版”輔助比“無(wú)支架”和“視頻版”對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果有更好的影響。此外，“視頻版”的測(cè)試后得分也顯著高于“無(wú)支架”（Sig=0.000<0.001）。這一發(fā)現(xiàn)表明，在游戲過(guò)程中提供圖文和視頻支架對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)有更好的影響。

進(jìn)一步對(duì)前后測(cè)學(xué)習(xí)效果差值進(jìn)行對(duì)比：圖文版外部概念支架的前后測(cè)平均學(xué)習(xí)效果差值的絕對(duì)值最大（27.72），視頻版次之（18.87），無(wú)支架差值的絕對(duì)值最?。?0.98）。這說(shuō)明三種外部概念支架條件下圖文版學(xué)習(xí)效果最好，視頻版次之，無(wú)支架的學(xué)習(xí)效果最差。

（三）游戲化學(xué)習(xí)心流體驗(yàn)與學(xué)習(xí)效果的相關(guān)分析

從統(tǒng)計(jì)結(jié)果看出，在無(wú)支架條件下，學(xué)習(xí)者的心流體驗(yàn)與學(xué)習(xí)效果之間并沒(méi)有相關(guān)關(guān)系（r=0.049，p=0.772>0.05）。這可能是本實(shí)驗(yàn)中游戲的認(rèn)知難度較高所導(dǎo)致。在圖文版外部概念支架條件下，學(xué)習(xí)者的心流體驗(yàn)與學(xué)習(xí)效果存在明顯的正相關(guān)關(guān)系（r=0.536，p=0.001<0.05）。筆者將心流體驗(yàn)作為自變量，后測(cè)學(xué)習(xí)效果作為因變量進(jìn)行線(xiàn)性回歸分析，結(jié)果可以看出，心流體驗(yàn)進(jìn)入回歸模型，調(diào)整后的R2為0.287，標(biāo)準(zhǔn)誤差為8.838，說(shuō)明自變量心流體驗(yàn)和因變量后測(cè)學(xué)習(xí)效果之間存在線(xiàn)性相關(guān)關(guān)系;F為14.086，其相伴概率為0.001，說(shuō)明回歸效果顯著。由此可得一元回歸方程為：后測(cè)學(xué)習(xí)效果=30.705+0.432×心流體驗(yàn)，這表明學(xué)習(xí)者在游戲中的心流體驗(yàn)變?yōu)橐粋€(gè)單位時(shí)，其學(xué)習(xí)效果的結(jié)果變?yōu)?.432個(gè)單位。在視頻版外部概念支架條件下，學(xué)習(xí)者的心流體驗(yàn)與學(xué)習(xí)效果之間并沒(méi)有相關(guān)性（r=0.238，p=0.156>0.05）。

五、研究結(jié)論與建議

（一）研究結(jié)論

本研究在模擬游戲中添加外部概念支架對(duì)學(xué)習(xí)者在游戲后解決正式計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)能力以及對(duì)學(xué)習(xí)者心流的影響，并研究了心流體驗(yàn)和學(xué)習(xí)效果之間的關(guān)系，得出以下結(jié)論：

1. 圖文版外部概念支架的提供能顯著提高學(xué)習(xí)者的心流體驗(yàn)

研究結(jié)果顯示：“圖文版”條件下的學(xué)習(xí)者的心流體驗(yàn)顯著高于“無(wú)支架”和“視頻版”條件下的學(xué)習(xí)者的心流體驗(yàn)。在游戲前明確呈現(xiàn)圖文版外部概念支架——計(jì)算機(jī)硬件的概念及其關(guān)系，會(huì)促使學(xué)習(xí)者在游戲過(guò)程中形成這些概念與游戲行動(dòng)和反饋之間的聯(lián)系。由此得出，圖文版外部概念支架可提升學(xué)習(xí)者在科學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)過(guò)程中的心流體驗(yàn)。這一結(jié)果與Broza等學(xué)者關(guān)于外部概念支架的研究結(jié)果是一致的[1]。

2. 外部概念支架的提供能顯著提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果

本研究發(fā)現(xiàn)，兩種形式的外部概念支架都能夠有效提高游戲化學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)效果。外部概念支架幫助學(xué)習(xí)者將模擬游戲中的內(nèi)容與已有的知識(shí)結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來(lái)，起到提前組織的作用。這與以往對(duì)游戲化學(xué)習(xí)的研究文獻(xiàn)結(jié)論相似，認(rèn)為在教育游戲中設(shè)置合適的支架，可以對(duì)游戲化學(xué)習(xí)產(chǎn)生積極的影響[31]。盡管學(xué)習(xí)者在游戲化學(xué)習(xí)后學(xué)習(xí)效果有了一定的提升，但整體得分水平相對(duì)較低。這可能是因?yàn)閷W(xué)習(xí)者在玩游戲時(shí)，沒(méi)有形成概括和對(duì)潛在知識(shí)的整體理解。并且，學(xué)習(xí)者可能不會(huì)自發(fā)地在游戲概念和學(xué)科概念之間建立聯(lián)系。

此外，“圖文版”的效果要優(yōu)于“視頻版”。本研究認(rèn)為，存在這種現(xiàn)象的主要原因是兩者呈現(xiàn)方式有異。圖文呈現(xiàn)可以更好地讓學(xué)習(xí)者理解概念;視頻呈現(xiàn)對(duì)學(xué)習(xí)者的視聽(tīng)水平要求較高，需要學(xué)習(xí)者視聽(tīng)覺(jué)同時(shí)參與信息加工，會(huì)降低學(xué)習(xí)者對(duì)概念性知識(shí)學(xué)習(xí)的注意力，從而影響學(xué)習(xí)效果。

3. 圖文版外部概念支架條件下游戲化學(xué)習(xí)的心流體驗(yàn)與學(xué)習(xí)效果成正相關(guān)

研究發(fā)現(xiàn)，在不提供外部概念支架條件下，心流體驗(yàn)通常與游戲后的實(shí)際學(xué)習(xí)效果無(wú)關(guān)。這與大多數(shù)研究結(jié)論相反，李建生關(guān)于教育游戲研究提出心流體驗(yàn)與學(xué)習(xí)成效之間存在顯著正相關(guān)關(guān)系[32]。造成脫節(jié)的一個(gè)關(guān)鍵原因，可歸咎于學(xué)習(xí)本身（即學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)硬件及如何組裝計(jì)算機(jī)），因?yàn)?，游戲中的“學(xué)習(xí)”有多種含義：非正式學(xué)習(xí)與正式學(xué)習(xí)的比較、感知學(xué)習(xí)與實(shí)際學(xué)習(xí)的比較。在本研究中，心流體驗(yàn)預(yù)測(cè)了學(xué)習(xí)者對(duì)游戲中非正式學(xué)習(xí)的認(rèn)知，但并未顯著影響他們的正式學(xué)習(xí)成績(jī)。也許更高水平的心流體驗(yàn)會(huì)增加學(xué)習(xí)者繼續(xù)有意義地參與支架和隨后的學(xué)習(xí)效果評(píng)估的可能性，但無(wú)法顯著提升他們的學(xué)習(xí)效果。

只有為游戲添加支架后，心流才會(huì)對(duì)學(xué)習(xí)效果起到促進(jìn)作用。圖文版外部概念支架條件下，心流體驗(yàn)與學(xué)習(xí)效果成正相關(guān)性，根據(jù)這一現(xiàn)象，證明了心流可能通過(guò)激勵(lì)學(xué)習(xí)者為之后的學(xué)習(xí)作準(zhǔn)備而起到促進(jìn)正式學(xué)習(xí)效果的作用。但在視頻版外部概念支架條件下，心流體驗(yàn)通常與游戲后的學(xué)習(xí)效果無(wú)關(guān)，這也許是因?yàn)楦叩恼J(rèn)知努力降低了學(xué)習(xí)者對(duì)概念的理解，并增加了學(xué)習(xí)者對(duì)從支架中所了解到的有效知識(shí)的評(píng)估難度，從而影響了他們的學(xué)習(xí)效果。

（二）建議

1. 創(chuàng)建游戲難度調(diào)整系統(tǒng)以提高心流體驗(yàn)

在教育游戲中，心流體驗(yàn)不僅與游戲難度有關(guān)，也與教育內(nèi)容的難度有關(guān)[33]。游戲難度是指游戲機(jī)制設(shè)置的復(fù)雜性，而教育內(nèi)容的難易程度與學(xué)習(xí)者先前的知識(shí)儲(chǔ)備有關(guān)。如果游戲難度遠(yuǎn)高于或遠(yuǎn)低于學(xué)習(xí)者目前的能力水平，學(xué)習(xí)者則會(huì)因遭受挫折或感到無(wú)趣而降低心流體驗(yàn)和學(xué)習(xí)效果。除此之外，由于學(xué)習(xí)者對(duì)游戲內(nèi)容和技巧認(rèn)知逐漸積累，能力不斷提升，在游戲中的心流體驗(yàn)會(huì)呈現(xiàn)漸升的動(dòng)態(tài)過(guò)程。因此，需要加強(qiáng)游戲本身的階梯式難度以自適應(yīng)學(xué)習(xí)者能力的改變。

建議教師提供適應(yīng)性反饋和彈性協(xié)助，創(chuàng)建面向?qū)W習(xí)者的動(dòng)態(tài)調(diào)整系統(tǒng)，能夠以學(xué)習(xí)者個(gè)人步調(diào)進(jìn)行游戲，以營(yíng)造一種“主動(dòng)式”環(huán)境：通過(guò)潛意識(shí)選擇找到適合自己的游戲體驗(yàn)，進(jìn)而獲得最大的樂(lè)趣。

2. 明確游戲支架設(shè)置原則以改善學(xué)習(xí)效果

研究結(jié)果表明，為加強(qiáng)游戲隱性知識(shí)和學(xué)校正式知識(shí)間的關(guān)聯(lián)，外部概念支架需促進(jìn)單元教學(xué)內(nèi)容融合，形成結(jié)構(gòu)化知識(shí)，以幫助學(xué)習(xí)者從游戲中獲得更深層次的知識(shí)。

基于計(jì)算機(jī)的支架設(shè)計(jì)原則與數(shù)字游戲中的支架設(shè)計(jì)高度相關(guān)，然而，為游戲設(shè)計(jì)支架會(huì)因游戲媒介的特殊特性需要額外的設(shè)計(jì)原則[22]。本文深入分析研究結(jié)果，提出以下設(shè)計(jì)原則：首先，可通過(guò)改變相關(guān)學(xué)科概念的表現(xiàn)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)與游戲敘述間的關(guān)聯(lián)。例如：將學(xué)科概念與游戲內(nèi)容進(jìn)行聯(lián)系，讓學(xué)習(xí)者在游戲情境中習(xí)得并應(yīng)用知識(shí)。也可由游戲角色引入，學(xué)習(xí)者應(yīng)用學(xué)科知識(shí)幫助游戲角色解決游戲問(wèn)題。其次，為了使支架在視覺(jué)上與游戲世界相關(guān)聯(lián)，可將游戲視覺(jué)效果和互動(dòng)元素整合到腳手架中。支架被設(shè)計(jì)成圍繞游戲的一部分，將其對(duì)游戲的理解與課程概念相聯(lián)系，成為指導(dǎo)學(xué)習(xí)者提高學(xué)習(xí)效果的方法框架。

3. 積極采用模擬仿真技術(shù)以滿(mǎn)足學(xué)習(xí)者需求

模擬游戲提供了在傳統(tǒng)教學(xué)環(huán)境中不容易捕捉到的高水平互動(dòng)性。實(shí)踐證明，該模擬游戲能夠有效緩解計(jì)算機(jī)硬件裝配實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源不足、設(shè)備損耗和安全等難題。沉浸式擬真環(huán)境可輕易獲取和收集多維度的反饋信息，對(duì)學(xué)習(xí)者的不當(dāng)操作進(jìn)行即時(shí)響應(yīng)，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者進(jìn)行刻意練習(xí)，有效提高技能熟練度以及對(duì)各種突發(fā)狀況的應(yīng)急能力。

仿真模擬游戲作為一種模擬仿真技術(shù)彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)的步驟，支持體驗(yàn)式學(xué)習(xí)，將理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，豐富了教育教學(xué)的輔助手段。在過(guò)程中，學(xué)習(xí)者能夠通過(guò)一種積極、關(guān)鍵的學(xué)習(xí)方法進(jìn)行問(wèn)題解決，獲得知識(shí);同時(shí)，仿真模擬游戲在保持學(xué)習(xí)興趣的前提下，激發(fā)學(xué)習(xí)者的創(chuàng)造性思維和實(shí)踐能力，是一種非常成功的新型教學(xué)方式。

[參考文獻(xiàn)]

[1] BROZA O， BARZILAI S. Learning in the technological era： proceedings of the 6th Chais Conference on Instructional Technologies Research[C]//Ra'anana， Israel： The Open University of Israel， 2011：92-100.

[2] 厲毅.遠(yuǎn)程教育中教學(xué)支架的表現(xiàn)形式和具體應(yīng)用[J].河北廣播電視大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，15（3）：1-4.

[3] 陳博殷，錢(qián)揚(yáng)義，李言萍.游戲化學(xué)習(xí)的應(yīng)用與研究述評(píng)——基于國(guó)內(nèi)外課堂中的“化學(xué)游戲化學(xué)習(xí)”[J].遠(yuǎn)程教育雜志，2017，35（5）：93-104.

[4] 卞云波，李藝.歐美電腦游戲與教育應(yīng)用研究狀況綜述[J].電化教育研究，2008（6）：69-75.

[5] ADEVEMI B A， AJIBADE Y A. The comparative effects of simulation games and brainstorming instructional strategies on junior secondary school students' achievement in social studies in Nigeria[J]. African research review， 2011， 5（3）：64-80.

[6] 譚金波，王廣新.青少年數(shù)字化游戲選擇行為與學(xué)習(xí)策略研究[J].電化教育研究，2014，35（7）：114-120.

[7] LOVELACE， KATHI J， EGGERS， et al. I do and i understand： assessing the utility of web-based management simulations to develop critical thinking skills[J]. Academy of management learning & education， 2016， 15：100-121.

[8] RANCHHOD A， GUR？魤U C， LOUKIS E， et al. Evaluating the educational effectiveness of simulation games： a value generation model[J]. Information sciences， 2014， 264：75-90.

[9] 尚俊杰，裴蕾絲.重塑學(xué)習(xí)方式：游戲的核心教育價(jià)值及應(yīng)用前景[J].中國(guó)電化教育，2015（5）：41-49.

[10] 陳欣.心流體驗(yàn)及其研究現(xiàn)狀[J].江蘇師范大學(xué)學(xué)報(bào)（哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版），2014（5）：150-155.

[11] RIEBER L P. Seriously considering play[J]. Educational technology， research and development， 1996， 44（2）：43-58.

[12] KIILI K. Digital game-based learning： towards an experiential gaming model[J]. Internet & higher education， 2005， 8（1）：13-24.

[13] 李丹，張俊超.學(xué)生投入視角下學(xué)生類(lèi)型對(duì)學(xué)習(xí)效果的影響研究——基于H大學(xué)本科生學(xué)習(xí)與發(fā)展調(diào)查[J].高等工程教育研究，2016（4）：117-123.

[14] HURSEN C， ASIKSOY G. The effect of simulation methods in teaching physics on students' academic success[J]. British journal of educational technology， 2015， 7（1）：87-98.

[15] IWUANYANWU G O， OBEKA S S， LAKPINI M A. Effects of simulation games strategy on academic performance in biology among secondary school students in Zaria， Nigeria[J]. Journal of research in national development， 2016， 14（1）：1-6.

[16] VLACHOPOULOS D， MAKRI A. The effect of games and simulations on higher education： a systematic literature review[J]. International journal of educational technology in higher education， 2017， 14（1）：22.

[17] CLARK D B， NELSON B C， CHANG H Y， et al. Exploring newtonian mechanics in a conceptually-integrated digital game： comparison of learning and affective outcomes for students in Taiwan and the united states[J]. Computers & education， 2011， 57（3）：2178-2195.

[18] WOOD D J， BRUNER J S， ROSS G. The role of tutoring in problem solving[J]. Journal of child psychology and psychiatry， 1976， 17（2）：89-100.

[19] 潘星竹，姜強(qiáng)，黃麗，等.“支架+”STEM教學(xué)模式設(shè)計(jì)及實(shí)踐研究——面向高階思維能力培養(yǎng)[J].現(xiàn)代遠(yuǎn)距離教育，2019（3）：56-64.

[20] 梁愛(ài)民.“可理解性輸入”與“最近發(fā)展區(qū)”概念支架類(lèi)型研究[J].濟(jì)南大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2010，20（4）：33-36.

[21] HOGAN K， PRESSLEY M. Scaffolding student learning： instructional approaches and issues[M]. Cambridge， MA： Brookline Books，1997.

[22] CHARSKY D， RESSLER W. Games are made for fun： lessons on the effects of concept maps in the classroom use of computer games[J]. Computers & education， 2011， 56（3）：604-615.

[23] MAYER R E， MAUTONE P， PROTHERO W. Pictorial aids for learning by doing in a multimedia geology simulation game[J]. Journal of educational psychology， 2002， 94（1）：171-185.

[24] 張哲.數(shù)字化游戲的學(xué)習(xí)支架設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)[D].濟(jì)南：山東師范大學(xué)，2014.

[25] KINTSCH W. The role of knowledge in discourse comprehension： a construction-integration model[J]. Psychological review， 1988， 95（2）：163-82.

[26] 周志平.論程序性知識(shí)及其教學(xué)[J].教育理論與實(shí)踐，2001（4）：50-53.

[27] 吳杰，李雨霞，湯泳山.基于支架式教學(xué)的微視頻設(shè)計(jì)與應(yīng)用探究——以“計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)基礎(chǔ)”課程為例[J].教育現(xiàn)代化，2020，7（19）：164-166.

[28] 郝曉禹.基于心流體驗(yàn)理論的VR游戲體驗(yàn)影響因素研究[D].杭州：浙江大學(xué)，2018.

[29] SWEETSER P， WYETH P. Gameflow： a model for evaluating player enjoyment in games[J]. ACM computers in entertainment， 2005， 3（3）： 1-24.

[30] HONG J C， PEI-YU C， SHIH H F， et al. Computer self-efficacy， competitive anxiety and flow state： escaping from firing online game[J]. Turkish online journal of educational technology-TOJET， 2012， 11（3）：70-76.

[31] 吳建華，馬祥濤，陳雅楠.信息素質(zhì)教育游戲中的學(xué)習(xí)支架研究[J].圖書(shū)情報(bào)工作，2014，58（23）：69-75.

[32] 李建生，喬小艷，李藝.教育游戲中心流體驗(yàn)與學(xué)習(xí)成效的關(guān)系[J].現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育研究，2013（1）：85-89.

[33] SAMPAYO-VARGAS S， COPE C J， ZHEN H， et al. The effectiveness of adaptive difficulty adjustments on students' motivation and learning in an educational computer game[J]. Computers & education， 2013， 69： 452-462.