在線課程資源的“學(xué)測(cè)一體”游戲化設(shè)計(jì)：理論模型與作用機(jī)制

王雪 王崟羽 喬玉飛 賈薪卉 牛玉潔

[摘 ? 要] 游戲化學(xué)習(xí)在激發(fā)學(xué)習(xí)者動(dòng)機(jī)、改善學(xué)業(yè)情緒等方面存在獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，將游戲化學(xué)習(xí)與在線課程資源的“學(xué)”“測(cè)”兩環(huán)節(jié)有機(jī)整合，有望提升在線課程資源的質(zhì)量，進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)的教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型。鑒于此，研究構(gòu)建了“學(xué)測(cè)一體”游戲化設(shè)計(jì)促進(jìn)在線學(xué)習(xí)的理論模型，并借助眼動(dòng)儀、腦波儀、問(wèn)卷采集了120名被試的認(rèn)知行為、學(xué)習(xí)體驗(yàn)與態(tài)度以及學(xué)習(xí)效果數(shù)據(jù)，深入分析無(wú)游戲化設(shè)計(jì)、“學(xué)”“測(cè)”“學(xué)測(cè)一體”的游戲化設(shè)計(jì)對(duì)在線學(xué)習(xí)的影響。結(jié)果表明：“學(xué)”的游戲化設(shè)計(jì)使學(xué)習(xí)者大腦更專注、更放松，消極情緒降低；“測(cè)”的游戲化設(shè)計(jì)促進(jìn)學(xué)習(xí)者投入更多視覺(jué)認(rèn)知資源，降低內(nèi)部認(rèn)知負(fù)荷，增加學(xué)習(xí)數(shù)量；“學(xué)測(cè)一體”的游戲化設(shè)計(jì)效果最佳，表現(xiàn)為學(xué)習(xí)者的視覺(jué)認(rèn)知加工資源投入更多、外部認(rèn)知負(fù)荷降低、學(xué)習(xí)滿意度和學(xué)習(xí)質(zhì)量提高。相關(guān)性分析和結(jié)構(gòu)方程模型進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了“學(xué)測(cè)一體”游戲化設(shè)計(jì)促進(jìn)在線學(xué)習(xí)的作用路徑。根據(jù)研究結(jié)論提出三條建議，旨在從游戲化學(xué)習(xí)視角為在線課程資源的高質(zhì)量發(fā)展提供參考。

[關(guān)鍵詞] 教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型； 在線課程資源； “學(xué)測(cè)一體”； 游戲化設(shè)計(jì)； 在線學(xué)習(xí)

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

[作者簡(jiǎn)介] 王雪（1981—），女，黑龍江綏濱人。副教授，博士，主要從事多媒體畫面語(yǔ)言學(xué)、數(shù)字教育資源設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)分析等研究。E-mail：wangxuetjnu@qq.com。

一、引 ? 言

優(yōu)質(zhì)數(shù)字化課程資源建設(shè)是我國(guó)教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要任務(wù)之一[1]。游戲化學(xué)習(xí)的核心思想是將游戲中富有趣味性的元素應(yīng)用于各類學(xué)習(xí)場(chǎng)景中，以激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、改善學(xué)業(yè)情緒、提升學(xué)習(xí)效果[2]，有望成為在線課程資源高質(zhì)量發(fā)展的解決方案[3]。有研究嘗試將徽章、積分、排行榜[4]、關(guān)卡[5]、故事情境[6]等元素與在線教學(xué)視頻融合，有效促進(jìn)了學(xué)習(xí)者的在線學(xué)習(xí)體驗(yàn)與成效；但也有研究發(fā)現(xiàn)，游戲化元素不能顯著改善學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)體驗(yàn)與高階技能[7]。有學(xué)者還嘗試采用游戲化即時(shí)反饋系統(tǒng)為枯燥緊張的在線測(cè)評(píng)過(guò)程增添趣味性與競(jìng)爭(zhēng)感[8]，實(shí)現(xiàn)“邊玩邊測(cè)評(píng)”，扭轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)者“談測(cè)色變”的心理狀態(tài)，但游戲化測(cè)評(píng)并不能在所有學(xué)習(xí)場(chǎng)景下助力學(xué)習(xí)效果的提升[9]?？梢?jiàn)，單一的教學(xué)視頻或測(cè)評(píng)的游戲化設(shè)計(jì)都未必能改善在線學(xué)習(xí)。教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型強(qiáng)調(diào)，創(chuàng)新測(cè)評(píng)技術(shù)以支撐教育測(cè)評(píng)的數(shù)字化改革，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)與測(cè)評(píng)環(huán)節(jié)的緊密結(jié)合。因此，本研究將在線教學(xué)視頻的游戲化設(shè)計(jì)（即“學(xué)”的游戲化設(shè)計(jì)）和測(cè)評(píng)環(huán)節(jié)的游戲化設(shè)計(jì)（即“測(cè)”的游戲化設(shè)計(jì)）有機(jī)整合，嘗試組建“學(xué)測(cè)一體”游戲化設(shè)計(jì)的在線課程資源，探究其促進(jìn)在線學(xué)習(xí)的機(jī)制與策略，推動(dòng)在線課程資源的高質(zhì)量發(fā)展。

二、理論模型構(gòu)建與研究問(wèn)題

美國(guó)明尼蘇達(dá)大學(xué)心理學(xué)家Landers于2014年提出游戲化學(xué)習(xí)理論，認(rèn)為游戲化特征與教學(xué)的融合能夠通過(guò)影響學(xué)習(xí)者的認(rèn)知行為、體驗(yàn)與態(tài)度，進(jìn)而提升學(xué)習(xí)效果[10]。同時(shí)，多媒體學(xué)習(xí)認(rèn)知情感理論認(rèn)為，多媒體學(xué)習(xí)認(rèn)知過(guò)程包括選擇、組織、整合三個(gè)階段，其中，學(xué)習(xí)者的情緒、動(dòng)機(jī)與元認(rèn)知具有重要的調(diào)節(jié)作用[11]?；谏鲜隼碚?，本研究構(gòu)建了如圖1所示的“學(xué)測(cè)一體”游戲化設(shè)計(jì)促進(jìn)在線學(xué)習(xí)的理論模型。根據(jù)游戲化學(xué)習(xí)理論，“學(xué)測(cè)一體”游戲化設(shè)計(jì)通過(guò)整合“學(xué)”和“測(cè)”游戲化設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)，在學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)和測(cè)評(píng)環(huán)節(jié)融入了獎(jiǎng)勵(lì)型游戲化元素（如徽章等）和競(jìng)爭(zhēng)型游戲化元素（如積分、排行榜等），分別通過(guò)中介和調(diào)節(jié)過(guò)程來(lái)影響學(xué)習(xí)效果。其中，中介過(guò)程是指游戲化元素與教學(xué)、測(cè)評(píng)內(nèi)容共同刺激學(xué)習(xí)者產(chǎn)生相應(yīng)的認(rèn)知行為與學(xué)習(xí)體驗(yàn)，同時(shí)以認(rèn)知行為和學(xué)習(xí)體驗(yàn)為中介影響其學(xué)習(xí)效果；調(diào)節(jié)過(guò)程是指游戲化元素通過(guò)改善學(xué)習(xí)者的行為或體驗(yàn)，例如，促進(jìn)學(xué)習(xí)者投入更多的視覺(jué)認(rèn)知和大腦認(rèn)知加工資源、激發(fā)學(xué)習(xí)者的積極情緒、調(diào)控學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷、提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)滿意度等，調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)者的選擇、組織、整合過(guò)程，使之變得更加有效，最終增加學(xué)習(xí)的數(shù)量和提升質(zhì)量。

基于以上理論模型，本研究設(shè)計(jì)了四種不同類型的游戲化在線課程資源，分別為：無(wú)游戲化設(shè)計(jì)、視頻的游戲化設(shè)計(jì)（即“學(xué)”的游戲化設(shè)計(jì)）、測(cè)評(píng)的游戲化設(shè)計(jì)（即“測(cè)”的游戲化設(shè)計(jì)）、視頻與測(cè)評(píng)結(jié)合的游戲化設(shè)計(jì)（即“學(xué)測(cè)一體”的游戲化設(shè)計(jì)），從認(rèn)知行為、學(xué)習(xí)體驗(yàn)與態(tài)度以及學(xué)習(xí)效果三個(gè)層面對(duì)比分析四種不同類型的游戲化設(shè)計(jì)對(duì)在線學(xué)習(xí)有何影響以及內(nèi)在作用機(jī)制，主要解決以下四個(gè)研究問(wèn)題：

問(wèn)題一：在線課程資源中不同類型的游戲化設(shè)計(jì)如何影響學(xué)習(xí)者的視覺(jué)和大腦認(rèn)知行為？問(wèn)題二：在線課程資源中不同類型的游戲化設(shè)計(jì)如何影響學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)情緒、認(rèn)知負(fù)荷與滿意度？問(wèn)題三：在線課程資源中不同類型的游戲化設(shè)計(jì)如何影響學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)數(shù)量和學(xué)習(xí)質(zhì)量？問(wèn)題四：若“學(xué)測(cè)一體”游戲化設(shè)計(jì)的在線課程資源應(yīng)用效果最佳，其促進(jìn)在線學(xué)習(xí)的機(jī)制是什么？能否驗(yàn)證本研究構(gòu)建的理論模型？

三、研究方法

（一）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與被試

本實(shí)驗(yàn)采用2（傳統(tǒng)教學(xué)視頻、游戲化教學(xué)視頻）×2（傳統(tǒng)測(cè)評(píng)方式、游戲化測(cè)評(píng)方式）兩因素被試間實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，共四個(gè)實(shí)驗(yàn)組：無(wú)游戲化組（控制組）、“學(xué)”游戲化組、“測(cè)”游戲化組和“學(xué)測(cè)一體”游戲化組。

從某大學(xué)招募被試150人，去除先前知識(shí)水平較高、眼動(dòng)采樣率低于60%以及腦波數(shù)據(jù)采集異常的被試30人，最終保留120人（男生18人，女生102人，年齡在18至25歲之間），將男生和女生分別隨機(jī)分配至四個(gè)實(shí)驗(yàn)組中，每組被試各30人。

（二）游戲化設(shè)計(jì)方案

1. 視頻資源

采用的視頻學(xué)習(xí)材料主題為“細(xì)菌和真菌的繁殖——發(fā)酵的奧秘”。其中，傳統(tǒng)教學(xué)視頻中不添加任何游戲化元素及活動(dòng)，總時(shí)長(zhǎng)4分01秒；游戲化教學(xué)視頻中教學(xué)內(nèi)容與傳統(tǒng)教學(xué)視頻完全一致，通過(guò)添加游戲關(guān)卡和“PBL游戲化元素”中的獎(jiǎng)勵(lì)型徽章實(shí)現(xiàn)游戲化設(shè)計(jì)，總時(shí)長(zhǎng)為4分54秒。游戲化教學(xué)視頻可分為三段：學(xué)習(xí)導(dǎo)入、知識(shí)學(xué)習(xí)、總結(jié)升華，分別對(duì)應(yīng)玩游戲的三個(gè)階段：了解游戲規(guī)則、體驗(yàn)游戲、游戲結(jié)果。

2. 測(cè)評(píng)方式

本研究測(cè)評(píng)環(huán)節(jié)有傳統(tǒng)在線測(cè)評(píng)和游戲化在線測(cè)評(píng)兩種，兩個(gè)版本所包含的題目?jī)?nèi)容、數(shù)量、選項(xiàng)位置和界面大小均完全一致。其中，傳統(tǒng)測(cè)評(píng)每題結(jié)束后反饋正誤，全部結(jié)束后反饋測(cè)評(píng)總成績(jī)；游戲化測(cè)評(píng)采用游戲化即時(shí)反饋系統(tǒng)Kahoot，通過(guò)“PBL游戲化元素”中的積分和排行榜為被試搭建游戲化問(wèn)答空間，每完成一道題都將獲得正誤反饋、實(shí)時(shí)積分及排名，以游戲競(jìng)爭(zhēng)的方式完成測(cè)評(píng)。

（三）實(shí)驗(yàn)測(cè)量工具

本研究測(cè)量的變量與使用的量表工具，見(jiàn)表1。

（四）實(shí)驗(yàn)流程與技術(shù)路線

本研究的實(shí)驗(yàn)流程與技術(shù)路線如圖2所示。

四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

分別導(dǎo)出四個(gè)實(shí)驗(yàn)組的認(rèn)知行為、學(xué)習(xí)體驗(yàn)與態(tài)度、學(xué)習(xí)效果中各指標(biāo)的平均值（Mean）與標(biāo)準(zhǔn)差（SD），見(jiàn)表2。

（一）認(rèn)知行為層面

總注視時(shí)間組間差異邊緣顯著（F=2.277，p=0.083），平均注視時(shí)間和總注視次數(shù)組間差異均不顯著，“測(cè)”游戲化組（p=0.055，d=0.607）和“學(xué)測(cè)一體”游戲化組（p=0.086，d=0.435）的總注視時(shí)間邊緣顯著高于無(wú)游戲化組。對(duì)于總注視時(shí)間和總注視次數(shù)，“測(cè)”的游戲化設(shè)計(jì)主效應(yīng)邊緣顯著（F=3.872，p=0.051；F=3.573，p=0.061），“測(cè)”的游戲化設(shè)計(jì)能夠邊緣顯著提高總注視時(shí)間和總注視次數(shù)（p=0.052；p=0.061），“學(xué)”的游戲化設(shè)計(jì)主效應(yīng)和二者的交互作用都不顯著；對(duì)于平均注視時(shí)間，“學(xué)”和“測(cè)”的游戲化設(shè)計(jì)及二者的交互作用均不顯著。

大腦專注度與放松度都不存在顯著的組間差異。對(duì)于大腦專注度和放松度，“學(xué)”的游戲化設(shè)計(jì)主效應(yīng)邊緣顯著（F=3.440，p=0.066；F=3.766，p=0.055），“學(xué)”的游戲化設(shè)計(jì)能夠邊緣顯著提高學(xué)習(xí)者的大腦專注度和放松度（p=0.067；p=0.054），“測(cè)”的游戲化設(shè)計(jì)主效應(yīng)和二者的交互作用均不顯著。

（二）學(xué)習(xí)體驗(yàn)與態(tài)度層面

積極情緒組間差異不顯著，消極情緒組間差異邊緣顯著（F=2.572，p=0.058），“學(xué)”游戲化組的消極情緒顯著低于無(wú)游戲化組（p=0.036，d=0.591）。對(duì)于積極情緒，“學(xué)”和“測(cè)”的游戲化設(shè)計(jì)的主效應(yīng)與二者的交互作用都不顯著。對(duì)于消極情緒，“學(xué)”和“測(cè)”的游戲化設(shè)計(jì)主效應(yīng)都不顯著，二者的交互作用顯著（F=6.303，p=0.013），簡(jiǎn)單效應(yīng)分析發(fā)現(xiàn)，“學(xué)測(cè)一體”游戲化組的消極情緒顯著高于“學(xué)”游戲化組（F=4.767，p=0.031）。

外部認(rèn)知負(fù)荷存在顯著的組間差異（F=3.223，p=0.025），但內(nèi)部和相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷無(wú)顯著組間差異，僅有“學(xué)測(cè)一體”游戲化組的外部認(rèn)知負(fù)荷顯著低于無(wú)游戲化組（p=0.008，d=0.763）。對(duì)于外部認(rèn)知負(fù)荷，“學(xué)”和“測(cè)”的游戲化設(shè)計(jì)主效應(yīng)均顯著（F=5.214，p=0.024；F=4.147，p=0.044），“學(xué)”和“測(cè)”的游戲化設(shè)計(jì)都能顯著降低外部認(rèn)知負(fù)荷（p=0.026；p=0.047），但二者的交互作用不顯著；對(duì)于內(nèi)部認(rèn)知負(fù)荷，“測(cè)”的游戲化設(shè)計(jì)主效應(yīng)邊緣顯著（F=3.375，p=0.069），“測(cè)”的游戲化設(shè)計(jì)邊緣顯著降低了學(xué)習(xí)者的內(nèi)部認(rèn)知負(fù)荷（p=0.068），“學(xué)”的游戲化設(shè)計(jì)主效應(yīng)和二者的交互作用都不顯著；對(duì)于相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷，“學(xué)”和“測(cè)”的游戲化設(shè)計(jì)以及二者的交互作用都不顯著。

學(xué)習(xí)滿意度組間差異顯著（F=3.385，p=0.021），但三個(gè)游戲化組與無(wú)游戲化組之間均無(wú)顯著差異?！皩W(xué)”的游戲化設(shè)計(jì)主效應(yīng)和二者交互作用都顯著（F=4.514，p=0.036；F=5.461，p=0.021），“學(xué)”的游戲化設(shè)計(jì)可顯著提高學(xué)習(xí)滿意度（p=0.039），而“測(cè)”的游戲化設(shè)計(jì)主效應(yīng)不顯著。簡(jiǎn)單效應(yīng)分析發(fā)現(xiàn)，在使用傳統(tǒng)視頻進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)，無(wú)游戲化組的學(xué)習(xí)滿意度邊緣顯著高于“測(cè)”游戲化組（F=3.814，p=0.053）；在使用游戲化測(cè)評(píng)方式時(shí)，“學(xué)測(cè)一體”游戲化組的學(xué)習(xí)滿意度顯著高于“測(cè)”游戲化組（F=9.953，p=0.002）。

（三）學(xué)習(xí)效果層面

保持測(cè)試成績(jī)不存在顯著的組間差異?！皩W(xué)”的游戲化設(shè)計(jì)主效應(yīng)不顯著，“測(cè)”的游戲化主效應(yīng)邊緣顯著（F=3.624，p=0.059），二者的交互作用不顯著，“測(cè)”的游戲化設(shè)計(jì)能邊緣顯著提升保持測(cè)試成績(jī)（p=0.06）。

遷移測(cè)試成績(jī)存在顯著的組間差異（F=5.880，p=0.001），“測(cè)”游戲化組、“學(xué)測(cè)一體”游戲化組的遷移測(cè)試成績(jī)分別邊緣顯著和顯著高于無(wú)游戲化組（p=0.090，d=0.582；p<0.001，d=1.010）。“學(xué)”的游戲化設(shè)計(jì)（F=8.564，p=0.004）與“測(cè)”的游戲化設(shè)計(jì)（F=9.075，p=0.003）主效應(yīng)均顯著，但交互作用不顯著，“學(xué)”的游戲化設(shè)計(jì)與“測(cè)”的游戲化設(shè)計(jì)都能顯著提高學(xué)習(xí)者的遷移測(cè)試成績(jī)（p=0.05；p=0.04）。

（四）“學(xué)測(cè)一體”游戲化設(shè)計(jì)的作用機(jī)制

上述分析結(jié)果表明，“學(xué)測(cè)一體”游戲化設(shè)計(jì)在認(rèn)知行為、學(xué)習(xí)體驗(yàn)與態(tài)度以及學(xué)習(xí)效果三個(gè)層面均有促進(jìn)作用。故本研究選用“學(xué)測(cè)一體”游戲化組和無(wú)游戲化組的數(shù)據(jù)，借助相關(guān)性分析和結(jié)構(gòu)方程模型，深度挖掘“學(xué)測(cè)一體”游戲化設(shè)計(jì)的在線課程資源促進(jìn)在線學(xué)習(xí)效果的機(jī)制與路徑。

首先，對(duì)上述兩組的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)如下結(jié)果：第一，認(rèn)知行為與學(xué)習(xí)效果之間，總注視時(shí)間與保持測(cè)試成績(jī)邊緣顯著正相關(guān)（p=0.060）、與遷移測(cè)試成績(jī)顯著正相關(guān)（p=0.032）；第二，認(rèn)知行為與學(xué)習(xí)體驗(yàn)態(tài)度之間，大腦專注度與外部認(rèn)知負(fù)荷顯著負(fù)相關(guān)（p=0.013）、與學(xué)習(xí)滿意度顯著正相關(guān)（p=0.021）、與積極情緒邊緣顯著正相關(guān)（p=0.077）；第三，學(xué)習(xí)體驗(yàn)態(tài)度內(nèi)部，外部認(rèn)知負(fù)荷與積極情緒邊緣顯著負(fù)相關(guān)（p=0.092），學(xué)習(xí)滿意度與積極情緒顯著正相關(guān)（p=0.014）；第四，學(xué)習(xí)體驗(yàn)態(tài)度與學(xué)習(xí)效果之間，外部認(rèn)知負(fù)荷與保持測(cè)試（p=0.015）、遷移測(cè)試（p=0.001）成績(jī)均顯著負(fù)相關(guān)，學(xué)習(xí)滿意度與保持測(cè)試成績(jī)顯著正相關(guān)（p=0.006），積極情緒與保持測(cè)試成績(jī)顯著正相關(guān)（p<0.001）、與遷移測(cè)試成績(jī)邊緣顯著正相關(guān)（p=0.085）；第五，學(xué)習(xí)效果內(nèi)部，保持測(cè)試與遷移測(cè)試顯著正相關(guān)（p<0.001）。

其次，基于“學(xué)測(cè)一體”游戲化設(shè)計(jì)促進(jìn)在線學(xué)習(xí)的理論模型，結(jié)合相關(guān)性分析結(jié)果，構(gòu)建“學(xué)測(cè)一體”游戲化設(shè)計(jì)的在線課程資源對(duì)學(xué)習(xí)效果的影響機(jī)制模型，并使用AMOS軟件導(dǎo)入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證，該模型擬合度較好：CMIN/DF=1.258<3，RMSEA=0.066<0.08，CFI=0.966>0.9。驗(yàn)證后的模型如圖3所示。

注：*表示顯著水平<0.1，**表示顯著水平<0.05。

圖3 ? “學(xué)測(cè)一體”游戲化設(shè)計(jì)對(duì)學(xué)習(xí)效果的影響機(jī)制模型

研究得到“學(xué)測(cè)一體”游戲化設(shè)計(jì)促進(jìn)學(xué)習(xí)的機(jī)制與路徑如下：

第一，“學(xué)測(cè)一體”游戲化設(shè)計(jì)直接促進(jìn)學(xué)習(xí)效果。路徑1：“學(xué)測(cè)一體”游戲化設(shè)計(jì)邊緣顯著提高保持測(cè)試成績(jī)，進(jìn)而顯著提高遷移測(cè)試成績(jī)；路徑2：“學(xué)測(cè)一體”游戲化設(shè)計(jì)直接顯著提高遷移測(cè)試成績(jī)。

第二，“學(xué)測(cè)一體”游戲化設(shè)計(jì)以影響認(rèn)知行為、學(xué)習(xí)體驗(yàn)與態(tài)度為中介促進(jìn)學(xué)習(xí)效果。路徑1：“學(xué)測(cè)一體”游戲化設(shè)計(jì)顯著提高大腦專注度，大腦專注度顯著提升學(xué)習(xí)滿意度，學(xué)習(xí)滿意度顯著激發(fā)積極情緒，最終顯著提升保持測(cè)試與遷移測(cè)試成績(jī)；路徑2：“學(xué)測(cè)一體”游戲化設(shè)計(jì)顯著提高大腦專注度，大腦專注度邊緣顯著降低外部認(rèn)知負(fù)荷，外部認(rèn)知負(fù)荷降低引發(fā)遷移測(cè)試成績(jī)邊緣顯著提高；路徑3：“學(xué)測(cè)一體”游戲化設(shè)計(jì)顯著提高總注視時(shí)間，總注視時(shí)間顯著誘發(fā)積極情緒，積極情緒顯著提高保持測(cè)試與遷移測(cè)試成績(jī)；路徑4：“學(xué)測(cè)一體”游戲化設(shè)計(jì)顯著降低外部認(rèn)知負(fù)荷，進(jìn)而顯著改善遷移測(cè)試成績(jī)。

五、綜合討論

（一）在線課程資源中不同類型的游戲化設(shè)計(jì)如何影響學(xué)習(xí)者的視覺(jué)和大腦認(rèn)知行為？

1. “學(xué)測(cè)一體”和“測(cè)”的游戲化設(shè)計(jì)均能引導(dǎo)學(xué)習(xí)者投入更多的視覺(jué)認(rèn)知加工資源

在線課程資源的游戲化設(shè)計(jì)對(duì)學(xué)習(xí)者視覺(jué)行為的影響主要體現(xiàn)在總注視時(shí)間上，其中，“測(cè)”游戲化組投入了最多的視覺(jué)認(rèn)知加工資源，“學(xué)測(cè)一體”游戲化組次之。這是因?yàn)椴捎镁哂杏螒蚧?jìng)爭(zhēng)性特征的測(cè)評(píng)工具時(shí)，學(xué)習(xí)者每完成一題都會(huì)實(shí)時(shí)看到當(dāng)前的排名和積分，激發(fā)學(xué)習(xí)者的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者更加專心地完成測(cè)評(píng)任務(wù)，進(jìn)而顯著吸引了學(xué)習(xí)者的視覺(jué)注意力；“學(xué)測(cè)一體”游戲化設(shè)計(jì)在學(xué)和測(cè)階段都包含了更多的游戲化元素，勢(shì)必會(huì)有效引導(dǎo)學(xué)習(xí)者投入更多視覺(jué)認(rèn)知加工資源。

2. “學(xué)”的游戲化設(shè)計(jì)能使學(xué)習(xí)者在更專注、更輕松的大腦狀態(tài)下投入學(xué)習(xí)

在線課程資源中教學(xué)視頻的游戲化設(shè)計(jì)能使學(xué)習(xí)者在更加輕松的狀態(tài)下專注投入視頻學(xué)習(xí)中，相比于游戲化測(cè)評(píng)給學(xué)習(xí)者帶來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)壓力和緊迫感，視頻學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)的徽章作為一種成就獎(jiǎng)勵(lì)，更能激勵(lì)學(xué)習(xí)者專注于學(xué)習(xí)內(nèi)容，輕松愉悅地完成各個(gè)關(guān)卡的學(xué)習(xí)任務(wù)。然而，本研究未發(fā)現(xiàn)游戲化測(cè)評(píng)對(duì)學(xué)習(xí)者大腦認(rèn)知的顯著影響，與部分研究結(jié)論不一致。學(xué)習(xí)者在使用本研究的游戲化測(cè)評(píng)工具完成測(cè)評(píng)時(shí)，每回答一題都會(huì)看到當(dāng)前自己的排名信息與積分，為學(xué)習(xí)者呈現(xiàn)排行榜等競(jìng)爭(zhēng)型游戲化元素雖然能夠激勵(lì)和促進(jìn)學(xué)習(xí)[15]，但頻繁地出現(xiàn)也存在增加學(xué)習(xí)者壓力的風(fēng)險(xiǎn)[16]，未從根本上緩解學(xué)習(xí)者“談測(cè)色變”的心理。

（二）在線課程資源中不同類型的游戲化設(shè)計(jì)如何影響學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)情緒、認(rèn)知負(fù)荷與滿意度？

1. “學(xué)”和“學(xué)測(cè)一體”的游戲化設(shè)計(jì)分別會(huì)抑制和增加學(xué)習(xí)者的消極情緒

學(xué)習(xí)者使用游戲化教學(xué)視頻完成闖關(guān)時(shí)會(huì)獲得相應(yīng)徽章，其作為一種獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制可使枯燥的視頻學(xué)習(xí)更具趣味性，進(jìn)而抑制消極情緒。而游戲化測(cè)評(píng)中的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制在激勵(lì)學(xué)習(xí)者取得更好的測(cè)評(píng)成績(jī)的同時(shí)，會(huì)對(duì)自我感覺(jué)發(fā)揮不好的學(xué)習(xí)者的情緒產(chǎn)生不利影響，進(jìn)而引發(fā)消極情緒。

2.“學(xué)測(cè)一體”和“測(cè)”的游戲化設(shè)計(jì)分別會(huì)降低學(xué)習(xí)者的外部和內(nèi)部認(rèn)知負(fù)荷

首先，“學(xué)測(cè)一體”游戲化設(shè)計(jì)可以顯著降低學(xué)習(xí)者的外部認(rèn)知負(fù)荷，這是因?yàn)榇朔N游戲化設(shè)計(jì)方式既能幫助學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過(guò)程中通過(guò)游戲徽章獲得一定的成就感，又能通過(guò)游戲化測(cè)評(píng)的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制幫助學(xué)習(xí)者在測(cè)評(píng)環(huán)節(jié)集中精力“邊玩邊測(cè)評(píng)”，從而顯著降低了材料的學(xué)習(xí)難度；其次，測(cè)評(píng)環(huán)節(jié)的游戲化設(shè)計(jì)可以顯著降低學(xué)習(xí)者的內(nèi)部認(rèn)知負(fù)荷，這是因?yàn)閷W(xué)習(xí)者得到了源于競(jìng)爭(zhēng)型元素的實(shí)時(shí)反饋，提高學(xué)習(xí)者回憶相關(guān)知識(shí)的效率，進(jìn)而付出更少的心理努力；最后，由于學(xué)習(xí)者的知識(shí)內(nèi)化需要一定的過(guò)程，而本實(shí)驗(yàn)中的視頻學(xué)習(xí)和測(cè)評(píng)的時(shí)間都相對(duì)較短，還不足以對(duì)知識(shí)內(nèi)化產(chǎn)生顯著影響，因此，未對(duì)相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷產(chǎn)生顯著影響。

3. “學(xué)測(cè)一體”的游戲化設(shè)計(jì)更能提升學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)滿意度，但“測(cè)”的游戲化會(huì)降低學(xué)習(xí)滿意度

這是因?yàn)椋浩湟?，?dāng)僅對(duì)“測(cè)”進(jìn)行游戲化設(shè)計(jì)時(shí)，測(cè)評(píng)中的積分、排行榜等元素集成的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制讓學(xué)習(xí)者感到了限制與壓迫感，更易使學(xué)生不自信，從而導(dǎo)致學(xué)習(xí)滿意度的降低。其二，不同的游戲化元素具有各自的特性與機(jī)制，不同元素的組合方式會(huì)產(chǎn)生不同的效果，如Codish等人發(fā)現(xiàn)，徽章、積分與排行榜組合使用，可以提高學(xué)習(xí)者的參與度[17]。本研究也發(fā)現(xiàn)，視頻中的徽章和測(cè)評(píng)中的積分、排行榜等游戲化元素共同組合時(shí)，即采用“學(xué)測(cè)一體”游戲化設(shè)計(jì)時(shí)“游戲韻味”最強(qiáng)，更能提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)滿意度。

（三）在線課程資源中不同類型的游戲化設(shè)計(jì)如何影響學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)數(shù)量和學(xué)習(xí)質(zhì)量？

1. “測(cè)”的游戲化設(shè)計(jì)更能增加學(xué)習(xí)的數(shù)量

測(cè)評(píng)環(huán)節(jié)中積分與排行榜競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制的有機(jī)結(jié)合，使得學(xué)習(xí)者在完成測(cè)試的過(guò)程中，通過(guò)“一題一反饋”，激發(fā)學(xué)習(xí)者對(duì)測(cè)試成績(jī)的求勝欲，進(jìn)而投入更多的視覺(jué)認(rèn)知資源來(lái)閱讀與提取題目中的關(guān)鍵信息，并在大腦中檢索問(wèn)題對(duì)應(yīng)的答案，進(jìn)而增加學(xué)習(xí)數(shù)量。

2. “學(xué)測(cè)一體”的游戲化設(shè)計(jì)更能提升學(xué)習(xí)的質(zhì)量

游戲化設(shè)計(jì)在“學(xué)”“測(cè)”兩個(gè)階段均能夠起到提升學(xué)習(xí)質(zhì)量的作用，因此，“學(xué)測(cè)一體”游戲化設(shè)計(jì)對(duì)提升學(xué)習(xí)質(zhì)量效果最佳。該結(jié)論與較多研究結(jié)果一致[18]，證明了游戲化設(shè)計(jì)對(duì)學(xué)習(xí)的促進(jìn)作用。游戲化以其趣味性、互動(dòng)性等特征，通過(guò)引導(dǎo)學(xué)習(xí)者合理分配認(rèn)知加工資源、改善學(xué)習(xí)體驗(yàn)與態(tài)度、促進(jìn)有意義學(xué)習(xí)的發(fā)生，最終達(dá)到提升學(xué)習(xí)質(zhì)量的目標(biāo)。

（四）“學(xué)測(cè)一體”游戲化設(shè)計(jì)促進(jìn)在線學(xué)習(xí)的機(jī)制是什么？能否驗(yàn)證本研究構(gòu)建的理論模型？

本研究借助相關(guān)性分析和結(jié)構(gòu)方程模型的共同驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)以下“學(xué)測(cè)一體”游戲化設(shè)計(jì)促進(jìn)在線學(xué)習(xí)的作用路徑：

第一，“學(xué)測(cè)一體”游戲化設(shè)計(jì)直接促進(jìn)學(xué)習(xí)效果的路徑：“學(xué)測(cè)一體”游戲化設(shè)計(jì)—保持測(cè)試成績(jī)—遷移測(cè)試成績(jī)，“學(xué)測(cè)一體”游戲化設(shè)計(jì)—遷移測(cè)試成績(jī)。

第二，“學(xué)測(cè)一體”游戲化設(shè)計(jì)通過(guò)影響認(rèn)知行為、學(xué)習(xí)體驗(yàn)與態(tài)度進(jìn)而促進(jìn)學(xué)習(xí)效果的路徑：“學(xué)測(cè)一體”游戲化設(shè)計(jì)—大腦專注度—學(xué)習(xí)滿意度—積極情緒—保持測(cè)試成績(jī)—遷移測(cè)試成績(jī)，“學(xué)測(cè)一體”游戲化設(shè)計(jì)—大腦專注度—外部認(rèn)知負(fù)荷—遷移測(cè)試成績(jī)，“學(xué)測(cè)一體”游戲化設(shè)計(jì)—總注視時(shí)間—積極情緒—保持測(cè)試成績(jī)—遷移測(cè)試成績(jī)，“學(xué)測(cè)一體”游戲化設(shè)計(jì)—外部認(rèn)知負(fù)荷—遷移測(cè)試成績(jī)。

以上路徑從實(shí)踐角度驗(yàn)證了本研究構(gòu)建的“學(xué)測(cè)一體”游戲化設(shè)計(jì)促進(jìn)在線學(xué)習(xí)的理論模型。在視頻學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，徽章作為一個(gè)學(xué)習(xí)者成就的實(shí)時(shí)獎(jiǎng)勵(lì)，易被學(xué)習(xí)者所接受，這引導(dǎo)他們投入更多的認(rèn)知加工資源，降低學(xué)習(xí)者對(duì)學(xué)習(xí)材料難度的感知，從而能夠激發(fā)積極情緒，最終提高學(xué)習(xí)效果；在測(cè)評(píng)環(huán)節(jié)，“一題一反饋”的游戲化即時(shí)反饋系統(tǒng)具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)特性，學(xué)習(xí)者會(huì)實(shí)時(shí)看到自己在同伴中的排名，這也促使他們?cè)跍y(cè)試過(guò)程中更專注，從而改善學(xué)習(xí)成效。綜上所述，“學(xué)測(cè)一體”游戲化設(shè)計(jì)有效改善了學(xué)習(xí)者的認(rèn)知行為、學(xué)習(xí)體驗(yàn)與態(tài)度，促進(jìn)了學(xué)習(xí)者對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的選擇、組織與整合的認(rèn)知過(guò)程，有效提高了學(xué)習(xí)效果。

六、總結(jié)與展望

教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的新基建不僅需要網(wǎng)絡(luò)和平臺(tái)建設(shè)，更需要從優(yōu)化資源質(zhì)量、完善在線教學(xué)評(píng)價(jià)、推動(dòng)資源管理與應(yīng)用等多方面進(jìn)行全面布局[19]。本研究基于實(shí)驗(yàn)結(jié)論從游戲化學(xué)習(xí)視角提出如下三條在線課程資源優(yōu)化設(shè)計(jì)的建議，旨在促進(jìn)教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型背景下在線課程資源的高質(zhì)量發(fā)展。

（一）善用獎(jiǎng)勵(lì)型游戲化元素設(shè)計(jì)在線學(xué)習(xí)資源，改善在線學(xué)習(xí)體驗(yàn)

本研究中應(yīng)用關(guān)卡和游戲徽章元素對(duì)在線教學(xué)視頻進(jìn)行游戲化設(shè)計(jì)，使得學(xué)習(xí)者的大腦更專注且更放松，有效抑制了學(xué)習(xí)過(guò)程中的消極情緒。因此，設(shè)計(jì)在線學(xué)習(xí)資源時(shí)可根據(jù)具體需要，添加獎(jiǎng)勵(lì)型游戲化元素，并設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì)方案，使學(xué)習(xí)者明確獲得獎(jiǎng)勵(lì)的方式，以此吸引學(xué)習(xí)者的認(rèn)知投入，激勵(lì)學(xué)習(xí)者持續(xù)開(kāi)展高效學(xué)習(xí)。

（二）巧用競(jìng)爭(zhēng)型游戲化元素改進(jìn)在線評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)，發(fā)展多元評(píng)價(jià)方式

考試焦慮一直是困擾學(xué)習(xí)者和教師的一個(gè)問(wèn)題，在線環(huán)境下的測(cè)評(píng)更容易使學(xué)習(xí)者陷入焦慮情緒，嚴(yán)重影響測(cè)試的準(zhǔn)確性。本研究證實(shí)，在評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)采用積分和排行榜的競(jìng)爭(zhēng)型游戲化元素更能激發(fā)學(xué)習(xí)者的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，使學(xué)習(xí)者投入更多認(rèn)知加工資源、合理控制認(rèn)知負(fù)荷，在游戲競(jìng)爭(zhēng)中高效完成測(cè)評(píng)任務(wù)，最終增加學(xué)習(xí)的數(shù)量。因此，應(yīng)基于游戲化思想建立促進(jìn)學(xué)習(xí)者全面發(fā)展的多元在線學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)方式，充分發(fā)揮學(xué)習(xí)者的測(cè)評(píng)主體地位，以測(cè)試結(jié)果為依據(jù)不斷改進(jìn)學(xué)習(xí)策略和教學(xué)設(shè)計(jì)[20]。

（三）“寓教于樂(lè)”思想全程融入在線學(xué)習(xí)，構(gòu)建“學(xué)測(cè)一體”高質(zhì)量學(xué)習(xí)平臺(tái)

教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型要求在數(shù)字教育資源建設(shè)的同時(shí)，關(guān)注數(shù)字化評(píng)價(jià)體系的建設(shè)。在國(guó)家智慧教育平臺(tái)的課程資源不斷迭代發(fā)展的過(guò)程中，可嘗試將測(cè)評(píng)環(huán)節(jié)融入平臺(tái)建設(shè)，促進(jìn)學(xué)與測(cè)的同步協(xié)調(diào)發(fā)展。本研究結(jié)論驗(yàn)證了在線課程資源的“學(xué)測(cè)一體”游戲化設(shè)計(jì)促進(jìn)在線學(xué)習(xí)的有效性。因此，將“寓教于樂(lè)”貫穿在線學(xué)習(xí)的全過(guò)程，貫通學(xué)習(xí)階段與測(cè)評(píng)階段游戲化設(shè)計(jì)，構(gòu)建“學(xué)測(cè)一體”高質(zhì)量在線學(xué)習(xí)平臺(tái)，可為推動(dòng)教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型過(guò)程中在線課程資源高質(zhì)量發(fā)展提供一種解決方案。

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"Integrating Learning and Testing" Gamification Design of Online Course Resources：

Theoretical Model and Mechanism

WANG Xue， ?WANG Yinyu， ?QIAO Yufei， ?JIA Xinhui， ?NIU Yujie

（Faculty of Education， Tianjin Normal University， Tianjin 300387）

[Abstract] Game-based learning has unique advantages in stimulating learners' motivation， and improving academic emotions. Thus， the organic integration of game-based learning with "learning" and "testing" of online course resources is expected to improve the quality of online course resources and further promote the digital transformation of education in China. Given this， this study constructs a theoretical model of "integrating learning and testing" gamification design to promote online learning. On this basis， the cognitive behaviors， learning experiences and attitudes， and learning outcomes of 120 subjects are collected with the help of the eye tracker， an EEG device， and questionnaires. This paper deeply analyzes the influence of non-gamification design， gamification design of "learning"， of "testing" and of "integrating learning and testing" on online learning. The results show that "learning" gamification design can make learners more focused and relaxed， and reduce their negative emotions; "testing" gamification design can guide learners to invest more visual cognitive processing resources， reduce internal cognitive load， and increase the amount of learning; the "integrating learning and testing" gamification design is more effective， which shows that learners invest more visual cognitive processing resources， reduce external cognitive load， and improve learning satisfaction and learning quality. Correlation analysis and structural equation model further find the working path of "integrating learning and testing" gamification design for online learning. Based on the findings of this study， three recommendations are proposed to provide a reference for the development of high-quality online course resources from a game-based learning perspective.

[Keywords] Digital Transformation of Education; Online Course Resources; "Integrating Learning and Testing"; Gamification Design; Online Learning