自動化理論視角下教育游戲的設(shè)計與開發(fā)

王博 石連栓 吉甜甜

摘要：基于自動化理論和強(qiáng)化理論，提出設(shè)計教育游戲應(yīng)遵循的基本原則，使用Flash軟件設(shè)計，以“垃圾分類”為主題的教育游戲，幫助玩家提升環(huán)境保護(hù)的意識，學(xué)習(xí)垃圾分類的知識。

關(guān)鍵詞：垃圾分類;教育游戲;Flash

中圖分類號：TP311? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）01-0119-03

1 背景

隨著人們生活水平和消費(fèi)水平的不斷提高，中國每年產(chǎn)生的生活垃圾的種類和數(shù)量也在不斷增長，同時“垃圾圍城”的問題也越來越嚴(yán)重。相關(guān)調(diào)查顯示，實(shí)施垃圾分類投放不僅可以加快垃圾的處理，有效解決“垃圾圍城”問題，而且提高了垃圾回收的效率，降低垃圾處理的成本[1]。2019年6月25日，《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》修訂草案初次提請全國人大常委會審議。草案對“生活垃圾污染環(huán)境的防治”進(jìn)行了專章規(guī)定。2019年9月，為深入貫徹落實(shí)習(xí)近平總書記關(guān)于垃圾分類工作的重要指示精神，推動全國公共機(jī)構(gòu)做好生活垃圾分類工作，發(fā)揮率先示范作用，國家機(jī)關(guān)事務(wù)管理局印發(fā)通知，公布《公共機(jī)構(gòu)生活垃圾分類工作評價參考標(biāo)準(zhǔn)》，并就進(jìn)一步推進(jìn)有關(guān)工作提出要求。

目前，垃圾分類在我國還處于試行階段，群眾普遍積極性不高，在分類時需要人員指導(dǎo)。造成這一問題關(guān)鍵還是群眾對垃圾怎樣分類不清楚，僅依靠志愿者進(jìn)行指導(dǎo)、張貼垃圾分類海報的方式影響范圍較小且針對人群固定，無法對人們進(jìn)行良好的科普教育。作為一種新型的學(xué)習(xí)方式，教育游戲可以利用豐富的多媒體素材塑造出仿真的學(xué)習(xí)環(huán)境，幫助學(xué)習(xí)者去理解、體會和探究知識，促使學(xué)習(xí)者自然“習(xí)得”并“建構(gòu)”知識[2]。教育游戲既能滿足學(xué)習(xí)者對寓教于樂的需求，又能激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動機(jī)，促進(jìn)學(xué)習(xí)者形成積極的情感態(tài)度[3]。針對這一問題，筆者將游戲應(yīng)用到垃圾分類中，希望通過這種方式讓學(xué)生學(xué)習(xí)垃圾分類的方法，增強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的意識。

2 理論基礎(chǔ)

2.1 自動化理論

關(guān)于技能的學(xué)習(xí)可以追溯到桑代克早期對反饋練習(xí)效果的研究中，如今，反饋已成為教育領(lǐng)域一項(xiàng)特別重要的教學(xué)技術(shù)。

根據(jù)20世紀(jì)50年代開始逐步形成的技能學(xué)習(xí)理論，人的技能學(xué)習(xí)可以分為三個階段[4]。

認(rèn)知階段（cognitive stage）。在該階段，程序性知識被編碼為陳述性形式，比如“一次性筷子是干垃圾”或者“電池類包括紐扣電池、手機(jī)電池是有害垃圾”。

聯(lián)結(jié)階段（associative stage）。在該階段，程序性知識被編碼為循序漸進(jìn)的過程，但在應(yīng)用時需要想著這個過程，比如在垃圾分類時，就要想著一次性筷子屬于干垃圾。

自動化階段（autonomous stage）。在該階段，程序性知識也是被編碼為循序漸進(jìn)的過程，但是在應(yīng)用時不需要想著這個過程。

當(dāng)教學(xué)目標(biāo)是幫助學(xué)習(xí)者提高自動化能力時，需要用到自動化理論，而且學(xué)習(xí)者需要通過反復(fù)練習(xí)來獲得自動化能力。

2.2 強(qiáng)化理論

強(qiáng)化理論，也叫作行為修正理論。該理論最早是由俄國生物學(xué)家巴甫洛夫提出，后由美國行為主義心理學(xué)家華生、桑代克、斯金納等進(jìn)一步深入研究，尤其是斯金納針對強(qiáng)化理論做了更加詳盡的研究。斯金納認(rèn)為強(qiáng)化理論是一種旨在強(qiáng)調(diào)人的行為和影響其行為的各種環(huán)境刺激間相互關(guān)系的理論，他認(rèn)為由于人的行為引起的后果會對其行為發(fā)生反作用，因此，可以通過影響其行為后果的方法來糾正或者完全改變他們的行為[5]。而強(qiáng)化的意義就在于強(qiáng)化本身是個體的驅(qū)動力，得到了強(qiáng)化的行為出現(xiàn)的頻率就會增加，而沒有得到強(qiáng)化的行為必然逐步消退。

根據(jù)強(qiáng)化的措施和目的不同，強(qiáng)化可以分為以下四種：

1）正強(qiáng)化。如果學(xué)習(xí)者的行為符合教學(xué)目標(biāo)，就要給予學(xué)習(xí)者獎勵，讓這種行為得到保持甚至發(fā)揚(yáng)。這是一種常用的且有效的激勵方式，主要方法有表揚(yáng)、獎金等。

2）負(fù)強(qiáng)化。在正式學(xué)習(xí)之前告知某些不符合教學(xué)目標(biāo)的行為以及發(fā)生的后果，避免這種行為帶來的不愉快。

3）自然消退。對于某些行為不理睬，以表示對這種行為的否定，時間一長，這種行為就會自然消退。

4）懲罰。對于某種行為，采取一定的方式來表達(dá)對這種行為的否定，以期減少甚至消除這種行為。

從以上四種類型可以看出，強(qiáng)化實(shí)際上是改變某種行為的方式，通過強(qiáng)化，學(xué)習(xí)者可以獲得某種行為、延續(xù)某種行為或者改變某種行為。然而，強(qiáng)化作用還要與個體生理需求和社會需求聯(lián)系，將內(nèi)在動機(jī)與外部動機(jī)聯(lián)系起來，指導(dǎo)學(xué)習(xí)者進(jìn)行良好的行為控制。所以，將強(qiáng)化理論運(yùn)用于教育過程中，可以對學(xué)生良性行為的塑造起到很好的作用。

3 基于自動化理論的教育游戲設(shè)計原則

將游戲引入到教育中的目的是提高學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)習(xí)。因此，游戲的中任何內(nèi)容都應(yīng)該以促進(jìn)學(xué)習(xí)者的知識建構(gòu)為目的，本文依據(jù)自動化學(xué)習(xí)理論和強(qiáng)化理論，提出教育游戲設(shè)計應(yīng)遵循的基本原則。

3.1 教育性

教育軟件最基本的特性就是要有教育性，軟件本身是要為教育服務(wù)的。本文中的教育游戲案例主要針對九年制義務(wù)教育階段的小學(xué)生，年齡主要在10～13歲，所以更加注重激發(fā)學(xué)習(xí)者的內(nèi)部動機(jī)，讓學(xué)習(xí)者掌握垃圾分類的知識，同時，也要提高學(xué)習(xí)者環(huán)境保護(hù)的意識。

3.2 趣味性

社區(qū)督導(dǎo)員、志愿者進(jìn)行指導(dǎo)以及張貼海報宣傳垃圾分類的方法，對于小學(xué)生來說乏味枯燥，缺乏興趣。利用游戲進(jìn)行宣傳，與以上方式最大的區(qū)別就是具有趣味性，通過對游戲的界面設(shè)計、關(guān)卡設(shè)計，提升學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)習(xí)者可以積極主動地學(xué)習(xí)。

3.3 循序漸進(jìn)

教育游戲的關(guān)卡設(shè)計遵循循序漸進(jìn)的原則，難度適中，由易到難。若難度太低，學(xué)習(xí)者感受不到挑戰(zhàn)的樂趣，逐漸缺乏興趣;若難度太高，學(xué)習(xí)者就會“知難而退”，達(dá)不到教學(xué)的效果。

3.4 及時反饋

學(xué)生每一步操作結(jié)束后，都要及時給予反饋信息。根據(jù)斯金納的強(qiáng)化理論，反饋的目的就是要加強(qiáng)正強(qiáng)化，同時讓某些錯誤的行為逐漸消退。及時呈現(xiàn)正確內(nèi)容或者是利用練習(xí)加強(qiáng)學(xué)生印象，便于學(xué)生掌握自己的學(xué)習(xí)情況。

4 垃圾分類教育游戲的設(shè)計與開發(fā)

教育游戲的設(shè)計是教育游戲開發(fā)的前提，良好的教育游戲設(shè)計對于整個開發(fā)過程至關(guān)重要[6]。本案例中開發(fā)的基于Flash軟件的垃圾分類游戲，旨在通過教育游戲的方式向小學(xué)生傳播垃圾分類的知識，提高學(xué)習(xí)者環(huán)境保護(hù)的意識。

4.1 前期分析

教育游戲最基本的特性就是教育性和游戲性的兼顧與平衡，在用游戲吸引學(xué)習(xí)者興趣的同時，加以良好的教學(xué)設(shè)計為支撐。

1）學(xué)習(xí)對象分析

垃圾分類教育游戲的學(xué)習(xí)對象為10～13歲的小學(xué)生。這個年齡階段的學(xué)習(xí)者正處于抽象邏輯思維時期，可以很好地理解所學(xué)的概念和法則。而且這個時期的學(xué)生在學(xué)習(xí)上具有一定的自主性，思維比較活躍，對游戲具有濃厚的興趣且動手操作能力較強(qiáng)，學(xué)習(xí)熱情比較高。

2）需求分析

通過訪談、問卷調(diào)查等多種方式收集家長、老師的意見，及時發(fā)現(xiàn)當(dāng)前關(guān)于垃圾分類的科普方式中存在的問題，并明確適合用教育游戲去解決的問題。教育游戲在呈現(xiàn)垃圾分類知識時更加直觀，能夠模擬真實(shí)情境，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)者與物體間的交互。同時結(jié)合教育游戲寓教于樂的特點(diǎn)，為游戲制定合理的主題場景，激發(fā)學(xué)習(xí)者的動力，提高學(xué)習(xí)興趣。

3）教學(xué)設(shè)計

通過垃圾分類小知識將程序性知識編碼為陳述性形式，先讓學(xué)習(xí)者了解垃圾是怎樣分類的。通過闖關(guān)游戲和反饋的方式進(jìn)行強(qiáng)化，促進(jìn)學(xué)習(xí)者知識編碼的過程。

4.2教育游戲設(shè)計與開發(fā)

1） 界面設(shè)計

結(jié)合本案例的教學(xué)內(nèi)容和學(xué)習(xí)者的特點(diǎn)，游戲場景的整體色彩以藍(lán)色和綠色為主，搭配以卡通的垃圾桶，突出垃圾分類的主題。同時搭配圖標(biāo)和特殊字體，界面看起來美觀大方、引人注意，呈現(xiàn)出圓潤、憨厚、笨拙可愛、親和力等，使界面具備趣味性的特征，最重要的是給學(xué)習(xí)者驚喜、快樂的情感體驗(yàn)[7]。所以教育游戲的整體界面設(shè)計以色彩鮮艷、活潑明亮為主。

游戲中所需要的圖片素材經(jīng)過Photoshop軟件處理后導(dǎo)入到Flash庫中，根據(jù)需求將圖片制作成影片剪輯或者按鈕等，然后進(jìn)行界面的設(shè)計與布局。本案例的“開始”界面和“游戲說明”界面如圖1所示，主要游戲界面如圖2所示。

2） 交互設(shè)計

交互設(shè)計在教育游戲的設(shè)計中處于非常重要的地位，是教育游戲的靈魂。在本案例的游戲中，人機(jī)交互是必不可少的。10～13歲的小學(xué)生，對智能設(shè)備的操作比較熟悉且認(rèn)識一定數(shù)量的文字，不會影響學(xué)習(xí)者的游戲體驗(yàn)感。本案例的交互主要通過代碼來實(shí)現(xiàn)，將代碼寫入按鈕元件中，通過點(diǎn)擊按鈕來實(shí)現(xiàn)交互。

3） 關(guān)卡設(shè)計

在垃圾分類教育游戲中設(shè)計由易到難的不同關(guān)卡。一方面是為了加深學(xué)習(xí)者的短時記憶，促進(jìn)知識編碼的過程;另一方面為了讓學(xué)習(xí)者有個接受的過程，不會因?yàn)殡y度過高而產(chǎn)生消極情緒，提高學(xué)習(xí)者的興趣。

4） 反饋機(jī)制設(shè)計

及時有效的反饋機(jī)制也是教育游戲設(shè)計中的一個重要方面，充分運(yùn)用強(qiáng)化理論，給用戶及時反饋。在學(xué)生完成操作后，及時給予反饋，便于學(xué)生了解自己的操作是否正確。反饋的形式也多種多樣，可以簡單地給予對錯，也可以使用豐富的動畫、鼓勵的語言等。

在學(xué)習(xí)者每一步操作結(jié)束后，游戲及時給予反饋信息。若學(xué)習(xí)者操作錯誤，及時為學(xué)習(xí)者講解。將反饋動畫制作成影片剪輯，根據(jù)學(xué)習(xí)者操作的結(jié)果決定幀的跳轉(zhuǎn)。如學(xué)生操作正確，反饋方式如圖3所示，學(xué)生操作錯誤反饋如圖4所示。

5 結(jié)束語

本文根據(jù)自動化學(xué)習(xí)理論，借助Flash軟件，以垃圾分類為背景設(shè)計了一款教育游戲。首先介紹了國內(nèi)對垃圾分類措施的實(shí)行現(xiàn)狀，其次根據(jù)自動化學(xué)習(xí)理論和強(qiáng)化理論，提出了基于自動化理論的教育游戲設(shè)計原則，并設(shè)計開發(fā)了垃圾分類游戲。本案例能夠使學(xué)習(xí)者在游戲中學(xué)習(xí)，達(dá)到寓教于樂的目的，提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)主動性。但本案例仍存在一些不足，比如游戲界面的美觀和教育游戲的沉浸感等方面仍需進(jìn)一步改進(jìn)。

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【通聯(lián)編輯：唐一東】

收稿日期：2021-09-15

作者簡介：王博（1997—），女，碩士研究生（在讀），研究方向?yàn)榻逃浖こ?石連栓（1964—），男，教授，博士后，研究方向?yàn)橹悄芙逃浖?吉甜甜（1994—），女，碩士研究生（在讀），研究方向?yàn)榻逃浖こ獭?/p>

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