任务强度差异支架对学生游戏化学习动机和沉浸感的影响
刘兴波 邱岑岑 王广新
【摘要】 教育游戏的研究者发现，教育游戏中添加教学策略或学习支架能够帮助学生建立游戏和学科知识之间的联系，可以有效发挥游戏的教育价值，提高学生的学习效果和学习体验。本研究在梳理学习支架理论的基础上，针对“The Tiny Bang Story”游戏设计了两种不同强度的任务支架，以研究强度不同的任务支架对不同认知风格学生的学习动机和沉浸感的影响。研究发现：任务强度不同的学习支架对不同认知风格学生的学习动机和沉浸感的影响存在显著差异;场依存型学生的学习动机和沉浸感会随任务支架强度的增加而提升;场独立型学生的学习动机随任务支架强度的增加没有显著性变化，反而沉浸感会随任务支架强度的增加呈现先升后降的正三角趋势。
【关键词】? 任务支架;认知风格;场独立;场依存;学习动机;沉浸感;教育游戏;任务强度;学习支架
【中图分类号】? ?G442? ? ? ? ? 【文献标识码】? A? ? ? ?【文章编号】? 1009-458x（2020）4-0050-08
一、引言
教育游戏是采用电子游戏化的学习环境开展教育活动的，它是教育、游戏两大领域整合的产物。有时因教育和游戏的整合太过生硬、黏着度太差，使得游戏的教育价值无法真正体现出来（张月香， 等， 2013）。近年来，教育游戏的研究者开始关注教育和游戏的整合问题，研究发现游戏中添加教学策略或学习支架能够帮助学生建立游戏和学科知识之间的联系（Barzilai， et al.， 2014）。Fabricatore（2000）也发现游戏中使用学习支架，既可以保证游戏的娱乐性又能充分发挥其应有的教育价值。
本研究以“The Tiny Bang Story”游戏为研究工具，并针对该游戏设计出不同强度的任务支架，测试它们对各类认知风格学生的学习动机和沉浸感有何影响，从而根据学生的特征为教育游戏设置合适强度的学习支架，最终达到有效提升学生学习效果的目的。
二、问题的提出
研究者在过去的二十多年中对游戏的教育应用进行了各种研究，已有研究发现教育游戏能提高学生的学习动机和学习效果（Papastergiou， 2009），在教育游戏中嵌入适当的教学策略和学习支架是十分必要的（宋阳， 2011）。根据苏联著名心理学家Vygotsky的最近发展区理论，如果教师能搭建适当的学习支架，可以引导学生逐步完成学习任务，顺利穿越“最近发展区”（余震球， 2005， pp. 384-390; 邓静， 等， 2008）。实证研究也发现在游戏中向学生提供恰当的学习支架，不仅能促进学生快速熟悉游戏情境与任务，还能帮助那些遇到困难无法应对的学生减少挫败感、增强信心（魏婷， 等， 2009）。
以往对教育游戏的学习支架研究主要集中在三个方面：①利用学习支架理论指导教育游戏设计与开发的研究，如Hwang等（2013）将概念图支架嵌入小学科学游戏中，设计和开发了一款角色扮演游戏;②教育游戏中学习支架的特征与分类研究，如吴建华（2014）根据教育游戏中学习支架具备的传递知识、指导、反馈、交流等功能，将它们分为情境支架、任务支架、资源支架、交流支架和評价支架五种类型;③学习支架对游戏化学习效果的影响研究，如Mayer、Mautone和Prother（2002）认为游戏向学生提供概念图形的支架，可以帮助学生更好地完成地质探索任务。
对研究文献的进一步分析发现，研究者对游戏化学习活动中支架使用效果的研究主要集中在两个方面：①学习支架的呈现时机对游戏学习体验的影响研究，如Barzilai和Blau（2014）探究了外部支架呈现的顺序对学习体验的影响，研究结果发现在游戏之前添加外部支架对学生产生的影响比在游戏后添加要表现得更好，而且外部支架的添加并没有减少学生在游戏中的流体验和享乐;②不同类型的学习支架对学习动机影响的差异研究，如Chen和Law（2016）根据自我决定理论探究了硬支架、软支架、两种支架相结合等不同类型的学习支架对学生内部动机的影响。
综合以上研究发现，目前国内外研究者重视学习支架的特征和使用方式对游戏化学习效果的影响，却忽略了游戏外部因素如学生特征的相关性研究。其实，以往对数字化学习情境中学生个性特征对学习效果的影响是有较多研究的，如刘儒德和江涛（2004）认为学生个性特征能对网络学习效果产生显著影响。这种研究范式也影响着研究者对游戏化学习的研究，如赵海兰（2015）探索了学生的外向型和内向型性格对游戏化学习动机的影响。虽然，一些研究者探索了数字化环境中学生个性特征对学习支架使用产生的学习效果差异，如Rienties等（2012）探究了CSCL环境中学习支架对导向型、自主型等不同类型学生学习动机和学习效果的影响，但是对于游戏化学习情境中学生的个性特征对学习支架使用产生的学习效果差异鲜有研究。
在以往对数字化学习的研究中，认知风格被认为是影响学生学习效果的一个重要个性因素（Lin， et al.， 2007），因此本研究将学生特征聚焦到认知风格上。Witkin和Moore等人（1977）通过对空间知觉的研究发现，场依存型、场独立型两种认知风格的学生会表现出不一样的学习策略偏向;也有研究发现认知风格与状态情绪密切相关，场依存型和场独立型的学生在面对同一情境或问题时会产生不同的情绪（袭开国， 2007）。那么，游戏化学习中不同认知风格的学生在游戏体验与学习动机等方面是否存在差异呢？如果在游戏的外部添加不同强度的任务支架作为指导又会产生何种差异呢？因此，本研究将在Barzilai和吴建华等人的研究基础上，选择在游戏开始之前呈现不同强度的任务支架，以探讨教育游戏中不同强度学习支架对场依存型、场独立型学生学习动机和沉浸感的影响。
三、测量工具的选择和调查实施
（一）量表的选择和编制
认知风格是指个体在信息加工与完成任务过程中个性特征的具体表现，也是一个人在感知、记忆与思维过程中所特有的稳定方式（李寿欣， 等， 2003）。本研究采用“场依存型—场独立型”理论检验学生的认知风格，用北京师范大学心理系修订的“镶嵌图形测验”进行测试和鉴别，测量分数采用标准T分数来解释，得分排名在前25%的学生倾向于场独立型，得分排名在后25%的学生倾向于场依存型，中间50%的学生在认知风格的倾向性上不是很明显;若排名超过25%，分数相同也认为认知风格倾向明显。
本研究中的学习动机量表参照池丽萍和辛自强（2006）的学习动机量表修改而来，并根据游戏化学习情境的特点进行了语句的重新描述，量表由10个题项构成，作为本研究测量游戏化学习动机的题项，量表使用李克特7点记分法。
测量学生对游戏沉浸感体验的量表主要是依据Choi和Kim（2004）编制的心流体验量表中的沉浸感题项并修改而来，共由5个题项构成，量表使用李克特7点记分法。
（二）研究情境的设计
本研究选用Colibri Games公司开发的“The Tiny Bang Story”游戏作为研究材料，它是一款益智类游戏，需要学生寻找一些道具和线索才能解密、过关。这款游戏的玩法就是“寻物”，宝物隐藏巧妙，与画面融合浑然天成，游戏路径具有非常严密的逻辑和相当的难度，需要学生展开逻辑推理并做出决策才能选择合适的路径找到宝物，可以有效地提升学生的逻辑推理能力和动手能力。同时，游戏谜题设计具有特色、关联性强，但是导航设计非常简单，过关难度较大，也就是说在游戏解密过程中如果给学生附加一些额外的提示信息，即添加额外的学习支架，将会使这款游戏变得更加容易上手。为了验证效果的合理性，学生在研究中只需通过第一关卡即可。
教育游戏中可以提供的支架类型是多样的，本研究所选择的是任务支架。任务支架是指在完成学习任务、达成学习目标的过程中帮助分解任务或简化任务的支架。利用任务支架可以呈现游戏任务的关键步骤及过程，以及提供学习资源与学习工具等，能有效地发挥指导功能（吴建华， 等， 2014）。因此，本研究依据“The Tiny Bang Story”游戏的第一关卡内容设计了两种不同强度的任务支架作为实验工具进行实验，两种任务支架的共同点和差异点如表1所示。
（三）研究对象的选取和实验分组的编排
本研究随机选定山东师范大学教育技术专业、数字媒体专业、戏剧影视文学专业的150名学生作为研究对象，并设计成无任务支架、低强度任务支架和高强度任务支架三种实验条件，把学生分配到合适的情境开展实验探究。
教学实验前用镶嵌图形测验和学科专业随机搭配等两个约束条件对学生进行分组实验：①为保证检验效果的明显性，先将认知风格作为首要约束条件，选择认知风格倾向性强的学生作为正式的被试。用镶嵌图形测验的标准T分数对学生的鉴别显示，这150名学生中有83名学生认知风格比较明显，其中有36名学生倾向于场依存风格，47名学生倾向于场独立风格。②为降低学生初始的游戏化学习动机和流体验给正式测量带来的影响，对这两类学生进行分组时考虑了各类认知风格内部三组学生数量的基本持平，并根据学生所学专业学科、性别随机搭配学生到各个实验小组，以保持场依存型、場独立型在三组学生内部的学习动机和流体验的初始知觉基本无差异。根据上述两个约束条件分组形成了场依存型、场独立型两类认知风格条件下的三组配对研究对象组，具体分组如表2所示。
（四）实验流程和数据收集的设计
将研究对象按照无任务支架组、低强度任务支架组和高强度任务支架组的顺序进行实验，每组的正式实验时间为30分钟，低、高强度任务支架组的学生在正式实验前阅读和熟悉任务支架的时间是8分钟，并且在实验过程中可以随时查阅任务支架的内容。第一组学生进行游戏时教师不给予任何帮助，不允许学生进行讨论，只能自己探索;第二组学生进行实验时会得到一份较为简单的游戏说明书作为低强度任务支架，且遇到问题时教师会给予简单的指导，比如提示他们点击某个图标从游戏中得到解题提示，这种简单的帮助是在引导学生思考，体会游戏策略;第三组学生在玩游戏的同时会得一份比较详细的游戏说明书作为高强度任务支架，且在游戏过程中遇到困难时教师会给予详细的指导，帮助学生分析游戏任务，告诉学生下一步如何操作才能获得道具完成任务，这种详细的指导强度要明显高于第二组。
每组学生实验结束后立即填写测量游戏化学习动机和流体验的量表，并根据学生的认知风格类型分别进行量表的收集、整理和数据的录入。数据的录入管理和统计分析均采用SPSS20.0统计软件。
四、数据统计和整理
为了保证研究结论的可靠性和有效性，在对数据进行统计分析之前先对问卷的信度和效度进行检验。游戏化学习动机量表的整体信度系数α为0.811，沉浸感体验量表的信度系数α为0.807，各信度系数的值均大于0.8，说明本研究所用的学习体验问卷内部一致性强，是可靠的。
（一）不同任务强度支架条件下学生感知学习动机的差异分析
1. 不同任务强度支架条件下学生学习动机的均值对比
为检验不同强度的任务支架下场依存型、场独立型两类学生游戏化学习动机的差异和总体变化趋势，本研究对三种任务强度支架条件下的学习动机进行了均值统计。统计结果如图1所示。
从图1的统计结果发现，在没有任务支架时，场依存型学生的学习动机要明显低于场独立型学生;在低强度任务支架下，场依存型学生的学习动机虽还低于场独立型学生，但差距已明显降低;在高强度任务支架下，场依存型学生的学习动机与场独立型学生之间几乎没有差异。此外，场依存型学生的学习动机随任务支架强度的增加有明显提高，而场独立型学生的学习动机随任务支架强度的增加略有提高，任务支持的使用似乎弥补了场依存型学生与场独立型学生在学习动机方面存在的差别。
2. 教育游戏的任务支架和学生的认知风格对学习动机的交互作用效果分析
由图1可见，认知风格和任务支架强度都会对学习动机产生一定的影响。为深入探讨认知风格和任务支架强度对学习动机有何影响，本研究首先进行了多因素方差分析检验，以确定认知风格和任务支架强度的交互作用效果能否对学习动机产生显著影响。
如表3所示，校正模型（F=12.612，P=0.000）、认知风格（F=15.238，P=0.000）、任务支架强度（F=19.018，P=0.000）以及任务支架强度和认知风格的交互作用效果（F=8.942，P=0.000）均在统计学上呈现有意义的值，即认知风格和任务支架强度在游戏化学习中都会对学生的学习动机产生影响。同时，认知风格和任务支架强度之间也存在交互作用，也就是说，认知风格和任务支架强度的交互作用会对学习动机产生明显影响。
3. 相同强度任务支架下不同认知风格学生在学习动机上的差异分析
由表3的统计结果可知，认知风格和任务支架强度之间存在交互作用。为验证认知风格和任务支架强度的交互作用会对学习动机产生何种影响，本研究在此基础上进行简单效应检验，首先分析相同强度任务支架条件下场依存型和场独立型学生学习动机之间是否存在统计学意义上的差异，具体结果如表4所示。
综合图1的学习动机关系图和表4的统计结果可以看出，场独立型学生在没有提供任务支架的条件下，其感知的学习动机要明显高于场依存型学生，且差异达到了显著性水平（场依存M=2.61，场独立M=3.85）;在提供低强度任务支架的条件下，场独立型学生感知的学习动机虽然仍高于场依存型学生，但学生之间的动机差异已明显降低，但仍存在显著性差异（场依存M=3.36，场独立M=4.05）;在提供高强度任务支架的条件下，两种认知风格的学生感知的学习动机基本不存在差异。这些数据说明，两种认知风格的学生在任务支架强度不断增加的情况下学习动机差异不断减少，尤其是在高强度任务支架条件下两种类型学生的学习动机已经基本相当。
4. 相同认知风格学生在不同强度任务支架下学习动机的差异分析
为验证认知风格和任务支架强度的交互作用会对学习动机产生何种影响，继续进行简单效应检验，以验证相同认知风格的学生在使用不同强度任务支架时学习动机是否存在差异，具体结果如表5所示。
综合图1學习动机关系图和表5的统计结果可以看出，任务支架的提供可以提升学生学习动机，而且学生所感知的学习动机随任务支架强度的提高而增加。场依存型学生感知到的学习动机随着任务支架强度的提高呈现出比较明显的上升趋势，且三种不同强度任务支架条件下学习动机存在显著差异;多重比较的检验结果进一步显示，未提供任务支架和提供低强度任务支架的两组间（p=0.007<0.05），以及使用低、高强度任务支架学生（p=0.000<0.001）的学习动机都存在着显著的差异。场独立型学生感知到的学习动机并没有因为任务支架强度的提高而产生显著性差异，学生感知的学习动机只呈现出比较平缓的上升趋势。
（二）不同任务强度支架条件下学生感知沉浸感的差异分析
1. 不同强度任务支架下学生沉浸感的均值对比
为检验不同强度的任务支架下场依存型、场独立型两类认知风格学生感知沉浸感的差异和总体变化趋势，本研究对三种强度学习支架条件下沉浸感进行了均值统计。统计结果如图2所示。
从图2可以发现，没有提供任务支架和提供低强度任务支架时，场依存型学生沉浸感要略低于场独立型学生;低强度任务支架条件下，场依存型、场独立型学生的沉浸感都有明显提高;高强度任务支架条件下，场依存型学生的沉浸感有更加明显的持续上升，而场独立型学生的沉浸感却出现了明显下降。
2. 教育游戏的任务支架和学生的认知风格对沉浸感的交互作用效果分析
由图2可见，认知风格和任务支架强度都会对沉浸感产生一定的影响，为深入探讨认知风格和任务支架强度对沉浸感有何影响，本研究首先进行了多因素方差分析检验，以确定认知风格和任务支架强度的交互作用对沉浸感是否会产生显著的影响，具体结果如表6所示。
3. 相同强度任务支架下不同认知风格学生在沉浸感上的差异分析
由表6的统计结果可知，认知风格和任务支架强度之间存在交互作用。为验证认知风格和任务支架强度的交互作用会对沉浸感产生何种影响，在此基础上进行简单效应检验，首先分析相同强度任务支架条件下场依存学生和场独立学生沉浸感之间是否存在统计学意义上的差异，具体结果如表7所示。
根据表7的统计结果，在没有任务支架和提供低强度任务支架的条件下，场依存型和场独立型学生的沉浸感均没有达到显著性差异，且场依存型学生的沉浸感要低于场独立型学生;在高强度任务支架的条件下，场依存型学生的沉浸感要明显高于场独立型学生，且这种差异达到了显著性水平（场依存M=4.24，场独立M=3.39）。
4. 相同认知风格学生在不同强度任务支架下沉浸感的差异分析
为验证认知风格和任务支架强度的交互作用会对沉浸感产生何种影响，继续进行简单效应检验，以验证相同认知风格的学生在使用不同强度任务支架时沉浸感上是否存在差异，具体结果如表8所示。
五、研究结果分析及实践意义
（一）研究结果
1. 任务支架的提供能提高学生的学习动机
吴可会（2010）认为游戏中设置的任务支架可以降低游戏活动的难度，有效降低挫败感的产生，实现学习动机的维持;Chen和Law（2016）认为不同类型的学习支架都能提高学生的内部动机。本研究深化了类似研究，研究结果显示任务支架的提供可以明显提升场独立型和场依存型两类学生感知的学习动机，而且提供的任务支架的强度越高，学生感知的学习动机也越高，产生这种结果的原因可能是本实验中游戏难度较高，任务支架可以细化游戏任务，减轻了学生学习的负担，进而激发了学生的学习动机。
2. 场依存型学生学习动机的上升趋势明显高于场独立型学生
从前面对学习动机的均值统计和两类差异检验的结果可以发现，随着任务支架强度的提升，场依存型学生的学习动机呈明显上升趋势，并且在三种不同强度任务支架条件下所感知的学习动机达到了显著性差异;场独立型学生的学习动机上升平缓，在三种不同强度任务支架条件下所感知的学习动机不存在显著性差异;两种类型学生感知的学习动机在高强度任务支架条件下基本达到趋同。
这表明场依存型学生学习动机的提高会受到任务支架强度的明显影响，且这种影响的强度要明显高于场独立型学生。这是因为场依存型学生习惯于依赖外界参照完成具体任务，任务支架强度的提高能为他们提供更明显的学习支持，增强了任务完成的质量，更有效地激发学习动机;场独立型学生具有较强的认知能力，能够自发地运用自身的能力去解决新问题，任务支架的提供对他们的影响是比较小的。任务支架强度的提高导致两种认知风格学生之间的动机差异明显减小，并且在高强度任务支架条件下，学生的学习动机基本趋同，这是由于高强度任务支架的组织性更强，更加利于场依存型学生的认知;对于场独立型学生来说，高强度的任务支架反而阻碍了其原有的认知方式，进而消弭了两类学生认知方式带来的学习动机差异。
3. 任务支架的提供能明显提高场依存型学生的沉浸感
随着任务支架强度的增加，场依存型学生所感知的沉浸感呈现明显上升趋势，实验结果也表明三种条件下表现出明显的差异。这一结果可以从Jackson和Csikszentmihalyi（1999）的观点中得到印证，他们认为具有明确目标和挑战的任务正是沉浸体验产生的重要条件。场依存型学生常常表现出在利用先验知识重建信息和建立联系上存在困难，而任务支架可以呈现游戏任务的关键步骤，帮助学生明确任务目标，提供学习资料的补充，这可以与游戏情境形成严密的组织结构，提升了学生的感知水平。另外，任务支架的指导功能可以帮助学生完成任务，提高学生的技能水平，达到游戏挑战和个人技能的平衡，从而促进沉浸感的产生，也就是说任务支架的提供可以提升场依存型学生的沉浸感。
4. 场独立型学生的沉浸感呈现先升后降的正三角趋势
本研究的结果与Barzilai等人对教育游戏添加外部支架的认识存在差异，他们只是简单地认为在游戏外部添加学习支架对学生的享乐和流體验不会产生明显影响，本研究发现两种认知风格学生的沉浸感都随着任务支架强度的增加而升高。本研究的结果显示，场依存型学生的沉浸感表现出持续上升趋势，场独立型学生在高强度任务支架条件下沉浸感出现直线下降，呈现出先升后降的正三角趋势，也就是说，提供的任务支架强度越高，反而会阻碍场独立型学生的沉浸感。这是因为场独立型学生具有较强的自主学习能力，习惯于独立的思维模式，高强度任务支架的提供可能会干预其独立解决问题的方法，从而抑制了沉浸感的产生。
（二）实践意义与建议
1. 为教育游戏设置适当强度的学习支架以提高学生的学习成效
杨文阳等人（2017）的研究发现游戏化学习过程中学生的动机、沉浸感等都是提升学习成效的关键。游戏设计的最终目的就是采用各种方法来激发学生的学习兴趣，增强学习动机，提高学生的沉浸感。然而，当教育游戏中的任务较困难时，学生可能不会对游戏活动产生兴趣，阻碍动机的产生。为教育游戏设计学习支架恰好解决了这个问题，可以弥合学生能力和游戏目标期望之间的差距（Sun， et al.， 2011），从而激发学习动机。此外，罗丁等人（2015）发现在游戏中添加学习支架可以提高学生的技能水平，从而进入激发、掌控和心流状态。因此，可以为游戏设计合适的学习支架来提高学生的感知灵敏度和注意力以及发展学生的积极情感等，促进学生积极主动地参与知识整合，从而提高学习成效（王广新， 等， 2016）。
2.根据学生的个性特征为教育游戏设计学习支架
以往的研究如Mcleod等人（1979）发现在严格指导的教学方法中，场依存型学生成绩优秀，场独立型学生在发现式、提供指导较少的教学方法中成绩更好。本研究的结果与Mcleod等人的研究结果有类似之处，即在没有提供学习支架的条件下，场独立型学生所感知的学习动机和沉浸感的均值都高于场依存型学生;在高强度学习支架条件下学生的学习动机没有显著性差异，场依存型学生的沉浸感要明显高于场独立型学生。这要求我们在为这两类学生提供学习支架时要审时度势，比如在进行游戏化学习的时候，学习之前先给场依存型学生提供玩游戏的具体提示与指导，然后在游戏化学习时帮助其细化学习任务，尽可能多给他们提供帮助，而对于场独立型学生可以在他们遇到学习困难、主动寻求帮助时，给予鼓励，但是不要提供太多的指导和学习资源。
六、结语
本研究虽然详细分析了不同强度任务支架对场独立型、场依存型学生在游戏化学习中学习动机和沉浸感的变化，但仍存在很多不足，需要在以后的研究中进一步完善和改进。一方面，对于任务支架强度的划分不够严格;另一方面，教育游戏中除了任务支架还有其他类型的学习支架，各种学习支架的功能是不同的，所以本研究探讨的任务支架不能代表所有的学习支架类型。根据本实验的研究结论，学生在进行游戏化学习时，教师可以根据认知风格为学生构建不同强度的学习支架，充分发挥游戏的教育价值。
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責任编辑 张志祯 刘 莉
