基于TPIL框架的教育游戏APP设计-以“口袋叮当”教育游戏APP为例

1、基于TPIL框架的教育游戏APP设计*以“口袋叮当教育游戏APP为例摘要：设计良好的教育游戏APP,能激发学习者的学习动机，使学习者产生愉悦的学习心境，取得最优的学习 成效。基于此，文章首先以内隐学习理论和教学过程理论为理论基础，构建了 TPIL框架。随后，文章基于TPIL 框架，提出了教育游戏APP的设计原则，构建了教育游戏APP设计模型。最后，文章应用基于TPIL框架的教 育游戏APP设计模型，开发了 一款适用于学龄儿童的英语字母教育游戏APP “口袋叮当”，并对其游戏内 容的设计进行了介绍。TPIL框架和基于TPIL框架的教育游戏APP设计模型的提出，可为教育游戏APP的设计 提供理论参

2、考，而在此基础上开发的游戏案例有助于推动教育游戏APP的研发与应用。关键词：教育游戏；APP；教学过程；内隐学习；儿童英语学习2020年，教育部印发教育部应对新型冠状病毒感染肺炎疫情工作领导小组办公室关于在 疫情防控期间做好普通高等学校在线教学组织与管理工作的指导意见，要求学校积极开展线上 授课和线上学习等在线教学活动，保证疫情防控期间教学进度和教学质量，实现“停课不停教、 停课不停学”1o教育APP作为一种新型的学习方式，利用丰富的多媒体素材塑造出仿真的学 习环境，帮助学习者去理解、体会和探究知识，促使学习者自然“习得”并“建构”知识2，成 为了疫情防控期间重要的学习资源。其中，教育游戏AP

3、P既能满足学习者对寓教于乐的需求， 又能提升学习者的创新水平、诱发学习者的学习动机、促进学习者形成积极的情感态度3o但是， 目前的教育游戏APP仍然存在一些问题，如缺少教育理念和学习策略的指导，无法有效帮助学 习者达到教育目的4；学习内容单一，未形成完整的知识体系，无法保证学习者取得最优学习效 果5；学习方式枯燥，基本都以外显学习的方式来传递知识可。这些问题的解决，都需以良好的 教育游戏APP设计为基础，即在保证最优学习效果的前提下，最大程度地让学习者产生愉悦的 学习心境。为此，本研究构建了 “教学过程(Teaching Process)+内隐学习(Implicit Learning) 的TP

4、IL框架，并在此基础上研发出一款教育游戏APP “口袋叮当”，以激发学习者的学习 动机，为学习者营造轻松、愉悦的学习环境，让其在“玩”的过程中潜移默化地学习英语。一 TPIL框架构建的理论基础良好的教育游戏APP设计，需要融合学习理论、教学理念和游戏设计技巧7。此外，内隐 学习的特点决定了教育游戏APP的设计需融入内隐学习，而教学环节的完整性能保证充分实施 教育内容。因此，本研究以教学过程理论和内隐学习理论为理论基础来构建TPIL框架。1教学过程理论教学过程是“师生在共同实现教学任务中的活动状态变换及其时间流程”8。不同研究者对 教学过程进行了不同的划分，如德国教育家赫尔巴特将教学过程划分为明

5、了、联合、系统、方 法四个阶段9,此观点有利于发挥教师在教学中的领导作用，但过分强调系统性的书本教学，而 忽视了实践的作用；美国教育家杜威将教学过程分为困难、问题、假设、验证、结论五步（即 “五步教学法”）10，此观点有利于发挥学生的主动性和创造性，但其实际脱离了理论的指导， 导致教学水平降低。值得一提的是，前苏联教育家凯洛夫对教学过程的划分在理论和实践上都 有所创新，有助于教学模式的建立和教学质量的提高，具体分为五个环节11：诱导学习动机, 指以良好的教学手段提高学习者的学习兴趣；感知和理解教材，指以直观形象的方法，使学 习者在头脑中建构新知识；巩固知识，指学习者对己领会的知识反复练习直至掌

6、握；运用 知识，指学习者运用掌握的知识去解决实际问题；检查，指对学习者所学知识的检验和测试。教育游戏APP作为一种寓教于乐的“游戏”，应从游戏设计的角度发掘吸引学习者的游戏 关键，并着重分析学习者特征，以合理地设计游戏元素。与此同时，教育游戏APP作为一种寓 教于乐的教学资源，也应保证教学过程的完整性。而凯洛夫提出的教学过程理论具有系统性、 完整性、简明性等特点，将此教学过程理论融入教育游戏过程可使游戏为教育服务，保证学习 者的学习效果，从而实现教育目的。2内隐学习理论内隐学习”一词由美国心理学家Reber12提出，他将内隐学习定义为学习者在刺激环境下 无意识习得复杂知识的过程。内隐学习主要具

7、有以下特点：强有力性，主要体现在知识记忆 方面，内隐记忆（Implicit Memory）更易在学习者头脑中转化为长时记忆；自动性和无意识 性，指内隐知识、行为可自发形成，学习者在无意识中习得知识，这说明内隐学习对学习动机 要求较低，学习者在被动情况下亦能习得知识；无加工容量限制性，主要指学习者形成的内 隐记忆不易受加工容量的影响，学习者通过内隐学习对知识的接受性和理解度更强。上述特点 有助于学习者在保证取得最优学习效果的前提下，最大程度地让学习者产生愉悦的学习心境。教育游戏过程属于内隐学习的过程13o因此，充分整合内隐学习的影响因素，使内隐学习 充分融入游戏，这是教育游戏APP实现良好设计、

8、保证教育性和游戏性的要求。冯永辉14总结 了内隐学习的三大影响因素：环境因素，指内隐学习行为产生需要合理的情境。教育游戏APP 要考虑游戏情境设计的完整性和趣味性，利用多媒体素材进行设计，以提高学习者的选择性注 意力。学习者因素，指学习时间、内容等设计均以学习者为中心。设计教育游戏APP时应根 据学习者特征，合理设计学习内容呈现的次数，以防止游戏学习时间不足而致使内隐学习效果 无法体现。材料因素，指材料性质、难度与呈现形式等。教育游戏APP的学习材料应选择适 合内隐学习的材料，且难易程度要符合学习者的最近发展观，呈现形式要与游戏情境相符。综上，内隐学习的影响因素为教育游戏APP的设计提供了指导

9、，而内隐学习行为的无意识 产生和内隐知识的自动习得，可保证游戏的可玩性，使学习者乐于去玩，从而实现娱乐目的。二TPIL框架的构建基于教学过程理论和内隐学习理论，本研究构建了 TPIL框架，如图1所示。TPIL框架将 冯永辉提出的内隐学习三大影响因素（即环境因素、学习者因素、材料因素）融入凯洛夫提出 的教学过程五个环节（即诱导学习动机、感知和理解教材、巩固知识、运用知识、检查），以 促使内隐学习行为的发生，帮助学习者掌握内隐知识，促进学习者形成内隐记忆。图1 TPIL框架1诱导学习动机与环境因素本环节是TPIL框架的首要环节，重在引起学习者的求知欲，使学习者满足其自我实现的需 要，从而产生学习者

10、的内部学习动机，提高学习的主动性和积极性。根据内隐学习的环境因素, 本环节需设计学习者可以接受的、且最好是喜爱的游戏情境，以激发其学习动机。2感知和理解教材与环境因素本环节属于领会知识，先使学习者对知识形成感性认知，以帮助学习者理解知识，再由感 性认知上升为理性认知，这是完成整个学习过程的关键环节。根据内隐学习的环境因素，本环 节需要依据学习内容创设知识背景、塑造学习氛围，从而为后面的学习环节做铺垫。3巩固知识与学习者因素本环节是学习者对知识的深层理解和记忆，学习者只有在领会知识的基础上牢牢掌握知识, 才能真正消化、吸收知识。根据内隐学习的学习者因素，本环节需合理地设计游戏时间，使学 习者循序

11、渐进地掌握知识，为学习者灵活运用知识去解决问题做准备。4运用知识与材料因素本环节重在为学习者进行知识迁移创造条件，使学习者能够解决相关的问题，真正做到学 以致用。本环节若要创造良好的知识迁移条件，就需重点考虑内隐学习的材料因素，要选择适 合学习者的学习材料，设计的问题也应符合知识点的学习需求且有助于学习者进行知识迁移。5检查与学习者因素本环节是对学习者的学习效果进行反馈，便于学习者及时查漏补缺。根据内隐学习的学习 者因素，本环节要实现学习者的个性化学习，同时为了保证教育游戏的游戏性，本环节还要实 现测试问题的游戏化、反馈方式的多样化且应以肯定性评价为主。三基于TPIL框架的教育游戏APP设计1

12、基于TPIL框架的教育游戏APP设计原则如前文所述，TPIL框架的首要环节是诱导学习动机，若无法成功激发学习者的学习兴趣， 后续内容也就无法发挥作用。为此，教育游戏APP的设计需重点考虑游戏过程中影响学习者产生学习动机的关键因素。TPIL框架的五个环节按顺序依次呈现，而为了充分发挥TPIL框架中 五个环节的作用，各环节的学习内容和学习目标需合理地进行设计，否则无法保证学习者取得 良好的学习效果。此外，受内隐学习环境因素、学习者因素和材料因素的影响，教育游戏APP 要设计良好的游戏情境和反馈形式，否则将无法满足学习者的学习需求。基于此，本研究提出 基于TPIL框架的教育游戏APP应遵循以下设计原

13、则：游戏设计要具有挑战性和竞争性。Connolly等*和Huang等3等通过实验研究，分别发 现挑战性、竞争性是游戏吸引学习者的关键因素。参考上述研究成果，本研究认为进行游戏设 计时，一方面游戏难度的设置应适中，且略高于学习者自主活动时所能达到的问题解决水平； 另一方面要合理设置游戏奖励机制，根据游戏任务的完成情况对玩家实施奖励或惩罚。学习目标与内容要准确。首先，学习目标应以学习者特征为核心，要求明确且具有针对 性。其次，学习内容应根据学习目标来编排，并保证其准确性、逻辑性与科学性；同时，学习 内容的深度和广度要能够确保学习目标的实现，且按照TPIL框架的五个环节先易后难的予以呈 现。最后，教

14、育游戏的玩法设计应指向学习目标，其类型设计则应符合学科本身的特点。情境设计要有趣。为了吸引学习者的注意力，巩固知识和运用知识两个环节要创设有助 于学习者积极主动探究、进行知识迁移的学习环境，即打造有意义学习的趣味情景。教育游戏 的感官刺激特性，有助于引起学习者的注意力，增强学习者探索的动力I。因此，教育游戏APP 需针对不同的游戏情境设计相应的学习任务，且应通过声音、动图等感官刺激要素，来加强学 习者的感官刺激，使学习者心情愉悦的同时促进其对知识形成长时记忆，从而掌握知识。反馈机制要具有激励性。教育游戏APP的反馈形式应多样化，重点关注学习者个体的差 异，并根据不同的学习情况给予不同的学习反馈

15、，以促进学习者产生良好的情感体验，从而取 得最优的学习成效。王悦等I8认为，通过奖励学习者游戏进程所需的物品，有助于学习者产生 较强的情感体验。基于此，教育游戏APP应在检查环节优先设置情感体验程度高的奖励，如根 据学习者的学习情况给予金币奖励、荣誉称号等。2基于TPIL框架的教育游戏APP设计模型本研究将内隐学习理论分别融入教育游戏APP的学习设计和游戏设计，来指导TPIL框架 五个环节具体内容的设计，由此构建了基于TPIL框架的教育游戏APP设计模型，如图2所示。环境因素、学习者因啬、材料因素、学习设计1111学习导入设计学习目标设计基础学习内容设计深层学习内容设计学习反馈设计诱导学习动机

16、游戏导入设计游戏任务设计简单游戏模式设计困难游戏模式设计游戏反馈设计匚 感知和理解教材 匚 巩固知识 以 运用知识 匚 tft赢，环境因素.学习者因素.材料因素图2 基于TPIL框架的教育游戏APP设计模型诱导学习动机，包括学习导入设计和游戏导入设计。其中，学习导入设计主要针对教育 游戏APP的学习内容，游戏导入设计（如游戏中的开篇动画等形式）则主要针对教育游戏APP 的游戏任务。两方面设计互相配合，以激发学习者的学习兴趣。感知和理解教材，包括学习目标设计和游戏任务设计，是指为学习者呈现整体需要完成 的学习目标和游戏任务。其中，游戏任务设计应为学习目标设计服务，使学习者完成游戏任务 即可达到学

17、习目标。本环节旨在让学习者对教育游戏APP所包含的知识有初步的整体感知。巩固知识，包括基础学习内容设计和简单游戏模式设计。其中，基础学习内容是指比较 容易被学习者理解的知识，而简单游戏模式是指难易程度较低的游戏。本环节旨在让学习者通 过玩比较简单的游戏就能掌握基础学习内容，从而为后续深层次学习做好知识准备。运用知识，包括深层学习内容设计和困难游戏模式设计。其中，深层学习内容是对基础 学习内容的升华，知识难度有所增加。与深层学习内容相对应，简单游戏模式升级为困难游戏 模式，即难易程度较高的游戏。本环节旨在让学习者掌握深层学习内容，使其具备迁移知识和 解决问题的能力。检查，包括学习反馈设计和游戏反

18、馈设计。其中，学习反馈指向学习者反馈其最终的学 习成效，而游戏反馈指向学习者反馈其游戏任务的完成情况。本环节旨在通过游戏反馈的结果（如金币奖励、荣誉称号等）来体现学习成效，使学习者了解自己的学习情况。四“口袋叮当”教育游戏APP的设计本研究应用基于TPIL框架的教育游戏APP设计模型，开发了一款针对学龄儿童（6-12 岁左右）学习英语字母的教育游戏APP“口袋叮当”。“口袋叮当”设有“喂养宠物”、“魔 法咒语”等小游戏，其游戏内容具体设计如下：1诱导学习动机环节：“喂养宠物小游戏设计学习者通过“喂养宠物”小游戏实现游戏导入，激发学习动机。学习者领养自己喜爱的宠 物后，需要不断使用金币在商城购买

19、食物来喂养，以提高宠物的等级。但学习者只能在学习过 程中获得金币，以激发其学习动机。根据内隐学习的自动性和无意识性，“喂养宠物”小游戏 采用英语表达的形式，使学习者在潜移默化之中学会常用的英文词汇，其界面如图3所示。图3 “喂养宠物”界面图4 “魔法咒语”界面2感知和理解教材环节：“字母挂图”小游戏设计学习者通过“字母挂图”小游戏，形成对学习内容的初步整体感知。当学习者点击“字母 挂图”上的某一字母，就可以听到此字母的发音、看到此字母的具体书写过程等，由此学习者 通过听觉、视觉等感官初步感知字母，并逐渐在头脑中建构新知识。“口袋叮当”教育游戏APP 的学习目标和游戏任务分别是：当学习者通过所有环节的闯关后，能够学会英语26个字母的听、 说、读、写，且获得“字母大王”的荣誉称号。3巩固知识环节：“魔法咒语”小游戏设计学习者通过玩“魔法咒语”小游戏，巩固已经学过的字母知识。当“魔法咒语”小游戏开 始后，界面的魔法书会随机出现字母，学习者需在规定的时间内在键盘上快速点击对应的字母, 当点击的字母正确，机器猫就会发射火焰袭击小老鼠；当所有字母全部点击正确即可闯关成功, 如图4所示。“魔法咒语”属于简单游戏模式，学习者完成此游戏便能掌握基础的字母知识。4运用知识环节：“找朋友”小游戏设计学习者通过玩“找朋友”小游戏，对字母知识进行深层次的学习。“找朋友”小游戏将字