教材数字化资源中的游戏设计实践与思考——以人教版义务教育教材为例.pdf

74数字出版研究2023 年第 3 期 教材数字化资源中的游戏设计实践与思考*1以人教版义务教育教材为例葛欣1,2，龙正武1,21 人教数字出版有限公司，人教数字教育研究院，100081，北京；2.国家新闻出版署数字教育技术与标准重点实验室，100081，北京摘要：在教育数字化背景下，义务教育教材数字化资源中游戏设计的应用在一定程度上成为中小学教育中不可忽视的组成部分，在核心素养的视域下，人教版教材数字化资源的游戏化设计以生活情境为基础，通过循序渐进的内容设计和闯关、比拼等游戏方式，有效落实了核心素养的相关要求。本文通过人教版义务教材中的数学、英语、化学学科的教材数字化资源的游戏化设计实践，阐述了游戏化设计在促进学生自主学习、建构知识体系、提升解决问题的能力，促进“教学评”一体化等方面的作用，并提出游戏化设计要与教育教学相适应、与学习策略相融合，要尊重学生的自主性，保护学生的心理健康的几大原则，并就在教材数字化资源的游戏化设计中警惕意识形态问题，落实立德树人，关注学生数据情况等提出了思考。关键词：教材数字化资源；游戏设计；核心素养；人教版教材D O l:10.3969/j.issn.2097-1869.2023.03.011文献标识码：A本文著录格式：葛欣,龙正武.教材数字化资源中的游戏设计实践与思考以人教版义务教育教材为例J.数字出版研究,2023,2(3):74-80.*基金项目：中国教育学会教育科研专项课题“深度学习导向的数字教材开发研究”（项目编号：2020JYX13420ZB）。自2016年9月与中国学生发展核心素养有关的研究成果发布以来，随着普通高中课程方案（2017年版）义务教育课程方案（2022年版）等的发布、实施，核心素养已经从学者的研究对象变成了国家课程实施的抓手，并落实到了教材编写、一线课堂教学中。互联网技术的应用以及智能终端的普及，潜移默化地改变着人们的教学习惯与需求，同时也推动着教育资源在教学生态下的演变1。2021年底，我国中小学多媒体教室配备比例为96.99%，语文、数学和英语学科拥有与纸质教材完全配套的数字教育资源的中小学学校比例均超过79%，上述三个学科课堂教学实现信息技术常态化应用的学校比例均超过90%2，借助数字化手段进行教学很大程度上已是常态，数字化资源在一线数字化教学中处于核心地位，在落实核心素养中发挥着重要作用。义务教育课程方案（2022年版）在阐述课程标准的主要变化时表明，各学科加强了学段衔接，且特别指出要合理设计小学一至二年级课程，注重活动化、游戏化、生活化的学习设计，其中强调了游戏化的设计思路。2022年版的义务教育数学、科学、体育与健康、信息科技等课程标准中，也都明确提到了建议借助游戏来开展教学等。教材数字化资源的游戏设计是指在数字化资源的设计过程中，根据教材内容，以及学习者的特征、教学目标和教学内容等，把教材内容、学习活动设计成为游戏化的活动，或将积分、任务、排行榜、徽章等游戏化元素和游戏化机制应用于数字化资源等。基于教材开发的数字化资源与游戏化设计结合，要充分发挥教材的价值，培养学生的核心素养。数字阅读751在教材数字化资源中进行游戏化设计的作用教材数字化资源的游戏设计运用信息技术，为学生提供了更加生动有趣的学习体验和评价反馈，便于学生构建知识链接与形成体系，能够提升学生学习效率与效果，有利于实现学生的学习策略、学习能力、学习习惯、必备品质的目标培养，充分体现素养立意，对核心素养的多层面落地发挥着积极作用。一是以趣味性促进学生自主学习。合理的游戏化互动活动可增强学生的学习意愿，实现自发性、趣味性、持续性学习。游戏的本质是一种互动性活动，教材数字化资源的游戏化设计充分利用了游戏元素与游戏机制，提高学习过程的趣味性，从而激励学习者参与游戏化学习过程中的动机3。游戏化激励体系可通过排行榜、积分和徽章等提升学生的上进心，激励学生更加主动地参与学习，促进学生学习潜能的发挥。合理的游戏设计活动能增加师生之间的对话频率，提高对话质量。有研究表明，游戏设计活动更容易使师生双方作为真实的个体投入到教育过程中，进行积极对话，敞开自我、相互倾听、相互理解、相互吸引，从而成为教师与学生共同进行的一场“游戏”4。二是以针对性促进学生建构知识体系。教材数字化资源的设计可以融合各个学科的学习策略，将教材内容与生活情境相结合，通过创设个性化的游戏任务与挑战等，对教学内容进行深入加工和处理，建立横、纵向的知识关联，加强学生对知识的理解和知识体系的建构，给予学生学习支架和工具，帮助学生掌握方法，让学习者在放松舒适的教学过程中主动学习。教材数字化资源的游戏设计可根据学生的具体学习进度和水平，提供个性化的学习内容，并能够针对学生的个性问题给予针对性指导。若教材数字化资源设计得当，当学生间学习水平不同、情况不同时，可获得不同的提示或指导，有利于辅助学生查找自身问题，提升学生的知识理解与学习能力，提高学习成效。三是以挑战性提高学生解决问题的能力。表面上，游戏化学习是学习者赢得游戏胜利的过程，实际上，学习者需要将游戏策略与学习策略有效结合，通过不断战胜挑战来解决问题。教材数字化资源中合理的游戏化设计，使学习者在相对放松、舒适的教学活动过程中逐渐掌握知识与技能，在“做中学”“创中学”的过程中促进学生自身思维发展，培养实践能力，养成勤于反思的习惯，提升解决问题的能力，增强面对挑战、克服困难的毅力与品格。四是以系统性促进“教学评”一体化。教材数字化资源的游戏化设计，可以直观地观察学生学习的过程和结果，了解学生学科知识的理解和掌握情况，可为学生的过程性评价和结果评价提供支持，能够对学生的问题和困难给予个性化的指导，同时也为教师教学提供反馈信息，为教师调整教学策略和方法提供依据，为教师教学提供改进的方向。2在教材数字化资源中进行游戏化设计的原则教材数字化资源的游戏化设计需要按照一定的原则，引导学习者自由参与游戏活动。自由与规则之间的张力构成了教育游戏的魅力，吸引学习者不断沉醉到教育游戏中去5。教材数字化资源的游戏化设计，只有尊重学生的身心发展和教育规律，处理好教育与游戏的平衡，才能使游戏设计发挥更大的作用。因此，教材数字化资源的游戏化设计需要按照一定的原则，引导学习者自由参与游戏活动。具体而言，这些原则包括四个方面：第一，游戏化设计应与教学相适应。面对实践应用的现状和问题，教育游戏需要用游戏的感性迎合学习主体的心理特征，用教育的理性不断地把学习主体引向理性4。在游戏化设计的过程中，需要考虑游戏的目标群体、游戏主题和教学目标等因素，确保游戏设计与教学相适应；需要考虑知识难易程度，以及学生的年龄、思维发展逻辑、兴趣爱好等因素，以设76数字出版研究2023 年第 3 期 计出贴合学生需求且达到育人效果的游戏。如在闯关等游戏化设计中，关卡的难度不应超越学习者的认知和经验水平，要保证学生可以通过自身努力完成。让学生在游戏中善学乐学，以适切的教学方式引导学生深入思考，发展关键能力与必备品格。第二，游戏化设计应与学习策略相融合。如果仅仅将游戏的活泼形式引入教育活动中而缺乏对游戏内在精神的关注，就会使教育中的游戏沦为知识灌输的工具6。游戏设计要发展学生的核心素养，就需要有巧妙的构思，要与学科的学习策略相融合。教材数字化资源的游戏设计能够启发学生发现和辨别问题，加深对知识的理解，提升思考能力和运用学科知识与技能解决问题的能力，促进思维发展，达到教育的目标。第三，游戏化设计应尊重学生的自主性。学生是游戏化设计活动中的主体，游戏化教学活动都应围绕学生来进行，充分尊重学生的自主性。教材数字化资源的游戏设计可通过具有趣味性的交互体验吸引学生积极参与游戏，通过交互反馈鼓励学生持续探索，通过激励机制调动学生的内驱力，让学生发挥自身潜能，展示自身创造力。尊重学生的自主性，使学生具有充足的想象空间和自主选择权，让学生在发现、分析、解决问题的过程中建构知识体系，提升认知水平，促进任务达成，潜移默化地达到育人目标。第四，游戏化设计应注意保护学生的心理健康。在移动互联技术大规模应用的背景下，游戏设计还应避免虚拟世界与现实世界之间的过大差异，导致学生对现实生活产生排斥和认同障碍。游戏设计应注重考虑学生的心理承受能力，保护学生的自尊心和自信心，避免其在游戏过程中受到影响。3基于多学科义务教育核心素养标准的游戏化设计实践根据教育部关于印发义务教育课程方案和课程标准（2022年版）的通知，包括数学、英语、化学等在内的16个学科课程标准对义务教育核心素养内涵作出了不同界定。人教版教材基于各学科义务教育课程中的核心素养标准，在教材数字化资源中进行游戏化设计实践，以生活情境为基础，通过循序渐进的内容设计和闯关、比拼等游戏方式，使略显枯燥的知识学习过程有趣易懂，帮助学生掌握知识与技能，构建不同学科的知识体系。下文以人教版数字化资源中数学学科、英语学科、化学学科的游戏化设计为例，具体阐述在核心素养标准下的游戏化设计实践。3.1基于数学学科核心素养标准的游戏化设计2022年义务教育数学课程标准中的核心素养包括三个方面：会用数学的眼光观察现实世界，会用数学的思维思考现实世界，会用数学的语言表达现实世界。在小学阶段，核心素养主要表现为数感、量感、符号意识、运算意识、几何直观、空间概念、推理意识、数据意识、模型意识、应用意识、创新意识7。人教版小学数学点读教材中的一年级下册第六单元，在整理和复习知识讲解中，设计了游戏主人公为得到计算宝典而勇敢闯关的故事游戏（见图1），通过在教材数字化资源中运用游戏化的思路，促进学生形成较好的运算意识。游戏每一关卡均参考了经典的游戏设计，如第一关模仿“超级马里奥”游戏，主人公头顶带有问号的箱子可弹出一道减法计算题（整十数减整十数），学生须正确回答才可通过第一关；第二关模仿“俄罗斯方块”游戏，主人公脚踩L形方块可弹出一道加法计算题（两位数加整十数），学生须正确回答才可通过第二关。题目设计遵照学生思维发展的规律，逐渐提高思维训练的难度，最后一关的问题的复杂性、综合性更强。同时，游戏还借鉴部分综艺节目设置了求助环节，激励学生完成更高阶的挑战。教材数字化资源通过一系列实践性、探究性的游戏互动设计，促进了学生数感、运算意识的形成，强化了学生对知识内容的理解，推动了学生的思维发展，帮助学生完成学科体系性知识建构。数字阅读77图1 数学闯关游戏画面初中阶段的数学核心素养与小学阶段相比稍有调整，主要表现为抽象能力、运算能力、几何直观、空间感知、推理能力、数据观念、模型观念、应用意识、创新意识。人教版数学教材八年级上册“轴对称”一节设计了“轴对称图形识别游戏”（见图2）。该游戏通过设置自由涂色或按要求涂色的题目，让学生构造轴对称图形，增强学生对轴对称图形的认识。在游戏过程中，学生可以随意涂画，大胆想象，以多种方式寻找轴对称图形的特征和规律，通过涂色操作对简单图形进行变换，直观感知操作前后的图形关系，形成脑中的几何直观表象，为学生建立空间想象能力奠定基础。3.2基于英语学科核心素养标准的游戏化设计义务教育英语课程标准（2022年版）指出，英语课程要培养的学生核心素养包括语言能力、文化意识、思维品质和学习能力等，语言能力是核心素养的基础要素8。人教口语App“口语闯关玩”模块将英语教材主题学习的交流场景，以学生为中心，向学校生活、家庭生活和社会生活进行有效拓展并设置主题示范对话，每个主题提供十组不同场景的对话，每组对话将生活情境与需要学习的词汇、句型、语法等内容进行融合，对话的难度和长度逐步升级。除此之外，还提供角色扮演、闯关等游戏形式（见图3），让学生融入场景和角色，既提升学生的英语实践能力，也帮助学生完成知识的创新迁移。学生通过语言实践，既能及时获取实践反馈，收获愉悦体验，又能逐步深化理解，把握场景与语言运用的关联，感悟语言使用的方法，构建语言能力体系，提高语言综合运用能力。在教育教材游戏化设计的有趣引导下和游戏化学习过程中，学生可反复参与题目练习，在学习反馈的基础上深入掌握知识内容，逐步提升知识理解力和学科知识体系建构能力，培养试错改错的品质。根据友盟数据显示，在产品的游戏化学习任务指引下，参与练习与闯关的人数持续增加，2019年9月2023年5月，该板块累计访问已达990.40万人次，累计练习558.35万人次，累计闯关807.18万个。图2 轴对称图形识别游戏画面78数字出版研究2023 年第 3 期 同时，教材数字化资源的游戏化设计，也可以使教师直观地观察学生学习的过程与结果，了解学生对英语学科的知识理解和掌握情况，为教师评价学生的过程和结果提供支持，对学生的问题和困难给予个性化指导，同时也为教师教学提供反馈信息，为教师调整教学策略和方法提供依据。人教点读App在英语学科中设计了词汇跟读评测、词汇拼写评测、句子跟读评测等渐进式的英语学习挑战游戏。游戏化的人机对话方式，不仅帮助学生提高英语听说频次，克服开口表达的心理障碍，同时也帮助学生找到其发音存在困难的音节和拼写易于出错的词汇，理解不易掌握的内容。通过对学生的具体学习数据进行针对性统计分析，对学生的问题和学习情况给予及时反馈和针对性指导，帮助学生解决学习困难。教师也可以通过查看App中的数据，针对学生的问题制定教学策略。游戏化的人机互动形式既促进了学生的持续性学习，也为教师调整教学策略等提供了依据，有利于“教学评”的良性发展。3.3基于化学学科核心素养标准的游戏化设计化学观念、科学思维、科学探究与实践及科学态度与责任是化学学科的核心素养内涵9。发图3 英语闯关游戏画面图4 化学学科金属硬度大比拼游戏画面数字阅读79展对物质世界的好奇心、想象力和探究欲，保持对化学学习和科学探究的浓厚兴趣，是化学学科育人价值的体现。在人教版化学 九年级下册第八单元课题“金属材料”的学习中，教材的数字化资源通过游戏化设计，将不同硬度的金属化为不同的铠甲战士（见图4），学生可以自由选择对战双方，通过对战结果使学生直观理解金属硬度的差异，潜移默化地帮助学生将物质的性质与应用建立关联。一个好的游戏设计可以促进人的认知和思维能力的提高。融合了学科学习策略设计的游戏可给予学生学习的支架和工具，帮助学生掌握更好的学习方法，让学生在更加放松舒适的教学活动中主动学习，提升其思维和学习能力。4结语教材数字化资源中游戏设计的运用，在一定程度上已经成为中小学教育中不可忽视的组成部分。在游戏设计中应充分发挥数字化游戏的教育作用，挖掘游戏所承载的教育价值，实现游戏与学习的有机结合，为学生提供体验式、沉浸式、跨学科的情境学习空间，寓教于乐，充分发挥教材数字化资源中游戏设计的正向作用。在教材数字化资源的游戏化设计中，有三点值得关注：一是要关注意识形态问题。教材是国家事权，具有较强的意识形态属性，是教育教学的基础材料。因此，相对于一般的教学数字化资源，教材数字化资源的制作具有其特殊性，要特别注意其中可能涉及的意识形态问题。二是要落实立德树人。游戏化的互动依赖人机互动的实现，随着移动互联技术的快速发展，人机对话的时长可能会超过师生对话、生生对话的时长，与机器对话的深度和形式影响着学生的价值观与情绪态度。因此，从产品内容和情感价值的视角来看，教育资源设计者要注重落实教育立德树人这一根本任务和人才培养的目标。三是要关注学生数据情况。教育教材资源的游戏化设计，要时刻关注学生的学习行为数据，把握关键数据间的关联，不间断地进行统计与分析，既要把握学生整体的学习情况，又要记录每个学生的个性化学情，不断调整与优化产品层面的设计，以逐步实现教育的最佳效果。教材数字化资源与游戏设计的交融发展，是一个需要长期实践探索的过程，核心素养的目标为这种探索指明了方向。教材数字化资源的游戏化设计不仅要通过信息技术实现有趣的交互，帮助学生建构多学科知识体系，并通过及时的反馈激励学生解决问题，更重要的是调动学生的内驱力，实现乐学善学、自主发展，通过在游戏化设计的教学中亲历实践、探究、体验、反思、合作、交流等深度学习过程提高学习能力、实现育人目标。作者简介葛欣，女，人教数字出版有限公司移动学习事业部主任，人教数字教育研究院研究员，国家新闻出版署数字教育技术与标准重点实验室研究员。研究方向：数字教育、数字出版。龙正武，男，人教数字出版有限公司总经理，人教数字教育研究院研究员，国家新闻出版署数字教育技术与标准重点实验室常务副主任、研究员。研究方向：数字教育、数字出版。参考文献1 徐丽芳,李静涵,刘蓁.中美高校数字教材发展比较研究J.数字出版研究,2023,2(1):99-106.2 教育部教育信息化战略研究基地（华中）.中国教育信息化发展报告（2021）M.北京：人民教育出版社,2022:10-15.3 赵慧臣.伽达默尔游戏理论对教育游戏的启示：兼论游戏与教育如何实现有效融合J.现代远程教育研究,2013(2):10-14,24.4 张琪,陈琳.我国教育游戏研究述评及展望J.开放教育研究,2009,15(5):107-112.5 徐 杰,杨文 正,李 美 林,等.国 际 游 戏化 学习研究 热 点 透 视 及 对 我 国 的 启 示 与 借 鉴:基 于80数字出版研究2023 年第 3 期 Computers&Education(20132017)载文分析J.远程教育杂志,2018,36(6):73-83.6 高洁.追寻学校教育的游戏精神J.当代教育科学,2010(12):3-5,9.7 教育部.义务教育数学课程标准(2022年版)M.北京:北京师范大学出版社,2022:7-11.8 教育部.义务教育英语课程标准(2022年版)M.北京:北京师范大学出版社,2022:4.9 教育部.义务教育化学课程标准(2022年版)M.北京:北京师范大学出版社,2022:5.P ra c tice a n d T h o u g h ts o n G a m ifica tio n in D ig ita l R e so u rce s o f E d u ca tio n a l Te x tb o o k s A n E x a m p le o f C o m p u lso r y E d u ca tio n Te x tb o o k s o f P e o p le s E d u ca tio n P re ss E d itio nGE Xin1,2,LONG Zhengwu1,21.P E P D ig italE d u c atio n In stitu te,P E P D ig italP u b lish in g C o.,Ltd.,10 0 0 81,B e ijin g,C h in a;2.K e yL a b o ra to r y o fD ig ita lE d u c a tio n Te c h n o lo g y a n d Sta n d a rd so fN a tio n a lP re ssa n d P u b lic a tio n A d m in istratio n,100081,B e ijin g,C h in aA b stra c t:In th e co nte xt o f e d u catio n d ig itizatio n,ap p licatio n o f g am ificatio n to th e d ig ital reso u rces o f c o m p u lso ry e d u c atio n te ac h in g m ate rials is an issu e to b e u rg e n tly e x p lo re d in p rim ary an d se co n d ary e d u catio n.Fro m th e p ersp e c tive o f co re co m p eten ces,g am ificatio n o f th e d ig ital reso u rces o f te xtb o o ks o f Pe o p les Ed u catio n Press e d itio n w as b ase d o n th e real life.Relevant re q u irem ents o f co re co m p e ten ces w ere e ffe c tive ly im p lem ente d th ro u g h step-b y-step g am e co ntents an d d ifferent g am e m o d es su ch as leve l-b ase d an d b attle g am es.By an alyzin g th e g am ificatio n p rac tice in M aths En g lish an d C h em istry testb o o ks o f Pe o p les Ed u catio n Press e d itio n,th e ro le o f g am ificatio n in d ig ital re so u rce s o f te ach in g m ate rials p ro m o te s stu d e n ts au to n o m o u s le arn in g,h e lp s th e m to co n stru c t kn o w le d g e system,im p ro ves th eir p ro b lem-so lvin g ab ility,an d p ro m o tes th e inte g ratio n o f“teachin g-le arn in g-e v alu atio n”.T h e g am ific atio n sh o u ld b e co m p atib le w ith te ac h in g m e th o d s,in te g rate d w ith le arn in g strate g ie s,re sp e c tin g stu d e n ts au to n o m y an d p ro te c tin g th e ir m e n tal h e alth.In th e g am ificatio n o f d ig ital reso u rces o f teachin g m aterials,id e o lo g ical p ro b lem s sh o u ld b e alerte d,m o ral e d u catio n sh o u ld b e im p lem ente d an d stu d ents situ atio n sh o u ld b e p aid attentio n.K e y w o rd s:D ig ital re so u rce s o f te ac h in g m ate rials;G am ific atio n;C o re co m p e te n c y;Te x tb o o k s o f Pe o p les Ed u catio n Press e d itio n