教育游戏中内在与外在编程挑战：它们如何塑造儿童的 计算思维、学习动机和游戏参与度

文献标题

Intrinsic vs. Extrinsic Programming Challenges in Educational Games: How they shape Children’s Computational Thinking, Learning Drive, and Game Engagement

出版信息

• 主题领域: 教育编程游戏（EPGs）及其对计算思维、学习动机和参与度的影响。
• 关键词: 教育编程游戏，计算思维，内在动机，外在动机，心流体验，游戏设计，教学导向设计，游戏玩法导向设计，挑战设计模式，小学教育。

背景与问题

• 问题 / 挑战: 许多教育编程游戏（EPGs）未能在教育目标与吸引人的游戏玩法之间找到平衡。教学与游戏挑战的整合尚未被充分理解，导致游戏要么缺乏有意义的学习成果，要么无法持续吸引玩家参与。
• 意义: 计算思维（CT）是21世纪的重要技能，对于为人工智能驱动的社会做好学生准备至关重要。有效的EPGs可以在增强CT发展的同时保持玩家的参与度，使其成为教育中的宝贵工具。
• 动机与相关研究: 先前的研究将游戏挑战视为单维概念（例如难度等级），并提出了整合教育与游戏元素的框架。然而，这些研究在如何有效融合编程教育与游戏挑战方面缺乏明确性。本文基于Chen提出的EPGs核心游戏元素框架来解决这一空白。

解决方案

• 提出的方法: 两种EPGs挑战设计模式：
  1. 外在编程挑战（C1）: 编程作为核心挑战，通过外部约束（如代码长度限制）强制实施。
  2. 内在编程挑战（C2）: 编程作为克服复杂游戏谜题的工具，将编程挑战嵌入到游戏玩法中。
• 创新点:
  1. 概念化两种不同的EPGs挑战设计模式（C1和C2）。
  2. 开发两个同构的EPGs原型（WannaBone1用于C1，WannaBone2用于C2）。
  3. 实证评估这些模式对CT发展、学习动机和心流体验的影响。
  4. 确定以游戏玩法为导向的设计（C2）在平衡教育与参与度方面更具成效。
• 程序与关键技术:
  1. 设计并开发两个具有相同教学内容但挑战设计模式不同的EPGs原型。
  2. 在306名小学学生中进行课堂控制实验，评估CT表现、学习动机和心流体验。
  3. 使用经过验证的工具评估CT、学习动机和心流体验。
  4. 进行统计分析以比较C1和C2之间的结果。

结果

• 具体发现:
  • C1和C2均显著提高了CT表现，两组之间的增益相当。
  • C2显著提高了内在学习动机（例如自我效能、成就目标）以及更强的心流体验（例如自发体验、行动意识融合）。
  • C1侧重于外部约束（例如代码长度限制），而C2将编程挑战嵌入到游戏玩法中，创造了更丰富的参与体验。
• 相较基线的优势:
  • C2在增强内在动机和高阶心流沉浸方面优于C1，尽管两者在CT增益方面相似。
  • C2的游戏玩法导向设计更符合玩家的期望，并提供了更具吸引力的学习体验。
• 实验 / 评估:
  • 参与者: 来自中国两所小学的306名四至五年级学生（年龄8-12岁）。
  • 测量指标: CT表现（前测和后测）、学习动机（五点Likert量表）和心流体验（九个子量表）。
  • 实验组: 四个组分别分配玩WannaBone1（C1）或WannaBone2（C2），并在游戏前后进行评估。
• 局限性与未来工作:
  • 仅限于中国的强制课堂环境，可能无法推广至自愿学习环境或其他文化背景。
  • 干预时间较短（90分钟），限制了对长期CT发展的结论。
  • 依赖自我报告测量可能引入潜在偏差。
  • 未来工作可以探索自适应EPGs设计、更长的干预时间以及多样化的参与者群体。

总结

本研究探讨了教育编程游戏（EPGs）的两种挑战设计模式：外在编程挑战（C1）和内在编程挑战（C2）。尽管两种模式均有效促进计算思维（CT）发展，C2通过将编程挑战嵌入游戏玩法显著增强了内在学习动机和心流体验。研究结果表明，以游戏玩法为导向的设计更好地平衡了教育目标与玩家参与度。未来研究应探索自适应和个性化的EPGs、更长的干预时间以及多样化的学习环境，以进一步验证和扩展这些见解。