/ 云南師范大學(xué)文理學(xué)院

周加仙 / 華東師范大學(xué)教育學(xué)部

在智能手機及平板電腦等移動設(shè)備盛行的時代語境下，電子游戲化學(xué)習(xí)成為當(dāng)下研究的焦點。將教育與生物科技、計算機技術(shù)等進行整合研究，揭示教育規(guī)律的核心本質(zhì)，不僅能讓教育技術(shù)在以用戶為中心的原則上擴大應(yīng)用效益，而且以教育技術(shù)和腦科學(xué)為理論支撐的游戲化教學(xué)方式，更能夠達到理想的教育過程，更有利于教育目標的實現(xiàn)。李璐、周加仙的文章從腦科學(xué)的角度，對快樂的游戲化學(xué)習(xí)進行了深入的分析，具有一定的科研和應(yīng)用價值，將給創(chuàng)新型教學(xué)實踐帶來新的啟示。

——推薦人周曉林（北京大學(xué)心理與認知科學(xué)學(xué)院教授、腦科學(xué)與認知科學(xué)中心主任）

尋找快樂的本源，是人類社會亙古不變的議題。教育部部長陳寶生在北京十一學(xué)校考察后講到教育的三個“心”，其中，“小學(xué)階段要開心”受到各方面的高度關(guān)注。但是小學(xué)階段如何為學(xué)生釋放出更多的空間和時間，讓他們擁有快樂的學(xué)習(xí)時光，卻是教育工作者和相關(guān)部門面臨的一個亟待解決的問題。除了課程設(shè)置本身要更加符合小學(xué)年齡階段兒童的腦與認知發(fā)展規(guī)律以外，我們還應(yīng)該結(jié)合腦與認知科學(xué)的研究成果，讓課程的實施過程，即教學(xué)，也成為開心的事情。

游戲化學(xué)習(xí)及開心的神經(jīng)機制

一直以來，游戲都是兒童最主要的學(xué)習(xí)與交往方式。近年來，發(fā)達的計算機信息技術(shù)與各種媒體，將游戲化學(xué)習(xí)推向一個新的高潮。由于游戲的可操作性較強，6-12歲的兒童經(jīng)過適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)能夠?qū)W會大部分電腦游戲。許多游戲化學(xué)習(xí)都比精心安排的傳統(tǒng)課程更能提高學(xué)生的參與水平（Johnson，2004），提高教學(xué)的效率。電子游戲化學(xué)習(xí)具備趣味的學(xué)習(xí)特點，能夠讓學(xué)習(xí)者，尤其是低年齡階段的學(xué)習(xí)者，在學(xué)習(xí)的過程中維持較長久的專注狀態(tài)，并提高玩家的學(xué)習(xí)動機。通過電子游戲本身所具備的圖片、聲音、影像以及文字等多媒體的整合特征，可有效地提升學(xué)習(xí)者對于學(xué)習(xí)的注意力及興趣，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的創(chuàng)造性思維與親社會行為。由此可見，采用電子游戲的學(xué)習(xí)模式，不僅可以激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動機，更可以結(jié)合教育教學(xué)的內(nèi)容（Bruce，2018），讓兒童在游戲中得到樂趣的同時，也能夠?qū)W習(xí)到相關(guān)的知識，提高他們對于讀、寫、算及各類學(xué)科知識的學(xué)習(xí)興趣，促進小學(xué)生主動積極地參與和學(xué)習(xí)。借助電子游戲?qū)W習(xí)來達到學(xué)習(xí)的目標，可以讓小學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中更投入，學(xué)習(xí)更加主動，進而使得學(xué)習(xí)變成一件非常開心的事。

人們普遍認為，開心是幸福的重要組成部分，“開心”這一愉悅的反應(yīng)，是哺乳動物的快樂行為在大腦中產(chǎn)生了顯著的正性反饋（Steiner et al.，2001），并且具有重要的進化功能。大多數(shù)哺乳動物的大腦中存在產(chǎn)生情感反應(yīng)的相似神經(jīng)機制，這種機制已經(jīng)在物種進化過程中得到了選擇并保留了下來（Kringelbach，2010）。盡管各學(xué)科對于開心的見解眾說紛紜，但在神經(jīng)科學(xué)里，對大腦在引起“喜歡”“快樂”等愉悅反應(yīng)的神經(jīng)機制的探討中，觀點比較一致。有研究發(fā)現(xiàn)，與開心有關(guān)的神經(jīng)機制處于大腦的深處（如伏隔核、腹側(cè)蒼白球、腦干等位置），而其它與情緒相關(guān)的腦機制則位于大腦皮質(zhì)的相關(guān)區(qū)域（如眶額、扣帶、內(nèi)側(cè)前額葉和島狀皮質(zhì)等）（Smith et al.，2010）。開心這一愉悅的情緒，會激活大腦中廣泛分布的網(wǎng)絡(luò)，并為興奮狀態(tài)具有高度分布性的腦區(qū)編碼提供了證據(jù)。但是迄今為止，僅在大腦皮質(zhì)下的結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn)了少數(shù)與愉悅存在因果關(guān)系的區(qū)域（Smith et al.，2010），這些區(qū)域被人們稱為腦中的“快樂中樞”。

研究者采用非侵入性的功能磁共振成像（fMRI）技術(shù)，對正在進行游戲化學(xué)習(xí)的個體進行研究。研究表明，此時學(xué)習(xí)者的腦中會出現(xiàn)更多與記憶系統(tǒng)有關(guān)的腦區(qū)激活，且激活隨著游戲化投入程度的加深而增強，即學(xué)習(xí)效果與學(xué)習(xí)動機之間的關(guān)系，會受到學(xué)習(xí)背景的調(diào)節(jié)（Kuntson et al.，2001；Nieuwenhuis et al.，2005）。此外，大量研究表明，游戲化學(xué)習(xí)能夠更有效地促進知識與技能的學(xué)習(xí)以及態(tài)度的轉(zhuǎn)變，在游戲化學(xué)習(xí)過程中個體在前額葉及頂葉區(qū)能夠觀察到更多腦區(qū)激活的情形（Sitzmann，2011；Howard-Jones，2014；Islas，2014）。相較于傳統(tǒng)的教學(xué)方式，參與游戲化方式學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)更主動，對知識的記憶效果更好。在學(xué)習(xí)過程中，經(jīng)過工作記憶訓(xùn)練的個體，在前額葉及頂葉區(qū)可以觀察到更多的腦區(qū)激活，對所學(xué)知識內(nèi)容的遷移與應(yīng)用的信心也明顯提高（Hays，2005）。

游戲化學(xué)習(xí)激發(fā)開心的途徑及神經(jīng)機制

組隊攻關(guān)更“開心”——競爭與合作的社會性交互作用。有研究表明，參與性與社會動態(tài)性對學(xué)習(xí)至關(guān)重要。腦際波形同步可能是社會性互動的神經(jīng)標記，這種同步性很可能是由共同的注意機制驅(qū)動的（Suzanne，2017）。班級同學(xué)間的腦電波同步程度似乎可以很好地預(yù)測同伴間的相處狀況，以及學(xué)生們對課程的參與程度。毫無疑問，共同學(xué)習(xí)更“開心”。

在游戲化學(xué)習(xí)中，競爭可以有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機。學(xué)生在多人游戲的環(huán)境里，通過多人游戲的競爭，激發(fā)學(xué)習(xí)者的動機并推動學(xué)習(xí)者的自我學(xué)習(xí)（Burguillo，2010）。另一方面，在合作游戲里，同組的游戲玩家，均向著自身團隊期望的共同目標而奮斗，同一團隊的玩家們無論輸或贏都是以團隊為單位，對他們而言，要贏得的目標是團隊整體的利益而非個人利益。因而在進行游戲化學(xué)習(xí)時，由于其存在的競爭和合作學(xué)習(xí)的環(huán)境，學(xué)生間不僅通過言語進行交流，而且通過多種方式對實時的感覺運動信息進行共享，以便更好地完成小組學(xué)習(xí)的任務(wù)。感覺運動信息的共享可以產(chǎn)生聯(lián)合注意、共享情緒等，從而激發(fā)與學(xué)生心智化能力發(fā)展高度相關(guān)的顳頂聯(lián)合區(qū)域的激活（Hutcherson et al.，2015），該區(qū)域的激活表明，游戲化學(xué)習(xí)中潛在的社會性交互作用，能夠使學(xué)生在共同的學(xué)習(xí)活動中，提升其對自我以及對他人的覺知能力，這對于青少年兒童的社會性心理能力提升大有裨益。

合作與競爭的順利完成均會激活額頂腦網(wǎng)絡(luò)以及前腦島（Rilling et al.，2008），且在合作的過程中，個體的眶額葉皮質(zhì)呈現(xiàn)出更多的激活。這些區(qū)域的激活，讓學(xué)生在游戲化團隊學(xué)習(xí)的過程中，便于將自己的戰(zhàn)隊與其他戰(zhàn)隊區(qū)分，從而有效地提升學(xué)生的決策能力；組隊攻關(guān)的挑戰(zhàn)可以使學(xué)生潛移默化地體驗到團隊之間互惠協(xié)作的真諦，從而培養(yǎng)學(xué)生的利他行為。良好的同伴關(guān)系，能夠讓青少年兒童體驗到更多的快樂。合作與競爭的交互，不僅使得游戲化學(xué)習(xí)的神秘性與刺激性并存，而且能增加學(xué)生之間的信任與合作，因此，組隊學(xué)習(xí)更“開心”。

獲得獎勵更“開心”——獎勵機制與不確定性獎勵的效用。電子游戲中的獎勵機制有助于吸引玩家留在游戲中，并且通過一步一步的進步和與之伴隨的正性強化，使玩家沉浸其中，這也是電子游戲之所以受到歡迎的主要原因。在游戲的過程中，玩家在獲得游戲積分或者點卡的時候，個體腦中腹側(cè)背蓋區(qū)的多巴胺神經(jīng)元投射到邊緣系統(tǒng)相關(guān)腦區(qū)的神經(jīng)通路，刺激信號通過多巴胺激活此處的神經(jīng)元，傳遞到玩家的“獎勵中樞”，即中腦邊緣多巴胺系統(tǒng)中，游戲者由此體驗到開心的愉悅感（Salamone，2012）。

不確定的游戲獎勵會導(dǎo)致大腦釋放出更多的神經(jīng)遞質(zhì)多巴胺。例如，卡牌游戲從抽牌開始本身就帶有概率型獎勵的隨機色彩，這也是卡牌游戲的魅力所在。當(dāng)受到獎勵的可能性為50%時，多巴胺的釋放達到峰值。這也從神經(jīng)生理學(xué)的角度較好地解釋了為什么人們更容易被機遇性游戲吸引的原因（Howard-Jones，2011）。在游戲化學(xué)習(xí)中，學(xué)生不斷被電子游戲?qū)W習(xí)系統(tǒng)給予的新道具、新任務(wù)和新的劇情刺激，逐步形成新的學(xué)習(xí)行為模式，中腦腹側(cè)的多巴胺神經(jīng)系統(tǒng)進而被更大地激活，使多巴胺神經(jīng)元持續(xù)放電的現(xiàn)象增多，從而使學(xué)生在游戲化學(xué)習(xí)的過程中，不斷地感覺到情感上的滿足，最終達到快樂學(xué)習(xí)的目的。

贏得勝利更“開心”——情緒情感參與游戲化學(xué)習(xí)的效用。一款成功的游戲往往能夠喚起玩家的各類情緒，并使各類情緒在正負值間強烈地波動。每個人都喜歡玩那些能夠帶來愉悅體驗的游戲，為了促進交互式學(xué)習(xí)游戲的趣味性，越來越多的研究人員將注意力轉(zhuǎn)移到人類用戶表達的情感體驗上，并努力實現(xiàn)能夠自動解碼并以適當(dāng)方式回應(yīng)這些情緒的情感智能界面。情緒情感是游戲玩家與游戲本身互動的一種走勢（Perron，2005；Bruce，2018）。經(jīng)由游戲產(chǎn)生的情緒似乎是一個過程而不是一種狀態(tài)，包括玩家對情境的評估和對應(yīng)激情況的反應(yīng)準備。在通常情況下，一種情境與個體行為之間的相互作用決定了游戲的情緒，而這種情緒會隨著具體情況的實現(xiàn)而發(fā)生變化。如果學(xué)生意識到游戲情境的趣味性或者操控性，無論游戲中的任何一個步驟是否會轉(zhuǎn)瞬即逝，都會使得學(xué)生的情緒與情感整合到游戲化的學(xué)習(xí)中。

與游戲化學(xué)習(xí)中產(chǎn)生的情緒息息相關(guān)的杏仁核，在情緒性記憶過程中同時觸發(fā)應(yīng)激激素的釋放，經(jīng)由下丘腦—垂體—腎上腺通路反饋到記憶鞏固和儲存腦區(qū)（內(nèi)側(cè)顳葉和前額葉）（LaBar，2006），以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)記憶效果。此外，前額葉皮質(zhì)也在對情緒性刺激的注意加工中激活，情緒對學(xué)生選擇性注意具有重要的影響作用，積極的情緒可以拓寬學(xué)習(xí)者的注意廣度，而這兩個因素，是學(xué)習(xí)效果的關(guān)鍵影響因素。游戲化學(xué)習(xí)可以讓學(xué)生在參與的過程中引起更高的學(xué)習(xí)動機，保持更高的注意狀態(tài)，獲得更多的記憶性知識。點滴的勝利累積，會使得諸如睪丸素的類固醇激素增加，而這對兒童青少年的發(fā)展調(diào)節(jié)與生存和生產(chǎn)有關(guān)的心理和行為具有重要作用。贏得勝利更“開心”，因為學(xué)習(xí)者體驗到了“一分耕耘，一分收獲”的甜蜜滋味。

綜上所述，游戲化學(xué)習(xí)對于提高學(xué)生學(xué)習(xí)的動機、提升教學(xué)的效果具有重要的作用和意義。但是，長期以來，社會、家長、教師等對電子游戲的錯誤認知，往往對電子游戲持排斥的態(tài)度。事實上，只要正確引導(dǎo)與合理安排，游戲化教學(xué)也能夠?qū)和⑶嗌倌甑哪X與認知發(fā)展發(fā)揮促進作用。目前，存在的一個問題是，真實教育游戲情境中的設(shè)計技術(shù)欠缺，很少有針對性強、科目性強且優(yōu)質(zhì)成熟的游戲化教學(xué)平臺，如沒有專門針對小學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的游戲化教學(xué)平臺或游戲化自學(xué)平臺。因此，當(dāng)務(wù)之急是，培養(yǎng)一批不僅掌握了腦與認知科學(xué)的基本知識，還掌握了游戲設(shè)計的應(yīng)用技術(shù)或者工具的專業(yè)化學(xué)習(xí)游戲設(shè)計人才。這種人才能夠根據(jù)科學(xué)研究的成果，搭建游戲化的學(xué)習(xí)平臺，編寫游戲化學(xué)習(xí)的軟件，來促進學(xué)生的學(xué)習(xí)。

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