摘 要：數(shù)字教育游戲能夠創(chuàng)造輕松愉快的學(xué)習(xí)情境，為不同教育水平的學(xué)習(xí)者提供學(xué)習(xí)支持與輔助。已有研究表明，數(shù)字教育游戲能夠提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)表現(xiàn)，但是在促進(jìn)高階思維發(fā)展方面的有效性上仍然存在一些爭議。為此，本研究采用元分析方法，綜合分析了國內(nèi)外28篇實證研究數(shù)據(jù)（共含39個有效效應(yīng)量）進(jìn)行驗證。結(jié)果顯示，數(shù)字教育游戲?qū)Ω唠A思維發(fā)展具有中等偏上程度的促進(jìn)作用，其合并效應(yīng)值為0.778；進(jìn)一步的調(diào)節(jié)效應(yīng)檢驗表明，數(shù)字教育游戲?qū)Ω唠A思維發(fā)展的有效性受學(xué)段、競爭機(jī)制、游戲環(huán)境三種調(diào)節(jié)變量的影響；然而，學(xué)科、具身交互方式、故事、反饋內(nèi)容并沒有顯著影響數(shù)字教育游戲干預(yù)對高階思維發(fā)展的效應(yīng)。上述發(fā)現(xiàn)證明了用心設(shè)計數(shù)字教育游戲?qū)Ω唠A思維發(fā)展的重要性。

關(guān)鍵詞：數(shù)字教育游戲；高階思維；元分析

中圖分類號：G4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2096-0069（2024）03-0028-10

引言

高階思維培養(yǎng)是21世紀(jì)新型課堂教學(xué)的重要目標(biāo)，各國均出臺了相關(guān)教育政策以落實高階思維的培養(yǎng)。美國《新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》（Next Generation Science Standards， 簡稱NGSS）倡導(dǎo)通過科學(xué)實踐達(dá)到高階思維的培養(yǎng)目標(biāo)。我國于2022年發(fā)布的各學(xué)科新版義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)中，為落實義務(wù)教育時代新人培養(yǎng)的具體要求，分別提出了指向高階思維的素養(yǎng)目標(biāo)。比如，初中物理課程目標(biāo)單設(shè)了“科學(xué)思維”維度，目的是培養(yǎng)問題解決能力、創(chuàng)新思維等高階思維[1]；初中語文課程目標(biāo)也設(shè)置了“思維能力”維度，以培養(yǎng)辯證創(chuàng)造思維等能力。

然而，在課堂教學(xué)中落實高階思維培養(yǎng)，對教師來說是一項具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，如果不輔以適切有效的支持，學(xué)習(xí)者的思維能力也許不會得到更好的發(fā)展。數(shù)字教育游戲作為一種新型的教學(xué)工具，可以為學(xué)習(xí)者提供真實的問題情境和豐富深入的互動體驗，能夠幫助學(xué)習(xí)者緩解學(xué)習(xí)焦慮、提高心理體驗，提高學(xué)習(xí)者的參與度和學(xué)習(xí)動機(jī)，在一定程度上具備促進(jìn)高級思維培養(yǎng)的優(yōu)勢潛能。然而，在現(xiàn)有的研究中，數(shù)字教育游戲能否促進(jìn)高階思維的發(fā)展仍存在爭議，并且尚未有研究通過元分析的方法來綜合驗證數(shù)字教育游戲?qū)Ω唠A思維發(fā)展的總體效應(yīng)，分析數(shù)字教育游戲各元素對高階思維發(fā)展的影響效果。鑒于此，本研究采用元分析方法驗證數(shù)字教育游戲?qū)Ω唠A思維發(fā)展影響的有效性，探討分析影響高階思維發(fā)展的因素，為相關(guān)研究提供借鑒。

一、研究問題的提出

數(shù)字教育游戲具備娛樂化、強(qiáng)交互、多元反饋等特征，能夠有效減少課堂與實際生活的差距，有利于激發(fā)學(xué)習(xí)動機(jī)、喚起學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)習(xí)者認(rèn)知、情感、行為、文化等多方面的參與和投入，為學(xué)習(xí)者的意義建構(gòu)與知識遷移提供自然沃土。已有研究證明數(shù)字教育游戲能夠促進(jìn)高階思維發(fā)展，如達(dá)馬里·梅利安·迪亞斯（Dámari Melián Díaz）等[2]采用前后對照實驗，將視頻游戲“Minecraft”融入“夢想之家”學(xué)習(xí)活動，結(jié)果顯示，學(xué)習(xí)者的創(chuàng)造性思維得到了顯著提高；也有研究表明應(yīng)用數(shù)字教育游戲能夠顯著促進(jìn)問題解決能力[3]；批判性思維的發(fā)展與提升[4]；亦有研究表明基于數(shù)字游戲的學(xué)習(xí)能夠促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)[5]，增強(qiáng)學(xué)生的系統(tǒng)思維能力[6]。

然而，有研究表明應(yīng)用數(shù)字教育游戲?qū)Ω唠A思維的發(fā)展并不能夠帶來統(tǒng)計學(xué)意義上的顯著性差異。例如，克峰峰（Fengfeng Ke）等[7]以四、五年級的學(xué)生為研究對象在數(shù)學(xué)課程中探究數(shù)字教育游戲?qū)υJ(rèn)知技能的影響，結(jié)果顯示，實驗組的平均值比對照組高0.3，并未形成明顯差異。此外，也有研究表明，相比傳統(tǒng)教學(xué)，應(yīng)用數(shù)字教育游戲會產(chǎn)生負(fù)效應(yīng)。例如，扎赫德·西迪克（Zahed Siddique）等[8]將在線賽車游戲應(yīng)用于汽車性能課程中，結(jié)果顯示，應(yīng)用在線賽車游戲相比傳統(tǒng)教學(xué)，在問題解決能力測試中取得的平均值更低?？梢?，數(shù)字教育游戲促進(jìn)高階思維發(fā)展的有效性還需要得到進(jìn)一步的確認(rèn)。

鑒于此，本研究聚焦“數(shù)字教育游戲?qū)Ω唠A思維發(fā)展的影響”這一研究主題，依托國內(nèi)外近年來的相關(guān)實證研究成果，采用元分析方法開展量化分析，以期為數(shù)字教育游戲促進(jìn)高階思維發(fā)展的有效性提供有力的數(shù)據(jù)支持。擬探討解決如下研究問題：

（1）數(shù)字教育游戲能否促進(jìn)高階思維發(fā)展？

（2）哪些因素會調(diào)節(jié)數(shù)字教育游戲?qū)Ω唠A思維發(fā)展的作用效果？

二、研究設(shè)計

（一）研究方法與工具

元分析是一種系統(tǒng)化文獻(xiàn)綜述的定量方法，相比傳統(tǒng)的質(zhì)性文獻(xiàn)綜述方法更加科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)。考慮到所納入的各項實驗采用不同的評價方式去衡量計算結(jié)果數(shù)據(jù)，并且一部分實驗研究屬于小樣本研究，為避免過高估計，保證元分析結(jié)果的有效性，本研究選取Hedges’ g作為效應(yīng)量的估計值。以Comprehensive Meta Analysis Version3.0（簡稱CMA-V3.0）軟件為數(shù)據(jù)分析工具，以數(shù)字教育游戲干預(yù)為自變量，以高階思維發(fā)展效果為因變量，本研究通過發(fā)表偏倚檢驗、異質(zhì)性檢驗、調(diào)節(jié)效應(yīng)檢驗等表征解釋研究效應(yīng)，分析數(shù)字教育游戲?qū)Ω唠A思維發(fā)展的影響。

（二）文獻(xiàn)檢索與篩選

根據(jù)研究目的確定檢索關(guān)鍵詞，中文檢索關(guān)鍵詞包括“教育游戲”“高階思維”；英文檢索關(guān)鍵詞由兩部分組成，一是與教育數(shù)字游戲?qū)?yīng)的主題詞“Digital Game”，二是高階思維對應(yīng)的主題詞，包括“higher-order thinking（高階思維）”“critical thinking（批判性思維）”“creativity（創(chuàng)造性思維）”“problem solving（問題解決）”“metacognitive thinking（元認(rèn)知）”。然后，采用布爾運算符組合成檢索語句，兩組主題詞之間采用AND連接，主題詞與之對應(yīng)的近義詞用OR連接，在Web of Science、Scopus、EBSCO、ScienceDirect 4個外文數(shù)據(jù)庫和中國知網(wǎng)中文數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行首輪檢索。為避免檢索不充分問題造成發(fā)表偏倚，隨后采用滾雪球的方式進(jìn)行了二輪檢索，追蹤所選文獻(xiàn)的參考文獻(xiàn)。

在篩選階段，首先刪除重復(fù)的文獻(xiàn)，然后仔細(xì)閱讀文獻(xiàn)的標(biāo)題和摘要，排除與教育數(shù)字游戲、高階思維無關(guān)的文獻(xiàn)以及非實證性研究文獻(xiàn)；其次進(jìn)行全文閱讀，根據(jù)以下篩選標(biāo)準(zhǔn)納入文獻(xiàn)。（1）實驗干預(yù)：研究必須包括數(shù)字教育游戲這一干預(yù)條件。（2）因變量：研究必須以高階思維為因變量，可通過問卷量表進(jìn)行自我報告或者基于作品進(jìn)行評估。（3）研究設(shè)計：研究必須采用實驗或準(zhǔn)實驗設(shè)計，不僅包括簡單隨機(jī)對照實驗，還包括沒有對照組的重復(fù)測量實驗（必須提供前測、后測數(shù)據(jù)）和多組對照實驗（必須包括數(shù)字教育游戲?qū)嶒灲M和傳統(tǒng)教學(xué)對照組）。（4）數(shù)據(jù)：研究須報告實驗相應(yīng)的樣本量、平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、t值、p值，數(shù)據(jù)完整清晰，便于效應(yīng)量的計算或者直接報告樣本量和效應(yīng)量。最終研究共納入28篇文獻(xiàn)，其中，25篇英文文獻(xiàn)，3篇中文文獻(xiàn)，篩選流程如圖1所示。

（三）數(shù)據(jù)提取與編碼

本研究旨在驗證數(shù)字教育游戲?qū)Ω唠A思維發(fā)展的影響，并探究何種變量會對該影響產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用。首先，結(jié)合數(shù)字教育游戲的相關(guān)研究，從數(shù)字教育游戲應(yīng)用背景、數(shù)字教育游戲設(shè)計要素兩個方面選取調(diào)節(jié)變量。數(shù)字教育游戲應(yīng)用背景包括學(xué)段（學(xué)齡前、小學(xué)、中學(xué)、大學(xué)及以上）、學(xué)科（自然科學(xué)、社會科學(xué)、工程實踐、數(shù)學(xué)）兩個調(diào)節(jié)變量。

為了深入分析數(shù)字教育游戲?qū)Ω唠A思維發(fā)展的作用機(jī)制，本研究參照安德烈亞斯·阿萊克西奧（Andreas Alexiou）等[9]構(gòu)建的用以揭示數(shù)字游戲元素、用戶體驗和學(xué)習(xí)三者之間關(guān)系的概念模型，構(gòu)建了數(shù)字教育游戲?qū)Ω唠A思維發(fā)展的作用框架（如圖2所示）。

概念模型認(rèn)為敘事、游戲機(jī)制、美感是數(shù)字游戲的主要設(shè)計元素，能夠調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)者的情感投入與認(rèn)知投入，激發(fā)學(xué)習(xí)者的內(nèi)在動機(jī)，進(jìn)而影響學(xué)習(xí)效果。良好的敘事元素能夠通過激發(fā)學(xué)習(xí)者的同理心和對游戲內(nèi)角色的身份認(rèn)同來促進(jìn)學(xué)習(xí)者的情感參與，在數(shù)字游戲中使用敘事有助于沉浸感的生成，提高交互質(zhì)量。游戲機(jī)制涉及游戲規(guī)則、內(nèi)容等。比如，游戲中競爭機(jī)制的設(shè)置，能夠調(diào)節(jié)游戲的挑戰(zhàn)水平，影響內(nèi)在動機(jī)；游戲中反饋內(nèi)容的設(shè)置則能夠不同程度地為學(xué)習(xí)者提供支持，有助于促進(jìn)學(xué)習(xí)者的認(rèn)知參與。游戲美感則能夠增強(qiáng)人機(jī)交互，刺激多維視聽感官，促進(jìn)臨場感的生成，為思維能力的發(fā)展提供有效的環(huán)境支撐?；谏鲜龇治觯狙芯繌臄?shù)字教育游戲設(shè)計要素方面選取了競爭機(jī)制、游戲環(huán)境、具身交互方式、敘事情境、反饋內(nèi)容五個調(diào)節(jié)變量，具體的調(diào)節(jié)變量編碼體系如表1所示。

三、數(shù)據(jù)分析

（一）發(fā)表偏倚檢驗

為避免對效應(yīng)量的估計偏高現(xiàn)象，在元分析計算之前需要進(jìn)行偏倚檢驗。首先采用漏斗圖法對偏倚是否存在做定性判斷，如圖3所示，大部分效應(yīng)值對稱地分布在漏斗圖的中上部，表明發(fā)表偏倚存在的可能性較小。由于漏斗圖的對稱僅僅通過目測衡量，具有一定的主觀性，因此本研究又采用了Egger線性回歸進(jìn)行定量檢驗，結(jié)果顯示95%置信區(qū)間（—1.862， 2.886）包括0，t = 0.437lt;1.96，p = 0.665gt;0.05，發(fā)表偏倚的可能性不顯著。最后采用失安全系數(shù)法驗證效應(yīng)是否偏倚的假象，N = 6097，遠(yuǎn)大于5k +10（k = 39），即每項研究都需要有156項研究來否定這種影響。綜上分析，研究結(jié)果相對穩(wěn)健，發(fā)表偏倚可以忽略。

（二）整體效應(yīng)檢驗

本研究采用隨機(jī)效應(yīng)模型將39項研究的獨立效應(yīng)值進(jìn)行了合并，如表2所示。在隨機(jī)效應(yīng)模型下，本研究的合并效應(yīng)值（Hedges’g）為0.778，表明數(shù)字教育游戲?qū)Ω唠A思維發(fā)展具有中等偏上程度的正向影響，并且p值小于0.05，上下限不包括0，說明正向影響是顯著的。隨后，對該合并效果進(jìn)行敏感性分析，去除任何一項研究后，合并效應(yīng)值在0.748～0.799之間，表明沒有一項研究對總體結(jié)果產(chǎn)生實質(zhì)性極端影響，具有較強(qiáng)的可靠性。

在數(shù)字教育游戲?qū)Ω唠A思維發(fā)展的有效性得到驗證的前提下，本研究又對創(chuàng)造性思維、問題解決能力、批判性思維、元認(rèn)知的不同表現(xiàn)形式等高階思維進(jìn)行了效果分析，結(jié)果如表3所示。創(chuàng)造性思維的Hedges’ g

為0.960gt;0.8，且p值lt;0.05，表明數(shù)字教育游戲?qū)?chuàng)造性思維具有較高程度的正向作用；問題解決能力（Hedges’g為0.697）、批判性思維（Hedges’g為0.683）、元認(rèn)知（Hedges’g為0.653）的合并效應(yīng)值均大于0.5，且都達(dá)到了顯著性水平，表明數(shù)字教育游戲?qū)ι鲜鋈N思維具有顯著的中等程度影響。此分析結(jié)果表明，受數(shù)字教育游戲影響最大的是創(chuàng)造性思維，最小的是元認(rèn)知。

（三）調(diào)節(jié)效應(yīng)檢驗

進(jìn)行調(diào)節(jié)效應(yīng)分析的充分條件是研究間存在較強(qiáng)的異質(zhì)性。如表2所示，異質(zhì)性檢驗統(tǒng)計量Q值為206.515，遠(yuǎn)大于自由度（df =38），定性表明不同樣本間存在真實性差異；再由I2統(tǒng)計量（I2=81.599）得出可以由不同樣本間真實性差異解釋的變異占研究總變異的81.60%＞75%。因此，有必要進(jìn)行調(diào)節(jié)效應(yīng)檢驗，追溯異質(zhì)性形成的原因。本研究結(jié)合前文綜述和研究問題，從數(shù)字教育游戲應(yīng)用背景、教育數(shù)字游戲設(shè)計要素兩方面選取調(diào)節(jié)變量進(jìn)行調(diào)節(jié)效應(yīng)分析。

1.數(shù)字教育游戲應(yīng)用背景變量對高階思維發(fā)展效果的調(diào)節(jié)效應(yīng)檢驗

數(shù)字教育游戲應(yīng)用背景方面的調(diào)節(jié)變量包括學(xué)科、學(xué)段兩部分，其具體調(diào)節(jié)效應(yīng)如下頁表4所示。（1）以學(xué)科背景為調(diào)節(jié)變量：在工程實踐、社會科學(xué)、數(shù)學(xué)、自然科學(xué)4類學(xué)科中應(yīng)用數(shù)字教育游戲，對高階思維發(fā)展的影響不存在顯著的組間差異（QB=6.372，p=0.095gt;0.05）。具體而言，在自然科學(xué)（Hedges’g=0.957，plt;0.05）和社會科學(xué)類學(xué)科（Hedges’g=0.820，plt;0.05）中應(yīng)用數(shù)字教育游戲，對高階思維發(fā)展具有較高程度的顯著正向促進(jìn)作用；在工程實踐（Hedges’g=0.507，plt;0.05）、數(shù)學(xué)（Hedges’g=0.604，plt;0.05）學(xué)科應(yīng)用數(shù)字教育游戲，對高階思維發(fā)展均具有中等程度的顯著正向促進(jìn)作用。（2）以學(xué)段為調(diào)節(jié)變量（學(xué)齡前n=1，未納入調(diào)節(jié)效應(yīng)檢驗）：在不同學(xué)段應(yīng)用數(shù)字教育游戲，對高階思維發(fā)展的影響存在顯著差異（QB=7.546，p=0.024）。具體而言，在中學(xué)階段（Hedges’g=1.062，plt;0.05）應(yīng)用數(shù)字教育游戲，對高階思維發(fā)展的影響最大；在大學(xué)（Hedges’g=0.689，plt;0.05）、小學(xué)階段（Hedges’g=0.623，plt;0.05）應(yīng)用數(shù)字教育游戲?qū)Ω唠A思維發(fā)展均具有中等程度的顯著正向促進(jìn)作用。

2.數(shù)字教育游戲設(shè)計要素對高階思維發(fā)展效果的調(diào)節(jié)效應(yīng)檢驗

本研究依次以競爭機(jī)制、游戲環(huán)境、具身交互、故事、反饋內(nèi)容為調(diào)節(jié)變量進(jìn)行了調(diào)節(jié)效應(yīng)分析，結(jié)果如下頁表5所示。（1）以競爭機(jī)制為調(diào)節(jié)變量：數(shù)字教育游戲中競爭的設(shè)置對高階思維發(fā)展的調(diào)節(jié)作用并未達(dá)到顯著性水平（QB=6.098，p=0.047lt;0.05），但團(tuán)隊競爭（Hedges’g=1.022）對高階思維發(fā)展具有高程度的促進(jìn)作用，無競爭機(jī)制（Hedges’g=0.852）對高階思維發(fā)展具有較高程度的促進(jìn)作用，設(shè)置個人競爭機(jī)制的數(shù)字教育游戲（Hedges’g=0.577）對高階思維發(fā)展僅具有中下等程度的影響。（2）以游戲環(huán)境為調(diào)節(jié)變量：結(jié)果表明游戲環(huán)境是造成異質(zhì)性的原因（QB=7.447，p=0.024lt;0.05）。對高階思維發(fā)展促進(jìn)作用效果最好的是虛擬仿真（Hedges’g=1.067），具有高程度的促進(jìn)作用；其次是簡單圖示（Hedges’g=0.722），具有較高程度的促進(jìn)作用；最后是卡通動畫（Hedges’g=0.610），具有中下程度的促進(jìn)作用。（3）以具身交互為調(diào)節(jié)變量：由于所納入樣本不含具備沉浸交互體驗的游戲，故僅對鼠鍵交互和觸控交互進(jìn)行分析，結(jié)果表明具身交互不是造成異質(zhì)性的原因，調(diào)節(jié)作用并未達(dá)到顯著性水平（QB=0.293，p=0.588gt;0.05），但觸控交互（Hedges’g=0.823）對高階思維發(fā)展的促進(jìn)作用略高于鼠鍵交互（Hedges’g=0.743）。（4）以敘事情境為調(diào)節(jié)變量：有無敘事情境對高階思維發(fā)展的調(diào)節(jié)作用沒有明顯不同（QB=0.745，p=0.388gt;0.05）。但有敘事情境的效應(yīng)值為0.832（plt;0.05），略高于無敘事情境所產(chǎn)生的效應(yīng)（Hedges’g=0.707，plt;0.05）。（5）以反饋內(nèi)容為調(diào)節(jié)變量：反饋內(nèi)容亦不是產(chǎn)生異質(zhì)性的原因（QB=1.997，p=0.368gt;0.05），但不同反饋內(nèi)容所產(chǎn)生的效應(yīng)不一，按照效應(yīng)量從大到小的順序依次是教育性反饋（Hedges’g=0.907）、解釋性反饋（Hedges’g=0.817）、證實性反饋（Hedges’g=0.657）。

四、結(jié)論與討論

本研究旨在通過綜合國內(nèi)外28篇定量研究（包括39個效應(yīng)量）數(shù)據(jù)，驗證數(shù)字教育游戲?qū)Ω唠A思維發(fā)展的整體影響。結(jié)果表明，數(shù)字教育游戲能夠顯著促進(jìn)高階思維的發(fā)展，但39項研究之間存在較強(qiáng)的異質(zhì)性，需要對數(shù)字教育游戲促進(jìn)高階思維發(fā)展的潛在影響因素進(jìn)行討論解釋。

（一）數(shù)字教育游戲?qū)Ω唠A思維發(fā)展具有中等偏上程度的促進(jìn)作用

元分析發(fā)現(xiàn)，數(shù)字教育游戲?qū)Ω唠A思維及其不同表現(xiàn)形式均存在中等及以上的促進(jìn)作用。這一發(fā)現(xiàn)為應(yīng)用數(shù)字教育游戲促進(jìn)高階思維發(fā)展提供了實證支持。該研究結(jié)果與先前調(diào)查數(shù)字教育游戲?qū)?shù)學(xué)問題解決能力影響的研究結(jié)果（SMD=0.862，plt;0.05）一致。數(shù)字教育游戲?qū)Ω唠A思維發(fā)展的顯著影響，可通過分析數(shù)字教育游戲的優(yōu)勢潛能來闡明：數(shù)字教育游戲?qū)崿F(xiàn)了嚴(yán)肅學(xué)習(xí)和互動娛樂的融合統(tǒng)一，能夠為學(xué)習(xí)者提供舒適愉快的學(xué)習(xí)氛圍，減輕學(xué)習(xí)者壓力。同時，形象的圖形界面以及適應(yīng)性的挑戰(zhàn)策略能夠刺激學(xué)習(xí)者的多感官感受，有助于提高學(xué)習(xí)動機(jī)；適切的敘事情境也會激勵學(xué)習(xí)者提高學(xué)習(xí)參與積極性。此外，數(shù)字教育游戲能夠提供即時反饋和學(xué)習(xí)輔助，使學(xué)習(xí)者獲得良好的沉浸式學(xué)習(xí)體驗，有利于促進(jìn)深度學(xué)習(xí)生成。

（二）學(xué)段、競爭機(jī)制、游戲環(huán)境對高階思維發(fā)展具有顯著調(diào)節(jié)作用

本研究還嘗試驗證了潛在影響因素對數(shù)字教育游戲有效性的調(diào)節(jié)作用。在選取的7個調(diào)節(jié)變量中，學(xué)段、競爭機(jī)制、游戲環(huán)境3個變量在調(diào)節(jié)效應(yīng)檢驗中顯示出顯著的統(tǒng)計學(xué)意義；其余4個變量雖然表現(xiàn)出不同程度的變化，但沒有達(dá)到統(tǒng)計學(xué)意義。后續(xù)部分提供了對所獲得結(jié)果的詳細(xì)解釋。

學(xué)段是效應(yīng)產(chǎn)生異質(zhì)性的關(guān)鍵變量，在不同學(xué)段應(yīng)用數(shù)字教育游戲均能促進(jìn)高階思維的發(fā)展，但不同學(xué)段間的促進(jìn)效果存在顯著差異，促進(jìn)效果從中學(xué)、大學(xué)、小學(xué)依次遞減。究其原因，相比中學(xué)生，大學(xué)及以上學(xué)生心智較為成熟，對直觀形象、敘事情境、獎勵機(jī)制的依賴性減少，數(shù)字教育游戲中呈現(xiàn)的相對低級無趣視聽信息，可能在某種程度上占用了信息處理通道，進(jìn)而增添了學(xué)習(xí)者的外在認(rèn)知負(fù)荷。此外，數(shù)字教育游戲在高等教育中未廣泛普及應(yīng)用，開展基于數(shù)字教育游戲的學(xué)習(xí)存在一定障礙。數(shù)字教育游戲促進(jìn)高階思維發(fā)展的積極效果在小學(xué)階段的表現(xiàn)最差。根據(jù)皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，小學(xué)生的認(rèn)知水平正處于具體運算階段，對于數(shù)字教育游戲中設(shè)置的復(fù)雜游戲規(guī)則、符號提示等仍存在一定的理解障礙，同時小學(xué)生的注意力較為發(fā)散，易受游戲畫面設(shè)計、背景音樂等無關(guān)因素的干擾，數(shù)字教育游戲在內(nèi)容難易度和環(huán)境設(shè)計方面可能存在缺陷，進(jìn)而無形地增添了學(xué)習(xí)者的總體認(rèn)知負(fù)荷，對高階思維的發(fā)展產(chǎn)生了負(fù)面影響。

競爭機(jī)制的設(shè)置是本研究中出現(xiàn)的另一個重要的調(diào)節(jié)變量，研究結(jié)果表明，團(tuán)隊競爭、無競爭、個人競爭對應(yīng)用數(shù)字教育游戲促進(jìn)高階思維發(fā)展的有效性依次遞減，不設(shè)置競爭比設(shè)置個人競爭對于高階思維的發(fā)展更有效。盡管與預(yù)期結(jié)果之間存在異議，但這些發(fā)現(xiàn)與之前探究游戲化對學(xué)習(xí)成果的元分析結(jié)果一致[10]。這也表明競爭并不總是有利的，而是可能會產(chǎn)生一定的副作用。競爭可能使學(xué)習(xí)者更多地關(guān)注競爭結(jié)果而忽視了問題解決和知識學(xué)習(xí)本身，也可能會損害學(xué)習(xí)者的心理健康，對于學(xué)習(xí)成就感較低的學(xué)習(xí)者而言，易引發(fā)其焦慮情緒，損傷其學(xué)習(xí)自信心，分散其學(xué)習(xí)注意力，進(jìn)而對其整體學(xué)習(xí)表現(xiàn)產(chǎn)生消極影響。本研究發(fā)現(xiàn)，在數(shù)字教育游戲中設(shè)置團(tuán)隊競爭對高階思維發(fā)展具有較高程度的促進(jìn)作用，進(jìn)一步證實了協(xié)作能夠減少競爭帶來的負(fù)面影響，小組競爭相比于個人競爭更有利于激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣，降低其緊張感[11]。因此，數(shù)字教育游戲中競爭機(jī)制的設(shè)置應(yīng)綜合考慮多種因素，盡量減少競爭帶來的負(fù)面影響。

游戲環(huán)境的設(shè)置也是效應(yīng)產(chǎn)生異質(zhì)性的重要變量，研究結(jié)果表明，配置有虛擬仿真環(huán)境的數(shù)字教育游戲更有利于高階思維的發(fā)展，其次是簡單圖示環(huán)境，最后是卡通動畫環(huán)境。在虛擬現(xiàn)實環(huán)境下，培養(yǎng)高階思維的優(yōu)勢可從具身認(rèn)知理論的視角進(jìn)行分析。數(shù)字教育游戲借助虛擬現(xiàn)實、擴(kuò)展現(xiàn)實等技術(shù)，能夠創(chuàng)建真實的游戲情境，為學(xué)習(xí)者提供更為豐富的感官互動體驗，有利于激發(fā)學(xué)習(xí)者的內(nèi)生動力，促進(jìn)知識理解和意義建構(gòu)。值得注意的是，與卡通動畫環(huán)境相比，簡單圖示環(huán)境對高階思維發(fā)展產(chǎn)生了更大的效應(yīng)。這一研究結(jié)果與已有研究結(jié)果一致：示意圖環(huán)境下產(chǎn)生的整體學(xué)習(xí)效應(yīng)略高于卡通動畫環(huán)境[12]。這可以從視覺冗余及認(rèn)知負(fù)荷方面來理解?？ㄍ▌赢嫀淼呢S富多樣的視覺信息給予了學(xué)習(xí)者更多激活思維的觸發(fā)器，但同時也是對學(xué)習(xí)者辨識甄選能力的考驗。復(fù)雜的視覺信息可能會分散學(xué)習(xí)者的注意力，甚至?xí)又赝獠空J(rèn)知負(fù)荷，干擾認(rèn)知加工活動。但我們有理由認(rèn)為，卡通動畫通過合理的設(shè)計，會對高階思維發(fā)展產(chǎn)生更好的促進(jìn)效果。

（三）學(xué)科、敘事情境等調(diào)節(jié)變量對高階思維發(fā)展不具有顯著調(diào)節(jié)作用

本研究還檢驗了數(shù)字教育游戲干預(yù)對高階思維發(fā)展的有效性是否因應(yīng)用學(xué)科、具身交互方式、故事及反饋內(nèi)容的不同而產(chǎn)生實質(zhì)性的差異，結(jié)果表明，上述調(diào)節(jié)變量并不能顯著調(diào)節(jié)數(shù)字教育游戲?qū)Ω唠A思維發(fā)展的促進(jìn)效應(yīng)。盡管這些差異沒有達(dá)到統(tǒng)計學(xué)意義，但在一定程度上也為數(shù)字教育游戲的后續(xù)研究提供了價值參考。從應(yīng)用學(xué)科來看，科學(xué)學(xué)科顯著高于工程實踐（QB=6.399， p=0.041lt;0.05），表明應(yīng)用數(shù)字教育游戲促進(jìn)高階思維發(fā)展還應(yīng)考慮學(xué)科性質(zhì)，結(jié)合學(xué)科特點設(shè)計游戲規(guī)則；從具身交互方式來看，涉及沉浸交互的數(shù)字教育游戲?qū)嶒炑芯可刑幱诳瞻谞顟B(tài)，在未來的實證研究中，應(yīng)加強(qiáng)對該方面的探索；從敘事情境的設(shè)置來看，敘事情境對于高階思維的發(fā)展也具備一定的優(yōu)勢，但優(yōu)勢潛能可能尚未在數(shù)字教育游戲中充分發(fā)揮；從反饋的內(nèi)容來看，具備潛在引導(dǎo)、輔助的教育性反饋，相比正誤判斷的證實性反饋和解釋性反饋更具優(yōu)勢。當(dāng)然，這些發(fā)現(xiàn)缺乏統(tǒng)計學(xué)意義的變量。這可能是由于研究所包含的樣本數(shù)量有限，樣本中的隨機(jī)變化掩蓋了亞組之間的差異。

五、結(jié)語

隨著虛擬現(xiàn)實、人機(jī)交互等技術(shù)的融入，數(shù)字教育游戲能夠通過提高認(rèn)知、情感參與，使其激發(fā)內(nèi)在動機(jī)以發(fā)展思維能力的優(yōu)勢潛能漸漸被釋放，但由于數(shù)字教育游戲設(shè)計與實際應(yīng)用情境存在差異，其作為教學(xué)工具支持高階思維能力發(fā)展的效果也不盡相同。對此，本研究采用元分析方法，對國內(nèi)外有關(guān)數(shù)字教育游戲?qū)Ω唠A思維發(fā)展促進(jìn)效應(yīng)的實證研究進(jìn)行綜合客觀分析，驗證了數(shù)字教育游戲?qū)Ω唠A思維發(fā)展的有效性，并從應(yīng)用背景和設(shè)計要素兩方面探索了學(xué)科、學(xué)段、競爭機(jī)制、游戲環(huán)境、具身交互方式、敘事情境、反饋內(nèi)容等在促進(jìn)高階思維發(fā)展方面的調(diào)節(jié)作用，深入剖析了數(shù)字教育游戲何以促進(jìn)高階思維能力的發(fā)展。

未來，數(shù)字教育游戲的設(shè)計及教學(xué)實踐研究應(yīng)注意以下幾點。（1）充分考慮學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)需求和個體差異，合理設(shè)計教育游戲目標(biāo)。可根據(jù)學(xué)習(xí)者的知識掌握情況，為其提供必要的線索、提示等信息；也可根據(jù)學(xué)習(xí)者的認(rèn)知水平，在同一單元概念內(nèi)設(shè)置不同層次的游戲任務(wù)，以滿足不同學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)需要。（2）充分挖掘?qū)W科特色，以實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的高質(zhì)量落實為指向，設(shè)計良好的游戲環(huán)境，將教學(xué)與數(shù)字教育游戲深度融合，讓抽象學(xué)科概念、規(guī)律、原理的生成過程能夠在易于理解的情境互動中得以呈現(xiàn)，為學(xué)習(xí)者提供經(jīng)歷知識形成過程的條件，促進(jìn)學(xué)習(xí)者高階思維的生成。同時，慎重使用媒體技術(shù)，避免帶來額外的認(rèn)知負(fù)荷，阻礙學(xué)習(xí)者的認(rèn)知思維過程。（3）合理設(shè)置競爭機(jī)制，競爭機(jī)制要與任務(wù)目標(biāo)、問題解決密切關(guān)聯(lián)，注意暗示學(xué)習(xí)者競爭不僅僅是為了贏得比賽，更重要的是收獲知識經(jīng)驗。同時，還應(yīng)考慮讓學(xué)習(xí)者嘗試自主控制學(xué)習(xí)進(jìn)度，營造松弛有度的學(xué)習(xí)氛圍，讓學(xué)習(xí)者的認(rèn)知活動更具靈活性，主動實施思維活動?？蓢L試設(shè)置團(tuán)隊競爭，分散競爭給個人帶來的壓力和緊張感，進(jìn)而提高小組的學(xué)習(xí)成效；也可設(shè)置虛擬競爭，避免給學(xué)習(xí)者的人際關(guān)系帶來負(fù)面影響。

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（責(zé)任編輯 李強(qiáng)）

The Effects of Digital Educational Games on the Development of Higher-Order Thinking

—A Meta-Analysis Based on 28 Empirical Research Papers at Home and Abroad

Zhang Shuqi1， Fan Jiarong1， Zhong Shaochun2

（1. School of Information Science and Technology， Northeast Normal University， Changchun， Jilin， China 130117;

2. Engineering amp; Research Center of E-learning， Changchun， Jilin， China 130117）

Abstract： Digital educational games can create relaxing and enjoyable learning contexts and provide learning support and assistance for learners of different educational levels， and studies have shown that digital educational games can improve learners’ academic performance. However， there are still some controversies about their effectiveness in promoting higher-order thinking development. For this reason， this study uses meta-analysis to comprehensively analyze the data of 28 empirical studies at home and abroad （containing a total of 39 effective effect sizes） for validation. It is showed that digital educational games have a moderately high degree of facilitating effect on higher-order thinking development， with a combined effect size of 0.778; further moderating effect tests show that the effectiveness of digital educational games on higher-order thinking development is influenced by three moderating variables， namely， academic level， competition mechanism， and gaming environment; however， subject matter， embodied interaction， story， and feedback do not significantly affect the effectiveness of digital educational games on higher-order thinking development. These findings emphasize the importance of mindfully designing digital educational games for higher-order thinking development.

Key words： Digital educational games; Higher-order thinking; Meta-analysis