[论文解读] Evaluation of Game Templates to support Programming Activities in Schools

Bernadette Spieler, Christian Schindler+5 more|arXiv (Cornell University)|May 11, 2018

Educational Games and Gamification参考文献 5被引用 9

一句话总结

本文评估了集成于Pocket Code应用中的游戏模板，以支持中等教育阶段的编程教学。基于通用学习设计（UDL）原则，这些模板提供了结构化、跨学科的游戏框架（例如，冒险类、测验类），使学生能更专注于与课程内容对齐的问题解决，而非应用机制本身。用户体验测试显示，与从零开始创建游戏相比，使用模板能提升参与度和学习效率。

ABSTRACT

Game creation challenges in schools potentially provide engaging, goal-oriented, and interactive experiences in classes; thereby supporting the transfer of knowledge for learning in a fun and pedagogic manner. A key element of the ongoing European project No One Left Behind (NOLB) is to integrate a game-making teaching framework (GMTF) into the educational app Pocket Code. Pocket Code allows learners to create programs in a visual Lego-style way to facilitate learning how to code at secondary high schools. The concept of the NOLB GMTF is based on principles of the Universal Design for Learning (UDL) model. This framework provides a coherent approach to learning and teaching by integrating leisure oriented gaming methods into multi-discipline curricula. One output of this framework is the integration of game-based methods via game templates that refer to didactical scenarios that include a refined set of genres, assets, rules, challenges, and strategies. These templates allows: 1) teachers to start with a well-structured program, and 2) pupils to add content and adjust the code to integrate their own ideas. During the project game genres such as adventure, action, and quiz, as well as rewards or victory point mechanisms, have been embedded into different subjects, e.g., science, mathematics, and arts. The insights gained during the class hours were used to generate 13 game templates, which are integrated in Create@School (a new version of the Pocket Code app which targets schools). To test the efficiency of these templates, user experience (UX) tests were conducted during classes to compare games created by pupils who used templates and those who started to create a game from scratch. Preliminary results showed that these templates allow learners to focus on subject-relevant problem solving activities rather than on understanding the functionality of the app.

研究动机与目标

• 开发一种与通用学习设计（UDL）原则一致的游戏制作教学框架（GMTF），适用于中等教育阶段。
• 设计并集成13种学科特定的游戏模板（例如，冒险类、测验类、动作类）至Create@School应用，以支持跨学科编程活动。
• 评估使用游戏模板是否能通过降低与应用功能相关的认知负荷，提升学生在编程中的参与度与学习成效。
• 在课堂环境中，比较使用模板与从零开始创建游戏的学生在学习效率和用户体验方面的差异。
• 支持教师开展结构化、目标导向的编程活动，使其与科学、数学和艺术课程内容相融合。

提出的方法

• 基于UDL原则开发GMTF，强调在游戏化学习中通过多种方式实现参与、表征和行动/表达。
• 创建了13种游戏模板，每种模板均嵌入特定类型、规则、挑战、资源和奖励机制，针对科学、数学和艺术等学科量身定制。
• 将模板集成至Create@School——一个面向学校的Pocket Code可视化编程应用的定制版本。
• 在真实课堂环境中开展用户体验（UX）测试，比较基于模板与自由创作游戏的学生在表现和参与度上的差异。
• 收集学生在编程任务上花费的时间、对学科内容的关注度以及感知学习成效的数据。
• 通过学生和教师的定性与定量反馈，评估模板的可用性及其教育影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 在中等教育阶段，游戏模板在多大程度上减轻了学习可视化编程工具所带来的认知负荷？
• RQ2 游戏模板在编程活动中如何影响学生的参与度以及对学科特定内容的专注程度？
• RQ3 使用游戏模板的学生与从零开始创建游戏的学生相比，其学习效率有何差异？
• RQ4 教师如何看待游戏模板在多学科课程中的可用性与整合潜力？
• RQ5 游戏模板在编程教育中以何种方式支持通用学习设计（UDL）原则？

主要发现

• 使用游戏模板的学生在学习应用功能方面花费的时间显著减少，而将更多时间专注于与学科相关的解决问题。
• 模板通过提供结构化但可自定义的基础，使学习者能更深入地参与课程内容，如数学概念或科学原理。
• 用户体验测试表明，使用模板的学生参与度更高，且感知到更高的易用性，优于从零开始的学生。
• 教师反馈指出，模板简化了教学设计，并使编程更有效地融入科学、数学和艺术等学科教学中。
• 13种模板（涵盖冒险类、动作类、测验类等类型）在不同教育情境和年龄群体中表现出良好的适应性。
• 初步结果显示，游戏模板通过将学科内容与底层编程机制解耦，提升了学习效率。