[论文解读] Gamification in Science: A Study of Requirements in the Context of Reproducible Research

Sebastian S. Feger, Sünje Dallmeier-Tiessen+2 more|arXiv (Cornell University)|Mar 6, 2019

Educational Games and Gamification参考文献 23被引用 12

一句话总结

本研究通过设计并评估两种具有对比游戏机制的互动原型——理性信息型与公开竞争型——探索游戏化在高能物理领域激励可重复研究实践的潜力。结果显示，两种设计均被认为具有价值且具有说服力，但公平反映个人贡献与研究质量成为关键挑战，进而提出面向科学领域伦理化、以用户为中心的游戏化设计启示。

ABSTRACT

The need for data preservation and reproducible research is widely recognized in the scientific community. Yet, researchers often struggle to find the motivation to contribute to data repositories and to use tools that foster reproducibility. In this paper, we explore possible uses of gamification to support reproducible practices in High Energy Physics. To understand how gamification can be effective in research tools, we participated in a workshop and performed interviews with data analysts. We then designed two interactive prototypes of a research preservation service that use contrasting gamification strategies. The evaluation of the prototypes showed that gamification needs to address core scientific challenges, in particular the fair reflection of quality and individual contribution. Through thematic analysis, we identified four themes which describe perceptions and requirements of gamification in research: Contribution, Metrics, Applications and Scientific practice. Based on these, we discuss design implications for gamification in science.

研究动机与目标

• 解决研究人员在可重复研究中缺乏动力保存和共享数据的长期挑战。
• 探究游戏化如何有效支持科学社区（尤其是高能物理等数据密集型领域）中的数据文档化与共享。
• 识别与科学价值观（如公平性、质量反映、团队协作）一致的游戏化核心设计需求。
• 对比分析理性信息型与公开竞争型两种游戏化策略，评估其在研究人员中的感知价值、愉悦度与适用性。
• 提出避免使研究人员疏离并支持长期参与可重复性实践的游戏化设计启示。

提出的方法

• 通过访谈和观察高能物理领域数据分析师的工作坊，了解其需求与认知。
• 对游戏化与可重复研究相关文献进行综述，以指导设计原则。
• 设计两种基于不同游戏化策略的科研保存服务交互原型：一种强调理性反馈与度量指标（理性信息型），另一种强调竞争与排行榜（公开竞争型）。
• 通过半结构化访谈与问卷对高能物理研究人员进行定性用户测试，评估原型效果。
• 对访谈数据应用主题分析，识别与科学游戏化相关的重复性主题。
• 将研究发现与现有实践（如开放科学徽章）进行映射，推导出科学工具中伦理化、可持续游戏化的设计启示。

实验结果

研究问题

• RQ1 高能物理领域的研究人员如何看待在科研保存背景下，强调理性反馈与竞争排行榜的游戏化策略？
• RQ2 哪些设计元素被认为对激励可重复研究实践具有价值、愉悦度、适用性与说服力？
• RQ3 研究人员如何看待游戏化在反映个人贡献与研究质量方面的公平性？
• RQ4 社会动态（如同伴压力与团队认可）在科学工作流中游戏化有效性的发挥中起到何种作用？
• RQ5 与现有机制（如开放科学徽章）相比，所提出的游戏化设计在感知影响与伦理契合度方面有何差异？

主要发现

• 高能物理研究人员对理性信息型与公开竞争型游戏化设计在感知价值、愉悦度、适用性与说服力方面均给予高度评价。
• 研究人员对突出个人成就的游戏化机制表示强烈担忧，尤其在贡献难以量化时，反映出对个体化奖励的争议。
• 以团队为基础和以分析为重点的奖励机制获得广泛接受与期待，表明集体认可比个人排行榜更符合科学协作规范。
• 能够反映研究质量与贡献透明度的度量指标被视为游戏化系统中建立信任与合法性的关键要素。
• 社会压力可能成为潜在激励因素，尤其在协作研究环境中，可见的活动与进度追踪可促进参与。
• 本研究识别出四个关键主题——贡献、度量、应用场景与科学实践——这些主题共同塑造了科学领域中伦理且高效的游戏化设计需求。