如何利用电子游戏，让我们的下一代获得更好的教育？

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导言：电子游戏是洪水猛兽？至少对教育游戏来说不是。相反，它们还能帮助我们的下一代更好地学习。为什么要用游戏去教育孩子、它的价值在哪里、未来的发展趋势如何，来自北京大学学习科学实验室的执行主任尚俊杰先生的演讲给了我们解答。

一、为什么要用游戏去教育孩子？
在开始我们的话题之前，我们不妨先说说为什么要通过游戏来让孩子们接受教育吧。其实这个问题的答案很简单，你去观察一下每个上小学一年级的孩子，哪个不是高高兴兴跑着去上学的？结果是谁在很短的时间内，就把孩子们弄成下图这个样子了？

如果你仔细观察过孩子，你就会发现孩子们的学习动机丢失得是非常快的。前段时间我们发布了一个报告，名称是《中国学习计划报告》，其中讲的就是学习是什么、学生是怎么学习的、如何促进学生学习。其中的一部分，我们对小学四五年级孩子们做了学习动机的调查。我们用的调查问卷主要是基于Martin提出的动机与投入轮理论(Motivation and Engagement Wheel)来进行的，他把很多动机理论整合到一起，主要分成四个类别：正向动机、正向投入、负向动机和负向投入。动机就是促进学生产生学习行为的力量，投入是学生产生学习动机的行为表现。 

我们对几千名四五六年级的孩子做了调研，下图是基于调研输出的结果，整体来说还是不错的。但正向动机和正向投入不够好，正向动机处于左图的A或B阶段是最好的，分数越高越好，这方面还需要继续提高。负向动机目前还好，也就是说四五六年级孩子整体来说负向动机还不错，他们还没有完全放弃。某一个专家看了以后跟我讲，小孩在小学阶段都是想努力成为好学生的，所以负向动机方面都还可以。但是进入初中、高中以后，有的孩子发现不管怎么努力都不可以成功了，所以就开始放弃了。

基于正向动机的数据，我们再深入地分析，发现四五六年级在显著降低。虽然降低的绝对值不一定多， 但是从统计学意义上，学习动机确实在显著降低。 

但我们把眼光投向另外一个领域就会发现，其实这些人从来就没有丢失过动机，一直到三四十岁。比如你们看下面这四张图，图一明显是发过大水之后，你连椅子腿都看不见了，就这样孩子们都还在打游戏。图二的孩子脑袋缠着绷带仍然在网吧鏖战，轻伤不下火线，这是什么精神？图三的女孩子用实际行动告诉我们玩计算机要从娃娃抓起。而图四的两个孩子则体现了什么才叫合作的最高境界。

大家不要以为我在说笑话啊，北京市科协的一个副主席曾经跟我讲，他去巴黎的一个科技馆，看到一个大厅有三个小孩子坐着打游戏，操纵一个飞船，一个人负责开船，一个人负责拿着盾挡别人的子弹，一个人负责射击别人，三个人得配合的特别好才行，否则这个人刚瞄准，开船的人开走了就瞄不准了。结果这三个孩子配合得非常棒，一连玩了一两个小时都没有出过差错。可见，游戏是可以提升他们的合作精神的。
我们很多学者在研究如何让学习更有趣，让学生在“做”中“学”。这是我们教育研究者的梦想，杜威当年特别强调“做”中“学”，但似乎做的不是特别好。因为在完全真实的环境中很难做到“做”中“学”，比如说种小麦，今年10月种下去，到明年5月去收割，小孩子早就忘了，一点兴趣都没了。 
而我们在虚拟环境中则可以近似真实的“做”中“学”，提高学生问题解决能力，创造力等高阶能力，有助于培养情感态度价值观。我在香港中文大学读博士的时候做过一个模拟农场实验，让孩子们在农场里面管理农场，有的学生到最后结束的时候跟我说，我就在屏幕上点点鼠标就已经累的手都抽筋了，那些农民伯伯在田里种地该多辛苦。还有孩子说玩了这个游戏才深刻地理解到了“谁知盘中餐、粒粒皆辛苦”这句话，他花了8周时间都没有种好葡萄，一颗葡萄都没有收到。因此，我们教育领域提出要推行游戏化学习，利用教育游戏来实现游戏化学习。狭义的游戏化学习一般是指纯电子游戏，广义的游戏化学习包括游戏机制、游戏元素设计理念等。 

总结一下人们做事情的动机：
1.有用的事情一定会做的，能挣钱、能提职、能毕业、能找工作，一定会做的。
2.有意义，似乎没有那么直接的有好处，但是对祖国、人民有意义，比如说乐于助人，也愿意做。
3.有趣，打麻将、打拖拉机，也不知道有什么意义，但就是憋不住，就是喜欢玩。 
4.有压力，老板说今天下午不完成这个东西就把你开了，甚至拿一把刺刀逼着你，做还是不做？有外在压力也会做。 
而学习对小孩有没有用？当然有用。有意义吗？当然有意义了，只是小孩意识不到。小孩子靠什么学习呢？对于一二年级的小孩子，给予适当的压力很重要。你们有没有发现，当年你上小学的时候，一二年级的时候老师说罚抄10遍，就抄10遍，没有写出来的时候会非常紧张。
但是什么时候就开始不紧张呢？等到五六年级的时候，你是不是慢慢就发现原来老师的话是可以不听的。比如说小学生，老师说 “你，出去门口站着”，你看站着的学生就特别可怜，特别恐惧。高中老师说“出去，站着”，“出去就出去！”。过来另外一个老师：“你又被老师赶出来了吗？”“老师让我出来站着，外面凉快”，他已经完全无所谓了，老师这个外在压力对他已经没有用了。 
孩子意识不到有用、有意义，也意识不到有压力。你说你还能靠什么吸引他学习呢？当然就是有趣了。
二、游戏的核心教育价值
之前我们写过一篇文章，系统地总结了游戏的三层核心教育价值：游戏动机、游戏思维、游戏精神。
我们想用游戏来帮助学习，肯定是它可以激发学习动机。随着年龄的提高，纯粹的游戏未必适用，但是可以把游戏的理念、机制用进去，所以要有游戏思维。再往顶层是游戏精神。这里实际上包括了知识、能力、情感、态度、价值观等多个方面的。
• 快乐的源泉：多巴胺
谈到动机，我们先从生物学的角度来说。我们都知道人体里有多巴胺这种物质，由一种神经元分泌出来，会让你感到很兴奋、很开心。大脑里有一个边缘系统，这里有一个奖赏回路，比如说你有一个目标，达到这个目标了，就会奖赏它，多分泌一点多巴胺，然后你就会开心。 

为什么游戏能吸引孩子呢？因为游戏里面的级别、目标都非常清楚，比如打掉这个怪就能升一级。所以这一个个小的目标，实现之后不断出现的奖赏，就会让孩子分泌更多的多巴胺。我们教育为什么会麻烦呢？小孩子辛辛苦苦学了一学期，一考试排名倒数第二，怎么高兴得起来？没有小目标的驱动，就会变成这样。这是从生物学层次，或者是脑科学层次来分析得到的结论。
• 内在动机理论
从心理学角度，有很多学者在研究人类为什么喜欢玩游戏，包括心理学家、教育学家和游戏设计者。早期有一本书叫《游戏设计的理论与实践》，写得挺好的，都是当年纯粹的游戏设计者写的。 
Malone早期的研究的就是内在动机理论。最初拿80年代的小游戏让孩子们自由地玩，看他们喜欢玩哪个，然后总结规律。据此又设计了一系列差不多的小游戏，这个有背景，那个没背景，这个有声音，那个没有声音，再去做实验。然后提出人为什么喜欢玩游戏的内在动机理论，也就是下面这张图所提出的那些关键词：

因为以上的这些原因，所以你就特别喜欢玩游戏。比如说“好奇”，玩猜字游戏，通过揭示字的一部分来猜是什么字，猜得越快，你的得分就会越高。你们觉得这个游戏有教育价值吗？

当然是有的。第一，有助于人们认识字的结构，现在我们都是使用电脑了，很多人不会写字了。比如说，你们还有谁记得“彝族”的“彝”怎么写？我问过很多次，只有一个女孩子写得出来，因为她就是彝族人。
第二，你在脑子里想一个字的时候，你脑子里会过多少字？是不是会过很多字？这是什么思维？发散性思维，发散性思维就是创造力的核心。 
• 游戏与创造力的关系
谈到创造力，《人本主义》心理学家说，创造力的前提条件一定是自由的，自发的，无拘无束的，在一定的压迫之下很难迸发出创造力。所以游戏和这个是相通的，游戏有助于培养创造力。 
下图是2008年的独立游戏最高奖获得作品《蜡笔物理学》。这个游戏的制作人是一名来自芬兰的年轻人，芬兰那么小的地方，那么一点人，冰天雪地的，一会儿搞个《愤怒的小鸟》，一会儿搞个诺基亚手机，创造力真的很厉害。什么原因呢？有人说是因为天太黑了在屋子里没事做——这当然是句玩笑话。其实是因为芬兰的基础教育方式好，上课时间比较短，学生玩得很快乐，成绩还很好，创造力也不缺，你不觉得这是我们特别希望的教育形式吗？ 

这个游戏上面有一个小球，点这个小球，小球就会滚动。你可以在画面上画任何东西，任何东西都会具有质量和重量，都符合牛顿运动定理。最后，我们需要借助我们画的这些东西让这个小球砸中星星，这一关就算过去了。70几关都过去以后，你就变成小牛顿了。
这个男孩儿开发这个游戏只用了5天的时间，你能想象到吗？它背后的物理引擎其实是麻省理工学院的教授开发的。开发出来干什么呢？是给老师们用来教物理的。他用了蜡笔画这个外在形式，这也不是他的发明，这类游戏很早之前也有了，只不过这类游戏之前没有重力的概念。他把物理引擎和这种风格一合并就成了一个绝品，并且获得了独立游戏的最高奖赏。我个人认为，这是少见的几个好玩的游戏，而且真的对孩子学物理、数学、画图都是有帮助的。但其实，这个男孩子说他最初并没有想开发教育游戏，他只是想开发一个好玩的游戏而已。 

这个游戏确实能培养孩子的创造力。比如说上图的这一关，你们觉得咱们应该怎么过呢？是不是很简单，画个斜线，球不就顺着线砸到星星了么。但如果你把这个解法传到官网上，它们只会提示你：“我们不欢迎如此弱智的解法”。
那“非弱智”的解法是什么样的呢？咱们看看下面这张图：

通过图片可以感觉到这个玩家有当工程师的潜质，搞了一套非常复杂的机械系统，需要恰到好处才能砸中这个星星，差一点都不行，需要不断地调整力度和大小。有哪个孩子有这个毅力去解一个课本题目啊！
回想上初中、高中的时候有些同学就是这样的，面对一些简单的问题花了无穷的方法去解，结果成绩却并不喜人。但是这类孩子到毕业以后，到社会中游刃有余，因为他已经习惯用复杂的方法去解决问题了。而你却不是，不是说你不会，而是说你习惯了用简单的方法去解决简单的问题。当你面对复杂问题的时候，你有可能就被束缚了手脚。所以，不是你没有创造力，是你的创造力慢慢丢失了。我们拿这个游戏到不同年龄的孩子做过实验，通过观察不同年龄的孩子玩这个游戏，就能看出来创造力是怎么样一步步丢失的。就刚才那一关，每一个小学生给你的方法都不一样。 
• 游戏思维
随着孩子能力的提高，我们未必会采用纯粹的教育游戏了，但是要把游戏的元素、机制融入到教育当中，这就是我们现在特别崇尚的游戏化。这在商业领域特别热，把游戏元素和机制用起来，比如说钢琴楼梯，踩在上面能弹出钢琴的声音，就想踩一踩。这就是游戏化的内涵，把事情设计的比较有趣，让你心甘情愿做以前不愿意做的事情。
这样的例子非常多，比如说微信红包就是最典型的。你想想，你在微信红包抢的是钱吗？有些人发一分钱的红包，连电费都不够，你都抢。你很好奇到底是一分还是两分，你想不想知道，人就是好奇。几个人抢一个红包，竞争，不在乎抢到几分钱，在乎抢的比你快。因为这两个因素它变成了游戏，因为变成了游戏，全中国人都开始玩这个了。 火得这么快，我觉得也一定程度上推动了微信的发展。

我们也在努力把这个东西用到学习中，比如说我们和北京顺义西辛小学老师合作，小学老师都喜欢给孩子发奖票，别小看那个小东西，有一张白纸盖了一个“奖”字，孩子们可激动了。我们稍微改进，在每张奖票加了唯一的二维码，拿到以后回家妈妈一扫就累计到系统里面，记住有几张奖票了。时间长了发现不仅可以统计，而且可以分析。“孩子啊，你为什么总是拿语文奖票不拿数学奖票？数学是不是要下滑了？这就是分析功能，班主任、校长都可以分析。

其实游戏化不一定只是做游戏，我们现在特别重视MOOC （大型开放式网络课程） ，视频制作中也可以用游戏的方法。现在MOOC特别流行，但是核心问题是很多人看不下去，看一会儿就不看了。能不能让他们因为有趣接着往下看呢？我们做游戏化教学法MOOC的时候做了一个小尝试，每一个视频中间加了一个过渡视频，把整个视频串成一个大故事。视频的手绘风格的背景，看着像游戏，我们用真人只录了三天，10张图，这一套就弄进去了，取了一个名字叫轻度游戏化。

重度游戏化是我香港中文大学导师李浩文教授做的，他和墨尔本大学的教授合作，花了400万港元，好几个月时间，把中国的传统游戏故事融入到离散数学中。 

• 游戏精神
游戏精神是游戏最重要的价值。游戏是假的，但是人们对待游戏是非常认真的。游戏重过程不重结果，这对于今天的教育来说太重要了。顾明远老先生说现在的教育过于重结果不重过程了。其实我们现在平均寿命也就80多岁，在孩子1-2岁的时间是不是人生中最幸福的时候？没有烦恼的时候，应该过的很开心、很快乐，但是你去看看现在的小孩子学习很苦，尤其是高中，我们那时候就很苦了。现在的高中生，去教室看不到人，因为每个人面前堆那么多卷子，叫刷题。你说人生中能不能让他们过得更快乐一点呢？让他们像游戏精神一样，每天都去认真的学习，至于能不能考上名校不重要。
席勒说过一句话“只有当人充分是人的时候，他才游戏；只有当人游戏的时候，他才完全是人。” 

这句话我一直怀疑是不是翻译错了，后来我想一想也对，如果我是完全意义上的人，你们猜我这会儿最想干的是什么事？我特别喜欢大海，我小时候在河南林州红旗渠的故乡长大，见到最大的水面就是这么一个水塘。我特别喜欢看大海，如果我是完全意义上的人，我现在希望在海边溜达。如果你们是完全意义上的人，恐怕你们也不会在这里看我的报告。但是你为什么来了？我为什么来了？我们都是社会人，你不得不做一些社会让你做的事情。 
什么时候你才是完全意义上的人呢？打牌的时候，想出大猫就出大猫，想出小猫就出小猫。你们说我们是否应该考虑随着生产力的显著提升，让更多的人有更多的时间像人一样活着？我自己现在认为特别乐观，随着人工智能、机器人的快速发展，人类生产效率大大提升，所以将来就会有更多人有更多时间自由自愿的做你喜欢做的事，而不是做你被迫做的事。从这点上和游戏精神是相通的。 
• 小结
游戏动机是最基础也是最具操作性的价值，它强调利用游戏来激发学习动机。游戏思维则表示超出游戏形式，强调将非游戏的学习活动设计成“游戏”。而游戏精神则是最有意义的价值，强调学习者以对待游戏的精神和态度来对待学习过程和结果。三者的核心联系就是深层内在动机。让人因为自己挑战好奇而去做一件事情，而不是天天被外界的奖赏、压力逼着去做一件事情。其实不光是学习，生活中也是一样的。比如说高房价，都是反人类的，成天被房子逼着去努力工作。这是不应该的事情，每天高高兴兴的去工作，工作就是对你最高的奖赏，不需要考虑别的事情。 
三、教育游戏的未来发展趋势
我们再来谈一谈教育的未来发展趋势。在教育领域，我们特别重视《地平线报告》，它会预测未来几年哪些技术会对教育产生影响。他们经常会预报游戏化学习，基于游戏的学习，数字徽章等会在教育当中得到应用。而且有人分析过，他们的报告提出了37种新技术，只有7种被证实了，排第一位的就是游戏化学习，确实得到了应用。

未来的发展趋势，从技术角度，游戏化学习和移动学习相结合；和VR/AR相结合；与智能体相结合；与脑科学相结合；与人工智能、大数据相结合。 
• 移动学习是最好的载体
张超勇教授他们做了一个项目，教师在地图软件中设置热点，学生拿着平板电脑走到一个地方回答一个问题，走到一个地方拍一个录像等，叫户外移动式游戏学习。他跟我讲，过去我们做了一些游戏，有些老师不一定用，但这个应用香港老师特别喜欢用。
• 智能体相结合
我们现在在研究智能设备，比如说下图这个小方块，如果你有三个小方块，你就可以玩一个游戏。每一个小方块就是一个小电脑，有一个屏幕，它们不仅知道自己在哪里，还知道它的兄弟姐妹在哪里，知道彼此的位置和关系，这样三个人就可以玩这个游戏了，靠近就很开心。现在也开源了，如果有钱的话可以买很多个游戏玩。

你不觉得很好吗？因为在游戏化学习领域一定要反思和总结，才能真的学到东西，否则只剩下玩了。为什么你打了10年麻将都没有提升，因为每一局都是玩。如果打完一局停下来反思一下，这样水平会有提升。但是你说我是来打牌的还是学习的？你不会干的。但如果现在用这种方法做麻将，不需要停下来反思。打完一局以后手机上马上发一个报告，在这一轮你大约出错了几张牌。如果你们愿意的话，可以回到第几轮重新开始，而且还可以用大数据分析一下四川人打麻将的模式是什么，北京人打麻将的模式是什么，你不觉得很有意义吗？未来每一个教具都会变成智能体，这方面潜力无限。 
• 脑科学相结合
Lumosity网站做的非常好，里面有很多小游戏，培养脑的注意力等。你搬动这个导轨，让小伙子开进站里面。如果只有三个小火车，你觉得能搞定，如果屏幕上有10个小火车还能搞定吗？注意力是学习的基本能力，特别重要。 

斯坦福大学的Kesler教授拿这个游戏对一些特纳综合症儿童做过研究，这些儿童脑子受过一些损伤，他们的数学，尤其是空间数学学的不太好。他们后来发现玩这个游戏，数学成绩提高了，脑的活动模式也发生了变化。简单来说，这是教育领域特别尖端的研究内容，有的孩子某方面不是特别发达，我们是不是可以定制一些东西去定向的刺激那个模块。比如说手眼协调能力，怎么样定向训练呢？投篮就可以练定向协调能力，刺激那块神经区域，那块神经区域发达起来以后有助于他提升成绩。如果你不去定向刺激，你只是毫无目的刷题，你会发现刷那么多题还是那么差。 
关于这方面，我和学生裴蕾丝曾经花了几年时间做了一个20以内的加减法游戏。你们可能会说你有没有搞错，我今天下午就能给你整一个40以内的加减法游戏，你怎么搞了3年时间。其实，我们首先要了解加减法对于一个孩子来说很重要，这是打基础，这方面的知识学不好，对长远来说也有问题。 

我们先阅读了所有跟这有关的脑科学方面的文献，要把脑科学方面的研究成果找出来。比如说三通道理论，人们对数字一般有三种感觉：模拟数量，一个苹果、两个苹果；听觉言语，阿拉伯数字1、2、3；视觉数字，看到数字1、2、3。这三个必须耦合得非常好，他的数感才好。比如说看到墙上四个点，马上能想到4，这就是数感比较好。

教育学方面，我们把人教社北师大小学一二年级的四本教材每一道题目都分析了一遍，力求这个游戏符合教育学的需求。每一关练习5以内或10以内的加减法都按教材来，不同的关卡模拟不同的数字数量转换，这些都是考虑过的。比如说下图左边这个，模拟对模拟，上面小怪兽占两个位置，下面拖两个位置上去消掉。下面数字写着2，虽然只是一个位置，需要两个小方块，这就是转化的数量。 

如果真的想开发出能帮助学生学习的游戏，需要把各方面的研究成果、教育成果跟游戏设计结合起来。这方面我们也做了实验研究，觉得效果还不错。通过这个实验，也发现这类游戏开发的难度，主要在如何能真的提升他们的学习成效。 
• 未来的发展趋势，从应用角度
• APP小游戏应用于幼儿教育
• 小游戏和基础教育学科教学深度融合
• 情境类教育游戏和综合实践课程相结合
• 游戏化和STEAM、创客、编程教育相结合
• 游戏化和课外学习、教学管理相结合
• 游戏化和高等教育、继续教育相结合
数学学科教学深度融合，（见下图）这是一个小游戏，放在手机上的抖动者，可以摇晃着手机让分数落到指定位置，身体也要参与。 

情境模拟类游戏和综合实践学习相结合:《ECONAUTS》
维斯康辛他们搞了一个湖泊，一个真实的湖泊，小孩子可以在湖里面做虚拟的实验。在座的各位游戏开发者，如果你们真的有社会责任感的话，有条件的话给中国孩子搞一条数字长江、数字黄河、数字洞庭湖，真的很重要。有一个数字模型，小孩子都可以依托它做一些数字实验，因为真的去湖边是比较危险的。

和编程学习相结合：MIT Scratch，现在全世界都在搞MIT的Scratch，这种编程学习一定要跟游戏化相结合，我们也做过这样的研究，而且在一些学校用过了，把游戏化和编程教育相结合，把它做的像游戏一样，确实能提升它的计算思维。 
• 未来发展趋势，从学习角度
利用游戏促进自主学习，我们特别希望学生自主的去学习，没有动机何来自主？促进探究学习、项目学习、合作学习、翻转学习。这些学习对孩子的要求都是挺高的。现在更多的是被动式学习，坐在教室里听，反正只要坐着都行，这样不好。 

最后说一下北大学习科学实验室的理想和希望。我们希望研究人是怎么学习的，怎样促进有效的学习，怎样用技术促进有效的学习。我们特别希望和各位一起合作，努力让我们的学习更科学、更快乐、也更有效。不管你有没有错过过去20年游戏产业的发展，未来10-20年你一定要抓住教育游戏的风潮，因为它的前景非常广阔，谢谢大家。