中美游戲化學習研究熱點與趨向分析(2000—2022年)
——基于Biblioshiny程序的文獻計量

魏 婷

(南京曉莊學院 教師教育學院,江蘇 南京 211171)

國際游戲化學習的研究持續升溫且逐步向深度發展。美國游戲化學習研究走在世界前列,發表的文獻居于世界首位[1]。我國游戲化學習研究的熱度持續。從現有文獻來看,既有研究主要分析國際游戲化學習研究特點以及美國教育游戲發展等,缺乏對中美兩國游戲化學習研究的系統性梳理與整體研究圖景的剖析。

為了更好地了解中美游戲化學習研究的現狀和發展趨勢,本研究借由最新的Biblioshiny文獻計量工具,在比較的視野中剖析中美游戲化學習研究的格局與熱點、主題演變歷史與發展趨勢,認識中美兩國在游戲化學習研究方面存在的共性與差異。一方面,有助于厘清國內游戲化學習研究現狀和研究圖景,了解我國游戲化學習研究理論和實踐發展水平;另一方面,有助于挖掘我國學界有待進一步深入發展的空間,為我國游戲化學習理論研究和實踐創新更好地發展提供借鑒和參考。

1 研究設計

1.1 數據來源

數據來自兩個數據庫,其一是美國科學信息研究所的引文數據Web of Science(WoS)的核心合集(Core Collection)SSCI數據庫,其數據代表著國際社會科學研究的高水平成果;其二是中國知網(CNKI)中的核心和CSSCI數據庫,代表中文社會科學研究的高水平成果。二者均具有研究前沿的代表性。檢索主題詞為“游戲化學習”、“教育游戲”、“嚴肅游戲”,相應地英文檢索主題詞是“game based learning”、“educational game*”、“serious game*”;文獻類型精煉為“articles”、“review articles”;WoS數據庫語種限定為“English”;國家分別限定為美國與中國;文獻時間限定為2000年至2022年。數據檢索時間是2023年8月18日,共檢索到有效文獻4288篇,其中美國文獻2502篇,我國文獻1236篇(英文)和550篇(中文)。

1.2 分析工具

Biblioshiny是由意大利那不勒斯費德里克二世大學Massimo Aria博士基于Bibliometrix使用R語言進行二次開發完成的。Biblioshiny是基于網頁的數據分析框架,用戶可以在交互式網頁上進行相關的科學計量以及可視化分析[2]。Biblioshiny在文獻分析統計、網絡分析以及知識圖譜繪制方面具有較強的優勢,且開源免費,可以調用R語言可視化軟件包,支持WoS等多個數據庫中的數據導入,具有良好的拓展性[3]。近幾年,閔杰、侯建波[4],姜占好、康佳萍[5]使用Bibliometrix和Biblioshiny對語言學、多模態以及國際科研評價等領域的研究進行了科學計量及可視化分析。鑒于Biblioshiny在全流程的科學文獻計量以及可視化展示方面的優點,本文采用Biblioshiny對中美兩國游戲化學習研究成果進行文獻計量與可視化分析。

2 中美游戲化學習研究的文獻計量基本特征

2.1 發文量變化分析

發文量的年度變化一定程度上能夠反映出研究熱度的變化和未來發展趨勢。美國從2000年至2022年,游戲化學習研究發文量變化的年增長率是11.22%,總體呈現上升發展的趨勢。大致經歷了從2000年到2008年的低速發展時期,零星出現研究成果;從2008年開始研究熱度猛增,發文量急劇增加,到2017年這一趨勢進一步加劇,如圖1所示。

我國中文文獻發文量從2000年開始至2006年,也呈現低速發展的特點,之后發文量快速上升,至2009年發文量達到41篇,之后一直在這一發文量上下呈現穩定的波動狀態,總體上表現出平穩發展的趨勢,如圖2所示。我國英文文獻發文量從2000年開始至2012年左右,呈現低速發展的特點,此后開始增速,從2019年開始發文量激增,發文量年增長率達到了28.29%,如圖3所示?？梢钥闯?我國游戲化學習研究的熱度總體上呈現上升發展的態勢。

圖1 美國游戲化學習研究發文量變化趨勢(WoS)

圖2 我國游戲化學習研究發文量變化趨勢(NKI)

圖3 我國游戲化學習研究發文量變化趨勢(WoS)

圖4 美國游戲化學習研究的前十位機構-作者-載文期刊三基圖(WoS)

從發文量變化分析可以看出,中美兩國游戲化學習研究起步時間大致相當,在2008年之前都呈現出零星研究、低速發展的特點。之后,兩國呈現出持續上升、急速爆發的研究態勢。但兩國的研究爆發點略有不同,美國分別出現在2008年和2017年,我國則在2009年和2019年。

2.2 研究機構、作者與載文期刊耦合分析

圖4顯示了美國游戲化學習研究前十位的“機構-作者-載文期刊”交織網絡。其中,核心研究機構主要集中在佛羅里達州立大學、加州大學圣巴巴拉分校、北卡羅來納州立大學、俄克拉荷馬大學、羅格斯大學、密蘇里大學、中佛羅里達大學、密西根州立大學、威斯康星大學、阿拉巴馬大學;核心期刊包括Computers in Human Behavior、Computers &Education、Educational Technology Research and Development等,涉及教育技術、計算機科學、科學教育、健康游戲、嚴肅游戲等領域。

位列高產作者前十的分別是Fengfeng Ke、Richard E. Mayer、Victor Law、Chen Ch、Leonard Annetta、Bodzin AM、Bressler DM、Azevedo R、Lester J、Fernandez-Manjon B。其中,最具影響力的作者是Richard E. Mayer,他是加州大學圣巴巴拉分校心理與腦科學系教授,他的研究興趣主要在多媒體學習、計算機支持的學習和基于電腦游戲的學習,目前主要關注教育游戲有哪些特征能夠促進深度學習;其次是Fengfeng Ke,佛羅里達州立大學教育學院教育心理與學習系統系教授,研究重點是特定領域學習與游戲機制的整合設計;再次是Leonard Annetta,東卡羅來納大學教育學院數學、科學與教學技術教育系教授,研究興趣是探索嚴肅教育游戲對學生科學學習的興趣、結果與態度等的影響。

圖5 我國游戲化學習研究的前十位機構-作者-載文期刊三基圖(WoS)

WoS數據庫中我國游戲化學習研究的“機構-作者-載文期刊”三基圖(圖5)以及CNKI中的數據顯示:核心研究機構主要是香港教育大學、臺灣師范大學、香港中文大學、清華大學、臺灣科技大學、香港大學、華東師范大學、華中師范大學、北京師范大學、臺灣中央大學、北京大學、陜西師范大學等;核心期刊包括Journal of Educational Computing Research、Educational Technology &Society、Computers &Education、British Journal of Educational Technology、電化教育研究、現代教育技術、中國電化教育等。

發文量位列前十的作者分別是:Xie Haoran、Zou Di、Hwang Gwojen、Chen x、Wang m、Yasin a、Hooshyar d、Lim h、Shang Junjie、吳建華。其中,最具影響力作者位列前三的分別是:Shang Junjie(尚俊杰),北京大學教育學院學習科學實驗室主任,主要研究方向包括基于數字游戲的學習、學習科學與技術等;Xie Haoran(謝浩然),香港嶺南大學電腦與決策科學系教授,研究興趣主要是教育中的人工智能、機器學習等;黃國禎(Hwang Gwojen),臺灣科技大學數位學習與教育研究所教授,研究關注數字游戲對學生學習成績、學習動機等的影響。

3 中美游戲化學習研究的概念結構圖譜分析

3.1 關鍵詞共現網絡分析

圖6 美國游戲化學習研究關鍵詞共現網絡(WoS)

關鍵詞共現網絡(Co-occurrence Network)分析能夠反映出當前的研究主題。對不同關鍵詞的中介中心性進行可視化分析,可以發現和衡量關鍵詞的重要程度。每一個中心性節點表示一個關鍵詞,節點越大表示該關鍵詞出現的頻率越高。

參考圖6中心度的關聯線以及這些關鍵詞的聚類劃分,不難發現美國游戲化學習研究的關注點主要聚焦在五個方向:圍繞著嚴肅游戲的虛擬現實(virtual reality)、元分析(meta-analysis)、干預(intervention)等話題關注嚴肅游戲的技術實現、研究方法等;以游戲化學習為核心的心流(flow)、動機(motivation)、參與(engagement)、自我效能(self-efficacy)等關鍵詞顯示這一方向的熱點仍然是動機、學習體驗等主題;圍繞著教育游戲的關鍵詞評估(assessment)、反饋(feedback)、教學設計(instructional design)等則顯示教育游戲方向更加關注游戲的教學設計;另外,以核心關鍵詞視頻游戲(video games)為中心展現出新興的應用方向,如康復(rehabilitation)、體育活動(physical activity)、移動健康(mhealth)等;圍繞著游戲化(gamification)的研究則更加多元,如教育技術(educational technology)、溝通(communication)、設計(design)等。

圖7 我國游戲化學習研究關鍵詞共現網絡(WoS)

圖8 我國游戲化學習研究關鍵詞共現網絡(CNKI)

分析我國游戲化學習研究關鍵詞共現網絡(圖7和圖8)發現,也大致圍繞五個方面展開。其一,圍繞游戲化學習以及教育游戲,研究熱點主要聚焦在移動學習(mobile learning)、教師教育(teacher education)、創造力(creativity)、學習動機、學習科學、探究學習、學習體驗、學習效果、實證研究、教學設計、翻轉課堂、兒童閱讀等;其二,以嚴肅游戲為核心,關注虛擬現實、培訓(training)、安全教育(security education)、增強現實等;其三,圍繞教與學的策略(teaching/learning strategies),研究關注交互學習環境(interactive learning environments)、教學方法(pedagogical issues)、提升課堂教學(improving classroom teaching);其四,新興的技術應用,如人工智能,以及與此相關的學習分析等;最后,圍繞關鍵詞游戲化則表現出對學習環境、慕課等實踐應用環境的關注。

3.2 主題趨勢分析

主題趨勢(Trend Topics)分析展現了研究主題在一定時間范圍內主要作者關鍵詞的演進動態,能夠反映出某個時間段內的研究熱點及發展走向。

圖9 美國游戲化學習研究年度頻次前三位的作者關鍵詞爆發與持續時間

美國游戲化學習研究年度頻次前三位的作者關鍵詞的演進動態如圖9所示。其中,持續時間位列前三的是建構主義(constructivism),持續時間是從2005年至2014年,在2010年出現頻次高峰(2次);評價(evaluation),持續時間是從2010年至2018年,2011年頻次高峰(7次)出現;內在動機(intrinsic motivation),持續時間是從2009年至2017年,在2013年出現頻次高峰(4次)。分析演進動態可以發現,關鍵詞的生命期越長,說明圍繞關鍵詞的相關研究越發基礎與重要,這三個主題已漸漸演化為美國游戲化學習研究領域的基礎理論或經典問題。

主題頻次年度最高的關鍵詞除了嚴肅游戲(104次)、游戲化學習(91次)、教育游戲(48次)外,緊隨其后的3個關鍵詞是視頻游戲(40次)、學習(38次)和虛擬現實(33次),爆發的年度分別是2019年、2017年和2018年,這反映出近幾年美國游戲化學習研究的熱點。除此之外,還可以發現近幾年新興的研究主題有:氣候變化(climate change)、學習支持(learning supports)、自閉癥(autism)、干預和康復等。

圖10 我國游戲化學習研究作者關鍵詞爆發與持續時間(WoS)

圖11 我國游戲化學習研究作者關鍵詞爆發與持續時間(CNKI)

我國游戲化學習研究作者關鍵詞持續時間位列前三的分別是:動機、小學和創造力,頻次爆發的年份分別是2016年、2016年和2018年(如圖10所示)。主題頻次年度最高的關鍵詞除了游戲化學習(25次)、嚴肅游戲(21次)、教育游戲(10次)外,緊隨其后的是虛擬現實(9次)、學習(7次)以及動機(4次),頻次爆發的年份是2020年,2021年和2016年。近兩年新興的研究主題有:康復、自我效能、支架(scaffolding)、學習結果(learning outcomes)、桌游(board game)等。

CNKI數據顯示(如圖11),持續時間位列前三的作者關鍵詞分別是教育游戲(9年)、學習平臺(7年)、虛擬現實(7年),頻次爆發的年份分別是2016年,2012年和2014年。關鍵詞年度頻次由高到低前十位分別是:游戲化學習(60次)、教育游戲(24次)、游戲化(17次)、虛擬現實(4次)、游戲化教學(4次)、翻轉課堂(4次)、人工智能(4次)、設計(4次)、學習動機(4次)、學習效果(4次),頻次爆發的年份除了虛擬現實是2014年外,其余均在近五年。近幾年新興的關鍵詞有:學習活動、元分析、學習興趣、學習分析、人工智能、兒童閱讀、MOOC、增強現實、STEM、學習體驗、游戲機制、移動學習等。

分析關鍵詞共現網絡以及關鍵詞的演進動態可以看出,中美兩國游戲化學習研究既有共同旨向又有些許差異,主要表現在:其一,從研究聚類上看,美國嚴肅游戲的中心性最大,說明美國圍繞嚴肅游戲的研究最活躍。我國嚴肅游戲的研究僅在英文期刊中被篩選出且中心性小。相較于美國,我國嚴肅游戲的研究滯后[6];其二,動機是中美兩國學者共同關注的主題,且持續時間長。動機以及與此相關的主題如心流、沉浸等已演化為兩國游戲化學習研究的經典主題;其三,虛擬現實是中美兩國近些年研究持續關注的熱點問題,但兩國熱度爆發的時間點稍有不同,美國是在2018年,我國的文獻顯示在2014年(CNKI)和2020年(WoS),說明我國游戲化學習領域對虛擬現實的探索更早一些。圍繞著虛擬現實的新興技術及其應用是兩國近幾年研究的熱點,且未來仍具有較強的研究潛力。例如,建立以虛擬現實技術為基礎的學習評估系統,監測游戲化教學對學生學習成果和技能發展的影響;研究如何培養教師在虛擬教室開展游戲化教學的技能等等。

4 中美游戲化學習研究的知識結構圖譜分析

4.1 文獻共被引網絡分析

圖12 美國游戲化學習研究文獻共被引網絡圖譜

文獻共被引是指施引文獻中的參考文獻同時被其他文獻作為參考文獻的情況。文獻被引頻次可以作為評估文獻影響力的一個重要指標。

圖13 我國游戲化學習研究文獻共被引網絡圖譜(WoS)

分析美國游戲化學習研究文獻共被引網絡圖譜,如圖12所示。Gee JP的文獻被引頻次最突出,在美國游戲化學習研究中影響頗大。亞利桑那州立大學教師學院教授James Paul Gee在2003年出版的專著《What video games have to teach us about learning and literacy》中首次以教育學教授的身份嚴肅地審視玩電子游戲帶來的好處,由此爆炸性地開啟了美國游戲化學習領域的研究[7]。其次,Thomas M. Connolly等在2012年發表的《A systematic literature review of empirical evidence on computer games and serious games》探討了游戲對14歲及以上用戶的潛在積極影響,特別是在學習、提高技能和參與體驗方面[8]。

我國游戲化學習研究文獻共被引網絡圖譜顯示(圖13),影響力最大的是Juho Hamari等2016年發表的《Challenging games help students learn: An empirical study on engagement, flow and immersion in game-based learning》的文章,該文研究了在基于游戲的學習環境中,參與、心流和沉浸對學習的影響[9]。其次,是2005年Kristian Kiili發表的《Digital game-based learning: Towards an experiential gaming model》文章,研究創造性地提出了一種基于體驗學習理論、心流理論和游戲設計的體驗游戲模型,用于設計和分析教育游戲[10]。

圖14 美國游戲化學習研究文獻歷史被引網絡圖譜

圖15 我國游戲化學習研究文獻歷史被引網絡圖譜(WoS)

4.2 文獻歷史被引網絡分析

文獻歷史被引網絡圖譜以時間線為軸,呈現高被引文獻的歷時轉移,從而反映研究熱點的更替及發展。美國游戲化學習研究文獻歷史被引網絡圖譜如圖14所示。具體來說,從2004年左右開始,Mayer團隊就開始了基于認知科學的游戲化學習相關實證研究,探索個性化代理信息對學生記憶和問題解決遷移的影響(編號為1)[11]、教育游戲中反思提示和直接指導對學習的影響效應(編號為3)[12]、自我解釋融入教育游戲的方式(編號為4)[13]、敘事游戲在2小時以內對學生學術學習的影響(編號為7)[14],這些文章在相應年份具有相當的影響力,也說明在這一時期(2004—2012年間)美國游戲化學習研究的熱點圍繞著游戲化學習效果、參與動機、心流體驗等主題,顯示出以認知科學為基礎的實證研究特色。其中三篇文章(編號為10、11、12)涉及健康話題,使用了元分析方法[15-18],這說明美國游戲化學習研究在2014年左右開始探索以健康為主題的應用研究,這一主題的研究熱度一直持續且具有發展潛力。未來可以研究游戲如何影響健康行為,特別是促進鍛煉、健康飲食和藥物依從性等領域的行為變革,以及游戲化健康教育對社會健康水平和醫療成本的潛在影響等。

分析我國游戲化學習研究文獻歷史被引網絡圖譜(圖15)發現,2010年后相應年份影響力較大的文獻主要集中于游戲化學習在健康教育,尤其是青少年心理健康、性教育方面的研究(編號為1、2、4、6)[19-22],以及在語言學習領域的應用策略研究(編號為7、8、9)[23-25]。此外,最后一篇(編號為11)文獻對游戲化學習領域的情緒主題進行了系統地綜述[26],展露出這一主題未來的潛力。未來可以研究并創建有效的情感評估工具,以衡量學生在游戲化學習過程中的情感反應和情感智能的發展,探索如何利用游戲化方法,為學生提供個性化的情感支持,幫助學生克服焦慮、情感壓力等問題。

5 結 語

本研究運用基于R語言Biblioshiny程序的文獻計量方法,以Web of Science核心集數據庫和CNKI數據庫為數據來源,對中美兩國游戲化學習研究文獻進行計量和可視化分析,主要結論如下:

中美兩國游戲化學習研究文獻數量整體上呈現齊頭并進的增長態勢,尤其是在2018年前后研究熱度明顯上升;游戲化學習研究在中美兩國多學科交叉特色明顯;美國更加注重理論研究,分布學科也更為廣泛;中美兩國均對游戲的設計以及游戲對學生的影響十分關注;兩國對游戲化學習在生命健康、康復治療等領域的研究展現出興趣,同時圍繞虛擬現實的新興技術及其應用也是兩國近幾年研究的熱點且具有未來研究潛力。

從研究格局上看,美國游戲化學習研究的格局與我國稍有不同。美國以游戲化學習為中心和以教育游戲為中心的研究主題的關注點各有取向、特色不同。游戲化學習主要聚焦在動機、心流等基礎理論的研究,以認知科學與學習科學為基礎的實證研究特色鮮明,教育游戲則主要圍繞教學實踐展開,游戲教學設計與效能評估等主題一直是研究的熱點;而我國圍繞游戲化學習和教育游戲的研究主題則展現出交叉融合的特點,更偏向教學實踐應用研究,涉及學習動機、學習體驗、學習效果、翻轉課堂、兒童閱讀等主題。

盡管我國游戲化學習研究與美國起步大致相當,且都呈現出熱度上升的增長態勢,但就國際影響力來看,我國仍有相當的差距。首先,我國游戲化學習研究多集中于應用研究,理論基礎研究較為單一和薄弱?？紤]到游戲化學習研究涉及學科和應用場景的廣泛性,可從推動跨學科深度融合的角度開展研究,尤其注重與認知科學、學習科學、計算機科學等學科的交流與知識融合,從中挖掘游戲化學習研究的理論創新點;其次,我國游戲化學習研究仍需規范實證研究,注重科學研究方法的使用。我國學者可以結合國內豐富的游戲化學習應用案例,采用循證、規范的方法探討游戲化學習的科學命題,從描述性研究走向描述性研究與解釋性研究相結合,提高對現實問題的解釋力。

本研究存在一些局限與不足。采集的數據僅限于中美兩國學者在Web of Science的核心合集SSCI數據庫和CNKI中的核心與CSSCI數據庫,會遺漏游戲化學習研究的部分文獻,因此分析結果可能與實際存在一些偏差。此外,盡管中美兩國游戲化學習研究二十年有余,但從發展趨勢來看,仍未達到成熟階段,因此本文仍借由Biblioshiny程序的分析框架進行比較分析,待該領域研究更加成熟之后,可構建更為系統地比較分析框架,從宏觀到微觀更加具體而細致地分析與評估該領域的研究。