發(fā)布時間：2020-06-05 08:51

【摘要】：學(xué)習(xí)者在游戲過程中普遍扮演著知識接收者的角色,但隨著時間的推移容易產(chǎn)生厭煩情緒,降低學(xué)習(xí)興趣,這一現(xiàn)象成為游戲化學(xué)習(xí)面臨的重要難題。為打破這一僵局,研究者結(jié)合教學(xué)實踐,嘗試在游戲世界中轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)者與游戲代理的角色定位,由學(xué)習(xí)者的“學(xué)”變?yōu)閷W(xué)習(xí)者的“教”,游戲代理負責(zé)接收學(xué)習(xí)者傳遞的知識成為可教代理,從而提高學(xué)習(xí)者興趣,鞏固所學(xué)知識,促進學(xué)習(xí)者積極的學(xué)習(xí)行為。鑒于此,本研究采用文獻研究法、評價研究法等系列研究方法,在教中學(xué)理論、強化學(xué)習(xí)理論的指導(dǎo)下,利用游戲開發(fā)工具,設(shè)計開發(fā)面向化學(xué)實驗操作的知識學(xué)習(xí)型可教代理游戲。本研究主要進行以下三方面的工作:(1)基礎(chǔ)理論研究。在查閱大量文獻的基礎(chǔ)上展開分析,針對可教代理內(nèi)涵、教中學(xué)理論、強化學(xué)習(xí)理論進行詳細闡述,確定可教代理學(xué)習(xí)技術(shù),明確可教代理型游戲設(shè)計策略。(2)可教代理型游戲設(shè)計模型建構(gòu)。在對建構(gòu)主義教學(xué)設(shè)計模型分析的基礎(chǔ)上結(jié)合問題解決視角,構(gòu)建可教代理型游戲的教學(xué)設(shè)計模型。借鑒現(xiàn)有相關(guān)系統(tǒng)、游戲元素、模型設(shè)計,結(jié)合可教代理運行機制,構(gòu)建可教代理型游戲的功能結(jié)構(gòu)模型。(3)可教代理型游戲?qū)嵗�開發(fā)。在教學(xué)設(shè)計模型和功能結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上,選取初中化學(xué)實驗操作知識,以強化學(xué)習(xí)算法為技術(shù)支持,在Unity平臺下借助C#語言開發(fā)可教代理型游戲?qū)嵗?并進行效果驗證。系列相關(guān)文獻的分析有效地推動研究工作的逐步開展,共取得以下三點研究成果:(1)從本研究的視角出發(fā),詳細論述可教代理內(nèi)涵和游戲設(shè)計開發(fā)相關(guān)理論,明確游戲?qū)嵗�開發(fā)的關(guān)鍵點,并為后續(xù)可教代理型游戲的開發(fā)提供了理論支持。(2)本研究構(gòu)建了可教代理型游戲的設(shè)計框架。借鑒現(xiàn)有成功案例,將可教代理的思想融入游戲環(huán)節(jié)設(shè)計中,強調(diào)學(xué)習(xí)者的主體地位和可教代理的學(xué)習(xí)機制,構(gòu)建可教代理型游戲的教學(xué)設(shè)計模型、功能結(jié)構(gòu)模型。(3)本研究設(shè)計開發(fā)面向初中化學(xué)實驗操作的知識學(xué)習(xí)型可教代理游戲。以魯教版初中化學(xué)課本中三個實驗操作為內(nèi)容來源,利用強化學(xué)習(xí)算法實現(xiàn)教學(xué)交互中可教代理的智能學(xué)習(xí)行為,呈現(xiàn)教中學(xué)環(huán)境,并使用后臺數(shù)據(jù)分析和問卷調(diào)查的方式驗證游戲效果。由于研究者研究時間、能力有限,所開發(fā)游戲?qū)嵗�雖實現(xiàn)可教代理的基本功能,提供教中學(xué)體驗,但仍存在不足之處,未來的研究工作將圍繞可教代理與其他學(xué)科知識的融合以及可教代理環(huán)境的豐富來展開。
【圖文】：

者認知能力的計算機代理。此定義一經(jīng)提出便獲得研究者的一致認可，指導(dǎo)著一系列研宄的開逡逑展。在現(xiàn)有教學(xué)代理豐富研宄的基礎(chǔ)上，從功能結(jié)構(gòu)角度出發(fā)將可教代理以元組的形式進行表逡逑示：ＴＡ＝邋（Ｅ，Ｐ，Ｒｔ．Ａ）。［５ｉ］具體關(guān)系如圖２－１所示，其中Ｅ代表與可教代理進行交互的環(huán)境狀逡逑態(tài)的集合，Ｐ代表可教代理所感知的環(huán)境中認知對象的集合，Ｒｔ代表可教代理向?qū)W習(xí)者學(xué)習(xí)并逡逑反過來提高學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的推理機制，，Ａ則代表可教代理可以采取的原始行動的集合。研究者所逡逑提出的可教代理的定義和模型為后續(xù)可教代理的發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。逡逑｜邐Ｊ逡逑Ｉ邋ｐ邐ＬＪ邋Ｒｔ邋Ｌ．邋Ａ逡逑Ｉ事件追蹤器邐決策者邐執(zhí)彳了器逡逑：邐邐｜逡逑圖２－１邋—般可教代理模型逡逑可教代理與教育需求直接相關(guān)，其設(shè)計的最終目的是促進學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)習(xí)者興趣，逡逑設(shè)計需滿足教中學(xué)的三個基本教育要求。首先，可教代理有能力學(xué)習(xí)來自學(xué)習(xí)者的新知識，以逡逑鼓勵學(xué)習(xí)者反思學(xué)習(xí)材料。其次，可教代理有能力應(yīng)用所學(xué)知識，并為學(xué)習(xí)者提供反饋，幫助逡逑學(xué)習(xí)者驗證和重新思考他們的教學(xué)。最后，可教代理有能力與學(xué)習(xí)者建立良好的關(guān)系，以鼓勵逡逑學(xué)習(xí)者更好地教學(xué)，從而促進學(xué)習(xí)者承擔起學(xué)習(xí)的責(zé)任。為滿足相應(yīng)的教育需求，研究者將其逡逑所應(yīng)具備的能力分為三種：可教性、實踐性、情感性

逑圖２－２強化學(xué)習(xí)模型逡逑強化學(xué)習(xí)的模型如圖２－２所示。主體通過與環(huán)境的交互進行學(xué)習(xí)，主體與環(huán)境的交互接口逡逑包括動作回報和狀態(tài)。交互過程可以表述為如下的形式：每一步主體都根據(jù)策略選擇一個動作逡逑執(zhí)行，然后感知下一步的狀態(tài)和回報，通過經(jīng)驗再修改自己的策略。主體的目的就是獲取最大逡逑化的累積回報。假設(shè)主體生存的環(huán)境被描述為某個可能的狀態(tài)集Ｓ，它可以執(zhí)行的動作集合Ａ，逡逑強化學(xué)習(xí)系統(tǒng)接受環(huán)境狀態(tài)的輸入ｓ，根據(jù)內(nèi)部的推理機制，系統(tǒng)輸出相應(yīng)的動作行為ａ，環(huán)逡逑境在系統(tǒng)動作ａ下，變遷到新的狀態(tài)ｓ１。系統(tǒng)接收環(huán)境新狀態(tài)的輸入，同時得到環(huán)境對系統(tǒng)的逡逑立即回報ｒ？。每次在某狀態(tài)Ｓｔ下執(zhí)行新動作ａｔ，主體會收到一個立即的回報ｒｔ，然后環(huán)境變遷逡逑到新的狀態(tài)ｓ＇ｔ，如此產(chǎn)生了一系列的狀態(tài)Ｓｌ，動作ａ，和立即回報ｎ的集合。逡逑強化學(xué)習(xí)技術(shù)的基本原理是：如果系統(tǒng)某個動作導(dǎo)致環(huán)境正的回報，那么系統(tǒng)以后產(chǎn)生這逡逑１７逡逑
【學(xué)位授予單位】：山東師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：G434;G633.8

【參考文獻】

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1 李馨;;融入“適應(yīng)性”的教育游戲結(jié)構(gòu)設(shè)計模型及實驗研究[J];遠程教育雜志;2015年02期

2 郭雷;;計算機游戲中的智能角色研究[J];計算機與數(shù)字工程;2013年01期

3 馬穎峰;隋志華;;教育網(wǎng)絡(luò)游戲中NPC與學(xué)習(xí)者置入感的關(guān)系研究——由Games-to-Teach項目想到的[J];電化教育研究;2009年06期

4 陳仕品;張劍平;;智能教學(xué)系統(tǒng)的研究熱點與發(fā)展趨勢[J];電化教育研究;2007年10期

5 張汝波,顧國昌,劉照德,王醒策;強化學(xué)習(xí)理論、算法及應(yīng)用[J];控制理論與應(yīng)用;2000年05期

6 蔣國飛,吳滄浦;基于Q學(xué)習(xí)算法和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的倒立擺控制[J];自動化學(xué)報;1998年05期

7 周國韜;問卷調(diào)查法芻議[J];心理發(fā)展與教育;1990年01期

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1 褚建華;Q-learning強化學(xué)習(xí)算法改進及其應(yīng)用研究[D];北京化工大學(xué);2009年

本文編號：2697800