桌游设计促进可持续教育

可持续性

文章多角色情景议题‐情境型桌游的设计理念

1. 引言

1.1. 了解社会科学议题

随着科学技术的发展，公众在日常生活中经常遇到包含社会困境且与科学概念或技术相关联的问题。科学与社会内容是这些问题的核心方面，并且相互作用。这些问题被称为社会科学议题（SSIs）[1–3]。以往研究中社会科学议题的示例如下：（1）所涉系统，即SSI涉及科学与社会内容之间的各种关系，被认为是一个复杂系统；（2）公众与社会，因为社会性科学议题影响公众的生活和福祉，解决由此产生问题的最佳方案引起了广泛关注；（3）多种观点，因为社会性科学议题关系到公众的生活质量，在决定解决问题的方法时应考虑公众意见；（4）开放性，因为工业部门是一个复杂的系统，公众对此持有各种意见，问题通常是开放性的，有多种合理的解决方案[4]。SSI学习的目标是培养学生积极参与社会的实践能力和倾向性，例如内容知识、兴趣与动机、高阶思维以及实践共同体[5]。因此，本研究聚焦于以下三项基本能力：（1）科学界和社会对社会性科学议题的认识。这些方面相互关联，并包含众多相关因素。如果学生能够理解这些因素之间的关系，便能对该主题形成更全面的理解[6,7]。（2）个人责任与行动意愿，即个人责任会影响公众积极应对社会性科学议题的意愿[8,9]。然而，公众通常并未意识到自己有责任帮助解决此类问题，这使得难以促进对社会性科学议题的积极倾向性[10–12]。（3）为公共利益采取的个人行动，因为应对社会性科学议题具有公共利益，那些主要关注个人利益而牺牲公共利益的公众成员可能对这些主题产生负面反应[10,13]。因此，提升学生为公共利益采取的个人行动对于社会性科学议题的学习至关重要[14]。

教师主要通过在情境学习中使用模拟体验，来促进学生对SSI（社会性科学议题）的认知和态度[15,16]。福克斯和卢普（2018）开发了基于角色扮演的教育工具，以帮助学生理解涉及生物学、地理学、社会学和政治学等复杂因素的入侵物种相关问题[17]。此外，为了增强年轻人对公共问题的兴趣和参与度，查瓦拉和卡什ing（2007）建议教师让学生分享自身经历，使他人能够从分享者的视角去想象并模仿这些经历，该建议基于实验研究和综述得出[18]。另外，阿尔斯兰、莫斯利和奇德莫格鲁（2011）开发并实地测试了教育游戏EnviroPoly，他们报告称该游戏具有激发学生学习兴趣和提升其学习相关议题乐趣的潜力[19]。这些研究采用了具有角色扮演式学习特征的方法，在学习社会性科学议题方面似乎具有有效性。

1.2. 角色扮演在学习中的应用及其可能的缺点

角色扮演是一种通过考察主题在现实世界问题中的角色来理解该主题的学习技术。它模拟了一种环境，使参与者能够体验与某一主题相关的特定身份。这会激励参与者投入任务，并就相关主题表达自己的观点。这种技术有助于阐明问题所涉及的系统以及采取行动背后的思维过程，从而促使人们对该情境下的潜在解决方案进行反思[20,21]。角色扮演使参与者以不同的方式获得知识，并改善他们在现实世界背景下的问题解决方法。这种技术促进了视角的转变，这对于促进问题解决行为是必要的[14]。

学习社会性科学议题（SSI）的目的是为了解决公共问题。由于基于SSI的学习具有开放性，因此在解决问题的方法上存在各种不同的观点。为了使解决方法有效且一致，参与者就这些方法达成共识至关重要[1,22]。因此，在一些情境化学习案例中，教育者将学生分配到不同小组，让每位学生扮演一个角色来应对特定问题，以教会他们如何达成共识[16,23]。然而，不同角色的分配可能导致学生学习成果的差异。参与者必须选择一个角色进行扮演，从而通过其所采纳的视角参与学习，而他们通常只关注自身利益而忽视他人。如果学生在同一课程中扮演与其他学生不同的角色，所获得的内容也会不同，这在使用多角色情景时可能导致学习成果的多样性偏差[14,21,24]。此外，在SSI中，人们在做决策时关注他人的主题和多种视角非常重要。因此，我们对SSI学习的这一方面进行了研究。

1.3. 适用于多角色情景的棋盘游戏

棋盘游戏可以成为促进SSI（社会性科学议题）情境化学习和多角色情景的合适工具。棋盘游戏使玩家处于一种面对面的情境中，必须使用配件并遵守规则以实现游戏目标。这些特点使得棋盘游戏成为用于学习的严肃游戏。严肃游戏是一种以教育为主要目标的游戏，包含旨在传授知识或技能的教学活动。因此，严肃游戏需要呈现学习内容，并提供一种将娱乐与学习无缝融合的混合式学习体验[25–27]。严肃游戏通常设计有促进认知学习的特征，例如协调游戏目标与学习目标、通过社交和游戏支持激励玩家以协助目标达成，以及构建用于监控和调整认知的反馈机制[28–32]。

先前的研究表明，棋盘游戏的某些特性可以创造一个自主学习环境，鼓励通过角色扮演进行体验式学习、激发目标导向动机、获取程序规则和机制的知识，以及通过玩家互动实现社会性学习，这些均被应用于基于SSI的学习中。Juan 和 Chao (2015) 设计了一款名为“绿色建筑”的棋盘游戏，通过游戏反馈机制向学生传授建筑、工业与环境之间的关系[37]。Mostowfi、Mamaghani 和 Khorramar (2016) 开发了一款教育类棋盘游戏，用于教授玩家关于回收利用的知识。在没有教师或其他人员管理游戏活动的情况下，达成游戏中的回收目标可显著提升知识和自我效能成果[38]。另一款模拟角色扮演的棋盘游戏名为“保持冷静”，它让玩家了解到某些工业活动会导致温室气体增加并引发气候变化[39]。

这些发现表明，棋盘游戏能够提升学生对社会性科学议题的理解以及对基于SSI学习的态度。然而，这些研究主要关注特定知识的学习和对议题动机的提升。如果我们希望确认基于SSI环境的特征（如所涉系统、公众与社会、多种观点和开放性），促进参与者的表现（如知识、责任和公共行动），并在基于SSI的教育中鼓励参与者关注他人，本研究认为应开发具有以下具体特征的棋盘游戏：

多角色模拟 ：多角色模拟使每位参与者扮演与其他参与者不同的角色。它通过模拟多种观点，在游戏中呈现关于SSI的综合性主题。在同一款游戏中模拟不同角色，能让参与者理解自己和他人的角色在主题中的参与情况，同时学习如何就SSI达成共识[23]。

系统性情境 ：在设定多角色模拟后，我们需要设计一个系统性情境，该情境通过棋盘游戏的两个特征——程序规则和反馈机制，构建社会性科学议题（SSI）中基于科学和社会的系统。系统性情境将议题中的系统模拟到游戏过程中，并将受影响因素之间的关系模拟为机制。通过适当规则的设计，复杂概念可以被简化与整合。因此，通过玩游戏[24]，系统性情境能够提升参与者对议题中主要内容的知识和态度。系统性情境有助于实现系统性学习，进而通过反思性目标提升参与者的元认知。

反思性目标 ：反思性目标由游戏中的目标导向演变而来。其目的在于激发参与者的个人元认知，使其关注包括自身和他人在内的各种主题。该目标包含影响游戏持续的隐藏的关键因素，这些因素受参与者所扮演角色的影响，例如公共利益、组织支持和资源维护。如果参与者未能意识到这些关键因素，并在决策时忽视他人的发展，则所有人将输掉游戏。输掉游戏会使参与者识别出隐藏的关键因素，并调整自身行为。

因此，如果学习者想要实现他们的目标，就需要运用公众思维，并采取对他人有利的互惠行动。

社会互动 ：这一理念是创建一个类似于真实社会的互动环境，参与者可以在其中就公共问题与他人分享自己的观点。特别是当游戏即将失败时，它为玩家提供了识别问题并提出解决方法的机会。

研究表明，棋盘游戏设计的四个方面能够适用于社会性科学议题学习。本研究的框架如表1所示，有助于参与者（1）形成对某一组织的看法，（2）增强其知识与责任，以及（3）关注其他参与者的主题。

设计理念	棋盘游戏特性	SSI环境	SSI学习的设计理念
1. 多角色模拟	角色扮演模拟	多种观点	•建立角色观点 •学习达成共识
2. 系统性情境	•程序规则 •反馈机制	科学与系统	•构建议题知识 •改善对议题的态度
3. 反思性目标	目标导向	公共问题解决	•促进个人元认知 •关心公共问题 •关注他人
4. 社会互动	玩家互动	社会与公众	•建立角色观点 •关注他人 •沟通问题中的行为

1.4. 研究目标

本研究基于四项设计理念，即多角色模拟、系统性情境、反思性目标和社会互动，开发了一款名为“水方舟”的议题‐情境型棋盘游戏。这些特征有助于参与者构建对游戏角色的看法，并提升其水资源适应能力。此外，参与者会关注他人并理解游戏中其他角色的主题，从而消除学习成果之间的差距。

研究目标概述如下：
1. 开发一款包含涉及多角色情景的四项设计理念的教育类棋盘游戏；
2. 评估参与者对组织的看法；
3. 评估参与者在不同组织背景下的表现差异；
4. 探讨设计理念在提升参与者对其他角色主题关注方面的效用。

2. 材料

2.1. 水方舟概念

水资源适应（WRA）是一个多学科社会性科学议题（SSI），涉及在气候变化影响下实现水资源（WR）可持续性的方法。这些方法聚焦于水资源管理，包括水资源的供给与需求、水足迹以及社会对水资源的影响。表2列出了“水方舟”（Water Ark）的学习目标，包括水资源知识（WMK）、对水资源的个人责任感（PRWR）以及为公共利益采取的个人行动（PAPB）。

学习目标	内容
WMK	参与者应了解水资源适应中的水资源管理，例如水资源维护、水资源的供给与需求、水足迹以及其影响 社会对水资源问题的影响
PRWR	参与者应对水资源环境有个人责任 在水资源适应方面的行动意愿，例如关注饮水卫生并表达关于水资源问题的看法
PAPB	参与者应意识到WRA问题与公众，并具有涉及公众和水利益的个人行动。例如，他们采取行动对损害公众利益的行为提出异议。

2.2. 水方舟的设计与规则

在提供了《水方舟》的学习目标和基于水资源管理的概念后，引入了四项设计理念，即多角色模拟、反思性目标、系统性情境和社会互动，以提升参与者的胜任力并消除学习成果中的差距。因此，在《水方舟》中引入设计理念的目的是构建与水资源适应相关的角色、系统和互动，从而改变参与者对水资源适应的意见、知识和元认知。《水方舟》已经开发和修订了四年多，并由认知心理学家、科学教育研究者和环境教育专家进行测试，以确保游戏的质量和有效性。此外，我们还评估了参与游戏活动的学生的动机。测量工具为包含17个条目的五点李克特量表，结果显示平均值为4.32（高动机，来自李克特量表问卷，其中5为最高动机）。

1. 多角色模拟 ：基于负责水资源管理的人员，模拟了参与水资源适应的四个主要组织。例如，负责提供水资源的组织是政府，而与水资源需求相关的组织则位于工业部门、农业部门和公共行会。每个组织都有各自的生产水平、活动或行动，这些活动可能促进本组织或其他组织的发展（图1）。例如，政府负责制定社会和经济系统，农业部门负责食品生产，工业部门负责电气设备生产，公共行会则负责为公众提供清洁可饮用水。

2. 系统性情境 ：被用于构建水资源管理系统[41,43,44]，包括水资源维护、水资源供应、水资源使用与消耗以及水的社会学和经济效应。基于该系统和学习目标，《水方舟》设计了四个模拟现实世界情景[24]：

• 系统性影响 ：此情景包含两个部分。一部分称为“气候影响”，参与者需要抽取一张气候卡并投掷骰子。结果对应年平均降雨量。另一部分称为“系统制定”，政府应为此轮设定水价和税收。
• 产品交易 ：在此情景中，所有组织应进行三项活动。首先，它们从公共水库中获取可用水资源以进行资源获取。其次，组织根据人力资源、水资源问题、生产成本和产品价格进行产品生产。第三，组织通过产品交易获取产品或赚取资金。
• 技术发展 ：政府和工业部门通过改进技术来提高水的利用效率。
• 国家生存 ：教师检查公共卫生。公共卫生是组织在游戏中的评分指标之一。这些指标由组织提供充足食物和清洁饮用水的情况决定。

不同的组织在各种情景中处理不同的主题。参与者在每种情境中运用各种策略来获得最高分并完成小目标。表3展示了每个组织在每次游戏事件中所面对的主题。所有组织通过七次事件探讨水资源管理的各个方面。

3. 反思性目标 ：是水方舟的核心理念。通过以下三种布局来促进参与者的反思：

• 综合评分指标 ：这些指标不仅根据环境指标（如水资源和公共卫生）进行评分，还结合了经济指标（如组织的现金）进行评分。每个组织相互竞争，力求获得最高分。然而，如果公共健康下降到某一水平以下，游戏将终止，从而促使玩家持续关注当前情境。
• 联动指标 ：这些指标在游戏中会受到其他因素的影响。例如，如果一名玩家希望赚取更多金钱，就需要水资源进行生产，从而导致可用水资源减少。水资源问题加剧会导致公共卫生状况下降，进而可能导致所有参与者失败。因此，玩家必须不断评估和调整自己的游戏行为，以应对其对各项指标造成的影响。
• 公共指标 ：可用水资源和公共卫生与其他组织相关。可用水资源由所有人共享，所有组织在使用可用水资源时都必须考虑公共卫生。为了获得高分，参与者必须考虑公共条件。

根据这一思路，在游戏《水方舟》中，一个组织的主要目标是获得最高分。分数由该组织的现金、水资源以及公共卫生成分组成（图2）。在反思性目标设定下，如果参与者只关注自身利益而忽视公共利益、可用水资源和其他组织，则会得到较低分数或输掉游戏。因此，他们需要考虑如何维护公共卫生，并密切关注其他组织及相关主题。

4. 社会互动 ：指的是社会的真实运作模式。参与者被分为若干组，组内需要团队合作才能在游戏中获胜。游戏设计为在每个游戏事件中（气候影响和国家生存除外）开放社会与互动环境，例如针对水价和税率进行争论、请求生产产品以及争取特定利益。此外，各组之间可以自主地进行竞争、谈判、合作或开展讨论。

2.3. 水方舟的游玩过程

水方舟旨在引导参与者体验与水资源适应相关的各种角色。根据系统性情境和社会互动的设计，水方舟构建了一个包含四个情景的顺序流程，提供了一个开放且互动的决策环境。参与者可以规划并执行自己的策略，也可以与其他参与者竞争或合作。因此，他们能够采用多种策略来实现目标，从而为玩家提供了灵活性。游戏流程如图3所示。

游戏开始时，参与者被分为四个团队。每个团队需选择一个角色，扮演以下角色之一：政府、工业部门、农业部门或公共行会。随后，参与者将在每轮中面对七次事件，直至游戏结束。依次出现的情景包括系统性影响、产品交易、技术发展和国家生存，共包含七次事件。在每轮中，参与者可以实施策略，并与其他玩家互动以获得更多的利益。游戏共进行四轮，游戏时间约为120分钟。获得最高分的组织即为获胜者。该过程旨在提升参与者的知识水平和WRA能力，并帮助他们理解与水资源适应相关的系统。学习者也将意识到社会性科学议题与公众及其他组织密切相关，因此应密切关注与其他角色相关的话题。

3. 方法

3.1. 测量

在本研究中，我们设计了以下四项测量指标来评估参与者的表现：

WMK测试 ：该测试包含11道多项选择题，用于评估参与者对水资源管理概念的理解。这些问题涉及《台湾气候变迁调适策略》[41]的内容。WMK测试中的11个项目涵盖四个组成部分，即水资源维护、水资源的供给与需求、水足迹以及社会对水资源的影响，例如：“以下哪一项耗水量最大？(a) 200 g鸡肉；(b) 200克大米；(c) 200克蔬菜；(d) 200克牛肉”以及“气候变化可能增加水资源短缺的风险。以下哪种适应方法最合适？(a) 修建水库以增加储水能力。(b) 开发山坡地并寻找山泉水。(c) 顺应自然，自然能够自我调节。(d) 全国节约用水不浪费”。在测试中，要求参与者选择答案。学生每答对一题得一分。

PRWR问卷 ：该问卷包含17个问题，旨在评估参与者对水资源环境的责任（10项）以及对水资源问题采取行动的意愿（7项）[45]。问题示例如“您是否关心您家附近的饮水卫生？”以及“您是否会主动表达对水和环境问题的看法，并在日常生活中实施您的想法？”该问卷采用五点李克特量表进行回答（非常同意、同意、中立、不同意、强烈不同意），要求参与者从五个选项中选择最能反映其感受的一项。该问卷的内部一致性信度系数为0.85（Cronbachα）。

PAPB问卷 ：该问卷用于确定参与者在棋盘游戏中是否实施了具有公共效益的行动，以评估PAPB。问卷包含五个项目，其中包括“在游戏中，当某个组织过度利用水资源而未考虑其他组织的需求时，我采取行动提出异议。”如果采取了任何行动，参与者回答“是”；否则回答“否”，共五个问题。

自我评估问卷 ：该问卷包含开放式问题，用于收集参与者在玩《水方舟》后对其所在组织的个人看法。此外，还要求参与者就多角色情景中消除学习差距的设计理念提出自己的想法。参与者的编号分别为：政府#GM01–#GM05，农业部门#AS06–#AS10，工业部门#IS11–#IS15，公共行会#PG16–#PG21。

3.2. 程序与统计分析

本研究在台湾一所平均百分位排名（PR）约为53的大学（学校总数为160所）进行。共有21名参与学生，年龄在18至20岁之间，其中男性9名，女性12名。参与者来自一门名为“环境科学议题”的通识课程，意味着他们对WRA问题的常识和背景知识可能较为普通。需要注意的是，小样本量是本研究在讨论和推广其结果时的一个显著局限性。

参与者被随机分为四个小组，每组三到四人。为了评估参与者的学习成果，在研究设计中采用了前测和后测。研究过程如表4所示。本次Water Ark研究包含两个主要活动。第一个活动是学习并理解游戏流程。第二个活动是进行带有多角色模拟的正式角色扮演游戏。每个活动耗时2小时。

时间	内容	工具
30分钟	前测	• WMK测试 • PRWR问卷
30分钟	游戏规则说明	游戏规则说明
120分钟	水方舟的第一个活动	棋盘游戏：水方舟
120分钟	水方舟的第二个活动	棋盘游戏：水方舟 • PAPB问卷
30分钟	后测	• WMK测试 • PRWR问卷 • 自我评估问卷

所采用的数据收集与分析方法如下：（1）采用内容分析法，通过参与者在游戏后填写的自我评估问卷，评估他们对自己所在组织的看法。（2）在游戏前后实施了WMK测试和PRWR问卷，PAPB问卷用于评估参与者在游戏过程中及之后的表现。采用配对样本t检验和功效分析来评估参与者的学习表现。由于本研究的小样本量，还根据效应量对数据进行了分析。（3）为分析各组织之间参与者表现的差异，从WMK测试、PRWR问卷和PAPB问卷中收集数据，并进行协方差分析(ANCOVA)。

4. 结果

4.1. 组织中参与者的恰当观点

根据自我评估问卷的结果，各组织中的学生形成了适当的看法。扮演政府角色的学生认识到，政府通过制定社会和经济系统在水资源适应中发挥关键决策作用。例如，应合理分配水资源以优化其利用。

• GM01: 在玩这个游戏时，我理解到政府所做的决策非常关键，需要照顾到每个人。

• GM02: 政府必须考虑所有其他小组的需求。我们应该有效分配资源，否则可能会导致饥荒。

• GM03: 我认为政府应该根据具体的实际需求制定合理的水价系统，并提高水资源利用效率和实际效益。

• GM04: 我认为政府对政策有很大影响。

• GM04: 我们小组制定了奖励法规：如果有人节约用水，就可以获得奖励。此外，该政策还鼓励工业部门生产节水设备。

• GM05: 由于工业部门可能会消耗大量水来赚钱，我们应该设定更高的水价以防止他们浪费水资源。

农业部门组的学生意识到该部门在水资源适应（WRA）中作为粮食生产者的角色。此外，他们还指出该组织严重依赖水。

• AS06: 农业用水量非常大。

• AS07: 农业能够生产食物以决定公众的生存。

• AS08: 对于农业来说，我们面临的天气类型非常重要。

• AS09: 事实上，农业的责任是食品供应，但其产品非常依赖天气。

工业部门的学生报告称，他们部门的角色是生产技术产品，出售给或其他组织提供帮助。

• IS11: 我认为工业部门生产的产品实际上对人们非常重要。

• IS12: 在游戏中，我们认为工业部门的行为是通过销售产品来赚钱。

• IS13: 如果我们成功生产和销售产品，就能赚到很多钱。

公共行会的学生认识到公共行会在人力资源分配和最大化公共利益方面的作用。

• PG16: 我们的主要责任是向其他小组提供人力资源，以生产产品。需要合理分配人力资源。

• PG17: 公共行会负责提供人力资源，其数量将影响每个组织的生产。

• PG18: 公共行会需要考虑如何最大化公共利益。

4.2. 参与者的积极表现

在表5中，后测的正确回答填充率平均值（表5中的CAFR）为75%，高于前测的66%。此外，根据t检验结果，后测在水资源的供给与需求（t(20)= 3.20，p< 0.01）和WR管理测试（t(20)= 2.89，p< 0.01）方面的得分均显著高于前测。水资源维护、社会和经济对水资源的影响以及水足迹这三个项目的前测与后测得分差异不显著（分别为t(20)= 2.89，p= 0.36；t(20)= 2.89，p= 0.43；t(20)= 2.89，p= 0.10）。由于观测效力较低，无法确切断言统计显著性是受样本量限制所致，但前测与后测的效应量系数较高（0.14–0.71）。学生理解节约公共用水是一种合适的适应方法，并且能够恰当地理解环境保护与经济发展之间的关系。

根据自我评估问卷的内容，参与者还表示，在玩游戏后，他们意识到水资源适应问题既是科学问题也是社会问题，且水资源在组织的发展中起着至关重要的作用。

• AS08: 除了经济发展外，我们不能忽视水的重要性。我们应该认真思考如何在经济与水资源之间保持平衡，以实现水资源的可持续利用。

• AS09: 由于台湾的食物水足迹较大，政府应积极推广先进的节水技术并支持节水农业。

变量	Mean (SD)	CAFR	t	p值	观察值	功效	效应量
水资源维护	后测 2.52 (0.68) 前测 2.33 (0.91)	85% 78%	0.94	0.358	0.07	0.24
供给与需求的水资源	后测 2.24 (0.77) 前测 1.71 (0.72)	75% 57%	3.20	0.004	0.50	0.71
社会的影响 WR的经济	后测 1.38 (0.67) 前测 1.29 (0.64)	69% 65%	0.81	0.428	0.07	0.14
水足迹	后测 2.14 (0.48) 前测 1.95 (0.50)	71% 65%	1.70	0.104	0.16	0.38
WR管理测试	后测 8.29 (1.55) 前测 7.29 (1.68)	75% 66%	2.89	0.009	0.42	0.65

表6展示了参与者在PRWR问卷中的表现。后测成绩的数值显著高于前测成绩（t(20)= 4.21，p < 0.01 且 t(20)= 4.77，p< 0.01）。此外，效应量较大（1.53, 0.90）。问卷中评分较高的项目示例包括“认真思考为环境保护而节约和再利用水资源”、“鼓励家人和朋友购买节水设备”以及“积极形成环保观点”。因此，参与者普遍表示他们有动力对水资源环境负责：

• PG18: 我将更加珍惜水资源，并开始关注与水相关的问题

• PG20: 我会将课程中学到的正确使用水资源的观念告诉我的朋友和家人，以实现水资源的可持续利用。

变量	Mean (SD)	t	p‐值	观察值	功效	效应量
责任 for the WR	后测 4.41 (0.39) 前测 3.76 (0.46)	4.21	0.000	0.67	1.53
意愿 采取行动的意愿 （WRA）	后测 3.99 (0.52) 前测 3.56 (0.42)	4.77	0.000	0.81	0.90

表7展示了参与者在玩“水方舟”游戏过程中为公众和水资源利益所采取的行动。第二次游戏后的结果相较于第一次有显著改善（t(20) = 4.05，p< 0.01），效应量较大（1.10）。学生可以通过支持为公众生产节水设备以及防止水资源的不当使用来采取行动。这些发现与自我评估问卷的结果一致：

• IS11: 我认为我们可以从自身行为出发，影响周围的人，从而产生“蝴蝶效应”。

• PG16: 我将把所学付诸未来的行动。

• PG20: 在现实生活中，水的概念非常重要。我们必须减少浪费水的行为，并阻止人们做出浪费水的举动。

变量	平均值（标准差）	t	p值	观察值	功效	效应量
采取的行动在 游戏 后测	3.31 (1.04) 前测 2.14 (1.08)	4.05	0.000	0.44	1.10

4.3. 不同组织间参与者表现的无显著差异

表8展示了各组织之间参与者的工作记忆知识（WMK）的差异。协方差分析（ANCOVA）结果显示，在大多数类别中，来自不同组织的参与者在知识方面未观察到显著差异。唯一显著的差异体现在水资源的社会与经济方面。扮演政府角色的参与者比农业部门组的知识更多（F = 1.57 且 p= 0.23，见表8）。这些结果表明，学生的组织并未导致学习成果上的关键差异。

以 前测成绩 为协变量，对 学生的PRWR后测成绩 进行协方差分析 表明，其他三个 组织 之间不存在显著差异（F= 1.71 和p= 0.20，见表9）。值得注意的是，公共行会组 的 学生 表现出更高的 意愿在水资源适应方面采取行动（F= 7.39 且 p< 0.001），比其他小组更积极。此外，游戏内PAPB问卷的结果表明，公共行会组比工业部门组采取了显著更多的行动（F= 2.07 且 p= 0.14，见表10）。

变量	SS	df	MS	F	p	事后
水资源维护	组织 0.39 错误 7.72 总计 143.00	4 15 21	0.09 0.52	0.19	0.93
水资源的供给与需求	组织 1.21 错误 7.74 总计 117.00	4 15 21	0.30 0.52	0.59	0.68
水资源的社会与经济影响	组织 1.48 错误 3.53 总计 49.00	4 15 21	0.37 0.24	1.57	0.23	政府 > 农业部门
水足迹	组织 0.24 错误 3.40 总计 101.00	4 15 21	0.06 0.23	0.26	0.89
WMK测试	组织 10.34 错误 24.72 总计 1490.00	4 15 21	2.59 1.65	1.57	0.23

变量	SS	df	MS	F	p	事后
对水资源环境的责任	组织 0.43 错误 1.23 总计 340.78	3 15 20	0.14 0.08	1.74	0.20	PG> IS
采取行动的意愿WRA	组织 1.79 错误 1.21 总计 327.39	3 15 20	0.59 0.08	7.39	0.00	农业部门>工业部门; 公共行会 >政府; 公共行会>农业部门; 公共行会>工业部门

变量	SS	df	MS	F	p	事后
公众行动	组织 5.14 错误 13.22 总计 256.00	3 16 21	1.71 0.83	2.07	0.14	公共行会 > 工业部门

5. 讨论

5.1. 形成角色观点的情境问题

自我评估问卷的结果表明，每个与水资源适应相关的组织中的参与者都认为游戏中涉及的主题与现实世界问题相似。学生报告称，政府团体关注资源的供应和分配，并利用经济体系和政策制定最优的适应方法。水资源适应是应对气候变化以确保水可持续性的主要响应策略之一。因此，政府在规划水资源可持续发展的政策时，必须重视这一主题[41,43],例如提高用水效率、建立水资源分配机制以及提供供水来源。农业部门在生产食品产品时消耗大量水资源，是一个关键组织，因为水资源问题受到气候变化的影响。必须考虑食品产品的水足迹，并制定相应的生产计划以实现水资源适应，这至关重要。我们的结果表明，本研究中的学生对这些主题形成了显著的观点。工业部门的参与者也报告称，这些主题与现实世界问题相似，例如在生产商品以赚钱、节水或开发水资源适应技术之间进行选择[47]。此外，扮演公共行会的学生指出，他们的主要责任是最大化公共利益[13]。

该游戏通过角色扮演和体验系统性情境，帮助学生形成观点。这些活动使参与者能够在特定框架内应用自己的想法与能力，从而拓展他们的想法与能力[48]。此外，它为学生提供了思考职业情境的机会[2]。同时，该活动还能加强参与者对与社会性科学议题相关的不同立场之间关系的理解[23]。以往研究中的学生也报告了这些效果。例如，#PG17 和 #IS11 报告了关于角色扮演和系统性情境的情况，而 #AS08 和 #PG16 报告了关于社会互动的情况：

• PG17: 当我开始参与这一情境时，我对所扮演角色的主题有了更深入的理解。

• IS11: 我们注意到，这个游戏情境就像现实世界一样。我们应该谨慎生产人们愿意购买的产品，以增加我们的收入。

• AS08: 水价对我们的影响非常大。我们组织在食物生产中扮演着重要角色，但需要大量用水，因此我们决定与政府讨论水价问题。

• PG16: 在与我们小组成员讨论后，我们认为，如果希望公众得以生存，就需要要求其他小组共同采取节水策略。

社会中有多个组织参与水资源问题，他们使用水资源的原因各不相同。尽管现实中这些组织之间的互动过于复杂而难以全面了解，但学生必须理解不同涉水角色的立场，并掌握相关问题[49]。

5.2. 用于提升参与者表现的游戏特性

水资源知识（WMK）的后测值显著高于前测成绩。后测中四个部分的正确答案填充率为69%到 85%，与其他气候变化适应教育的教学活动结果（65%到83%）相似[50–52]。这表明，在参与水方舟游戏后，学生掌握了水资源管理的相关知识。学生的自我评估表明，情境反馈机制是帮助学生学习水资源适应（WRA）的主要因素：

• GM04: 技术和设施的发展有助于我们在游戏中节约公众和水。正因如此，我们理解了某些行动与水资源适应之间的关系。

• PG21: 如果我们赚取更多的资金，就可以购买更多的节水设备。如果我们减少用水，其他人就能更好地发展。经济与水资源之间存在着关联。

这些反应可以通过基于游戏的学习来解释。相应的反馈机制反映了参与者在输入行动后产生的结果，这有助于参与者根据反馈调整其认知，从而获得更准确的理解[28,30,32]。这种机制对于基于问题的学习也有帮助。例如，在系统性基于SSI的情境中（如与气候、影响不确定性、识别适应方案和实施适应相关的情景）可能具有积极作用[44,53]。

水资源适应方面的个人责任增加可能与游戏某些特征所带来的实验性学习有关，这些特征包括角色扮演、模拟情境和程序规则。实验性学习为学习者提供了一个模拟环境，使其能够参与到面对问题或挑战的过程中。由于处于一种真实的情境中，学习者在解决问题时会表现出个人情感和动机[54]。此外，如果学习者成功地解决了问题，这可以增强其自我效能，从而加强其行动意愿[55],，进而增加他们的责任感。参与者的反馈与此假设一致：

• IS12: 水方舟创造了一种情境，使我能够认识到我所扮演角色的立场。此外，它还促使我反思该角色的相关议题以及我在游戏中所做的决策。

• PG17: 当我们成功维护了公共卫生后，我们开始意识到节约用水的重要性。我们也认识到，我们有责任采取节水行动。

根据自我评估的反馈结果，参与游戏的体验激发了参与者更强的责任感。因此，在玩过《水方舟》之后，他们尝试采取有利于公共利益的行动，并将游戏中学到的知识应用到日常生活中。

• GM04: 通过在游戏中扮演角色，我意识到每个人都会受到水资源问题的影响。我们应该积极解决现实生活中的水资源问题。

• IS14: 通过在游戏里讨论和交流水资源问题，我开始关注水资源的可持续性，并反思自己的行为活动。

• PG16: 通过玩这个游戏，我开始反思我们所生活的环境问题，并会带领我的朋友们一起实施环境保护。

• PG17: 我能够通过游戏体验和决策过程识别不同角色的立场，并关注其他角色的视角。

• PG19: 通过本次活动的角色扮演体验，我学会了在水资源问题上我们应该采取的正确行动。我将在未来实施这些行动。

5.3. 促进参与者关注其他角色主题的四个设计理念

在WMK测试中，后测的正确答案填充率为69%至85%，各组之间无显著差异。这表明参与者可能已充分理解与WRA问题相关的因素，包括与WMK相关的组织的因素。参与者的自我评估反馈也表明，他们开始考虑其他组织所关注的主题。

• GM02: 在意识到公共卫生的重要性后，我们开始关注每个组织，并着眼于整体主题，例如消耗自身资源帮助工业部门拯救公众，以及为农业组织购买节水设备。

• GM03: 在一轮中，当我们增加对工业部门的税收时，工业企业向我们抗议，称他们一直将自己的剩余水捐赠给其他组织，没有水可用于生产产品来赚钱。他们的反对促使我反思，我们应该能够了解他们所做的事情。

• AS08: 在第一轮中，我们忽视了所有组织都应支持公共卫生需求这一点。由于我们只关注自身利益，导致公共卫迅速下降。这种情况促使所有组织开始理解其他组织的主题，并与他人展开讨论。

• AS09: 由于台湾食物的水足迹较大，政府应积极推广先进的节水技术并支持节水农业。因此，我们对政府的税收提出了意见。

• IS11: 我认为工业部门生产的产品对人们来说实际上非常重要。因此，我们在生产之前会询问公共行会需要什么样的设备。

• PG18: 我们注意到农业部门需要大量水来为公众生产食物，但他们缺乏资金购买节水设备。因此，我们用自己的资金为他们购买了设备。

• PG19: 我们小组消耗了大量水资源，导致其他小组的水不足以采取措施造福公众。最终，在我们的公共卫生得分降低后，我们才意识到这一问题。

根据反馈，我们推断参与者对水资源知识（WMK）的综合知识来源于两个设计要素的应用：反思性目标和社会互动。学生通常在游戏的第一轮中失败。反思性目标促使他们尝试理解常识，包括与 WMK相关的不同组织所关注的主题（数据来自#GM02、#AS08、#IS11和#PG19）。社会互动为参与者就WMK行动达成共识提供了机会。因此，参与者形成了相似的观点，并全面了解了其他组织的关注点（数据来自#GM03、#AS09和#PG18）。然而，在政府和农业部门参与者之间，他们对社会和经济对水资源问题的影响的理解存在显著差异。参与者的回答表明，这种差异可能源于政府团体的参与者认为政府在制定社会和经济系统中起主导作用，而农业部门的参与者则主要专注于食物生产。

协方差分析（ANCOVA）对PRWR问卷的结果揭示了两个主要发现。第一，各组织之间对水资源环境的责任没有显著差异。第二，公共行会的参与者比其他小组更愿意在水资源适应（WRA）方面采取行动。责任受到两个设计理念——反思性目标和社会互动——综合影响。参与者的反馈表明，反思性目标促进了他们对水资源问题责任的元认知，而他们通过社会互动实现了负责任行为。

• AS10: 我们所有人都意识到了自己在公共卫生方面的责任。例如，我们小组需要为公众生产足够的食物；政府应当给予我们水的优惠价格；工业部门也为我们提供了节水设备；公共行会为我们优先安排了工人。

• IS14: 错误决策导致公共卫生迅速下降，这使我们意识到水资源是有限的。此外，我们应该为公众提供良好的生活质量，并关怀其他组织。

• PG16: 我们的主要责任是向其他小组提供人力资源，以生产产品。需要合理分配人力资源。

• PG20: 我们小组的责任是照顾公众。然而，我们派往农业部门的工人太少，无法生产足够的食物。这导致我们的公共卫生得分下降。这次经历让我意识到与其他组织沟通的重要性。

这两种设计理念的综合效应，使所有参与者对水资源问题的责任感得到了同等提升，但公共行会的参与者在水资源适应方面的行动意愿更高。由于公共行会的角色更接近学生的实际角色，他们可能具有更强的身份认同感，从而增强了对学习主题的认知以及采取行动的动机[56]。此外，“水方舟” 被设计为一种竞争性游戏环境，仅有一个小组能够获胜。公共行会的情境和主题涉及对公众利益的维护。为了赢得游戏，可以推测公共行会必须增强其为公共利益而采取水资源适应相关行动的意愿。这一现象也在自我评估反馈中得到观察。这可以用计划行为理论来解释，该理论预测了态度、行为意图与行为之间的联系[57]。因此，相对较高的行动意愿归因于对赢得游戏的积极态度。此外，计划行为理论也可以解释为公共利益而行动的协方差分析结果，结果显示公共行会的表现优于工业部门。大多数工业部门的参与者表示更关注赚钱，而忽视了对公众利益的关怀。

结果表明，这四项设计理念有助于参与者关注议题中的整体性主题，从而消除学习差距。然而，公共行会的学生比其他人更愿意采取行动，这是由竞争环境和获胜条件所导致的。某些条件和情境应予以修改或增加，例如，可以为公众设计一项合作任务，或引入互动话题以促进小组之间的讨论。

6. 结论与启示

社会性科学议题（SSI）的特征，如系统性科学内容、社会中的公众、对议题的多种观点以及开放性，已被整合到解决方案中。因此，对于基于SSI的学习而言，这种议题型桌游可以作为学生的学习工具。在模拟情境中进行角色扮演以及反馈机制有助于学生积极参与相关实践并改变其倾向性。为了消除多角色模拟中潜在的学习差距并拓展议题型桌游的实用性，四项设计理念被融入“水方舟”游戏环境中。这些设计使学生能够通过参与游戏来进行学习。我们的研究结果并未发现学生学习成果存在差异。

我们展示了整合了四个关键理念的议题‐情境型桌游的多样化用途。第一，游戏中的多角色模拟设计有助于学生形成对社会性科学议题（SSI）以及与水资源管理相关的四个组织的多种观点。这些整合的理念还鼓励参与者理解其他组织的主题。第二，系统性情境的设计有助于系统构建以及水资源问题相关因素之间的关系梳理，从而提升参与者对水资源适应问题的认知与知识。第三，反思性目标的设计意味着如果参与者忽略了关键因素就会输掉游戏；在失败后，他们通过元认知开始反思，进而发现隐藏的关键因素并思考共同的思想与知识。第四，社会互动的设计基于现实社会提供了一个互动环境，激励参与者提出观点并与他人进行讨论以找出解决方案。此外，学习者形成了对水资源适应问题的一致的思维过程和责任感，这是本研究设计所带来的结果。

尽管实施这四个想法能够拓展多角色模拟棋盘游戏在促进基于SSI的学习方面的效用，但《水方舟》的设计仍需对某些方面进行修改。《水方舟》是一款竞争性游戏，由于其中一个组织（公共行会）的主要关切是公共卫生，且其在公共卫生方面的分数高于其他组织相比，公共行会的参与者在水资源适应的行动意愿方面有更大的提升。因此，需要修订情境或条件，例如设计涉及公共福祉的合作任务，并增加群体间互动的主题。

本研究基于《水方舟》，整合了四种设计理念，创建了一个符合SSI（社会性科学议题）教育所要求的开放性和多种观点的灵活讨论空间。游戏结束后，参与者能够持续且同步地调整自己的观点、知识和倾向性。研究结果表明，实施这四种设计理念有助于面向基于SSI的学习的棋盘游戏设计。未来，我们将分析更多数据并实施更多的实验设计，以获得更明确的结果，例如设置采用不同政策或无干预的对照组、增加参与者数量，以及研究游戏过程中互动过程与学习表现之间的关系。