Virtual Sprouts：基于网络的园艺游戏，教授营养和对抗肥胖

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C.1.a： 计划概述：该项目将分三个迭代阶段进行：开发、传播和评估。 a) 课程、b) 虚拟花园和 c) 教学代理的开发将并行进行，并在测试和评估期间进行整合。 将组建一个由主要社区成员、教师、临床医生、教育专家、8-11 岁青少年及其父母组成的参与式研究小组，在 Virtual Sprouts 的整个开发过程中提供反复的输入和评估。 这个参与式研究小组将在 Virtual Sprouts 的整个开发过程中通过焦点小组、Beta 测试、构思和建议提供意见。 我们已经在之前的健康和干预研究中成功地使用了这个模型。 参与式研究小组由大约 20 名不同的成员组成，以免对个别成员的研究需求造成负担，并确保多元化的投入。 根据研究需要和小组兴趣，为特定任务形成较大的参与性研究小组的子小组。 Virtual Sprouts 游戏将围绕虚拟教学代理开发，该代理将使用认知和情感学习原则指导玩家完成游戏。 虚拟环境将是一个使用深度叙事和戏剧元素开发的游戏系统。 在开发过程中，我们参与式研究小组的成员将对教学代理和游戏环境进行广泛和反复的测试。 然后，Virtual Sprouts 游戏将被引入 USC Family of Schools 小学的三所，C.1.b： 课程开发：在这笔赠款的第一年，我们将致力于开发和重点小组测试营养和园艺课程。 课程将通过焦点小组和参与式研究小组成员的 Beta 测试进行迭代测试。 园艺和营养计划不仅会教孩子们水果和蔬菜的健康益处，而且孩子们还将学习数学、科学和历史方面的其他技能。 该计划将包括与文化相关的课程，包括种植具有文化意义的农作物，如仙人掌、豆类、玉米和南瓜（后三种农作物在历史上被称为“三姐妹”）。 园艺为教授科学、技术、工程和数学 (STEM) 主题提供了理想的工具，例如植物如何生长以及如何以无害环境的方式管理花园（包括生物学、地球科学、农业和天气研究在内的科学）和气候），如何利用他们收获的农产品做出良好的营养选择（营养科学、健康行为）。 此外，考虑种植、收获和气候涉及大量的数学和工程学。 Virtual Sprouts 游戏基于网络的互动特性将向孩子们介绍先进技术的新用途。

C.1.c： 游戏、教学代理和虚拟环境集成：游戏将包含教学代理和虚拟环境，并将通过游戏机制提供交互框架。 我们设想了一个持久的虚拟环境，而不是一个连续的任务驱动游戏，玩家将在其中探索 Virtual Sprouts 并在联合社交游戏活动中受到代理人的挑战和培育。 游戏体验将是偶发的，需要在数周内每天玩几分钟。 虚拟环境中的某些交互将是联合活动（如浇水或收割蔬菜），智能体发出的挑战将涉及智能体个人。 例如，智能体可能会挑战学习者为某种食谱种植、种植和收获原料，然后准备它。 根据学习者的工作质量，代理人可能喜欢或不喜欢由此产生的餐点。 这种内在反馈的使用模糊了学习和游戏玩法之间的界限，并使代理成为体验中不​​可或缺的一部分。 在第一年，我们将通过纸上原型设计和迭代游戏测试确定与适合目标人群的园艺和烹饪任务相关的游戏体验的广度（多样性）和深度（挑战）（Fullerton T、Swain C、Hoffman S ., 2008).

C.1.d： 教学代理组件：教学代理将由几个关键组件组成，这些组件组合在一起时，可以通过认知-情感方法在 Virtual Sprouts 环境中提供知识渊博、友好且有趣的学习伙伴。 这些组件包括：

1. 专业知识：该角色将拥有有效园艺和烹饪的认知模型，这将使​​其能够支持 Virtual Sprouts 游戏的活动。 这将使代理人能够解释如何创建和维护健康的花园、收获和烹饪花园中的物品，并解释食用有机食品对健康的好处。 专家模型还将构成评估学习者活动的基础，以便在他们采取正确的行动（例如，在正确的时间和数量的水）时给予他们信任，并知道他们何时犯了错误（例如，种下了两颗种子彼此太近了）。 这些评估将输入教学决策系统。
2. 教学知识：提供指导需要在提供及时（和需要的）支持的同时让学习者感受到自由感并保持控制感以感受到对花园的主人翁感之间的微妙平衡。 因此，必须谨慎决定如何以及何时提供指导。 指导太少会导致许多用户感到沮丧（即代理应该有帮助），而太多可能会威胁到用户在游戏环境中的自主性和自由感（即代理不应被视为控制）。 因此，当学习者请求帮助时，通过结合由混淆和/或缺乏领域知识的证据触发的主动提供的指导和征求的指导，代理人将寻求成为一个富有成效的帮助者，同时确保学习者获得所需的知识和在 Virtual Sprouts 以及与饮食和锻炼相关的正常生活中取得成功的技能。
3. 情感/情感知识：除了支持游戏玩法和为游戏事件提供解释外，智能体还将支持学习者的情感状态。 培养和培养对该领域的兴趣、动机和积极情绪对于追求行为改变至关重要，而代理人的同理心表达可以影响学习者保持参与的意愿（McQuiggan, S.W., Rowe, J.P., & Lester, J.C., 2008). 这些干预技术将与上述以游戏和认知为中心的策略一起实施。 例如，刚刚开始并完成他或她的第一个蔬菜的用户将获得高度赞扬，随着时间的推移，这种特定成就会逐渐减少。 同样，对于对园艺和蔬菜表达负面看法的学习者，代理人将更加努力地激励和娱乐。
4. 动画和声音：如上所述，在交互过程中和交互之后，代理的出现都会对学习者的情感状态产生影响。 一个知名且受人尊敬的角色，例如以第一夫人为原型的角色（如果可能的话），将增加从一开始就建立熟悉度和可信度的机会。 使用吸引人的动画和联合活动，例如同时给花园浇水，将增强共同存在和团队合作的感觉。 角色的声音将与英语作为第二语言学习者的字幕一起传送，将根据系统早期测试中目标受众用户的偏好来选择。

C.1.e： 游戏、教学代理和虚拟环境开发：开发阶段概述如下：

1. 领域知识和学习目标分析：（Desurvire, H., & Wiberg, C., 2008）。
2. 专家建模和反馈：
3. 教学代理设计和原型制作：
4. 代理和游戏集成：我
5. 代理视觉和内容修订：

C.1.g： 教师专业发展：培训教师使用 Virtual Sprout 游戏的工具是一种混合方法，包括一个暑期教师学院 (STA)，作为启动计划，以面对面的案例和南加州大学远程教育网络 (DEN) 为中介，学校网站使用课程学习方法在小学课堂上进行后续专业发展。 在教师教育文献中，教师学院被认为是全面培训和支持教师的一种强大而有影响力的方式（Crowther, D.T., Vilá J.S., Fathman A.K., 2006）。

暑期教师学院：夏季教师学院 (STA) 将在每个实施年的 8 月举行，紧接在计划开发阶段的第一年之后以及第 2-5 年。 通过 STA，每年都会对教师进行培训。 这些学院将在南加州大学的校园内为期三天，因为每个目标学校都与南加州大学相对较近。 学院的早晨将用于学习营养概念知识，探索应用并使用引导式体验式学习方法进行练习，以促进游戏的使用。 培训内容将与侧重于营养和相关健康的加州 6-12 年级健康内容标准保持一致。 课程学习，从观察演示开始，逐步发展到教师创建的角色扮演，将是专业发展的重点。 教师参与者将花费上午的一部分时间观察和练习 Virtual Sprouts 游戏，讨论该游戏在课堂上的应用和使用。 作为学年的后续行动，教师参与者将练习使用 Virtual Sprouts 游戏应用程序，并与其他教师（课程研究）一起在课堂上与 USC 教师教育专家一起对游戏促进进行同行评审。