基于理解的教育游戏设计与实现

基于理解的小学教育游戏案例设计与实现——《小学数学统计教育游戏》陈明选雍花（江南大学教育学院，江苏无锡214122）【摘要】教育游戏与理解教育理论的结合是教育游戏领域的一种尝试，本文依据基于理解的教育游戏设计方法，以2005年江苏版《小学数学》教材为蓝本，从以理解为目标的教育游戏目标设计、有利于理解的游戏界面设计、依据理解展开的游戏任务设计、基于理解的游戏关卡设计四个方面对《小学数学统计教育游戏》进行了设计，并制作了该游戏软件。【关键词】理解，教育游戏，小学，统计【中图分类号】【文献标识码】A【文章编号】一、《小学数学统计教育游戏》的设计1、目标设计根据基于理解的教育游戏目标设计方法，游戏目标设计阶段需要剖析游戏群体、分析知识类型、根据知识类型确定游戏总目标与分目标、选择游戏题材、设计游戏结构。（1）游戏群体分析7－11岁的儿童具有一定的阅读和判断能力，可以使用适量的文字分类进行目标设计。他们能在头脑中进行思维活动、能进行正反两方面的运算、考虑事物的多个方面，能理解可逆性、守恒性。《小学数学统计游戏》所面向的人群正是7－11岁的小学生，根据前面的分析，他们有进行游戏的动机和能力。因此，设计符合他们身心需求的教育游戏是可行的。（2）知识类型分析确定理解性目标之前，先要明确游戏的知识类型。本游戏选用的是小学数学统计知识，涵盖四年级上册第九单元、五年级上册第十单元、六年级下册第十单元中有关统计的教学内容，属于程序性知识。四年级上册有分段整理数据、对数据大小、多少进行简单分析两个知识点；五年级上册有复式统计图表在描述数据方面的特点、分析数据更深层含义、从已知信息中推出未知信息三个知识点；六年级下册主要是对统计知识的应用，安排了诸如住房面积统计、绿地面积统计等活动。根据基于理解的目标设计方法，该教育游戏所涉及的知识属于程序性知识。（3）程序性知识理解性目标设计——总目标与分目标游戏的总目标是通过分目标的达成，游戏者最终能学会分析统计数据、整理统计统计图表，并应用统计知识解决实际问题。第一个分目标是根据四年级上册的第九单元安排的。这一阶段，游戏者需要简单的判断和辨别统计图表，是简单推理内容，游戏的理解性目标属于理解性释义与初步洞察层次。第二个分目标是根据五年级上册的第十单元设计的。这一阶段，游戏者要分析统计数据并利用判断结果，与其它要素整合，推理出新的信息或是图表，是一般推理内容。游戏的理解性目标属于理解性初步应用与洞察层次。第三个分目标是根据六年级下册设计的。这一阶段主要是培养学生运用统计知识，解决实际问题的能力。游戏者需要综合考虑游戏中所有要素，做出符合要求的决策，是复杂推理内容，该目标属于理解性应用与深刻洞察层次。下图为《小学数学统计教育游戏》目标结构图。图1目标结构Fig.1Thestructureofgoal（4）游戏题材这款游戏的题材来源于市场经营案例，以物资的获得、加工、销售为线索。通过游戏，学习统计图表的数据分析与利用。游戏一开始，生产物资的几家店着火了，需要立即抢救。游戏者要在一定时间内将各种物资放入分段统计图里，才能取得初步胜利。之后，游戏者还需要经历物资装车、加工物资、做出发货决策，最终取得游戏的胜利。（5）游戏结构该游戏从着火的店面开篇，游戏者找寻、分析、整理、推断、衍生、应用图表信息为游戏最终胜利条件。以游戏者简单整理与分析图表、剖析与衍生出新的图表、应用数据与图表做出决策为游戏主线。游戏者根据游戏结构进行游戏的过程，就是理解不断升级的过程。本游戏案例的游戏结构是线性结构。从开篇开始，直线向下发展，经过火灾现场、工厂加工、经理办公室三个游戏场景，最终到达决策场景。游戏过程中，游戏者不能跨越任何前一个场景而到达后一场景。如，想要进入工厂加工环节，就必须先进入火灾现场并完成任务。总目标：学会分析、整理、应用统计图表。分目标一：分段整理统计图表；简单分析条形统计图中的数据。分目标二：分析多张图表，并从中衍生出新的统计数据。分目标三：应用统计图表，根据实际情况做出决策。图2游戏场景结构Fig.2Thestructureofgamescene图3游戏后台程序结构Fig.3Thestructureofgamedaemon用户层包括数据录入与选择（鼠标或键盘）、图像场景、背景音乐，构成了游戏运行的游戏界面输入图像背景音乐数据接口图像调用音乐控制菜单系统帮助系统游戏数据动作脚本核心层数据层用户层核心层火灾现场：装满物资的店面已经燃起熊熊大火，物资一点点的消失。工厂加工：工厂里的流水线在不断运转，最近的市场成本表、日销售表挂在墙上。经理办公室：一卷总部结构羊皮图纸摆在经理办公桌上，时钟滴滴答答的响着。决策图：各家分店从左至右的排列着，飞机、汽车整装待命。外在形式。数据层包括录入的数据、图像场景的转换信息、声音的控制三个部分，用户的操作通过数据层的处理，转换为程序能够识别的信息数据。图像与声音的处理通过调用图片库与声音文件，增加游戏的层次感、衬托游戏氛围，暗示游戏情节的发展。核心层的动作脚本与游戏数据主要用来处理场景的显示与转换、游戏反馈信息、音效、游戏进度。菜单系统用于满足游戏者对游戏系统设置的需求，如声音大小、界面大小等。帮助系统指导用户开展游戏的方法。2、界面设计（1）风格基于理解的小学教育游戏界面应该既活泼又不杂乱，设计者要将多种风格融入游戏，体现游戏的丰富层次。本游戏的核心是统计图表，设计了三个场景，都是儿童喜闻乐见的欢乐情境。统计是一门理性的、具有较强逻辑思维的学科。所以，《小学数学统计教育游戏》中主体风格选用垂直风格，凸显统计图表的核心地位；辅助风格根据场景的不同选用曲线风格、圆形风格、三角形风格等，通过辅助风格创造游戏的轻松氛围。（2）色彩《小学数学统计教育游戏》的定位是在欢快、轻松的环境下学习统计知识。第一关以绿色草地为暗示，引导儿童联想到农场；第二关以蓝黑色运输带为暗示，引导儿童联想到工厂车间；第三关以深蓝色办公桌和土黄色墙面为暗示，引导儿童联想到办公室。同时，为了体现游戏愉快的氛围，该游戏色彩的基调为暖色调，搭配上少许中色与冷色调。没有对比的色彩是单调乏味的，对比强烈的色彩容易损坏儿童的视力。因此，本游戏色彩的对比以邻近色相对比与对比色相对比、邻近色相对比与同一色相对比相协调为主，根据不同的色彩对比运用不同的色彩调和组合。（3）布局《小学数学统计教育游戏》所体现的是数学思维，一种线性的、缜密的思维。游戏的布局应该体现场景的精致。本游戏的布局遵循感知格式塔布局原则、游戏习惯布局空间设计。遵循格式塔的接近原则，每一关背景图片的下方都设计了一个菜单条，整个形成一个系列。3、任务设计根据基于理解的任务设计的方法，《小学数学统计教育游戏》任务系统由三个分任务组成。三个任务按照解释、释义、应用与洞察三维度依次展开，形成任务阶梯。它们分别实现三个理解性分目标，最终实现理解性总目标。本游戏的总目标是制定发货方案，确保最大效益。为达成这一总目标，安排游戏者完成三个分任务，分别是抢救物资大作战、超级加工厂和盈利一百分，每一个分任务都设有不同的任务情境。每一个分任务可以设计任务目标、任务情境、任务路线三个部分。游戏任务过程可以设计触发任务、执行过程、完成任务三个部分。由于本研究开发的游戏是小游戏，所以，所有分任务的任务路线都是线性发展的。游戏任务过程采用统一的设计，游戏者可以通过点击“进入”按钮触发任务。这一方式简单明了，游戏者很容易接受。通过点击游戏中的活动按钮，游戏者操作游戏过程。最后通过点击胜利页面的“确定”按钮，完成这一分任务。下面是三个分任务的任务名称、任务目标、任务情境的设计。（1）任务一名称：抢救物资大作战目标：游戏者能分段整理数据、对数据大小、多少进行简单分析，该目标属于理解性解释层次。理解性解释要求陈述事实、认识事物是什么。判断学生是否认识统计图表，日常教学时可以通过口头描述的方式检测。教育游戏中，则可以通过游戏者对统计图表的操作来判断其是否达到这一层次。任务一中，游戏者通过拖动物品、排列条形的顺序，反映出他们是否认识数据段、是否能判断数据的大小。将物品的价格设计为不同的数据段，仓库的存放要求以数据段为标准，物资的多少作为数据排序的依据，这些设计紧密结合理解性目标，使游戏者在完成任务的过程中学习。情境：该任务不要求学生收集数据，只需要对已有图表进行梳理。任务情境是在燃烧着的店面外，各种物资等待着被救援。游戏者需要在最短的时间内，花最少的钱，将各种物资按物资的价格放置仓库。该设计用于检验游戏者是否能对数据分段整理。放置仓库后，游戏者还需要将物资运送到工厂。在装送物资时，游戏者需要对物资进行排序。这一设计检验游戏者是否能分析数据的大小。（2）任务二名称：超级加工厂目标：游戏者在分析图表的基础上，利用其它知识，推导出新的信息或图表，为决策做准备，属于理解性释义层次。理解性释义要求理解事物的意义、阐述事物为什么会这样。判断学生是否能推导出新的数据，教师一般要求学生直接画出统计图或描述出数据。教育游戏中，可以通过对多个统计图表的操作来判断。任务二中，设计了多个统计图表的关系，后台程序根据游戏者对多个图表的处理，分析判断其是否能推导出新的数据。“意义”是一个质的概念，“游戏程序”是一个量的概念，所以，设计中将多个统计图表数据直接量的联系作为理解性释义的判断标准，将“意义”具体化。游戏者通过不断的修改生产单，理解性释义层次涵盖的内容。情境：这一任务中，游戏者根据游戏提供的产品成本条形图、数量统计图、销售价格统计图，结合两条生产线的生产标准，拟定生产产品的品种与数量。游戏过程中，根据游戏者所下的生产单，给出数据更新信息。最后，根据游戏者的判断，产生不同的新产品种类及数量。（3）任务三名称：盈利一百分目标：经过前面两个任务，游戏者已经能分析图表、推导出新的信息。第三个任务要求游戏者运用统计知识，模拟真实环境，进行统计决策，理解性目标属于应用与洞察层次。理解性应用与洞察不仅要求游戏者能灵活应用统计图表知识，还能辨别各种数据信息的差别与联系。教师一般通过学生的调查报告，判断他们是否能应用统计知识并察觉它们的异同。为了模拟实际生活的情况，任务三的设计中将价格、库存、运费、地理位置等因素加入，通过分析游戏者对这几个因素的处理情况，判断游戏者是否达到理解性应用与洞察层。游戏者不仅需要应用前面两个的知识，还需要考虑各种数据的微妙关系。他们至少需要考虑四个方面的问题，一是不同商店的销售情况不一；二是不同产品的价位不同；三是不同的地理位置的运费不一；四是前面三者中的任意一个变化都可能影响最后的利润。游戏者在不断调整决策方案的同时学习理解性应用与洞察层所涵盖的内容。情境：该任务以经理办公室和决策地图为场景，游戏者通过分析三家店的日常经营统计图、三个仓库的现有库存扇形图、飞机运费、汽车运费，结合产品的价格和三家店的地理位置，做出三家店的送货方案。任务的完成情况以三家店的最大利润判断，利润越大，任务完成地越好。4、关卡设计根据基于理解的关卡设计方法，本游戏按照理解六维度分为三个关卡，形成三个梯度，每一个关卡就是一个单线任务。根据不同的理解层次和任务，设计初始条件、发生空间、任务的挑战。下面是三个关卡的关卡名称、关卡梯度及关卡相关信息的设计。（1）第一关名称：抢险员关卡梯度：第一关为解释层关卡，主要是对教育内容的展现，即对统计图表中数据分段整理、比较大小的体验与学习。解释层关卡设计的关键在于发挥设计者的想象力、激发游戏者的想象力、提供真实的体验。为了给游戏者真实的感观，第一关的火灾的设计一定要尽量模拟真实。所以，火的设计以动态出现，并配上火焰燃烧的声音，使游戏背景更加真实。其次，第一关在操作难度上应该是最小的。游戏者通过点击、拖动就可以完成第一关的操作。第一关关卡不仅配上了提示箭头，还加上了文字说明，以降低关卡难度。这样也便于游戏者更容易地融入第一关的初始环境。关卡设计中将一个任务分成两个步骤来完成，分别安排两个发生空间，这有利于游戏者取得关卡的胜利。相关设置：游戏任务是火中抢救物资。游戏的初始条件为六个着火的店面、三个代表仓库的物资暂存