導(dǎo)語(yǔ)：小學(xué)數(shù)學(xué)教育游戲設(shè)計(jì)理論研究一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)客服老師，歡迎參考。

【摘要】基于國(guó)內(nèi)外關(guān)于教育游戲研究的基礎(chǔ)上，筆者將教育游戲引入小學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)，設(shè)計(jì)與制作一款基于Unity的小學(xué)數(shù)學(xué)教育游戲。主要從三個(gè)方面闡釋其內(nèi)容，即研究的背景、現(xiàn)狀以及意義的概述;從教育游戲的特點(diǎn)、小學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的特點(diǎn)、教育游戲引入小學(xué)數(shù)學(xué)的應(yīng)用價(jià)值等方面分析了教育游戲引入小學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的優(yōu)異性;對(duì)Unity軟件的簡(jiǎn)單介紹。

【關(guān)鍵詞】Unity;教育游戲;小學(xué)數(shù)學(xué);設(shè)計(jì)

一、課題的研究背景、現(xiàn)狀及意義探究

(一)課題的研究背景?？萍歼M(jìn)步，游戲產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展?！?015年中國(guó)游戲產(chǎn)業(yè)報(bào)告》正式公布了2015年中國(guó)游戲產(chǎn)業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)，報(bào)告顯示，2015年，中國(guó)游戲用戶數(shù)達(dá)到5．34億人，同比增長(zhǎng)3．3%;中國(guó)游戲市場(chǎng)實(shí)際銷(xiāo)售收入達(dá)到1407．0億元人民幣，同比增長(zhǎng)22．9%。如此高的增長(zhǎng)率說(shuō)明中國(guó)的游戲產(chǎn)業(yè)仍然處于一個(gè)較高速發(fā)展時(shí)期，中國(guó)的游戲市場(chǎng)成為全球矚目的市場(chǎng)，同時(shí)，也在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用行業(yè)中較受重視;新課程改革，教育游戲順應(yīng)趨勢(shì)。《數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》提出:“要讓學(xué)生在參與特定的數(shù)學(xué)活動(dòng)，在具體情境中初步認(rèn)識(shí)對(duì)象的特征，獲得一些體驗(yàn)，所謂體驗(yàn)，就是讓學(xué)生親歷經(jīng)驗(yàn)，不但有助于通過(guò)多種活動(dòng)探究和獲取數(shù)學(xué)知識(shí)，更重要的是學(xué)生在體驗(yàn)中能夠逐步掌握數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的一般規(guī)律和方法?！倍逃螒蚩梢詠?lái)幫助學(xué)生學(xué)習(xí)，虛擬再現(xiàn)情景，讓學(xué)習(xí)更有趣，使學(xué)生有機(jī)會(huì)體會(huì)在“做”中“學(xué)”，順應(yīng)新課程改革的要求;信息時(shí)代到來(lái)，學(xué)習(xí)方式發(fā)生變革。當(dāng)社會(huì)進(jìn)入到信息化社會(huì)的時(shí)候，計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)成為了兩大技術(shù)杠桿，把學(xué)習(xí)與教育游戲結(jié)合在一起，可促使傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式向新的學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變。通過(guò)使用教育游戲，可以使小學(xué)生在虛擬情境中輕松愉快地學(xué)習(xí)，如果再在游戲中逐步地完成學(xué)習(xí)任務(wù)，則可以很好的提高學(xué)習(xí)效果。(二)本課題國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。教育游戲作為一種新的教育方式，能夠吸引學(xué)生更快地投入到學(xué)習(xí)情境中，引起了國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者的關(guān)注，同時(shí)學(xué)者們對(duì)教育游戲開(kāi)展了大量的理論探索與教學(xué)實(shí)踐。1．國(guó)外研究現(xiàn)狀:工業(yè)革命之后，西方國(guó)家特別重視教育的發(fā)展，在教育游戲理論與實(shí)踐方面的研究也有了很大的起色。其中，美國(guó)教育家MarcPrensky在數(shù)字游戲教育價(jià)值方面的研究較為突出，他的著作《DigitalGame－BasedLearning》詳細(xì)介紹了數(shù)字化游戲?qū)W習(xí)的理論、游戲化學(xué)習(xí)概念、怎樣進(jìn)行游戲化學(xué)習(xí)和游戲化學(xué)習(xí)在教育、商業(yè)、軍事、培訓(xùn)的具體應(yīng)用。此外，Game2Traing與Cryo游戲公司長(zhǎng)期專(zhuān)注于教育游戲的開(kāi)發(fā)研究，還特別關(guān)注何種游戲適合何種年齡段人群的問(wèn)題，開(kāi)發(fā)出了許多適合不同層次用戶的教育游戲。2．國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀:在國(guó)內(nèi)，教育游戲的研究起步相對(duì)較晚，教育游戲理論與實(shí)踐的研究還處于探索起步階段。其中，尚俊杰團(tuán)隊(duì)比較突出。在理論研究方面，尚俊杰、蔣宇和莊邵勇出版了國(guó)內(nèi)第一部教育游戲著作《游戲的力量》，以體驗(yàn)學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)為學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)，提出了游戲化探究學(xué)習(xí)模式(Game－BasedInquiryLearning，GIL)，這種學(xué)習(xí)以體驗(yàn)學(xué)習(xí)理論為基礎(chǔ)，采用以游戲?yàn)橹饕膶W(xué)習(xí)環(huán)境來(lái)進(jìn)行科學(xué)探究學(xué)習(xí)，目的在于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力以及合作學(xué)習(xí)能力。在實(shí)踐研究中，與香港中文大學(xué)資訊科技教育促進(jìn)中心合作，推出了第一款游戲產(chǎn)品《農(nóng)場(chǎng)狂想曲》，也是國(guó)內(nèi)第一部較為完善的教育游戲著作。不斷地研究、改進(jìn)，在2009年，又推出了更為完善的《農(nóng)場(chǎng)狂想曲2》教育游戲。目前，在國(guó)內(nèi)此研究依舊是教育游戲?qū)嵺`研究中的前沿，成為了把教育游戲引入基礎(chǔ)教育的良好典范。國(guó)內(nèi)教育游戲在應(yīng)用模式和策略等方面還尚未形成系統(tǒng)性的研究成果。因此，國(guó)內(nèi)教育游戲理論與實(shí)踐的研究還有很長(zhǎng)的路要走。(三)本課題研究的意義。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行教育游戲編程，設(shè)計(jì)精致的美工，提供豐富的學(xué)習(xí)資源，把傳統(tǒng)的書(shū)本知識(shí)直觀地展現(xiàn)，能夠培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，喚醒學(xué)生的積極思考，增強(qiáng)學(xué)生的人文情懷。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，游戲可以使學(xué)生自愿學(xué)習(xí)、接受挑戰(zhàn)，富有挑戰(zhàn)的游戲關(guān)卡也有利于提高學(xué)習(xí)效率;在教學(xué)過(guò)程中，學(xué)習(xí)者由被動(dòng)接收轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)去學(xué)，教學(xué)設(shè)計(jì)與教育游戲的結(jié)合可以輕松解決教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)，豐富了教學(xué)課堂。尤其對(duì)于小學(xué)生而言，教育游戲更符合他們的年齡特點(diǎn)與認(rèn)知需要，也順應(yīng)了新課程改革標(biāo)準(zhǔn)的需求。

二、教育游戲與小學(xué)數(shù)學(xué)課程的整合

目前，國(guó)內(nèi)對(duì)教育游戲的定義主要存在兩種觀點(diǎn):一是《中國(guó)遠(yuǎn)程教育》雜志市場(chǎng)研究室在2004年的《教育游戲產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告》中提出的，將教育游戲定義為:“能夠培養(yǎng)游戲使用者的知識(shí)、技能、智力、情感、態(tài)度、價(jià)值觀，并具有一定教育意義的計(jì)算機(jī)游戲類(lèi)軟件”。二是由國(guó)內(nèi)學(xué)者祝智庭提出的“娛教技術(shù)”，他指出教育游戲的定義是“以尊重學(xué)習(xí)者當(dāng)前的生活價(jià)值為基礎(chǔ)，通過(guò)創(chuàng)建、使用與管理恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)過(guò)程和資源以促進(jìn)學(xué)習(xí)者的生活體驗(yàn)和樂(lè)趣與教育目的及手段相融合的理論與實(shí)踐”。結(jié)合這兩方面的含義，作者認(rèn)為教育游戲就是現(xiàn)代信息技術(shù)與課程資源結(jié)合產(chǎn)物，它把學(xué)習(xí)內(nèi)容以?shī)蕵?lè)的方式呈現(xiàn)給學(xué)習(xí)者，創(chuàng)設(shè)了一種具有趣味性、體驗(yàn)性、挑戰(zhàn)性、交互性的學(xué)習(xí)環(huán)境，其目的是讓學(xué)習(xí)者能夠掌握知識(shí)、提高技能、發(fā)展智力，以期最終達(dá)到教學(xué)目的計(jì)算機(jī)游戲軟件。教育游戲在不同的表現(xiàn)形式中會(huì)被分為不同的種類(lèi)。目前主要從傳播媒介、教育目標(biāo)、教育內(nèi)容這三方面來(lái)分類(lèi)。本課題的教育游戲從傳播媒介方面來(lái)看屬于單機(jī)版教育游戲，從教育目標(biāo)方面來(lái)看屬于單一學(xué)科知識(shí)教育游戲，從教育內(nèi)容方面來(lái)看屬于動(dòng)作技能類(lèi)教育游戲。教育游戲具有教育性、趣味性、交互性、環(huán)境虛擬性的特點(diǎn)。數(shù)學(xué)作為一門(mén)基礎(chǔ)性學(xué)科，在小學(xué)教育和生活中擔(dān)任著不可替代的角色、發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。鑒于數(shù)學(xué)學(xué)科具有嚴(yán)密的邏輯性和高度的抽象性特點(diǎn)，小學(xué)生受思維發(fā)展水平的制約等影響因素，小學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)這一過(guò)程需要教師悉心指導(dǎo)、需要感性材料支持、需要循序漸進(jìn)的進(jìn)行和需要結(jié)合數(shù)學(xué)活動(dòng)。鑒于上面提到的教育游戲的四個(gè)特性和小學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)“四個(gè)需要”，發(fā)現(xiàn)教育游戲的特點(diǎn)恰恰滿足了小學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的“四個(gè)需要”。如果把教育游戲恰當(dāng)?shù)匾氲叫W(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中，則可以增加小學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的趣味性、現(xiàn)實(shí)性及知識(shí)的豐富性，提高學(xué)習(xí)效率，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力、動(dòng)手實(shí)踐能力，使學(xué)習(xí)者快樂(lè)、主動(dòng)地學(xué)習(xí)。

三、Unity引擎的簡(jiǎn)單介紹

Unity引擎是本課題中的教育游戲開(kāi)發(fā)使用的技術(shù)平臺(tái)，下面將對(duì)Unity引擎做簡(jiǎn)單介紹，希望大家對(duì)游戲引擎有初步了解。Unity是一款跨平臺(tái)的專(zhuān)業(yè)游戲引擎，由UnityTechnologies公司開(kāi)發(fā)，它可以被用來(lái)創(chuàng)建各種2D和3D的游戲，之后可以部署到各種游戲平臺(tái)上運(yùn)行。具有跨平臺(tái)性良好、支持自動(dòng)資源導(dǎo)入、物理計(jì)算精準(zhǔn)等特點(diǎn)。Unity軟件不斷改進(jìn)，逐漸演進(jìn)成一個(gè)跨平臺(tái)的、方便易用的、高度整合的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，成為同類(lèi)軟件產(chǎn)品中的佼佼者。在Unity游戲開(kāi)發(fā)中，腳本語(yǔ)言起著至關(guān)重要的作用，游戲?qū)ο箝g的邏輯關(guān)系需要通過(guò)腳本來(lái)實(shí)現(xiàn)，游戲關(guān)卡的設(shè)計(jì)、各種角色的運(yùn)動(dòng)、場(chǎng)景的資源管理等，其背后都是腳本在驅(qū)動(dòng)。Unity支持三種編程語(yǔ)言，即JavaScript(也稱(chēng)為UnityScript)、C#和Boo。其中C#屬于面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言，其語(yǔ)法接近于流行的高級(jí)編程語(yǔ)言C++、Java等，在編程思想上更符合Unity引擎的原理，并且C#使用較為廣泛，因此，本課題中教育游戲的開(kāi)發(fā)以C#語(yǔ)言為主。Unity引擎中自身含有許多可直接使用的包，可直接載入或根據(jù)游戲的設(shè)計(jì)需求簡(jiǎn)單修改后載入到項(xiàng)目中，對(duì)游戲的制作和開(kāi)發(fā)帶來(lái)了極大的方便。Unity軟件編輯器可以在MacOS、Linux、Windows等多種主流操作系統(tǒng)中運(yùn)行，并且開(kāi)發(fā)出的游戲軟件也可部署到各種PC、移動(dòng)終端中。此外，的文件還可以為．exe、．a(chǎn)pk、．swf等多種格式。豐富的平臺(tái)和多樣化的文件格式為教育游戲與移動(dòng)學(xué)習(xí)的結(jié)合提供優(yōu)越的條件，使Unity在開(kāi)發(fā)者中深受歡迎。

四、教育游戲設(shè)計(jì)

對(duì)小學(xué)生而言，進(jìn)入到小學(xué)三年級(jí)才剛剛開(kāi)始認(rèn)識(shí)分?jǐn)?shù)、學(xué)習(xí)分?jǐn)?shù)的相關(guān)知識(shí)。相對(duì)于整數(shù)、自然數(shù)，分?jǐn)?shù)的表示、比較和計(jì)算等方面都有些特別。為了加深學(xué)習(xí)者對(duì)分?jǐn)?shù)的認(rèn)識(shí)，檢驗(yàn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果以及鍛煉其數(shù)學(xué)思維反應(yīng)能力，本游戲的內(nèi)容為分?jǐn)?shù)的基礎(chǔ)知識(shí)。主要包括真、假分?jǐn)?shù)的判斷，真分?jǐn)?shù)、假分?jǐn)?shù)、整數(shù)的大小比較兩部分知識(shí)。通過(guò)游戲達(dá)到兩個(gè)教學(xué)目標(biāo):第一，快速判斷真、假分?jǐn)?shù);第二，分?jǐn)?shù)大小的比較。由于呈現(xiàn)知識(shí)內(nèi)容的載體為水果，因此游戲取名為“DigitFruit(數(shù)字水果)”。游戲中的水果在屏幕中出現(xiàn)時(shí)長(zhǎng)較短，這要求學(xué)習(xí)者熟練掌握知識(shí)內(nèi)容并快速做出判斷。第一個(gè)關(guān)卡，游戲者不論誤切或漏切多少水果，游戲都不會(huì)自動(dòng)結(jié)束，只需切開(kāi)五個(gè)表示正確的水果，即可進(jìn)入下一關(guān)卡，為游戲者提供了無(wú)限的機(jī)會(huì)，游戲難度較低。第二個(gè)關(guān)卡，游戲者需要快速地判斷屏幕中出現(xiàn)的每個(gè)水果，并做出相應(yīng)處理，一共只有五次判斷錯(cuò)誤的機(jī)會(huì)，機(jī)會(huì)用完后，自動(dòng)結(jié)束游戲，游戲難度有所上升。馬穎峰在研究探究式教育游戲的學(xué)習(xí)交互設(shè)計(jì)中提出教學(xué)游戲活動(dòng)由三個(gè)交互層面來(lái)完成:第一，教學(xué)游戲?qū)ο笈c機(jī)器界面的操作交互，例如鼠標(biāo)、鍵盤(pán)操作等;第二，游戲者與學(xué)習(xí)元素信息之間的交互，例如，在游戲中出現(xiàn)表示正確的水果，必須快速判斷，然后做出相應(yīng)反應(yīng);第三，游戲者原有的知識(shí)概念和教學(xué)游戲中的新知識(shí)概念的交互。本課題的教育游戲既可以安裝到PC電腦設(shè)備上使用，也可以安裝到基于Android系統(tǒng)的移動(dòng)設(shè)備上運(yùn)用。因此，“DigitFruit”教育游戲使用的交互方式主要有按鈕、鼠標(biāo)劃動(dòng)或手觸劃動(dòng)和音樂(lè)提示三種交互方式。在游戲主場(chǎng)景是通過(guò)用點(diǎn)擊按鈕的方式開(kāi)始游戲，在游戲活動(dòng)過(guò)程中以劃動(dòng)光刀的形式來(lái)切開(kāi)水果對(duì)象，游戲者還可以根據(jù)音樂(lè)提示來(lái)了解自己判斷正誤的情況。本游戲的交互方式與“水果忍者”游戲相類(lèi)似。

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作者:楊帆 單位:上海師范大學(xué)教育學(xué)院