（教育技术学专业论文）支持探究学习的教育游戏开发.pdf

m a s t e r st h e s i s ，2 01 1m s t i t u t i o nc o d e ：l0 2 6 9 s t u d e n ti d ：51 0 8 0 1 0 4 0 0 8 e a s tc h i n an o m a lu n i v e r s i t y d e v e l o p m e n to fe d u c a t i o na lg a m e f o r i n q u i r yl e a r n i n g d e p a r r t m e n t ：星亟坠鱼煎i q 坠垦! 也鱼迦丛i q 堕垒垒鱼壁坌b 塾q ! q g y s p e c i a l i z a t i o n ：基鱼丛鱼型i q 垒垒! ! 鱼曼塾旦q ! q g y o r i e n t a t i o n ：e d u c a t i o n a lg a m e s u p e r v i s o r ：里! q 鱼墨墨q ! i 乜i 旦g 圣h 垒堕g s t u d e n l t ： a p r i l ，2 0 1 l 眦d洲2 叭04删0m 9 眦1叭y 郑 大学攻 华东师范大学学位论文原创性声明 ：本人呈交的学位论文支持探究学习的教育游戏开发，是在华东师范 博士( 请勾选) 学位期间，在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究 成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名： 日期：劲1 1 年多月加日 华东师范大学学位论文著作权使用声明 支持探究学习的教育游戏开发系本人在华东师范大学攻读学位期间在导师指导 下完成的硕抬博士( 请勾选) 学位论文，本论文的研究成果归华东师范大学所有。本人 同意华东师范大学根据相关规定保留和使用此学位论文，并向主管部门和相关机构如国 家图书馆、中信所和“知网 送交学位论文的印刷版和电子版；允许学位论文进入华东 师范大学图书馆及数据库被查阅、借阅；同意学校将学位论文加入全国博士、硕士学位 论文共建单位数据库进行检索，将学位论文的标题和摘要汇编出版，采用影印、缩印或 者其它方式合理复制学位论文。 本学位论文属于( 请勾选) ( ) 1 经华东师范大学相关部门审查核定的“内部或“涉密 学位论文幸， 于 年月日解密，解密后适用上述授权。 ( y2 不保密，适用上述授权。 导师签名 本人签名邀趣。 加( 1 年岁月如日 “涉密”学位论文应是已经华东师范大学学位评定委员会办公室或保密委员会审定过的学位 论文( 需附获批的华东师范大学研究生申请学位论文“涉密”审批表方为有效) ，未经上 述部门审定的学位论文均为公开学位论文。此声明栏不填写的，默认为公开学位论文，均适用 上述授权) 。 沈颖硕士学位论文答辩委员会成员名单 姓名职称单位备注 张琴珠教授华东师范大学教育信息技术学系主席 高丹丹副教授华东师范大学教育信息技术学系 陈卫东副教授苏州科技大学 摘要 随着游戏产业的蓬勃发展，越来越多的研究者开始挖掘游戏中的教育价值， 希望将教育与游戏结合起来，让学生像玩游戏一样自觉主动地参与到学习中来， 在轻松愉快的过程中获取知识。虽然目前教育游戏的理论和实践研究都取得了一 定的进展，但是现有教育游戏大多过于注重知识性，缺少了游戏的娱乐性，不能 完全激发学生的积极主动性。 游戏能够创设具体生动的情景，让学习者在虚拟世界中，综合运用所掌握的 信息去发现问题、解决问题，通过不断尝试、反馈，完成任务，最终形成自己的 理解。而这样的环境也正是探究学习所需的。本论文提出采用教育游戏来创建探 究学习活动所需的探究环境。在教师的引导和管理下，学生在游戏环境中进行一 系列探究活动。教育游戏为探究学习的开展起到创设探究环境的辅助作用。 通过对探究学习特征和教育游戏相关理论的分析，本文指出了支持探究学习 的教育游戏应具备的特征，并提出使用教育游戏作为支持探究学习的教学过程以 及应注意的问题。在借鉴动机理论、流理论、游戏开发理论等基础上，提出了支 持探究学习的教育游戏设计开发流程。以水环境知识为学习内容的教育游戏为 例，对支持探究学习的教育游戏的设计和开发做出了探讨。进一步说明支持探究 学习的教育游戏的设计思路和开发过程，并对创作过程中涉及的关键技术进行了 探索和总结。 关键词：教育游戏；探究学习；教育游戏开发；虚拟环境； a b s t r a c t w i t ht h ev i g o r o u sd e v e i o p m e n to ft h eg 锄ei n d u s t m o r ea n dm o r ee d u c a t o r s b e g i nt oc o n c e ma b o u tt h ep o t e n t i a lo fc o m p u t e rg 锄e sa sl e a h l i n gt o o l s c o m p u t e r g a m e sf o re d u c a t i o n a lp u 印o s e s c a np r o v i d ee n g a g i n ga n de n j o y a b l el e a n l i n g e x p e r i e n c e sf o rs t u d e n t s ，w h i c he d u c a t o r sw a n tt om a k ei nl e 删n gp r o c e s s s o m e a c m e v e m e n t sh a v eb e e nm a d ei i lt h es t u d yo fe d u c a t i o n a lg 锄e st h e o r ya i l dp r a c t i c e h o w e v e r ，t h e r ea r ep r o b l e m si ns o m ee d u c a t i o n a lg 锄e s ，s u c ha sf o c u s i n gt o om u c h o nl 【l l o w l e d g e ，l a c ko fg 锄ee n t e r t a i n i n ge l e m e n t s ，t o ob o r i n gt oa t t r a c ts t u d e n t s ，a n d s uu 1 1 c o m p u t e rg a i i l e si ng e n e r a lo 脏r av 撕e t yo f k n o w l e d g ep r e s e n t a t i o n sa n dc r e a t e o p p o n l m i t i e st oa p p l y t h ek n o w l e d g e谢t i l i nav i r t l l a lw o r l d ， s u p p o r t i n g锄d f a c i l i t a t i n gt h el e a n l i n g p r o c e s s i i lt h ev i r t 吼1w o r l d ，s t u d e n t sc a i lc a r r yo u ta m u l t i f a c e t e da c t i v i t ym a ti r o l v e sm a k i n go b s e r v a t i o n s ，p o s i n gq u e s t i o n s ，r e v i e w i n g w h a ti sa l r e a d yk n o w n ，p r o p o s i r 培a n s w e r s ，e x p l a l l a t i o n s ，a i l dp r e d i c t i o n s i t sa l s o r e q u i r e di ni n q u 埘l e a m i n g t 1 1 i sp a p e rp r e s e n t st h ed e s i g i la n dd e v e l o p m e n to f a i l e d u c a t i o n a lg 锄ew i l i c hs u p p o r t si n q u i r yl e a m i n g w i t ht h e s t u d yo fi n q u i 巧l e 锄i n ga i l d r e l a t e de d u c a t i o l l a l g 锄et h e o r y c h a c t i 哦s t i c so fe d u c a t i o n a lg a i 】sf o ri n q u i r yl e 锄i n ga r ep o i n t e d t m sp 印e r d i s c u s s e st i l eu s eo fe d u c a t i o n a lg a m e si ni n q u i 巧l e 踟 1 i n ge n v i r o n m e n ta i l ds t e p so f i n q u i d ，- b a s e dt e a c l l i n g b a s e do nm o t i o nt h e o r y ，n o wm e o r ya i l dg a m ed e s i g n ，a g e n e r a le d u c a t i o n a lg a m ed e s i 盟a n dd e v e l o p m e n ti sp r o p o s e d t h e3 dr o l ep l a y e d u c a t i o i l a lg a m eh a sb e e nd e s i g i l e da 1 1 dd e v e l o p e da sa i le x 锄p l et 0d e t a i lt h e i m p l e m e n t a t i o no fe d u c a t i o n a lg 锄ef o ri n q u i r ) rl e 锄i n g ，i n c l u d i n go ft h ed e s i g ni d e a 舳di m e r a c t i v ep r o d u c t i o n f i n a l l y ，t e c l l l l o l o g yi nd e v e l o p i n g3 de d u c a t i o n a lg 锄e si s s l 】m m a r iz e d k e y w o r d s ：e d u c a t i o n a lg 锄e ；i n q u i r ) rl e 锄i n g ；v i r t u a le n v i r o 砌e n t ； e d u c a t i o n a lg 锄d e v e l o p m e n t i i 目录 摘 要i a t s t r i i c t i i 目j 录。i i i 图表目录v 第一章绪论1 1 1 研究背景与问题提出l 1 2 概念界定2 1 3 研究内容及方法4 1 4 研究目的及意义5 1 5 论文结构6 第二章研究综述。7 2 1 教育游戏设计开发的理论7 2 1 1 基于动机理论的开发7 2 1 2 基于流理论的开发1 0 2 1 3 基于面向对象理论的开发1 2 2 2 教育游戏的应用。13 2 2 1 课程学习14 2 2 2 技能培养l8 2 2 3 益智模拟2 1 2 3 小结2 2 第三章教育游戏在探究学习中的应用2 3 3 1 探究学习实施的困难2 3 3 2 探究学习与游戏整合的视角2 6 3 3 支持探究学习的教育游戏的应用2 8 3 4 设计开发流程3 0 第四章支持探究学习的教育游戏的设计3 5 4 1 案例介绍3 5 4 2 概念设计3 6 4 2 1 使用对象分析3 6 4 2 2 探究目标与学习内容的确定3 7 4 2 3 探究活动及事件的设计3 8 4 2 4 游戏类型设计4 0 4 3 详细设计4 0 4 3 1 游戏世界与角色设计4 0 4 3 2 故事情节的设计。4 l 4 3 3 关卡设计4 4 4 3 4 交互功能与用户界面设计4 7 4 4 开发环境。5 0 4 4 1 三维建模工具3 d sm a x 5 0 4 4 2 三维游戏引擎n o o l s 5 0 i i l 第五章支持探究学习的教育游戏的实现 5 1 游戏模型制作5 2 5 1 1 场景模型5 2 5 1 2 角色模型和动画制作5 7 5 1 3 音效制作。5 8 5 2 交互功能的实现5 8 5 2 1 碰撞检测。5 9 5 2 2 角色控制与摄像机跟踪。5 9 5 2 3 物体交互功能6 l 5 2 4 角色对话功能。6 2 5 3 关键技术。“ 5 3 1 过程信息的保存功能6 5 5 3 2 特效的实现。6 7 5 3 3 系统优化7 0 5 4 调试及发布7l 第六章总结与展望7 5 6 1 论文回顾7 5 6 2 论文贡献7 6 6 3 不足与展望7 7 参考文献。 致谢 7 8 8 l 图表目录 图2 1 面向游戏对象模型一1 3 图2 2 大灰狼与算术题15 图2 3 答题发射木桩15 图2 4 爱乐奇世界地图16 图2 5 挑选宠物一1 6 图2 6 悉尼歌剧院英文介绍一1 6 图2 7 英语选择题17 图2 8 音节练习答题界面一17 图2 9 音节练习游戏界面18 图2 1 0 选择人物进行对话1 9 图2 1 1 城市因瘟疫堆满尸体2 0 图2 1 2 进入乌干达北部2 l 图2 1 3 与当地儿童谈话一2 1 图3 1 教育游戏开发流程3 2 图4 1 简单的对话脚本结构4 4 图4 2 寂静的春天关卡结构4 6 图4 3 主菜单界面4 9 图4 4 游戏界面菜单4 9 图4 5 物品栏5 0 图5 1a l p h a 通道贴图5 3 图5 2 水纹贴图5 4 图5 3 湖泊效果图5 4 图5 4 建筑模型l 5 5 图5 5 建筑模型效果图5 5 图5 6 建筑模型2 5 6 图5 7 建筑模型3 5 6 图5 8 建筑模型4 5 6 图5 9 导出参数设置5 7 图5 1 0 游戏角色谷言5 8 图5 1 l 用于碰撞检测的网格。5 9 图5 1 2 角色动作信息绑定6 0 图5 1 3 按键信息设置一6 0 图5 1 4 摄像机脚本及视角效果6l 图5 1 5 拾取物体功能脚本。6 l 图5 1 6 对话功能脚本之一6 2 图5 17 对话功能脚本之二6 3 图5 一l8 对话功能脚本之三6 3 图5 19 玩家对话选项6 4 图5 - 2 0n p c 对应回答6 4 图5 - 2 1 对话信息数据表6 5 v 图5 2 2r u nv s l 行为模块一6 6 图5 2 3 v s l 脚本管理器界面。6 6 图5 2 4 获取系统时间代码6 7 图5 2 5p o i n tp a n i c l es y s t e m 参数设置6 8 图5 2 6 烟囱冒烟效果6 9 图5 2 7t e x t u r es i m 参数设置6 9 图5 2 8l e n sf l a r e 参数设置。7 0 图5 2 9f l a r ei n f 0a m y 数据表7 0 图5 3 0 光晕效果7 0 图5 3 1 动态载入并复制对象7 1 图5 3 2 开启t r a c e 功能7 2 图5 3 3 脚本断点调试7 2 图5 3 4 主菜单界面一7 3 图5 3 5 游戏场景。7 3 图5 3 6 知识卡片界面。7 4 表4 一l 角色设计4 l 表4 2 物品设计4 1 表4 3 寂静的春天教育游戏的交互设计4 8 v i 支持探究学习的教育游戏开发第一章绪论 第一章绪论 随着计算机技术的迅猛发展，电脑游戏在娱乐业中的比重不断上升。游戏的 强大魅力不容小视。这种魅力也是教育工作者希望教学活动所能具有的，学习活 动像游戏一样对学生充满吸引力。许多学者认为游戏中蕴含教育价值。如何将教 育与游戏结合起来，让学生在游戏的过程中轻松愉快地获取知识提高能力，成为 越来越多学者研究的目标。 1 1 研究背景与问题提出 目前数字游戏发展非常迅猛，尤其是网络游戏越来越流行。根据中国互联 网络发展状况统计报告，截止2 0 1 0 年1 2 月网络游戏用户规模达到3 0 4 亿人1 。 电脑游戏已经被学生熟知并成为了很多学生主要的课外娱乐活动。有学者认为电 脑游戏蕴涵着教育潜质，可以作为知识载体、认知工具，用来启迪人的幻想，培 养空间想象力和探险精神，锻炼人的毅力。同时，它还可以用于训练人的手脑配 合能力，开发大脑，提升智力，激发钻研创造的欲望和学习的兴趣。如何通过游 戏使学生既得到娱乐休闲又增长知识和技能，成为当前教育领域关注的热点。越 来越多的教育工作者和相关行业专家开始关注教育游戏的理论研究与应用，并开 展了一些将电脑游戏与教学结合的实践尝试。 虽然目前已有多款教育游戏软件上市，但并没有得到广泛应用。原因主要有： 国内的教育游戏太过注重知识性，缺少游戏的娱乐本质，不能激发学生的积极主 动性，容易使人产生厌倦感。很多游戏只是作为教学知识点的练习工具，直接迁 移书本知识，把相关内容填充到游戏中。一些以“答题闯关”为游戏模式的教育 游戏更像电子练习题库。而游戏为玩家创造虚拟情境，提供探索和尝试机会的优 势却没有很好的发挥出来。 在游戏中，玩家应该能够结合自己的经验和思考做出不同的选择，并根据游 戏反馈进行调节，采取下一行动，如此循环往复，直到完成任务取得胜利。在游 戏创设的具体生动的情境中，玩家沉浸其中并积极调动自己的全部认知去发现问 题、解决问题，通过不断尝试、反馈，完成任务，最终形成自己的理解。而这样 1 中国互联网络信息中心中国互联网络发展状况统计报告【鼬，o l 】3 8 - 3 9 ( 2 0 l l - 1 - 1 8 ) 【2 0 l l - 3 1 】 h t t p ：r c 辩a r c h c n n i c c f l 1 1 恤l ，1 2 9 5 3 4 3 2 1 4 d 2 5 5 7 h t l t i l 1 华东师范大学硕士论文 的过程与探究学习活动有异曲同工之处。 探究学习鼓励学习者在真实的情景中，通过自己的方式来开展学习，获取个 人想要的知识。学习过程受问题或任务的引导，注重学习的实践性。但在现实教 学活动中，学生的探究实践活动会因时间和场地的限制，无法完全开展调研探索。 而通过三维动画创建的虚拟环境可以克服这一问题。 电脑游戏，以其声、色、动画等兼具的特点，能够轻易抓住人的眼球。另外， 三维动画在表现环境空间和动作技能方面相比传统媒体更具优势，能创设具有高 仿真性的情境，提供身临其境的体验机会。如果两者与学习结合，形成三维环境 模拟、学习探究和娱乐集一身的教育游戏。利用三维动画技术，结合游戏的沉浸 性，将学习内容以游戏的方式呈现，将可以突破传统教学空间的限制，为学习者 创造一个自由、有趣的学习环境。 1 2 概念界定 本研究涉及教育游戏和探究学习等概念，下面将对概念进行阐述和定义。 ( 1 ) 教育游戏 教育游戏的概念是从国外引入的，目前尚未形成明确的定义。同类概念主要 有教育游戏( e d u c a t i o n a lg a i l l e ) 、严肃游戏( s e r i o u sg a n l e s ) 、娱乐教育 ( e d u t a i 啪e n t ) 。 在教育游戏产业研究报告中，教育游戏被定义为能够培养游戏使用者的 知识、技能、智力、情感、态度、价值观，并具有一定教育意义的计算机游戏类 软件1 。华东师范大学祝智庭教授认为从广义上来讲教育游戏是具有教育素材和 游戏性因素的所有教育软件，介于一般娱乐游戏和一般教育软件这两者之间。教 育游戏是娱教技术的一种表达形式。以学习特定课程为目的的可以归类为教育软 件，而以追求有趣和交互作用为目的的可以归类为游戏。同时具备这两者目的的 就可以称为教育游戏2 。 。严肃游戏( s e r i o u sg a m e s ) 并不是一个新近提出的概念。早在1 9 7 0 年，c l a r k a b t 就曾在他的书中提出并讨论s e r i o u sg 锄e s 这个概念3 。他认为游戏的本质是 在一定的规则限定下两个或以上独立决策者竞争或合作实现目标的一种活动，相 1 吕森林教育游戏产业研究报告【j 】中国远程教育，2 0 0 4 ( 2 2 ) ：4 4 4 7 2 赵海兰，祝智庭关于教育游戏的定义与分类的探析【c 1 第十届全球华人计算机教育应用会议( g c c c e 2 0 0 6 ) 论文集：3 9 - 4 6 3c l a r kc a b t s e r i o u sg 锄e s 【m 】n e w y b r k ：n l e k i n gp r c s s ，1 9 7 0 2 支持探究学习的教育游戏开发第一章绪论 对游戏，严肃游戏有一个明确和考虑周全的教育目的而不仅是娱乐。当时此概念 是对棋牌游戏而言，不过在计算机游戏泛滥的今天，这个概念同样具有意义。2 0 0 5 年m i k ez y d a 将严肃游戏( s e r i o u sg 锄e s ) 定义更新为：一种智力竞赛计算机游 戏，具有比娱乐更深远的目的，如用于政府或企业培训、教育、健康与医疗、战 略沟通训练等。此后，严肃游戏概念广泛传播开来。 娱乐教育( e d u t a i 啪e n t ) 是一种娱乐形式，其设计目的是既教育又娱乐， 通常是把课程嵌入到人们熟悉的娱乐形式中，如电视节目、计算机视频游戏、电 影、多媒体软件等2 。 概括来说主要有两种观点：第一，教育游戏本质上是电脑游戏。即教育游戏 是指以教育为目的、带有某种教学功能的电脑游戏。第二，教育游戏本质上是教 育软件，即教育软件的一种。将电脑游戏的一些策划和设计策略( 如关卡、装备、 p k 等) 迁移到教育软件开发中来，使教育软件具有某些游戏的特征。 本研究中教育游戏是指有明确教育目的的电子游戏软件，主要用于某特定知 识的学习。利用游戏的特质，激发参与者内在动机，使其在游戏过程中产生自觉 主动的学习行为。 ( 2 ) 探究学习 探究学习是“i n q u i d rl e 锄i n g ”一词的翻译。按照牛津英语词典的解释， 探究是“求索知识或信息特别是求真的活动；是搜寻、研究、调查、检验的活动； 是提问和质疑的活动”3 。我国不少研究者在讨论探究学习的含义是，一般借用 j s c b w a b 的定义4 。他认为教师应当用探究的方式来教授知识，学生也应当通过 探究活动展开学习，根据自己的探究提出科学的解释，从而掌握科学的概念、原 理。 本研究中，探究学习指学生在教师的指导下，从学科领域或现实生活情境中 发现问题，自主独立地进行调查研究、动手操作、表达与交流等探究性活动，从 而获得知识、技能，培养科学态度的学习方式。 与探究学习内涵相似的概念有研究性学习。研究性学习是学生在教师的指导 下，从学习生活和社会生活中选择并确定研究专题，用类似科学研究的方式，主 1 z y d am f m mv i s u a ls i m u l a t i o nt ov i 咖a lr e a l i t ) ，t og 锄e s 【j 】c o m p u t e r ，2 0 0 5 ，3 8 ( 9 ) ：2 5 - 3 2 2 周昌能，余雪丽游戏式学习研究综述现代教育技术，2 0 0 9 ，1 9 ( 3 ) ：5 8 3 “科学探究性学习的理论与实验研究”课题组探究式学习：含义、特征及核心要素川教育研究2 0 0 l ，1 2 ： 5 2 5 6 4j j s c h w a b ，t h e1 切c h i n go f s c i e n c e 舔e n q u i d ， m 】c 锄b r i d g e ：h a r v a r du n i v e r s i t ) ，p r c s s 1 9 6 2 3 华东师范大学硕士论文 动地获取知识、应用知识、解决问题的学习活动1 。 探究学习和研究性学习相同之处在于：学习者都是围绕问题或任务展开学 习；学习者在活动中需要提出假设，通过调查、实验等多种方式验证假设，解决 问题；学习者在活动中都需要相互交流以改进自己的作品。 不同之处在于：在新颁布的全日制普通高级中学课程计划( 试验修订稿) 中，研究性学习是一种新的课程形态，而探究学习是本次课程改革提倡的一种学 习方式2 。从这一角度来看，研究性学习指研究性学习这一特定课程。探究学习 是支持研究性学习课程的学习方式，但同时也可广泛应用于物理、化学、自然、 历史等其他学科中。 1 3 研究内容及方法 本研究是对三维电脑游戏与探究性学习的结合进行一定的探索。通过大量文 献资料的阅读，和国内外有关教育游戏软件的研究现状的分析，本文对三维教育 游戏软件的应用优势和开发的可行性进行了阐述，并对在探究性学习中的应用进 行了展望。以3 d sm a x 和r t o o l s 作为开发工具，在学习理论指导下，开发制作 出一个让学习者以角色扮演的方式在游戏化虚拟环境中学习有关水环境保护的 教育游戏寂静的春天。重点探讨了在实际开发过程中如何模拟环境、设置任 务、引导学生进行探索，实现学习者主动参与、自主学习的目的。研究内容有以 下： 查阅大量文献资料，对国内外教育游戏研究现状进行归纳总结，分析教育游 戏设计要素和适用领域。了解游戏的核心机制，可玩性，关卡设计，叙事形式等 设计要素。将此与探究性学习模式融合，分析有利于探究性学习的游戏化环境的 设计原则和开发策略。 对流理论、动机理论、探究性学习理论在教育游戏开发中的应用进行分析， 并在这些理论指导下进行案例的设计开发。 对三维教育游戏特点进行分析，比较归纳其特点和功能，确定开发的一般流 程和步骤。分析m o l s 平台的特点、应用领域和在游戏软件开发中的优势，确 定本课题的技术基础。 运用3 d sm a x 和n o o l s 平台设计开发出三维教育游戏寂静的春天，对 1 霍益萍，张人红研究性学习的特点和课程定位【j 】课程教材教法2 0 0 0 ，l l ：8 1 0 2 靳玉乐主编探究学习【m 】成都市：四川教育出版社，2 0 0 5 ：2 3 2 6 4 支持探究学习的教育游戏开发 第一章绪论 开发中的关键技术问题进行总结。最终产品进行试用测试。对整个课题研究进行 总结、反思，得到下一步研究的方向。 研究方法主要采用文献研究、案例分析、实践开发等方法。 从中国期刊数据库、维普期刊数据库、e b s c o 、s 皿n g e r l i n k 等搜索平台进 行相关文献检索。通过文献阅读和梳理提出问题，并在理论指导下实施解决方案。 结合本研究的开发案例和一些已有的案例，分析教育游戏表现形式及其应用 方式。 在基础理论的指导下，教育游戏一般开发流程及设计符合教学需求的教育游 戏软件。通过具体的三维教育游戏开发，总结出教育游戏开发的一些规律和技术 实现途径。 1 4 研究目的及意义 由于三维游戏在提供高仿真、多交互环境上具有特殊的优势，本研究认为三 维教育游戏能够突破传统教学场地的限制，为学习者提供一个虚拟的探索环境， 激发学习者的内在动机，提高学习者的学习兴趣和积极性。 从探究性学习的角度出发，本文提出构建引导学生发现问题、解决问题的游 戏化环境的策略，实现游戏性与教育性的融合。这将有助于拓宽我国教育游戏研 究的视角，为教育游戏的研发提供一定价值的参考。 教育游戏可以让学生在愉快的心情中完成了学习，但以往此类产品往往缺少 对学生学习到的知识、掌握的技能、体会到的情感进行一个系统的总结和反思， 学习的系统性和完整性会大打折扣。本研究在对基于问题解决的教育游戏设计策 略探讨的基础上，设计开发一款以水环境保护为主题的教育游戏。利用丰富情境 和趣味性激发学生的兴趣，在关卡设计及交互反馈上实现对学生的引导控制，在 教育游戏的最后一个阶段，引导学生完成总结和反思过程。最终实现培养学生发 现问题，解决问题和探索知识能力的目标。 s 华东师范大学硕士论文 1 5 论文结构 论文共分六大部分： 第一部分，绪论。介绍了选题背景、相关概念、研究内容和意义等。 第二部分，研究综述。对国内外相关教育游戏开发研究进行了梳理和归纳。 深入阐述了国内外现有教育游戏设计开发的理论和模式，并对国内外教育游戏设 计策略和模式进行了分析。同时对现有教育游戏产品和应用研究项目进行分类比 较。明确本研究将要实现的教育游戏类型，从而为后期教育游戏案例的设计和开 发提供指导。 第三部分，对在探究学习中应用教育游戏的可能性和适用性进行了探讨，提 出使用教育游戏作为创设探究环境的辅助工具。探究学习主导思想是鼓励学习者 自主学习，综合应用知识，形成善于提问的意识和勇于探究的精神。理想状态下 的探究学习活动将不受限于课堂，不受限于课时，不受限与某一学科，也不受限 于教材和知识点。然而，实际教学由于种种条件限制往往很难真正开展。在探究 学习特征和游戏的教育价值分析基础上，本研究认为游戏可以成为支持探究学习 的工具，指出支持探究学习的教育游戏应具备的特征，使用教育游戏开展探究学 习的教学过程以及应注意的问题。提出了支持探究学习的教育游戏的一般设计开 发流程。 第四部分，针对具体支持探究学习的教育游戏进行具体案例设计，进一步探 讨支持探究学习的教育游戏设计开发流程在具体操作中各个环节的实现问题。本 研究设计一款以环境保护为主题的教育游戏“寂静的春天 。详细阐述教学设计 和游戏系统设计情况。 第五部分，阐述具体开发实现支持探究学习的教育游戏案例过程。在前期教 育游戏设计的基础上，采用3 d sm a ) 【为主要三维实体建模工具，使用v i n 0 0 l s 游戏引擎完成三维教育游戏案例的具体开发工作，对创作过程中涉及的关键技术 进行了探索和总结。 第六部，总结与思考。在完成支持探究学习的教育游戏案例开发之后，分析 了教育游戏在创设生动逼真的学习情境，提供良好的交互反馈等方面对学习的影 响，应用前景。总结了本研究工作的不足和缺憾，同时期待后续研究的进一步展 开。 6 支持探究学习的教育游戏开发第二章研究综述 第二章研究综述 教育游戏的设计和开发离不开相关理论的指导，探索教育游戏的设计理论研 究和现有应用状况有助于指导实际开发工作。 2 1 教育游戏设计开发的理论 教育游戏的设计与开发研究是教育游戏实现和应用的基础。设计与开发的关 键在于，怎样兼顾学习内容与游戏要素，如何平衡游戏中的教育性与娱乐性。这 也一直是该研究领域的难题。国内外学者在教育游戏的设计开发方面做了大量的 研究，提出了许多开发模式和开发方法。这些设计开发模型大多是以动机理论、 流理论和面向对象理论为基础的。根据设计开发模型依据的理论不同，本文进行 了归类。有些设计开发模型综合了几种理论，则按照其依据的最主要理论进行归 类 2 1 1 基于动机理论的开发 动机是做某件事的愿望。人的一切活动都是由一定的动机引起的，它能对人 的活动增添力量并使之具有方向性1 。游戏对青少年乃至成年人都有着强大的吸 引力。很多学者对人们喜爱游戏的原因进行分析讨论。最早全面论述游戏动机的 学者是m a l o n e 。m a l o n e 2 将动机分为两大类：内在动机与外在动机。内在动机包 括好奇心、控制力、挑战性和幻想力；外在动机包括竞争、合作与认知。 m a l o n e 提出电子游戏吸引人的四大特征3 ，即：挑战( c h a l l e n g e ) ：游戏的难 易程度、不可预测性、竞争性等，都是游戏的挑战性来源；幻想( f a n t a s y ) ：运 用想象力可以使玩家融入游戏的情境，增加玩家的动机；好奇( c u r i o s i t y ) ：游戏 中加入一些引发好奇心的成分，如在游戏世界中探索隐藏的事物，或发现新的道 路等都可以有效维持玩家的参与动机；控制( c o n 们1 ) ：玩家越能够控制游戏的 发展进程，越能够影响游戏的结果，这个游戏就越能够吸引他们参与。 1 莫雷，张卫等著学习心理研究【m 】广州市：广东人民出版社，2 0 0 5 ：2 1 0 2 1 4 2m a l o n e ，t w t o w a r da t h e o 口o f i n t r i n s i c a l l ym o t i v a t i n gi n s t m c t i o n 【j 】c o 印i t i v es c i 1 9 8 l ，5 ：3 3 3 3 6 9 3 m a l o n e ，t w h a tm a l c e sc o m p u t c rg 锄e sf h i l ? b y t e ，1 9 8 l ，6 ( 1 2 ) ：2 5 8 - 2 7 6 7 华东师范人学硕士论文 此外，a m o r ) r 等人1 也指出，好奇是促使玩家继续游戏的重要原因，他们总 是希望知道什么样的行动究竟会导致什么结果。因为总是希望能导致更好的结 果，所以就会乐此不疲的持续下去。a s g 耐与k a u 缅a n z 在前人研究的基础上， 认为游戏中交互、竞争、控制、幻想、好奇、挑战与反馈因素能激发并保持玩家 动机。t h o m a s 与m a c r e d i e 3 声称游戏的核心在于所有的活动都是与现实世界没有 关联的。 学习行为也是如此，动机在其中起到激发、调节、维持和停止的作用。如果 在学习活动中激发并维持学生的学习动机，就能产生高效率的学习成果。k e l l e r 4 根据动机原理提出了a r c s 模型，确定了动机模型的四个要素： 注意( a t t e n t i o n ) ，引起学习者的注意力是开展学习活动的先决条件。在教 学活动开始时首先需要引起学习者的好奇心和兴趣，常用的方法是呈现多种多样 的学习材料和提出有趣的问题。 相关( r e l e v a n c e ) ，学习材料与学习者个人具有相关性，包括学习的内容与 学习者已有知识体系相关，个人学习风格相关，甚至于个人兴趣相关。 信心( c o n f i d e n c e ) ，学习者完成学习任务的过程应该是一个逐渐增强信心 的过程。信心的增强反过来能促进学生对成功的期望，从而进一步主动探索和获 取知识。 满意( s a t i s f a c t i o n ) ，为学习者提供运用所学知识和技能的机会，让学习者 意识到自己的努力是有成果的。 a r c s 模型强调为学习者提供适当的挑战，设置具体的目标，建立可控的机 制，提供清晰的反馈，让学习者的每一次努力和能力的提升都将获得肯定和奖励。 这在教育游戏的设计开发中也得到了很好的应用。d e m p s e y 和j o l l n s o n 5 采用 a r