（教育技术学专业论文）小学科学游戏型学习软件的设计策略研究.pdf

摘要 随着教学方式的变革，游戏作为乐学教育手段在中小学得到了飞速的发展， 在学习中游戏，在游戏中学习的游戏化学习方式得到了越来越多的重视。 游戏型学习软件是运用计算机系统进行游戏化学习活动的载体，它与一般的 电子游戏软件的不同在于它具有明确的教学目标，通过游戏的形式，引发学生的 学习兴趣，让学生在轻松的游戏中获得学科知识，形成学科的技能。 论文论述了游戏型学习软件及其相关的概念，并且分析了游戏型学习软件的 基本属性、分类及其一般设计开发过程。 在整个游戏型学习软件开发过程中，游戏的设计是提供制作蓝图的阶段，对 软件开发起着至关重要的作用，论文从探讨小学科学的学科特点、教学目标与内 容等方面入手，结合游戏设计的相关理论，论述了如何将科学知识与游戏融合为 一体的整合思路，阐述了采用游戏型学习软件可以从多方面优化小学科学课程学 习过程，论文从学科体系和软件开发过程对小学科学游戏型学习软件的设计策略 进行了初步的探讨和研究。 关键词： 小学科学游戏化学习游戏型学习软件设计策略 a b s t r a c t i nt h ep r o c e s s i n go fe d u c a t i o n a li n n o v a t i o na b o u tt h es t y l eo f t e a c h i n g ，g a m es t u d y i n gw h i c hi sc h a r a c t e r i z e db yt h ec o n c e p t ，l e a r n i n g f r o me n t e r t a i n m e n t ，i sb o o m i n gi nm o d e r ne d u c a t i o n a la r e aa so n eo ft h e p a t t e r n sf o rs t u d y i tp l a y sm o r ea n dm o r ei m p o r t a n tr o l ei ns c h o o l s i n s t r u c t i o n a la c t i v i t i e s ，e s p e c i a l l yi nt h o s ei n f a n ts c h o o l s ，p r i m a r y s c h o o l sa n dm i d d l es c h o o l s a n ds i m u l t a n e o u s l yi th a sb e e nr e g a r d e dm o r e i ni t sg r e a te f f i c i e n c y 。 g a m e s o f t w a r ef o rs t u d yd i f f e r sg r e a t l yf r o mt h a tf o rf u ni n p o s s e s s i n go fp e r s p i c u o u st a r g e to ft e a c h i n g i ta p p l i e sc o m p u t e rs y s t e m t ot h ep l a y i n ga c t i v i t i e s 。t h ey o u n gl e a r n e r sa r ea t t r a c t e db yg a m ei t s e l f ， a n ds i m u l t a n e o u s l yt h eg a m ew h i c hi sd e s i g n e dt oa c c o r dw i t ht e a c h i n g p l a n ，i n s t r u c t st h ep l a y e r st oc o m p r e h e n dt h ek n o w l e d g ea n do b t a i ns k i l i s i na nu n p a i n f u lw a y t h i sa r t i c l ei n t r o d u c e dt h ec o n c e p to fg a m es o f t w a r ef o rs t u d ya n d w h a ta r ei n t e r r e l a t e dw i t hi t t h eb a s i cp r o p e r t i e s ，t h ec a t e g o r i e sa n d t h ee l e m e n t a r yd e s i g np r o c e d u r e sf o rg a m es o f t w a r ea r ea l s oa n a l y z e di n d e t a i l a st h eb l u e p r i n to ft h ew h o l ew o r k ，g a m ed e s i g ni sv e r yi m p o r t a n t i nt h eb e g i n n i n g c o n s i d e r i n gt h es p e c i a l t i e s ，t h et e a c h i n gt a r g e ta n d t h ec o n t e n to fp r i m a r ys c h o o ls c i e n c ec u r r i c u l u m ，t h ea r t i c l ed i s c u s s e d h o wt oi m p r o v eo ro p t i m i z et h ep r o c e s s e so fs t u d yb ya d o p t i n gg a m e s o f t w a r ei nt h ec u r r i c u l u m i te x p l a i n e dt h er e l a t i o n s h i p b e t w e e n e d u c a t i o nt h e o r i e sa n d t h es t r a t e g i e so fg a m es o f t w a r ed e s i g ni na n a c a d e m i cw a y k e y w o r d s ：p r i m a r ys c h o o ls c i e n c e ，f u n n yg a m es t u d y ，s t r a t e g i e so fg a m e s o f t w a r ed e s i g n l 薹 学位论文独创性声明 本人郑重声明： 1 、坚持以“求实、创新一的科学精神从事研究工作。 2 、本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究 成果。 3 、本论文中除引文外，所有实验、数据和有关材料均是真实的。 4 、本论文中除引文和致谢的内容外，不包含其他人或其它机构 已经发表或撰写过的研究成果。 5 、其他同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了声明并表示 了谢意。 作者签名趣尘圈 日 期：地：生，么 学位论文使用授权声明 本人完全了解南京师范大学有关保留、使用学位论文的规定，学 校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电 子版和纸质版；有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论 文进入学校图书馆被查阅；有权将学位论文的内容编入有关数据库进 行检索；有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在 解密后适用本规定。 作者签名：趣尘i 匀 e l 期：迹。上笙 1 课题研究背景 1 厶，j l 一 日! j青 从2 0 世纪8 0 年代以来，为走出课堂教学普遍沉闷、乏味这一困境，全国相继开展了各种 教育教学改革与实验，如愉快教育、乐学教育等；在这样的背景下，游戏的教学价值逐渐凸 显出来，人们纷纷把游戏作为教学的重要手段，在中小学和幼儿教育阶段更是如此，教学作 为游戏，有助于实现人文关怀，有助于提高学生全面素质，有助于使教学焕发生命活力。 作为辅助教学的计算机教学软件在我国的教育教学活动中已经使用了多年，成效非常显 著，但大部分软件承载了太多的知识性、娱乐性明显缺乏，而娱乐性恰恰又是游戏最人的长 处，但游戏最大的缺陷就是在知识性方面的缺失，这也就导致了在中国这个充满潜力的游戏 大市场的一个奇怪的现象：一方面，教育界提出教学软件要互动，要有娱乐性，在玩中学到 知识：另一方面，社会和家长又严厉批评游戏使孩子玩物丧志，没有知识性，影响孩子的进 步。因此有没有另外一条思路，把两者结合起来，做到双赢? 小学科学游戏型学习软件的设 计理念正是源于对这一问题的思考引申而来。 小学科学课程体现了活动性，过程性，主动性和发展性。更多地关注学习者本人，强调学 习的过程。课程通过设计系列活动让学生去亲身经历，充分发挥学生的主动性去认识自然和 社会，从而实现学生的全面发展，并特别注重从学生的现有经验出发，从儿童身边的自然事物 和现象中选取内容，便于他们以生活经验和周围环境为基础进行探究活动。在内容组织上， 体现了探究性，整合性和逻辑性；课程以学生的自主探究为主线，把科学知识的学习贳穿在学 生的探究活动之中，小学生，特别是低年级学生，知识水平和语言水平很有限，具体形象思 维仍占重要地位，他们的注意，在很大程度上会被教学的直规性、形象性和教师所创造的教 学情景所吸引；因此，教学过程中对直观、形象的“教学情景”有较高的要求，但在实际教 学过程中，限于教学条件、时间、环境等的制约，有时很难实现，这时，如果采用游戏化的 学习软件中的虚拟教学场景实现教学目标则容易达到寓教于乐、优化教学效果的目的。 2 游戏型学习软件概念、特点及理论基础 2 1 游戏型学习软件相关概念 二十一纪我们进入了信息化时代，信息技术在教育领域中的应用大大地推进了教育的发 展，深化了教育的改革，教育技术在教学中的应用显示出了强大的生命力。运用教育游戏软 件进行游戏化学习已经成为当今信息社会发展中研究的热点之一，教育游戏被认为是下一代 的一种主要的教育媒体，对于教学和学习方式将会产生重大的影响。这其中需要了解游戏、 教育游戏和游戏型学习软件的一些基本概念： 1 ) 游戏 对于游戏型学习软件中游戏的含义，荷兰文化学者胡伊青加认为：“游戏是一种自愿的 活动或消遣，这种活动或消遣是在某一固定的时空范围内进行的，其规则是游戏者自由接受 的，但又有绝对的约束力；它以自身为目的并又伴有一种紧张、愉快的情感以及对它不同于 日常生活的意识。这个定义的内涵包括：1 、游戏是自觉自愿进行的，没有外在压力的强 迫；2 、游戏是在一定的时间、空间中进行的，离开了l 司定的时间和空间，游戏就不可能进 行；3 、游戏伴随着紧张和愉快；4 、游戏有别于日常生活，它只是对生活的一种模仿；5 、 游戏的目的就在游戏本身，不在游戏之外。因此，游戏型学习软件就其本质上具有自由、愉 快学习的冈素。 2 ) 教育游戏 教育游戏是一种遵循游戏机制并具有教育功用的活动。它通过创设的情境及内在的规则 激发参与者的竞争心理及对最后胜利的期望心理，同时其游戏内容更富于知识性和趣味性， 在提供的虚拟挑战情境中，要求学生学会并应用各种知识来完成设定的任务，在此过程中掌 握学科知识、发展智力、培养情感以实现教育的目的。游戏的内容与所传达的信息遵循教育 的功用，而游戏中创设的情境和规则所引发的参与者的心理反应用于为激发学习动机服务。 游戏能导致的主动参与的效果是将其作为教育载体的最具魅力的地方。 3 ) 游戏型学习软件 游戏型学习软件就是在教育技术的视听、学习、传播理论指导，同时结合游戏的理论所 制作的集游戏性与教育性一体的教育游戏软件。游戏型学习软件利用计算机技术为核心的信 息技术构建一个虚拟的学习社区，在游戏中，计算机通常起到以下的一些作用：扮演竞争对 手或是裁判员的角色，呈现动画创设游戏的虚拟情境、计算机编程提供道具和规则，并强制 参与者遵守游戏规则。设计制作游戏型学习软件就是为了将教学内容融入这虚拟的学习社区 中，充分发挥多媒体的优势，使学生在社区中玩耍的同时接受了知识，真正实现愉快学习。 游戏化学习软件是学习方式的一种革新，将大大促进教育改革的深化，加快教育现代化进程。 总之，游戏型学习软件集知识性、趣味性、竞争性、合作性、虚拟现实性等多种功能于 一体，它通过游戏的形式，引发学生的学习兴趣，维持学习者学习动机，让学生在游戏中获 得学科知识、形成各种能力，是一种寓教于乐的教育游戏软件，在教学中具有较高的应用价 值。 2 2 游戏型学习软件的特点 游戏型学习软件一般具备以下特点： 1 ) 教育性 游戏型学习软件本质上是为学习服务的，设计游戏型学习软件应该根据教学目标和学 生的心理特点选择合适的教学内容与恰当的游戏模式。游戏型学习软件要有助于突出重点， 突破难点，激发学生思维的积极性，提高学习的质量。例如“垃圾分类”游戏( 资料搜至中 央电教馆资源库，小学科学课程游戏) 通过游戏的过程，可以让学生了解自己和自己的家庭 产生垃圾的种类，平时关注垃圾的去向以及对垃圾的处理：该游戏能够加深对人与环境关系 的认识，增强学生环境保护的意识和责任感。这就体现了该游戏包含的教育意义。 胡伊青加( 1 9 9 8 ) 人：游戏者( m ) 贵阳：贵州人民：l 版社，1 9 9 8 2 2 ) 趣味性 游戏型学习软件的设计目的是把枯燥的学习变成充满趣味性的游戏，让学生在游戏中学 习学科知识。所以游戏型学习软件的形式和内容必须让学生感到新奇有趣，乐于通过学习软 件提供的游戏方式进行探索式的学习。游戏型学习软件不仅要靠外在的美观生动，还需要有 良好的游戏的故事、情感、悬念、竞争的设计。如上述分析的“垃圾分类”游戏，不但画面 美观生动，同时伴有优美的音乐，创关成功后还有相应的奖励。 3 ) 健康性 健康性是区别游戏型学习软件与一般电子游戏软件的特征。一般电子游戏常常含有暴 力、色情等对学生身心产生不良影响的内容，游戏型学习软件是一种绿色游戏，它杜绝不健 康的内容，追求把教学寓于健康的游戏形式之中，学生不仅能够获得知识、能力，而且能够 得到良好的道德熏陶。 4 ) 形象性 形象性表现为在视听觉上能够得到愉悦的感受，如美观的画面、栩栩如生的人物形象、 优美动听的声音与音乐，一方面能够吸引学生的兴趣，另一方面也能够把教学内容形象直观 地呈现出来。 5 ) 互动性 游戏型学习软件具有很强的互动性，在游戏过程中，学生和计算机根据对方的行为和环 境要求等条件的判断来决定自己的下一步行为，这种互动行为烘托了游戏气氛，让学生在学 习过程中充满激情，获得自信。 6 ) 开放性 游戏型学习软件中的游戏可以根据不同的选择和学习情况提供不同的过程与结果，使不 同水平的学生均能从游戏中获得需要的学习和成功的心理体验。这样可以使学生对游戏的新 奇和兴趣保持较长时间，巩同游戏型学习的效果。 2 3 游戏型学习软件的类型 依据不同的标准可以对游戏型学习软件进行不同的分类。 1 ) 依据学科内容分类 依据学科内容，可分为语文、数学、英语、等，分别用于辅助各门学科知识与技能的学 习。本文主要针对小学科学游戏型学习软件的设计进行研究。 2 ) 依据平台性质分类 依据平台性质，可分为网络版和单机版。网络版需要在网络环境下运行，学生可以在虚 拟环境中多人合作、竞争，也可以单人操作运行。单机版一般情况下只有一个学生，更强调 游戏内容的互动性和趣味性。 3 ) 依据游戏特点分类 依据游戏特点分类，可分为角色扮演类游戏、动作游戏、策略游戏、格斗游戏、益智游 戏、体育类游戏等。 2 4 游戏型学习软件的组成要素 游戏型学习软件的组成要素包括： 3 1 ) 游戏参与者，游戏是为游戏参与者设计的体验感受，游戏型学习软件的参与者主要是指 学生群体。 2 ) 游戏目标，从初始状态出发，经过游戏参与者的决策和动作，最后能够达到某种目标状 态，学习目标蕴涵于游戏之中，游戏目标达成的同时学习目标也能够得到实现。 3 ) 游戏规则和道具，规则是游戏参与者采取决策和动作时所必须遵守的约定。规则中应包 含所要达到的教学目标、所要教学的规律与知识点。而道具是游戏过程中必不可少的，是玩 家在游戏过程中所处的空间及所用的物品。 2 5 游戏型学习软件开发的理论基础 游戏型学习软件开发的理论基础主要有： 1 ) 多元智能理论 1 9 8 3 年美国心理学家加霍华德加德纳( h o w a r dg a r d n e r ) 提出了“多元智能”理论。 他认为，人的智力是多元的，大体可以分成言语语言智能、逻辑一数理智能、视觉一空 间关系智能、音乐一节奏智能、身体一运动智能、人际交往智能、自我反省智能、自然观察 智能、存在智能九种智能，而且人的智能是有生命力的，它会随着时代的发展和科学发现而 不断丰富、完善。每个学生都在不同程度上拥有上述九种基本智力，它们以不同方式，不同 程度有机组合在一起，构成每个人各具特点的智力结构，而每个个体都有白己的智能强项， 教育的目的就是发现智能强项，发展智能弱项。集文字、声音、图像及多种交互方式的游 戏型学习软件是发展学生多元智能的有效- t 具。它提供的游戏性学习情景、多元化教学信息 可以激发学生的优势i 许能，加强对弱势智能的改善和培养，促进学生多元智能的扩散和发展。 2 ) 建构主义学习理论 建构主义认为，知识不是通过教师传授得到，而是学习者在一定的情境即社会文化背景 下，借助其他人的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式而获得。建构主义学习 理论认为“情境”、“协作”、“会话”和“意义建构”是学习环境中的四大要素。情境是设计 教学环境要考虑的最重要元素之一。在建构主义学习环境下，要依据学习目标，创建有利于 学生对所学内容建构意义的情境。协作和会话是学习过程的重要环节和手段；意义建构是整 个学习过程的最终目标。建构主义理论提倡学生在学习情境中运用探索法、发现法建构知识 的意义。游戏型学习软件可以以建构主义理论为指导，创建一个基于情境的探究或发现式学 习环境、让学生在获取知识的过程中培养其领悟科学、运用科学的能力，也即理解科学事实、 概念、原理、定律和理论，进行科学推理的能力，鼓励和培养学生进行科学探究的各种态度 和精神，乐于接受新思想与新信息、促进学生正确科学价值观的形成。 3 ) 游戏教学理论 游戏教学理论的创始人是1 9 世纪德国教育家福禄培尔，他的游戏理论第一次奠定了对儿 童身心的科学认识，阐明了游戏促进儿童身心发展的内在机制，为游戏教学逐步成熟奠定了 坚实的基础。2 0 世纪意大利女教育家蒙台梭利是继福禄培尔之后，对游戏教学理论具有重大 贡献的教育专家。蒙台梭利通过自己制作的一套教具广泛用于儿童的教育。它不单对儿童的 教育具有很高的价值，同时又具有自我教育的作用。美国实用主义哲学家、教育家杜威在上 个世纪初，从他的“活动”理论出发，为游戏教学奠定了哲学基础。杜威非常重视儿童的游 4 - 戏活动在教学中的作用，他强调儿童“从做中学”，“从经验中学”，让儿童在主动作业中运 用思想。主动作业是造成一种能产生问题、促进思维和取得经验的实际情境的主要手段，它 包括游戏、竞技和建造等。这些都使儿童有机会从事各种调动他们自然冲动的活动，最适合 表现儿童各种天然的倾向，最容易成为儿童所喜欢的事物。在此活动中，儿童可以以充沛的 精力自己去讨论所发生的问题并巧妙地解决，使其智力得到充分的运用和发展。在我国， 许多教育专家对游戏教学进行了富有成效的研究，取得了丰硕的成果。最具代表性的人物是 陈鹤琴先生，他认为游戏具有以下四种价值：发展身体；培养高尚道德；能使脑筋敏 锐；为休息之灵丹。陈鹤琴先生在长达六十年的教育实践活动中积累了丰富的游戏素材， 形成了一套独特的游戏理论，他对简单游戏与复杂游戏的探讨，对游戏的种类、游戏与年龄 的关系等进行的研究，为我国游戏教学理论的形成与发展起到了重要的指导作用。随着游戏 理论与实践的不断丰富和发展，我国学者正自觉地把游戏运用于小学阶段的教学中，突破了 游戏的运用范围，使小学课堂教学充满轻松愉快与活力。游戏运用于教学中不仅积累了丰 富的实践经验，而且正在逐步上升到理论层面。 4 ) 教学设计理论 教学设计是用于开发学习经验和学习环境的技术，这些学习经验和环境有利于学生获 得知识技能。教学设计将不同的学习策略整合进学习经验和学习环境，它着重创设学与教系 统，其中包括促进学习者学习的方法、条件、经验、情景和资源等。教学设计主要包括以下 操作内容：分析教学目标、教学内容和学生特征，并依据分析结果确定教学策略，即选择实 现教学目标所需要的资源、程序和方法。进行学习评价，即依据教学目标采用科学的方法收 集学生在学习过程中的反应信息和资料，通过量化分析，以获取反馈信息，检验是否达到预 期的教学目标，以便调整教学目标或修正教学策略。游戏型学习软件作为实现具体教学目标 的教学媒体，在安排学习目标与学习内容、创设学习情景，设计学习资源及分析评价学习效 果各个方面都需要以教学设计理论为依据。 5 ) 游戏设计理论 游戏中如何选择角色、怎样创设故事情景、怎样设置有挑战的难度才能具有吸引力等， 这是游戏设计理论要回答的问题。游戏设计理论超越具体游戏纷繁复杂的外部特性，对游戏 最本质、最共性的问题进行理性思考，最终提炼出游戏的一般模型，确立游戏的多项准则， 对游戏的设计开发工作具有根本指导作用。 游戏型学习软件的根本目的是将教学与游戏整合，充分发挥游戏的趣味性价值，使学 习丰富有趣。运用游戏设计理论指导游戏犁学习软件的设计与开发是使软件具有吸引学生参 与其中的必要保证。 6 ) 人本主义学习理论 人本主义心理学的基本观点是：创造潜能的发挥是人的最高需要，是人生追求的最高目 的，这一目标的实现称为自我实现。“自我实现或创造潜能的发挥本身就是奖赏，它是一种 高峰体验，是一种极度欢乐状态”2 。 2 【美】马斯洛等等，林方主编人的满薜和价值：北京：华夏出版社，1 9 8 7 2 ( 1 ) ：4 5 人的潜能和价值与社会环境的关系是一种内因与外因的关系。“潜能是主导的因素，环 境是限制或促进潜能发展的条件”3 。 人本主义心理学家罗杰斯的学习观认为，人类生来就有学习的潜力，在合适的条件下， 每个人所具有的学习、发现、丰富知识与经验的潜能和愿望就能够释放出来；当学生觉察到 学习内容与他自己目的有关时，意义学习便发生了，这不仅仅是一种增k 知识的学习，而且 是一种与每个人的各部分经验都融合在一起的学习，我们在科学课程的教育活动中，要比较 多地引入和生活、社会相关、学生比较熟悉的课程学习材料，激发学生的学习动机。 3 相关研究综述 游戏型学习软件作为辅助课程教学的资源，就其在教育上的价值而言，不 管是在提高学生的能力，还是锻炼、培养学生的思维习惯方面，都有其独到的功 能和作用。它的趣味性对人们的注意力有很强的吸引力，使人们在放松的状态下， 在乐趣中获得知识和领悟内涵，容易接受教学内容，教学效果好，有利于教学目 标的买现。 3 1 国内游戏型学习软件发展状况简介 目前，对于游戏型学习软件的设计开发主要集中于我国的一些技术开发企业，如：珠海 奥卓尔软件有限公司、昱泉信息技术( 上海) 有限公司、创新未来电脑有限公司等，这些企 业目前还比较少，比较知名的只有儿家，但已有迅速增长之势。市场上也出现了一批教育游 戏，如：北京娱教网络科技有限公司的“k 1 2 p l a y 快乐教育”、传育网络科技( 上海) 有限 公司开发的“$ 5 2 0 快乐学堂”、昱泉信息技术( 上海) 有限公司的“游戏学堂”、珠海奥卓 尔软件有限公司的奥卓尔学习世界；创新未来电脑有限公司的“w a w a y a y a ”；香港意成资讯 科技有限公司开发的“一课一练之传说之旅”等。2 0 0 5 年国内知名游戏软件开发厂商一盛大 网络推出了第一款面向青少年的教育网络游戏软件学雷锋，作为一个德育教育游戏开创 了我国网络游戏领域的历史新纪元，在我国教育游戏的发展上迈出了重要的一步。通过分析 研究发现，我国的教育游戏软件一般可以分为角色扮演游戏和f l a s h 游戏，游戏的内容和 适用的对象人部分指向小学，设计的学科有小学数学、小学语文、小学英语、信息技术等， 而科学、历史、地理、物理、化学、生物、思想品德等科目的教育游戏比较少见。 从整体上看，国内对游戏型学习软件的研究和开发还处于探索和起步阶段，以下是在 “c n k i - 期刊全文数据库”中查询相关论文的情况统计： 3 【关】马斯洛等著，林方主编 人的潜能和价值：北京：华夏出版社，1 9 8 7 2 ( 1 ) ：5 c n k i 期刊全文数据库 论文类别篇数 检索范围 教育游戏类软件 6 0 3 4 中国期刊全文数据库 游戏型学习软件 2 3 5 中国期刊全文数据库 游戏型学习软件 2 8 中国优秀博硕士学位论文全文数据库 通过对统计结果的分析，我们得出这样的结论：我国关于教育游戏的研究已经起步，并 且已经取得了一定的成果。但应用层面如针对学科的游戏型学习软件的研究成果还比较少。 本研究试图立足于我国第八次基础教育改革的实际需求，在现代教育教学理论与游戏理 论的指导下，总结和探索小学科学游戏型学习软件设计策略，并期望通过相关策略的研究， 能够为广大一线教师设计和运用游戏型学习软件提供一定程度的借鉴。这既是本研究的重点 内容，也是它的价值和意义所在。 3 2 国外游戏型学习软件发展发展状况简介 国外对于教育游戏软件的研究比较早，很早就己将教育游戏软件应用于教学之中，而且 取得了良好的学习效果。目前国外的教育游戏软件己经成为一种层次教育和培训中的一种必 要的手段，不但在学校中应用，而且大量的企业职工培训也应用了游戏学习的方式，国外很 多的公司和机构在致力于教育游戏软件的研究和开发。 法国游戏商c r y o 公司和法国c a n a 环广播公司多媒体分部联合制作的凡尔赛：宫廷 疑云( v e r s a i l l e s1 6 8 5 ：a g a m eo fi n t r i g u e ) 和埃及：法老王之墓( e g y p t1 1 5 6 b c ：t o m b o f t h ep h a r a o h ) ，是颇受欢迎的教育游戏软件。 在英国中小学中广泛应用的角色扮演( r f g ) k a r 2 0 u c h e 游戏软件，该游戏软件主要是通 过大量课程包括角色扮演、照片制作、故事叙述、动画、出版和电影制作等交叉性的创造活 动，来帮助学生发展其概念理解、关键词解释和个人表现能力。 美国的g a m e 2t r a i n 公司直重点开发教育游戏软件，目前己经开发出一系列的学习游 戏，应用于教育和培训的各个层面上。麻省理工学院和微软公司2 0 0 2 年提出的 “g a m e s t o t e a c h ”项目，在该项目的研究中，他们提出了“现代教学法+ 艺术化游戏环境 = 下一代教育媒体”的理念，i n l i g h te n t e r t a i n m e n t 是一家加拿大的游戏开发公司，该公 司专门为儿童设计开发游戏软件。它设计的游戏包括“w e n n i et h ep o o h ”、“m i c k e ye a r l y l e a r n i n g ”、“怪物公司”、“s p yk i d s3 d ”等等。 4 课题研究的目的、意义与方法 4 1 研究目的 本研究的目的是期望通过综合考削、学科学课程特点、学习者以及游戏学习软件三者特 ； 7 点来制定三位一体的游戏设计策略，具体为： 1 ) 在教学设计上通过对学习者特征分析，为游戏难度的确立和游戏类型选择提供事实 和依据； 2 ) 在教学设计上通过对课程目标和课程内容分析，制定游戏的目标和确定游戏的主题； 3 ) 在上述二者分析的基础上，实现对小学科学游戏型学习软件模型的设计和规划； 4 ) 最后，在游戏模型的统领和规范下，完成游戏脚本的设计。 4 2 研究意义 本研究的的意义土要体现在： 探讨目前我国游戏型学习软件在理论研究上存在的一定程度滞后于教学实践的发展现 状；对小学科学游戏型学习软件从教育性和游戏性两方面提出了具有较强操作性和实用性的 设计策略，为科学课程的教师设计和运用游戏型学习软件提供一定程度的借鉴和帮助，同时 也是一次运用游戏化设计思想来构建数字化学习资源的有益探索。 4 3 研究方法 运用文献研究法和理论分析等方法，结合软件设计制作的流程对小学科学游戏型学习软 件软件的设计进行探讨。 8 第一章小学科学课程教学与小学科学游戏型学习软件 1 1 小学科学的课程特点 在我国小学科学课稃的发展史上，其名称经历了格致一博物一理科一自然一常识一自然 常识一自然一科学的变化，发展历程大致划分为四个时期，第一个时期( 1 9 0 3 1 9 4 8 ) 、第二 个时期( 1 9 4 9 1 9 7 9 ) ，这两个时期都没有形成我国自己的科学教材教法体系，第三个时期 ( 1 9 8 0 2 0 0 0 ) ，这一时期开始初步形成我国自己的科学教材教法体系；1 9 8 1 年3 月教育部 颁发全日制五年制小学教学计划( 修订草案) ，明确指出“根据四化需要，必须加强小学 自然科学常识教育，培养少年儿童从小爱科学，学科学，用科学的志趣”，并将课程名称恢 复为“自然”，第四个时期( 2 0 0 1 至今) ，这一时期，较完善的科学教材教法体系开始形成， 新的科学教材处于实验阶段，2 0 0 1 年初，国家教育部开始组织编写新的国家小学科学课程 标准根据新的课程标准，学科的名称由原来的自然”改为”科学”这一改动不仅反映了教 学内容上的扩展，从以自然现象，事物为主拓展到整个自然科学领域，包括与自然科学有关 的人文精神，价值观以及科学技术与社会的关系( s t s ) 等等，而且还包含了科学探究的方法与 过程。 小学科学课程具有以下一些特点，第一：课程体现了活动性，过程性，主动性和发展性。 更多地关注学习者本人，强调学习的过程。课程通过设计系列活动( 如实验，讨论和一些小栏 目) 让学生去亲身经历，充分发挥学生的主动性去认识自然t 手 j 社会，从而实现学生的全面发 展。第二，在内容选择上，体现了基础性，综合性，实用性和时代性。课程精选了学生终身 学习必备的基础知识和技能，并特别注重从学生的现有经验出发，从儿童身边的自然事物和 现象中选取内容，便于他们以生活经验和周围环境为基础进行探究活动，不仅如此，在内容 上还强调科学与社会的关系，增加了反映科学技术发展中的新成果，新话题和社会生活中人 们共同关注与亟待解决的问题，使学生从科学课程的学习中增强社会责任感并真实地感受和 体验科学的本质及科学技术和社会之间的关系。第三，在内容组织上，体现了探究性，整合 性和逻辑性。课程以学生的自主探究为主线，把科学知识的学习贯穿在学生的探究活动之中， 以整合方式打通了各学科的人为界限，建构了以学生活动为主的整体框架；将内容上有联系 的活动组成一个教学单元，全面体现大单元综合的编排思想，而且结构设计由浅入深，循序 渐进，适应了学生的年龄和心理特点，逻辑性强，这种形式有助于学生认知能力，探究能力 的发展和态度，情感，价值观的培养。第四，在呈现方式上，体现了多样性，趣味性和启发 性。 1 2 小学科学课程教学目标与教学内容 小学科学课程是以培养科学素养为宗旨的科学启蒙课程。使学生能够掌握必要的科学知 识、科学的思维方式、对科学的理解、科学的态度与价值观，以及运川科学知识和方法解决 9 问题的意识和能力。科学素养的形成是长期的，早期的科学教育将对一个人科学素养的形成 具有决定性的作用。承担科学启蒙任务的这门课程，将细心呵护儿童与生俱来的好奇心，培 养他们对科学的兴趣和求知欲，引领他们学习与周同世界有关的科学知识，帮助他们体验科 学活动的过程和方法，使他们了解科学、技术与社会的关系，乐于与人合作、与环境和谐相 处，为后继的科学学习、为其他学科的学习、为终身学习和全面发展打下基础。学习这门课 程，有利于小学生形成科学的认知方式和科学的自然观，并将丰富他们的童年生活，发展他 们的个性，开发他们的创造潜能。 全日制义务教育科学( 3 6 年级) 课程标准把科学课程的内容划分为三个领域，即科学 探究、情感态度与价值观和科学知识三个部分，这三个部分中情感态度与价值观是科学学习 的动力，又是科学教育的目标，科学课程中将科学探究、情感态度与价值观、科学知识三个 领域的内容在情感态度与价值观方面展开论述的体系如图卜l 所示： 图卜1 以情感态度与价值观为主线的科学课程内容体系图 同时科学课程中将上述科学探究、情感态度与价值观、科学知识三个领域的内容分五个 方面展开，这五个方面是科学探究、情感态度与价值观、生命世界、物质世界、地球与宇宙。 这五个方面的具体内容如下。 1 0 1 ) 科学探究 包括提出问题、猜想与假设、制定计划；观察、实验与制作、搜集整理信息、思考与结 论、表达与交流。 2 ) 情感态度与价值观 科学教育中情感态度与价值观的目标主要包括对待科学学习，对待科学、技术与社会的 关系，对待自然四个方面。情感态度与价值观既是科学学习的动力因素，影响着学生对科学 学习的投入、过程与效果，又是科学教育的目标，通过对千姿百态、引人入胜的自然现象的 学习，改变学生的行为倾向，激发他们对科学学习的兴趣，陶冶爱科学、爱家乡、爱祖国的 情感，并为他们形成正确的科学价值观打好基础。 3 ) 生命世界 科学课程要让学生接触生动活泼的生命世界，让学生尽可能多地去认识不同种类、不同 环境中的生物，进而对多种多样的生物有比较全面的认识。 4 ) 物质世界 物质世界这部分所涉及的许多知识与技能都是现代科学和现代技术的基础，包括“物体 与物质”，这部分经过对物体材料物质这三个层次的观察与探讨，了解物质一些基本的 性质与变化过程，使学生的认识逐渐由具体向抽象过渡。“运动与力”部分使学生了解位置 与运动的概念，知道力与运动变化的关系，了解常见的简单机械。“能量的表现形式”部分 讨论了声、热、光、电、磁这些物理现象，并使学生知道它彳f j 都是能量的不同表现形式，能 量可以转换。 5 ) 地球与宇宙 科学课程可以使小学生用探究的方法研究地球物质的性质，不仅可以使他们获得有关的 知识，了解科学探究的过程和方法，体验到探究的乐趣，还可以使他们意识到地球物质的价 值和保护它们的重要性。认识科学的进步和人类智慧的潜力。这部分内容的教学可以点燃小 学生的求知欲。 1 3 设计开发游戏学习软件辅助小学科学课程教学 1 3 1 设计开发小学科学游戏型学习软件的必要性 首先，设计开发游戏学习软件辅助小学科学课程教学体现了游戏型的学习软件的优势， 它实现了信息技术与科学课程的整合，2 0 世纪6 0 年代以后。计算机进入了教学领域，给教育 教学带来了巨大的变革，主要分为三个阶段。第一个阶段是c a i ( c o m p u t e r - - a s s i s t e d i n s t r u c t i o n ) 计算机辅助教学阶段，其主要特征是利用计算机的快速运算、图形动画及仿真 功能辅助教师解决教学中的某些重点、难点。第二个阶段是c a l ( c o m n u t e r - a s s i s t e dl e a r n i n g ) 计算机辅助学习阶段，其主要特征是逐步从辅助教转向辅助学，即强调如何利用计算机作为 辅助学生学习的工具。第三个阶段就是l l t c ( i n t e g r a t i n gi ti n t ot h ec u r r i c u l u m ) 甚f l 信息技术与 课程整合。其主要特征是不仅将以计算机为核心的信息技术用于辅助教或辅助学，而更强调 要利用信息技术创建理想的学习环境、全新的学习方式和教学方式，从而彻底改变传统的教 学结构和教学模式。设计一款游戏型的学习软件就是充分利用信息技术创建一个理想的学习 环境。虚拟的三维世界的构建、人物形象的设计、模拟物体运动所需要的物理系统、实现玩 家与电脑的沟通、整个游戏流程的控制，无不需要信息技术的参与。小学科学课程具有基础 性，综合性，实用性和时代性的特点。课程精选了学生终身学习必备的基础知识和技能，从 儿童身边的自然事物和现象中选取内容，因此科学知识与生活紧密相连，在这里我们可以设 计角色扮演游戏或益智游戏，创造一个虚拟的学习环境，学习科学课程知识。 其次，使用游戏学习软件辅助教学可以改变传统教学模式，使学习成为以学生为主体的 学习；在游戏学习软件的理论基础中已经提到，建构主义认为：学习不单是知识由外到内的 转移和传递，而是学习者在一定的情景即社会文化背景下，借助其他人的帮助，即通过人际 间的协作活动而实现的主动建构知识意义的过程。建构主义理论强调以学生为中心，它不仅 要求学生由外部刺激的被动接受者和知识的灌输对象转变为信息加t 的主体、知识意义的主 动建构者；而且要求教师由知识的传授者、灌输者变为学生主动建构意义的帮助者、促进者。 游戏给学生创造了“情景”，学生在游戏的情景中科学现象，获取科学信息，解决科学知识 问题，通过情景的创设，同学间的会话与协作，最终帮助学生完成知识的意义建构，完成学 习的过程。这种以科学游戏型学习软件为载体的学习模式，以学生为主体，改变了传统的教 学模式。 最后，使用游戏学习软件辅助教学可以实现个性化的学习方式，能够适应学生的个体差 异，面向全体学生；学生的个体差异在教学中普遍存在，让每个学生都获得充分的发展是教 学的重要目标。游戏型学习软件通常将教学任务从低到高设置不同的等级，适合从低到高不 同的学习水平，以尽量满足每个学生的需要。这样的学习模式能够真正体现出囚材施教的教 育观念。 1 3 2 游戏型学习软件对小学科学课程教学的辅助作用 设计教育游戏前，首先需要了解学科游戏型学习软件应用和设计开发现状， 下面是对任课教师采用游戏化学习方式辅助教育教学的问卷调查：( 见附录) 1 ) 调查目的 了解目前学校中游戏型学习软件应用和开发的现状，调查游戏型学习软件设计和开发中 存在的经验和不足，了解采用游戏化学习方式优化学科教育教学的思路。 2 ) 调查对象 调查对象为镇江地区的部分小学教师，包括各学科教师共4 0 位。 3 ) 调查问卷 参照国内外有关研究，针对游戏型学习软件的具体情况，编制了这份多项目内容的调 查问卷。 4 ) 调查结果 游戏型学习软件使用的态度和现状 在调查对象中，认为使用游戏型学习软件来辅助学生学习是有益的教师有3 7 位，占了 9 2 5 ，结果显示教师普遍认为游戏化学习软件对学生的学习是益的，大部分的教师在教学 1 2 当中也使用游戏型学习软件以及课件来辅助教学。下表卜2 为游戏型学习软件辅助教学效果 情况统计情况。 淤 游戏型学习软件辅助教学效果情况 统计项目 观点有教学辅助作用无教学辅助作用不确定 人数 3 424 比例 8 5 5 l o 表卜2 游戏型学习软件辅助教学情况统计表 游戏型学习软件设计开发的现状 获取游戏型学习软件主要是从网上下载，其次是通过购买，自行开发占很小的比例， 对阻碍学校教师自行设计开发游戏型学习软件的因素的调查表明最主要的是欠缺开发所需 的知识和技能，主要的困难在于编程，缺乏创意，不了解游戏设计的相关理论、缺乏开发经 验等。教师们普遍认为一个好的游戏型学习软件最重要的是要切合实际的教学和学习，在开 发相关的游戏型学习软件上更需要的是教学人员、设计编程及美术人员的团队合作，共同开 发。下表1 - 3 为游戏型学习软件获得途径情况统计表： 一 教育软件获得途径一览 统计情况 途径购置下载组织开发其他 人数 62 644 比例 1 5 6 5 1 0 l o 表1 - 3游戏型学习软件获得途径情况统计表 分析游戏化学习方式对小学科学课程教学的优化作用，可以看到游戏型学习软件是依据 小学生的心理特点将教学内容设计成计算机游戏，让他们在玩电子游戏的过程中掌握所要学 习的科学知识。游戏是儿童生活、学习中不可缺少的活力因素，它不仅能像一一般的多媒体课 件那样动态呈现学习内容，而且可以把科学知识的学习变成了有趣的的游戏过程，其对小学 科学课程教学的优化作用，主要体现在以下几个方面： 1 ) l 游戏型学习软件能够模拟现实世界或想象世界的情景；引起学生的学习兴趣产有利 1 3 于激发学生的学习动力，调动学生主动学习的积极性，兴趣是推动学生探索科学问题的强大 推动力。学生如果对某一科学课程问题感到好奇就会产生积极主动探究该问题的愿望或意 向，把学习看作愉快的体验。 2 ) 游戏型学习软件可以呈现学生可以观察和操作的科学学习环境，这种环境可以产生 文字、视听觉信息来，而且由于信息技术的人机界面设计，学习者可以控制科学观察的范围、 角度、距离、事件发生的速度与时间间隔，还可以控制其引起变化的各种参数，这样学习者 可以按照自己的需要观察这种环境，形成自己的认识，不仅学习了有关知识，更重要的是培 养了“观察一分析一认识”的认知能力。 3 ) 能够适应学生的个体差异，面向全体学生；学生的个体差异在教学中具有普遍性， 让每个学生都获得充分的发展是教学的重要目标。 4 ) 注重学生的全面发展，游戏型学习软件将教学内容融合在游戏中，不仅有利于学生 知识和能力的培养，还具有以下教育功能。一是利用图、文、声并茂，能够在潜移默化中培 养学生的音乐感知能力、空间图形能力和语言文字能力。二是游戏型学习软件能够将游戏融 入健康的故事情节中，以要求学生来遵守一定的社会道德规则，这对于学生形成良好的社会 道德非常有益。 5 ) 提供学生自我评价的环境，在游戏化学习方式中可以反复练习，直到掌握某种科学 技能和知识，这样，学习者可以根据自身情况组织有效的训练，自我评价，提高学习的效果。 总之，在游戏化学习方式下，软件的设计制作在充分把握科学课程教育教学特点( 学习 目标、学习对象特点、学习内容等) 的基础上，将信息技术整合于科学课程的教育学习活动 中，就能够推动科学教学的发展和完善，并能够达到培养和提高学生科学素养的目的。 1 4 第二章游戏型学习软件设计概述 游戏型学习软件的设计一般要经过以下一些步骤，分别是软件中的载体游戏的策划， 游戏设计以及其功能在软件上的实现过程，另外还包括了对游戏开发平台设计软件的选择等 内容、并且游戏软件的设计仍然要遵循般游戏软件设计的过程和规则，下面分别论述： 2 1 游戏的策划 2 1 1 游戏的创意 游戏的创意是游戏策划的根本，它是源之于个人的思考、技巧及才华，通过对已掌握知 识的开发和运用，创造新的想法、作品的活动，好的创意包括了背景故事的周密，任务系统 的完整，