三維情境式教育游戲軟件的設(shè)計與案例研究

曹曉明　朱春鶯　李曉華

【摘要】目前教育游戲“娛教分離”的問題還比較嚴(yán)重。文章結(jié)合情境認(rèn)知理論,提出情境式教育游戲的理念,嘗試?yán)锰摂M現(xiàn)實技術(shù)創(chuàng)設(shè)適合學(xué)習(xí)者探究的游戲化學(xué)習(xí)情境以激發(fā)學(xué)習(xí)者的動機和探究興趣。文章對情境式教育游戲軟件的設(shè)計和開發(fā)要點進行了詳細(xì)的闡述,并概要介紹了該研究設(shè)計的游戲案例,試用效果表明學(xué)習(xí)者對情境式教育游戲有著較高的認(rèn)同度,將結(jié)構(gòu)化的知識融入到情境式教育游戲中是可行的。

【關(guān)鍵詞】教育游戲;情境認(rèn)知;虛擬現(xiàn)實

【中圖分類號】G420 【文獻標(biāo)識碼】A 【論文編號】1009—8097(2009)07—0078—04

一 問題的提出

作為近年來發(fā)展最迅猛的互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)之一,游戲?qū)η嗌倌戤a(chǎn)生了深遠的影響。將游戲應(yīng)用于教育教學(xué)之中的探索從未停止過,人們總是試圖尋找一條游戲與教育結(jié)合的完美途徑,從而利用游戲在動機方面的力量為使學(xué)習(xí)更為有趣[1] 。這種努力包括兩種取向,其一是通過精心選擇將有教學(xué)價值的游戲直接“拿來”,應(yīng)用于課堂教學(xué)的適當(dāng)階段以得到所預(yù)期的激發(fā)動機的目的,其二是改編或開發(fā)游戲為課堂教學(xué)所用[2] 。Kirriemuir和McFarlane的研究表明將游戲直接應(yīng)用到課堂中是有障礙的,從而提出了“運用主流游戲的清淡版本于課堂的思想”[3]。但游戲通往與教育的結(jié)合之路似乎并不順暢,一個突出的原因就是很難在游戲的游戲性和知識性中尋找一個平衡點,無縫的融合則更是難上加難,以至于“寓教于樂”的網(wǎng)絡(luò)游戲鮮有成功的商業(yè)案例。

同將游戲直接應(yīng)用于教學(xué),實現(xiàn)特定目標(biāo)的直接應(yīng)用遇到的瓶頸相比,采用游戲的形式創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境近些年卻有了較成功的探索。如“第二人生”網(wǎng)絡(luò)游戲融合了聯(lián)網(wǎng)游戲和在線虛擬社區(qū)的諸多概念,提供了積極的、浸潤式的數(shù)字化游戲式學(xué)習(xí)環(huán)境,應(yīng)用效果良好[4] 。理論研究方面,早在上世紀(jì)90年代后,研究情境認(rèn)知和情境學(xué)習(xí)以及情境化人工智能的熱潮已在認(rèn)知科學(xué)領(lǐng)域出現(xiàn);建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論里也對情境創(chuàng)設(shè)有完整的理論和方法體系支撐;技術(shù)方面,虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用為創(chuàng)設(shè)沉浸式的學(xué)習(xí)環(huán)境,給學(xué)習(xí)者提供逼真的學(xué)習(xí)情景提供了可能,其同游戲開發(fā)結(jié)合,也是當(dāng)前游戲開發(fā)的重要方向。依托虛擬現(xiàn)實技術(shù),從“情境”角度出發(fā),嘗試?yán)糜螒騽?chuàng)設(shè)適合學(xué)習(xí)者探究的逼真的游戲化學(xué)習(xí)情境,重點關(guān)注情境對學(xué)習(xí)者的內(nèi)在支持,對促進游戲應(yīng)用于教學(xué)有著重要的實踐意義。

二 情境教育和情境式教育游戲

情境教育來源于關(guān)于認(rèn)知與情境學(xué)習(xí)理論的相關(guān)研究和實踐。該理論指出學(xué)習(xí)者參與基于社會情境的一般文化實踐是個人知識結(jié)構(gòu)形成的源泉,在特定情境中獲得的知識比所謂的一般知識更有力和更有用,因此要將學(xué)習(xí)置于知識產(chǎn)生的特定的物理或社會情境中[5]。情境認(rèn)知已成為一種能提供有意義學(xué)習(xí)并促進知識向真實生活情境轉(zhuǎn)化的重要學(xué)習(xí)理論。依托于情境認(rèn)知理論,人們開展了大量的情境教育實踐,這類實踐一般將教育、教學(xué)內(nèi)容鑲嵌在一個多姿多彩的大背景中,關(guān)注學(xué)習(xí)者在自然情境中的認(rèn)知和環(huán)境對于學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)效果和智能的影響,并通過改進環(huán)境的設(shè)計來影響學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為和學(xué)習(xí)結(jié)果。

我們所提出的情境式教育游戲是情境教育的一種特殊實踐形式。所謂情境式教育游戲是指以創(chuàng)設(shè)游戲化學(xué)習(xí)情境為主要目的,通過逼真的問題情境,富有真實感的具體場景或氛圍,激發(fā)和吸引學(xué)生主動學(xué)習(xí)的一類教育游戲。情境式游戲有別于一般的闖關(guān)或打斗類教育游戲,其將游戲設(shè)計的重點,放在游戲情境的創(chuàng)設(shè)上,力圖使游戲玩家能夠沉浸于游戲環(huán)境中,并通過情境引發(fā)學(xué)生內(nèi)心的觸動,從而獲得一份真實的寓學(xué)于樂的游戲體驗。情境創(chuàng)設(shè)主要有通過游戲場景設(shè)計創(chuàng)設(shè)情境,運用角色扮演融入情境,引領(lǐng)學(xué)習(xí)者參與任務(wù)探索情境等三種方式。

三 情境式教育游戲軟件的策劃與設(shè)計

情境式游戲劇本的設(shè)計一般要包括游戲主題,故事背景、游戲場景、游戲任務(wù)、過關(guān)策略、活動流程圖、游戲地圖表、角色設(shè)計、角色對白設(shè)計、知識輔助表、道具設(shè)計、玩家操作設(shè)計等設(shè)計元素。其中有些元素是所有游戲共用的,遵循游戲設(shè)計的基本規(guī)律,下面選取其中的幾個在設(shè)計情境式教育游戲需要特別注意的關(guān)鍵元素進行闡述:

1 游戲主題與故事背景設(shè)計

情境式教育游戲主題的選擇要根據(jù)需求分析的結(jié)果來選擇,跟一些社會現(xiàn)象是相關(guān)的,不能憑空設(shè)想。比如在需求分析階段,了解到目前中小學(xué)所需的一些知識點,然后根據(jù)這些知識,聯(lián)系社會上的一些現(xiàn)象或?qū)W生經(jīng)驗,設(shè)立主題,將相關(guān)知識融入到游戲的場景和任務(wù)設(shè)計中去。學(xué)習(xí)者玩游戲的過程,就同其學(xué)習(xí)過程無縫結(jié)合起來。例如本文案例中所給的劇本案例,主題與生態(tài)環(huán)境的保護有關(guān)。情境式教育游戲的故事背景營造了游戲發(fā)生的氛圍,交代了時空背景,其設(shè)計要突出體現(xiàn)娛樂性。故事背景不宜太復(fù)雜,或者離學(xué)習(xí)者的生活經(jīng)驗和知識背景太遙遠,一般應(yīng)該選取其熟悉的故事藍本或生活中的現(xiàn)象等為背景,并將游戲主體融入到這個背景中去,激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣。

2 場景與任務(wù)設(shè)計

情境式教育游戲可以通過游戲場景設(shè)計,構(gòu)成一系列“戲劇式”故事情境。按照玩家在場景中的任務(wù)不同,情境式游戲的場景可以氛圍“演示型”場景和“任務(wù)型”場景。前者主要通過三維動畫,展示故事的發(fā)生背景,交代游戲操作規(guī)則或任務(wù),展示過關(guān)后的場面效果等,玩家在此場景中一般以獲取信息為主,無具體操作任務(wù),主要用于游戲的首場景,轉(zhuǎn)場場景和游戲結(jié)局中。后者是學(xué)習(xí)者主要操作的場景,要扮演游戲角色,根據(jù)提示完成游戲中的相關(guān)任務(wù),達到游戲的過關(guān)要求。在“演示型”場景的設(shè)計中要盡量合理地交代游戲的背景知識,營造刺激學(xué)習(xí)者主動學(xué)習(xí)探究的氛圍,清晰地交代任務(wù),并在切換場景中,給予學(xué)習(xí)者鼓勵或建議性反饋。在“任務(wù)型”場景設(shè)計中,要注意場景中任務(wù)的獨立性,有著清晰的完成任務(wù)的路線圖,并合理分配各任務(wù)在場景中的空間和時間分布。

任務(wù)設(shè)計要根據(jù)形象記憶法的原理,結(jié)合具體的學(xué)科特點將教學(xué)內(nèi)容融入到游戲任務(wù)中。任務(wù)的規(guī)劃要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容具體設(shè)計,并注意由淺入深,合理布局難易程度。學(xué)習(xí)者完成任務(wù)的路徑和任務(wù)達成的標(biāo)志要非常明確。同時要注意在完成任務(wù)中,增加激勵因素,如達成任務(wù),“體力”、“智力”和“生命值”得到提升等,一方面增加了學(xué)習(xí)者的樂趣,另一方面,也使其學(xué)習(xí)興趣保持得更為持久。

3 玩家角色和NPC的設(shè)計

NPC相當(dāng)于現(xiàn)實生活中的老師,不但引導(dǎo)著玩家進入游戲情境中,并走向下一步,還可以教會玩家一些知識。要結(jié)合游戲的內(nèi)容和學(xué)習(xí)者的年齡特征,設(shè)計個性化、鮮明的NPC,同時注意學(xué)習(xí)者和各NPC角色的交互設(shè)計。這種交互,一方面體現(xiàn)在對白上,不要單調(diào)呆板,甚至可以盡量夸張一些,帶上一些幽默的成分,以增加娛樂性;另一方面,是學(xué)習(xí)者和NPC的“格斗”交互設(shè)計,這是體現(xiàn)游戲趣味性的重要方面,可以賦予各NPC不同的“功能優(yōu)勢”,玩家通過在任務(wù)中的“修煉”,達到可以打敗相應(yīng)NPC的目的。

四 情境式教育游戲案例-《拯救守護神》

結(jié)合情境式教育游戲的設(shè)計理念,我們開發(fā)了一款針對小學(xué)高年級學(xué)生策劃的,以環(huán)保為主題的情境式三維互動教育游戲《拯救守護神》。游戲的開發(fā)引擎采用Virtools Dev 4.0。

1游戲的背景和主題

故事的背景來源于中國古代的神話傳說,并被賦予了新的含義。傳說維護生態(tài)平衡,守護天下的四圣獸(青龍、白虎、朱雀、玄武)受到心魔的禁錮,導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境破壞,加上人為因素加劇了生態(tài)惡劣,使得民不聊生。為了解決這個問題,學(xué)習(xí)者扮演的“尋神勇士”開始出發(fā)尋找四方神獸以此來挽救生態(tài)環(huán)境,拯救人類。

游戲的主題是使玩家了解到保護生態(tài)環(huán)境平衡的重要性。游戲中的每個守護神都賦予了不同意義,例如拯救掌管水的青龍象征著治理被污染的水土;拯救掌管空氣的白虎象征著治理被污染的空氣;拯救掌管天體的玄武對應(yīng)星空探索;拯救朱雀與治理疾病,人類健康有關(guān)。每個游戲過程,都自然地融入中小學(xué)的相關(guān)知識。使玩家在玩游戲的過程中就像在進行環(huán)保一樣,而在環(huán)保過程中認(rèn)識了生態(tài)平衡的重要性以及知道空氣污染、水土污染、生物疾病和星球的相關(guān)知識等。

2 游戲的流程和場景設(shè)計

由于每個“守護神”代表著不同的含義,游戲者找到并拯救全部的四個“守護神”才能完成游戲。在尋找每個“守護神”過程中,游戲者都要完成特定的任務(wù)。下面以尋找“白虎”守護神來表述游戲的流程設(shè)計。場景轉(zhuǎn)換步驟如下:

第一幕:選擇守護神

勇士來到續(xù)命谷,續(xù)命谷的谷主將守護神被取走魂魄的事情告訴勇士,請勇士去拯救守護神。守護神白虎、青龍、玄武和朱雀被困在不同的地方,一次只能救走一個。勇士要選擇自己想拯救的守護神。

第二幕:拯救白虎

由于白虎的魂魄被七星封魄陣?yán)г诎谆⑸缴?勇士得想辦法到白虎山去破陣救出白虎的魂魄。勇士根據(jù)谷主的指引來到了杏花村。

場景一,在杏花村,分別遇到牧童、智者、和農(nóng)夫。智者告訴勇士只有配制黑火藥才可以炸開擋住去路的水晶石,為此要獲得木炭、硝石和硫磺。途中,勇士幫助農(nóng)夫找回了鋤頭。農(nóng)夫因為感激送給他一些木炭,并帶他到萬安鎮(zhèn)去買硝石。

圖2 玩家向牧童問路場景,牧童“遙指杏花村”

場景二,隨著農(nóng)夫來到了萬安鎮(zhèn),在萬安鎮(zhèn)除去惡霸,打工賺錢買硝石。買完硝石后就去硫磺洞去取硫磺。

圖3 玩家在萬安鎮(zhèn)和惡霸搏斗場景

場景三,來到硫磺洞,遇到智者。智者告訴勇士硫磺洞有毒氣,囑咐勇士要小心。勇士離開智者后,去取防毒面具。有了防毒面具便進入硫磺洞,打到了怪物,取得了硫磺。

圖4 玩家在硫磺洞和怪物搏斗場景

場景四,玩家把獲得的碳,硝,硫磺按照比例配置成炸藥,炸開了通往“白虎山”的石門,破解了七星封魄陣,到達了“白虎山”,并且種上了花草樹木,空氣得到了凈化,白虎重現(xiàn),該關(guān)節(jié)拯救完畢。

3 游戲中融入的教育知識

在本環(huán)節(jié)的游戲中,涉及到多個學(xué)科的知識。語文方面,玩家置身杏花村場景,并遇到做出“遙指杏花村”的動作提示的牧童,營造了杜牧的古詩《清明》的情景?；瘜W(xué)方面,營造了一個配置炸藥的問題情境,玩家要破解“七星封魄陣”的任務(wù),這一問題在游戲中被分解為尋找木炭,硝和硫磺,并要按照比例配置。其過程如下表所示:

環(huán)保知識方面,玩家了結(jié)了二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、二氧化碳四種氣體,其中有些是毒的氣體還要尋找去除毒氣的方法(如可用氨水,或者亞硫酸鈉和硫酸除去二氧化硫);可以用綠色植物來凈化空氣等,為此需要多種植各種花草樹木等。數(shù)學(xué)知識方面,配置炸藥的過程,需要計算各成份的重量。德育方面,營造了拾金不昧,鋤強扶弱的正面教育氛圍。在游戲場景里還隱含了地理知識等。

4 游戲的試用效果

基于需求調(diào)查結(jié)果,本文研究團隊完成了游戲的設(shè)計和開發(fā),并將最終開發(fā)的案例拿到深圳小學(xué)試用,大部分學(xué)生反饋游戲趣味性和知識性都比較強,玩游戲的過程比較自然順暢,沒有感受到“在做題”的生硬感覺。進一步對游戲中所含知識的抽查也表明,學(xué)生對相關(guān)知識的掌握良好。顯示學(xué)生對本游戲案例有著較高的認(rèn)同度,通過情境式教育游戲,創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)環(huán)境是可行的。

五 總結(jié)和展望

一個優(yōu)秀的教育游戲軟件應(yīng)該是教學(xué)藝術(shù)和技術(shù)的完美統(tǒng)一。通過虛擬現(xiàn)實等仿真技術(shù),構(gòu)建沉浸式的教育游戲情境,為學(xué)習(xí)者營造一個逼真的探究環(huán)境,可以有效整合學(xué)習(xí)環(huán)境和娛樂環(huán)境,將學(xué)科知識有機整合到游戲場景中,從而有益于學(xué)習(xí)者的情境認(rèn)知。同時,本文的研究也表明,教育游戲的策劃和設(shè)計(特別是腳本設(shè)計)對體現(xiàn)教育游戲的教育性起著至關(guān)重要的作用,應(yīng)該在后續(xù)的研究和應(yīng)用中得到充分重視。

盡管虛擬現(xiàn)實技術(shù)對啟發(fā)青少年在游戲中的創(chuàng)意體驗,娛教于樂,充分體現(xiàn)教育與游戲相結(jié)合有著重要意義,但其應(yīng)用于教育游戲還有一定的技術(shù)門檻。特別是目前的游戲引擎大多是商業(yè)游戲引擎或者通用三維漫游引擎,尚沒有出現(xiàn)一款專門針對教育游戲開發(fā),內(nèi)置多樣化場景和角色模板的簡單易用的教育游戲開發(fā)引擎,使得情境式教育游戲軟件的推廣和應(yīng)用還存在著較大的難度,設(shè)計和開發(fā)目前還屬于研究機構(gòu)或商業(yè)公司的工作范疇,一線教師大多還不能像制作普通多媒體課件一樣,制作情境式教育游戲軟件。在此方面的研究,將對教育游戲開發(fā)的“平民化”有著重要意義,也應(yīng)是下一步教育游戲發(fā)展的方向。

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