《蠟筆物理學(xué)》游戲的教育應(yīng)用價(jià)值解析

蔣宇 蔣靜 陳嘩

當(dāng)今的學(xué)生多是“數(shù)字土著”，他們?cè)谟螒蛑虚L(zhǎng)大，期待從教育媒體得到和玩游戲相同的交互體驗(yàn)，這已經(jīng)成為現(xiàn)代教育技術(shù)研究的一個(gè)重大挑戰(zhàn)。教育面臨的問(wèn)題是：作為教育者的“數(shù)字移民”說(shuō)著過(guò)時(shí)的語(yǔ)言，吃力地教育著使用一種全新語(yǔ)言的人群，因此，必須改革教育方法與內(nèi)容，用學(xué)生的語(yǔ)言和方式與之交流，而“游戲”則是方法和內(nèi)容最佳的結(jié)合體。那么，什么樣的游戲是好的教育游戲、如何發(fā)揮游戲的教育價(jià)值，就成為研究者關(guān)注的問(wèn)題。本文通過(guò)對(duì)《蠟筆物理學(xué)》游戲進(jìn)行分析，探究其教育價(jià)值和應(yīng)用途徑。

游戲簡(jiǎn)介

《蠟筆物理學(xué)》(Crayon Physics)是一款基于2D物理引擎的游戲。該游戲獲得了20O8年美國(guó)獨(dú)立游戲Seumas McNally.特等獎(jiǎng)。

整個(gè)游戲從一只蘋(píng)果從樹(shù)上掉落下來(lái)開(kāi)始，由80關(guān)構(gòu)成。所有關(guān)卡分布在7個(gè)島上，只要玩家能夠順利碰到每個(gè)島嶼上的星星，就可以完成游戲。

該游戲采用鼠標(biāo)操作，左鍵控制蠟筆畫(huà)圖形，右鍵消除所畫(huà)圖形，空格鍵重置游戲的最初狀態(tài)，滑動(dòng)滾輪可以改變畫(huà)筆顏色。繪制出的任意圖形和已有的物體均具有真實(shí)物體的一些特性，比如，受到重力的作用，力可以改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等。在繪制圖形的幫助下，利用真實(shí)的物理原理將小球推到目標(biāo)點(diǎn)(星星)，即可過(guò)關(guān)。玩家不能直接控制小球，只能通過(guò)畫(huà)出一些物體或用左鍵接觸小球的方式左右水平推動(dòng)小球。在一些關(guān)卡中，會(huì)出現(xiàn)一些火箭、滑輪等用于推動(dòng)小球。

游戲設(shè)計(jì)

1創(chuàng)作來(lái)源

據(jù)設(shè)計(jì)者Petri Purho介紹，此游戲最初的創(chuàng)意來(lái)自于MIT(麻省理工學(xué)院)的“Assist Sketch Understanding System and Operation'(輔助草圖認(rèn)知系統(tǒng)，ASUSO)和“瘋狂蠟筆”的神話故事。輔助草圖認(rèn)知系統(tǒng)用于教師課堂教學(xué)，教師在屏幕上畫(huà)出圖形，單擊按鈕，圖形就會(huì)遵循物理效果運(yùn)行，以此來(lái)幫助學(xué)生理解和掌握一些復(fù)雜的物理過(guò)程。它的作用類(lèi)似于數(shù)學(xué)學(xué)科中的“幾何畫(huà)板”，利用真實(shí)的程序引擎驅(qū)動(dòng)輔助課堂教學(xué)和學(xué)生自學(xué)。而“瘋狂蠟筆”類(lèi)似于我國(guó)“神筆馬良”神話故事，主人公哈諾德有一根紫色的神奇蠟筆，他畫(huà)出的東西會(huì)變成真實(shí)的。作者結(jié)合了Asuso和“瘋狂蠟筆”的特色，快速地開(kāi)發(fā)出了游戲。

2游戲類(lèi)型

目前比較常見(jiàn)的游戲一般可分為角色扮演類(lèi)、動(dòng)作類(lèi)、冒險(xiǎn)類(lèi)、策略類(lèi)、模擬類(lèi)、運(yùn)動(dòng)類(lèi)和對(duì)戰(zhàn)類(lèi)。這款策略類(lèi)游戲訓(xùn)練的是玩家的思辨能力與想象能力，還鼓勵(lì)玩家打破思維定勢(shì)，開(kāi)動(dòng)腦筋，積極思考。玩家可以將星星碰蘋(píng)果的路線設(shè)計(jì)成為復(fù)雜的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，也可以將其路線設(shè)計(jì)成簡(jiǎn)單的橋梁和連接。策略不同，通關(guān)的方式會(huì)大相徑庭。

3接口設(shè)計(jì)

游戲接口(UI)主要有三種表現(xiàn)形式：圖形用戶界面(GUI)、實(shí)體用戶接口(SUI)和聲音用戶接口(AUI)，分別對(duì)應(yīng)人類(lèi)感知的視覺(jué)、觸覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)。

從圖形用戶界面來(lái)看，該游戲采用昏黃的草紙背景，配上蘋(píng)果、白云、綠樹(shù)、五彩油畫(huà)蠟筆，整體以暖色調(diào)呈現(xiàn)，可以讓玩家在溫暖的游戲氛圍中獲取視覺(jué)信息。從實(shí)體用戶接口來(lái)看，玩家可以通過(guò)鼠標(biāo)點(diǎn)擊、拖畫(huà)、旋轉(zhuǎn)而完成各種圖形。這樣玩家面臨的挑戰(zhàn)在于游戲本身，而不在于必須學(xué)會(huì)操作才能實(shí)現(xiàn)對(duì)游戲環(huán)境的控制，易于不同階段的人學(xué)習(xí)。該游戲的背景音樂(lè)悠揚(yáng)舒緩，與溫馨的畫(huà)面相得益彰，當(dāng)蘋(píng)果碰到星星時(shí)，出現(xiàn)短暫新奇的伴音，給玩家巨大的成就體驗(yàn)。

4玩家動(dòng)機(jī)的激發(fā)

Malone和Lepper通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在游戲中，玩家具有挑戰(zhàn)、好奇、控制和幻想四種個(gè)人動(dòng)機(jī)。首先，該游戲要求玩家積極地參與，與游戲進(jìn)行交互，以共同來(lái)完成游戲的發(fā)展與結(jié)局。任何一次點(diǎn)擊和拖曳都有可能改變蘋(píng)果的運(yùn)動(dòng)路徑，玩家有能力來(lái)決定操作的結(jié)果。其次，不斷增強(qiáng)的難度給玩家?guī)?lái)“挑戰(zhàn)”，達(dá)成最初的目標(biāo)只需要畫(huà)一根線，后來(lái)需要畫(huà)出鐵錘，繼而是滑輪、火箭等。隨著關(guān)卡數(shù)的增多，畫(huà)面本身自帶的物體越來(lái)越少，玩家發(fā)揮的空間越來(lái)越大。再次，玩家在玩游戲的時(shí)候能夠感受到思考、分析給他們帶來(lái)的新鮮感，繼而產(chǎn)生等待下一個(gè)場(chǎng)景出現(xiàn)的焦急感和緊張感。

5幫助支持

根據(jù)維果茨基的“最近發(fā)展區(qū)”理論，布魯納等人于1976年正式提出了“支架”(Scaffolding)這一名稱(chēng)，即教師在教學(xué)前，就應(yīng)該了解學(xué)生在不久的未來(lái)可能發(fā)展出什么能力，然后再提供適當(dāng)?shù)闹С只蛞龑?dǎo)(支架)來(lái)推動(dòng)學(xué)生此種能力的發(fā)展。此游戲的說(shuō)明支持信息很好地體現(xiàn)了支架特點(diǎn)。作為一款策略類(lèi)游戲，玩家在初次玩游戲時(shí)很難快速掌握游戲的操作方法和技巧，所以該游戲還為玩家提供一些方法上的提示。正如Richard所說(shuō)，“如果玩家了解在游戲中所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，他們當(dāng)然想知道完成任務(wù)的正確途徑”。

該游戲?qū)ⅰ皫椭崾尽比谌胗螒蜻^(guò)程中，避免了讓玩家拉開(kāi)屏幕、離開(kāi)當(dāng)時(shí)游戲情境，而去“幫助提示”欄里看書(shū)面的文字。其幫助形式有三種：一是在需要用新形狀解決問(wèn)題時(shí)會(huì)出現(xiàn)提示，如在第一關(guān)，出現(xiàn)“draw a box(畫(huà)一個(gè)盒子)”的提示，其作用相當(dāng)于RPG游戲的NPC的功能。二是在同一關(guān)中，如果提示信息有多條，那么先出現(xiàn)一個(gè)提示，待玩家根據(jù)提示完成操作后，再出現(xiàn)下一個(gè)提示，玩家根據(jù)提示一般都能通關(guān)。三是游戲的完整地圖上有一些提示，在玩家乘坐小船從一個(gè)島劃到下一個(gè)島時(shí)可以看到一些形狀，這些形狀對(duì)玩家在新的關(guān)卡中構(gòu)建物體有一定的啟示。如果按照提示操作，玩家很快就會(huì)看到作用結(jié)果，如果不按照提示操作，采用其他方法也可以通關(guān)。

6反饋機(jī)制

良好、及時(shí)的反饋是讓玩家產(chǎn)生“心流”的重要手段。當(dāng)玩家成功地實(shí)現(xiàn)蘋(píng)果和星星的相撞，游戲就會(huì)以一陣悅耳的背景音樂(lè)告知其成功通關(guān)。這種反饋信息在無(wú)形中說(shuō)明玩家掌握了游戲規(guī)則，給調(diào)整游戲策略做參考。不足的是，這款游戲的評(píng)價(jià)方式僅限于告知玩家是否通關(guān)，沒(méi)有對(duì)游戲中知識(shí)和能力掌握情況的指導(dǎo)性反饋。

游戲的教育應(yīng)用潛力

綜合以上分析，該游戲除了融入激發(fā)動(dòng)機(jī)的游戲設(shè)計(jì)要素之外，還符合循序漸進(jìn)、及時(shí)反饋等教育原則，具有較高的教育應(yīng)用價(jià)值。

1該游戲適用的知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)

通過(guò)游戲化的學(xué)習(xí)方式獲得學(xué)科知識(shí)是教育游戲的目標(biāo)之一。而任何一款電子游戲是文化蘊(yùn)藏的體現(xiàn)以及人類(lèi)知識(shí)情趣化的表征與新的、變異的傳遞方式。通過(guò)仔細(xì)分析，筆者發(fā)現(xiàn)，游戲中包含了物理、數(shù)學(xué)、美術(shù)學(xué)科的基本知識(shí)，低年級(jí)學(xué)生在玩的過(guò)程中，可以自主學(xué)習(xí)和探索這些知識(shí)。即使是幼兒園小朋友，也可以通過(guò)親自繪畫(huà)接觸一些簡(jiǎn)單的物理原理。高年級(jí)學(xué)生在玩的過(guò)程中可以充分運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)解決問(wèn)題。該游戲包含的物理知識(shí)點(diǎn)有：力的三要素(方向、大小、作用點(diǎn))、力的種類(lèi)(重力、摩擦力、彈力)、杠桿原理、滑輪定理、平拋運(yùn)動(dòng)等。該游戲也整合了一些數(shù)學(xué)知識(shí)，比如，兩點(diǎn)確定一條直線、三點(diǎn)確定一個(gè)面等。學(xué)生在玩游戲的同時(shí)，可以根據(jù)自己的愛(ài)好

構(gòu)造出各種各樣的幾何圖形，如三角形、圓、矩形，并且運(yùn)用它們的性能(圓可以滾動(dòng)、三角形起固定作用)解決問(wèn)題。該游戲還包含一些繪畫(huà)知識(shí)，動(dòng)手操作可以鍛煉學(xué)生的素描能力，包括對(duì)構(gòu)圖、形體、結(jié)構(gòu)的把握，同時(shí)也可以學(xué)習(xí)色彩搭配。

2該游戲有助于能力培養(yǎng)

20世紀(jì)90年代以來(lái)，各國(guó)的課程改革都把學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變視為重要內(nèi)容，紛紛倡導(dǎo)“主題探究”和“自主學(xué)習(xí)”，以培養(yǎng)學(xué)生自主意識(shí)、綜合運(yùn)用知識(shí)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)新思維，同樣地，游戲化學(xué)習(xí)也要不僅能夠?qū)W到知識(shí)，更重要的是在不知不覺(jué)中提高學(xué)生的能力。筆者認(rèn)為，此游戲有助于培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題解決能力、創(chuàng)造力和藝術(shù)審美能力。

首先，獲得問(wèn)題解決能力是玩家從玩電子游戲中獲得或?qū)W習(xí)到的最被認(rèn)同的益處。問(wèn)題解決是從已有情境出發(fā)，運(yùn)用已有的知識(shí)，經(jīng)過(guò)一系列的認(rèn)知操作，對(duì)問(wèn)題空間的各種信息進(jìn)行加工，以改變問(wèn)題的初始狀態(tài)，使之轉(zhuǎn)化為目標(biāo)狀態(tài)的探求過(guò)程。在此游戲中，每一關(guān)面臨的問(wèn)題情境是不同的，但是問(wèn)題空間(即最后的狀態(tài))都是讓蘋(píng)果與星星碰撞。對(duì)于玩家來(lái)說(shuō)，他首先必須比較全面地考慮情境中的可利用的要素，如滑輪、火箭等，然后在大腦中構(gòu)想出一個(gè)蘋(píng)果滾動(dòng)的路徑，最后將自己的構(gòu)想用鼠標(biāo)表達(dá)出來(lái)，這個(gè)過(guò)程就是解決問(wèn)題的過(guò)程。所有解決問(wèn)題的方法都需要玩家自己去構(gòu)建，有益于培養(yǎng)學(xué)生多角度思考、解決問(wèn)題的能力。

其次，游戲的玩法很鍛煉玩家的創(chuàng)造力。有的玩家會(huì)充分發(fā)揮自己的想象，讓蘋(píng)果碰到星星的過(guò)程變得“復(fù)雜”，如圖2、圖3。毫無(wú)疑問(wèn)，要畫(huà)出圖3的那種解法，玩家事先要在頭腦中構(gòu)造一個(gè)完整的過(guò)程，過(guò)程中有鐵錘、杠桿，玩家完全把游戲場(chǎng)景當(dāng)成了一個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)的練兵場(chǎng)，圖3是一種非常有創(chuàng)意的玩法。盡管該玩家嘗試了31次總算碰到了星星，但是創(chuàng)造給他帶來(lái)的快樂(lè)將會(huì)比碰到星星更大。

再次，可以提高玩家的藝術(shù)審美能力。游戲畫(huà)面優(yōu)美，昏黃的草紙背景搭配五顏六色的蠟筆線條，在簡(jiǎn)單之中透露出另類(lèi)和別致，這本身就非常具有美感。玩家在欣賞美的同時(shí)，還要在解決問(wèn)題的過(guò)程中去構(gòu)建美，如滾動(dòng)滾輪以選擇不同的顏色、通過(guò)畫(huà)筆畫(huà)出漂亮的器械等。玩家的藝術(shù)審美能力在無(wú)形中得到提高。

3游戲幫助釋放玩家個(gè)性

有玩家評(píng)論說(shuō)，“(《蠟筆物理學(xué)》)游戲最大的精髓，也是它最惹人喜愛(ài)的地方，莫過(guò)于它的自由度。隨便你畫(huà)什么，圓的、方的、長(zhǎng)的、短的。橢圓的、三角的等等”。游戲?yàn)橥婕覄?chuàng)造了虛擬的真實(shí)空間，簡(jiǎn)單易行的操作讓玩家快速上手，避免繁瑣規(guī)則與過(guò)多角色帶來(lái)的限制與混淆。此外，玩家不是被動(dòng)地適應(yīng)游戲規(guī)則，也不用擔(dān)心蘋(píng)果會(huì)用完，而是將主要精力集中在主動(dòng)參與構(gòu)建畫(huà)面情境當(dāng)中，玩家可以充分地發(fā)揮想象來(lái)創(chuàng)建任意有個(gè)性、獨(dú)一無(wú)二的圖形。

游戲的教育應(yīng)用途徑

通過(guò)對(duì)游戲的分析，結(jié)合中小學(xué)教學(xué)特點(diǎn)，此游戲可以通過(guò)以下三種途徑應(yīng)用到教學(xué)中。

1應(yīng)用于課堂教學(xué)

尚俊杰等人認(rèn)為，輕游戲可以較容易地應(yīng)用在課堂教學(xué)中，是教育游戲的未來(lái)和希望。輕游戲首先是一個(gè)教學(xué)軟件，它將游戲的內(nèi)在動(dòng)機(jī)很好地融合其中，并且覆蓋了適當(dāng)?shù)恼n程學(xué)習(xí)內(nèi)容。《蠟筆物理學(xué)》游戲可以看做是MIT的“輔助草圖認(rèn)知系統(tǒng)”和“神奇蠟筆”的完美結(jié)合，沒(méi)有復(fù)雜的操作，教師也很容易上手，因而可以在課堂教學(xué)中適當(dāng)應(yīng)用。例如，在中學(xué)物理課堂上，教師在講解一個(gè)比較復(fù)雜或者抽象的物理原理時(shí)，如斜面運(yùn)動(dòng)、滑輪定理時(shí)，采用此游戲來(lái)模擬物理過(guò)程，讓學(xué)生的認(rèn)識(shí)更加直觀和具體。

2進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，使其具有更多的教育功能

教育游戲的設(shè)計(jì)應(yīng)該更加關(guān)注學(xué)習(xí)者本身的經(jīng)驗(yàn)，照顧其在游戲中的體驗(yàn)，游戲設(shè)計(jì)逐漸從以設(shè)計(jì)者為中心轉(zhuǎn)換為以玩家為中心(User-Centered)。此游戲?yàn)橥婕覀兲峁┝说燃?jí)編輯器，玩家可以自己設(shè)計(jì)關(guān)卡。但是這種設(shè)計(jì)也不是天馬行空，而是在框架下的設(shè)計(jì)，玩家只能根據(jù)現(xiàn)有的工具，如繩子、火箭等，來(lái)組合設(shè)計(jì)關(guān)卡的場(chǎng)景，這樣不僅可以通過(guò)游戲來(lái)創(chuàng)造，還可以通過(guò)設(shè)計(jì)游戲來(lái)展現(xiàn)自己的才能。

教學(xué)人員可以根據(jù)學(xué)生水平和教學(xué)內(nèi)容來(lái)構(gòu)建游戲元素，包括需要呈現(xiàn)哪些物體、呈現(xiàn)什么樣的說(shuō)明信息等，都可以自己定義。如果征得游戲開(kāi)發(fā)者的同意，還可以在游戲本身添加一些信息，如提供給玩家一個(gè)輸入框，學(xué)生所畫(huà)物體的質(zhì)量可以由學(xué)生自己通過(guò)輸入數(shù)字來(lái)設(shè)定，以此來(lái)限定傳送帶的運(yùn)動(dòng)速度，使其更具有教學(xué)的功效。

3通過(guò)游戲外的交流促進(jìn)合作

游戲不再是游戲，而是一個(gè)虛擬的交往社區(qū)。游戲讓玩家們合作或者競(jìng)爭(zhēng)地聚在同一個(gè)虛擬世界、同一個(gè)社會(huì)團(tuán)體中。在游戲中，玩家具有交流和炫耀的需要。此游戲雖是單機(jī)游戲，但是它為全世界的玩家提供了網(wǎng)上論壇(http：／／WWW.kloonigames.com／forums／)和設(shè)計(jì)者博客(http：／／WWW.kloonigames.com／blog／)。在論壇中，玩家針對(duì)一些難關(guān)進(jìn)行討論，還對(duì)游戲改進(jìn)提出建議。由于此游戲得到很多玩家的喜愛(ài)，玩家們還在視頻分享網(wǎng)站上自發(fā)建立了視頻學(xué)習(xí)交流區(qū)(http：／／vimeo.com／album／56312／format：detail)。在其中上傳自己得意的玩法和設(shè)計(jì)的關(guān)卡，這為玩家提供了交流和展示的舞臺(tái)。在應(yīng)用該游戲時(shí)，由于游戲本身不支持多人，所以也應(yīng)該注意多種交流平臺(tái)的應(yīng)用，為玩家提供合作機(jī)會(huì)，如建立學(xué)習(xí)討論論壇、班級(jí)博客等。在游戲化學(xué)習(xí)中，不是要教會(huì)學(xué)生如何贏得競(jìng)爭(zhēng)來(lái)獲得尊重，而是要讓學(xué)生養(yǎng)成學(xué)習(xí)、協(xié)作的態(tài)度。

總的來(lái)說(shuō)，《蠟筆物理學(xué)》游戲較好地平衡了教育性和游戲性的關(guān)系。首先，游戲?qū)⑿枰獙W(xué)生學(xué)習(xí)的知識(shí)如重力、杠桿等，從玩游戲的角度自然地嵌入到相關(guān)的情境中，盡管目標(biāo)比較單一，但是達(dá)到目標(biāo)的過(guò)程設(shè)計(jì)卻是多種多樣的；其次，游戲以較低的注意力開(kāi)始，難度逐漸增加，但學(xué)習(xí)工具——鼠標(biāo)完全被學(xué)習(xí)者控制，滿足他們的“控制”的需要；再次，該游戲中，蘋(píng)果的數(shù)量無(wú)窮多，不會(huì)出現(xiàn)“死掉”的現(xiàn)象，這樣，玩家在游戲時(shí)才會(huì)聚精會(huì)神地創(chuàng)造多種多樣的實(shí)，現(xiàn)方法，給學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)造力預(yù)留了足夠的空間。

值得指出的是，在應(yīng)用《蠟筆物理學(xué)》游戲時(shí)應(yīng)注重發(fā)揮教師的作用，引導(dǎo)學(xué)生合理利用游戲進(jìn)行學(xué)習(xí)，促成學(xué)生之間經(jīng)驗(yàn)分享，鼓勵(lì)創(chuàng)新精神和具有創(chuàng)造性的玩法，促使學(xué)生在玩中不斷反思和總結(jié)。

基金項(xiàng)目：國(guó)家社會(huì)科學(xué)基金“十一五”規(guī)劃2009年度教育學(xué)國(guó)家重點(diǎn)課題(批準(zhǔn)號(hào)：ACA090008)《學(xué)生網(wǎng)絡(luò)生活方式的現(xiàn)狀調(diào)查與對(duì)策研究》。