基于Android的移動學習教育游戲設計與實現(xiàn)*——以“加法戰(zhàn)機隊”游戲為例

羅 宇，岳 淼，傅 饒

（西華師范大學計算機學院，四川南充 637009）

基于Android的移動學習教育游戲設計與實現(xiàn)*
——以“加法戰(zhàn)機隊”游戲為例

羅 宇，岳 淼，傅 饒

（西華師范大學計算機學院，四川南充 637009）

將電子游戲融入到教育中，是當前數(shù)字化學習領域的熱門話題.手機、平板電腦等無線終端的普及，為數(shù)字化學習的新分支——移動學習的開展奠定了物質(zhì)基礎.該文詳細地闡述了移動學習游戲——“加法戰(zhàn)機隊”的整個設計過程，包含游戲的創(chuàng)意、需求分析、總體設計、詳細設計等，然后用相關開發(fā)工具完成了游戲的實現(xiàn).

移動學習;教育游戲;手機游戲;安卓

隨著信息時代的來臨，教育教學方式也發(fā)生了變化，新的學習方式如雨后春筍般出現(xiàn).將電子類游戲融入到教育中，是當前教育領域熱門話題.現(xiàn)在市面上出現(xiàn)了一些教育類電子游戲，但是質(zhì)量參差不齊、品種單一，并且缺乏專業(yè)性，所以，這些教育游戲已不能適應現(xiàn)代化的學習方式.手機、平板電腦等無線終端設備的普及，為數(shù)字化學習的新分支——移動學習的開展奠定了物質(zhì)基礎;如何將便攜式終端變成一種教育的工具，如何將手機（包含平板電腦）游戲應用到移動學習當中［1］，是我們迫切需要研究的問題.

當前，移動學習成為數(shù)字化學習的一種非常重要方式［2］，原因有三:

①信息數(shù)字化為教育的發(fā)展提供了新的方法與手段.由于超大規(guī)模集成芯片的使用，使得各種數(shù)字終端成本更低廉，功能卻更為先進，這些都為積極開展教育數(shù)字信息化提供了強大的物質(zhì)準備.同時，隨著各種無線技術的開發(fā)與使用，為信息的傳播提供了堅實的基礎，也為各種無線數(shù)字終端功能的充分發(fā)揮提供了保障.

②移動學習是現(xiàn)代教育中一種新型的、重要的形式.移動學習在數(shù)字化學習的基礎上通過有效結合移動通信技術給學習者帶來了隨時隨地學習的全新感受.它被認為是一種現(xiàn)代的新型學習模式，更具有學習的隨時隨地性、情境性、實時性和情感性.

③目前，智能手機（特別是Android平臺手機）終端越來越普及，手機應用也不僅限于打電話、發(fā)短信，而是朝各方面滲透，教育領域也不例外.

可以想象，將一款好的手機教育游戲應用于學習當中，可以大大增加學習者的主動性，提高學習效果，這正是“快樂教育”所追求的.

教育游戲所具有的趣味娛樂性，與“寓教于樂”思想相符.當我們以傳統(tǒng)方式進行教學時，學習確實缺少快樂感，但是新技術、新手段的出現(xiàn)，卻為快樂化學習的實現(xiàn)創(chuàng)造了條件，為“寓教于樂”帶來了希望.

教育游戲有助于創(chuàng)造新的學習方式［3］.基于移動學習的教育游戲，能充分發(fā)揮簡單易用、界面友好和情節(jié)入勝等特點，讓學習者最大可能地將注意力聚焦于有教育效果的游戲當中;另外，通過互聯(lián)網(wǎng)的連接，它還可以提供方便快捷的交互性——人機交互和人際交互.通過游戲，學習者能更好地激發(fā)學習興趣，并能與對手交流學習經(jīng)驗，分享成果，促使學生改變傳統(tǒng)的被動學習方式，學生主動學，主動練，并形成良性競爭.

教育游戲有利于形成綠色游戲、健康游戲的觀念.通過創(chuàng)建具有教育效果的手機游戲資源，有利于引導學習者進行綠色游戲，降低如今網(wǎng)絡游戲帶來的負面影響，改變學校、家長和社會對游戲的片面認識，改變游戲在人們心目中的地位［4］.

1 Android平臺

Android是谷歌的操作系統(tǒng).Android是基于Linux平臺的開源手機操作系統(tǒng)的名稱，該平臺由操作系統(tǒng)、中間件、用戶界面和應用軟件組成，而且不存在任何以往阻礙移動產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的專有權障礙，被稱為是首個為移動終端打造的真正開放和完整的移動軟件［5－6］.

目前，每天激活的安卓設備超過150萬臺，在各大操作系統(tǒng)的競爭中，安卓系統(tǒng)的增長是最快的，其應用程序也在快速的增長中.

正是基于以上原因，再加上基于Android的手機成本較低，使得應用在此平臺上的程序（當然也包括教育游戲）易于推廣和傳播，有利于移動學習的開展.

2 “加法戰(zhàn)機隊”教育游戲的設計

根據(jù)游戲理論，游戲的主要本質(zhì)特征有:趣味性、自由性、規(guī)則性、虛構性和社會性等等，這些特征和本質(zhì)，對于我們指導教育教學活動有著非常重要的現(xiàn)實意義.而教育游戲是教育與游戲之結合，主要作用是用游戲方式來促進學習，教育性是其最主要的特征;除此之外，教育游戲還具有交互性、競爭合作性等特點.

隨著無線網(wǎng)絡和無線終端設備的快速發(fā)展，隨時隨地接入Internet，將傳統(tǒng)的教育游戲發(fā)展到手機教育游戲，將手機教育游戲植入到移動學習當中，已經(jīng)成為現(xiàn)實.

首先，手機教育游戲更能讓學習隨時發(fā)生.只要游戲設計足夠吸引人，學習者很容易利用離散時間來進行游戲，進而使學習發(fā)生，增長知識.其次，手機教育游戲更能體現(xiàn)自主性和個性化.它可用最佳的形式滿足不同參與者的要求，最可能地把游戲者吸引到游戲中來，從而使學習的自主性得到加強，個性化學習得到體現(xiàn).第三，開放式的學習游戲環(huán)境，更能讓學習者體會學習樂趣.

可見，基于移動學習的手機教育游戲是具有現(xiàn)實意義和技術可行性的，并且具有很大的市場前景.下文以一個具體的游戲“加法戰(zhàn)機隊”為例來探討手機教育游戲的設計.

2.1 游戲創(chuàng)意

手機教育游戲必須是以學習教育為目的，以“玩”為過程的，所以在游戲的設計上，必須講究“教育性”和“娛樂性”，因此，它具有兩個要素:“教”與“玩”.從玩家的角度來看，游戲必須具有可玩性，這樣才能吸引玩者;而從“教”的角度來看，玩家在玩的過程中必須要能夠?qū)W習到某方面的知識和技能.重要的一點是，玩家所獲得的知識和技能，能夠有效地使他們在游戲過程中表現(xiàn)得更好，能夠讓他們在活動中得到更多的滿足.這樣，“玩”與“教”在整個游戲過程中有機結合、相輔相成、相互促進，使玩家在游戲中得到更多知識和水平的提升.

“加法戰(zhàn)機隊”手機教育游戲的設計思路是:針對小學一、二年級的游戲玩家，設計兒童喜歡的飛機戰(zhàn)斗游戲，通過富于激烈的畫面和音效，讓兒童在游戲過程中，能夠在有限的時間內(nèi)完成更多的100以內(nèi)的加法練習，使兒童在享受游戲樂趣的同時，有效提高數(shù)學加法運算能力.本游戲最大的一個特點就是玩家的對手不是手機程序本身，而是和其他玩家進行在線實時對戰(zhàn)，這樣，對手實力的不可預知性，更加深了游戲的可玩性，而且玩家和高手過招，加大了游戲的競爭性，使玩家的數(shù)學能力能提高得更快.玩家在游戲中，可以選擇與之能力匹配的對手，這樣不至于因為對手水平過高而產(chǎn)生失敗感，玩家可以持續(xù)保持對游戲的熱度.

2.2 需求分析

①游戲?qū)ο?主要針對小學一、二年級的學生.

②游戲內(nèi)容.考慮到本款游戲針對小學一、二年級的學生，在數(shù)學學科上，加、減法的運算是基礎也最為關鍵，而加法又是基礎的基礎，所以學生對加法運算的掌握，將影響到以后的數(shù)學能力，所以本款游戲的主題和內(nèi)容就是加法運算.考慮到不同水平和能力的學習者，游戲總的分成三種難度;而且，玩家的競爭對手也是同時在線的水平與之匹配的學習者.

③游戲方式.采用玩家雙方同時對戰(zhàn)方式.在規(guī)定的時間內(nèi)，哪一方答對題目數(shù)目多，誰就取得勝利.

④游戲目的.通過兒童喜歡的游戲方式，讓兒童的加法運算能力能夠得到鞏固和提升.

2.3 游戲總體設計

在完成需求分析之后，我們現(xiàn)在進行游戲的總體設計，主要有模塊的劃分和模塊之間的流程設計.分別如圖1和圖2所示.

圖1 游戲總體設計

圖2 游戲流程圖

2.4 游戲詳細設計

①游戲難度設計.根據(jù)游戲者的能力水平，游戲難易程度分為三個層次:

低難度:加法運算最低層次的練習，進行個位數(shù)與個位數(shù)的加法.

中難度:進行50以內(nèi)的加法運算.

高難度:進行100以內(nèi)的兩位數(shù)與兩位數(shù)的加法運算.

②游戲內(nèi)容及勝負規(guī)則設計.游戲者進行注冊后，憑用戶名和密碼登錄游戲，彈出難度選擇界面，難度選擇好之后，進入游戲房間，舉手，等待對手進入房間舉手后，方可進行對戰(zhàn).

雙方進行游戲時，解答完全一樣的題目，以示游戲公平性.對戰(zhàn)時，屏幕上方顯示題目，其余地方顯示移動的四個游戲答案，其中只有一個正確，只要點擊正確的答案，一方即可做下一題目.另外，游戲雙方各有三個油箱，每答錯（點擊錯誤答案）一次，就會失掉一個油箱.如果一方油箱全部失掉，飛機墜毀，被判失敗，對方勝利，游戲結束.

游戲時，在屏幕下方可以看見己方和對方答對題目的數(shù)目.如果在游戲過程中，有一方強行退出，則直接判定此方為負.另外，每次游戲設置為60秒.

游戲結束時，以答對題目多者為勝利方.此時，勝利方顯示勝利界面，失敗方顯示鼓勵畫面.

3 “加法戰(zhàn)機隊”手機教育游戲的實現(xiàn)

3.1 開發(fā)環(huán)境

由于本游戲在Android 平面上運行，故采用的開發(fā)環(huán)境為:

操作系統(tǒng):Microsoft Windows XP.

程序語言:Android平臺開發(fā)語言.

開發(fā)包:Android SDK 2.1.

IDE:Eclipsesdk 3.3.2 ，JDK1.6.

3.2 開發(fā)流程

Android應用平臺的開發(fā)類似J2SE，都是面向?qū)ο蟮某绦蛟O計語言，類是其設計的核心.程序總體設計階段首要任務就是設計好相應的類，只要類設計好了就可以讓程序一目了然.“加法戰(zhàn)機隊”游戲的游戲模式是多人對戰(zhàn)模式，游戲者在玩耍過程中要能實時知道對方的游戲記錄，因此，游戲在設計時分為了服務器端和Android端程序，服務器端主要負責游戲者的資料信息，游戲中的房間信息，游戲中的玩家數(shù)據(jù)同步功能;Android端負責與服務器通信并展現(xiàn)服務器端的反饋信息.

服務器端程序在整體架構上采用當前流行的J2EE 開發(fā)框架組合 SpringMvc，Mybatis，Spring，服務器端接受HTTP協(xié)議數(shù)據(jù)，同時也采用HTTP協(xié)議向游戲終端發(fā)送消息.

服務器端程序開發(fā)中考慮到多用戶的響應速度，在設計上采用了內(nèi)存式的游戲存儲和輕量級的HTTP通信方式，反饋給客戶端很小的狀態(tài)值，這樣達到服務器能快速響應多個Android游戲終端.

Android手機客戶端:手機客戶端是客戶直接參與使用的.

3.3 游戲的實現(xiàn)

在代碼編程后，還要進行游戲測試、打包、安裝與運行.經(jīng)過測試，基本實現(xiàn)了游戲設計功能.

游戲運行的主要畫面（截圖）如圖3和圖4所示.

圖3 登錄界面 圖4 游戲主界面

4 游戲效果與反饋分析

游戲開發(fā)出來之后，我們對其教育效果進行了測試，并根據(jù)測試結果進行了分析.

為了獲得使用者相關數(shù)據(jù)，我們在重慶渝北區(qū)松樹橋小學二年級一班進行了軟件試用，并采用了問卷調(diào)查的形式以取得試用效果，其問卷和統(tǒng)計如表1如示.

表1 問卷調(diào)查

通過表1，我們認為本款手機教育游戲總體上達到了最初的設計目的，學生基本上認可本游戲的教育功能;通過游戲，讓自己的加法計算能力得到了提高.但從第3、4項的結果來看，本游戲的畫面和音效還有需要改進之處.從第7、8項的結果看，通過游戲方式，更能吸引學生進行課外練習，讓學生在快樂、輕松的環(huán)境下進行學習，能夠有效地提高學生的學習效果;而且從第7項結果來看，學生確實是利用課外的閑散時間來進行學習，這樣，學生就充分把零散時間利用起來，提高了計算能力.

［1］任海峰，趙君.移動學習國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析［J］.成人教育，2010（1）:95 －96.

［2］網(wǎng)易科技.第29次互聯(lián)網(wǎng)報告:手機網(wǎng)民結構及應用［EB/OL］.http://tech.163.com/12/0116/12/7NT13ETA00094MD5.html.

［3］王琴，崔春梅，張義兵.學習、游戲可兼得［J］.網(wǎng)絡教育，2005（01）:40－42.

［4］尚俊杰，莊紹勇，李芳樂，李浩文.游戲化學習行為特征個案研究及其對教育游戲設計的啟示［J］.中國電化教育，2008（2）:65－71.

［5］范去歡，崔金英.網(wǎng)絡教育游戲評價量規(guī)的開發(fā)與應用研究［J］.中國教育信息化，2008（03）:10 －12.

［6］伯內(nèi)特.Android基礎教程［M］.北京:人民郵電出版社.

Design and Implementation of Educational Game of M－learning Based on Android

LUO Yu，YUE Miao，F(xiàn)U Rao
（College of Computer，China West Normal University，Nanchong，Sichuang 637009，China）

With the advent of the information age，education and teaching methods have changed.Involving electronic games into education is a hot topic in the digital learning field.The popularity of mobile phones，tablet PC and other wireless terminal equipment laid the foundation for the new branch of the digital learning－mobile learning.This paper described the entire design process of the game，including game ideas，analysis of requirements，overall design，detailed design，and took full advantage of related development tools for encoding and achieving the codes.

M－learning;educational game;mobile game;Android

TP319

A

1008－7974（2015）01－0045－04

2014－08－20

羅宇，重慶市人，講師.

（責任編輯:王前）