小學數(shù)學類教育游戲表現(xiàn)形式的研究

黃恩銘　王琣　譚敏敏

摘 要：對小學數(shù)學類教育游戲的表現(xiàn)形式進行研究探討，有助于設(shè)計開發(fā)更適合小學生興趣與習慣的教育游戲，并且使教育游戲既有較好的教育性又有較強的可玩性。首先探討了游戲與小學數(shù)學教育融合的方法途徑，分析了小學數(shù)學學科內(nèi)容與特點，并進行了游戲案例開發(fā)，最后總結(jié)出了適合小學數(shù)學類教育游戲設(shè)計的一般表現(xiàn)形式，即：益智解謎類表現(xiàn)形式、角色扮演類表現(xiàn)形式、射擊動作類表現(xiàn)形式。

關(guān)鍵詞：小學數(shù)學；教育游戲；融合；表現(xiàn)形式

中圖分類號：G434 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2016）22-0012-04

一、概述

游戲是一種消遣、娛樂方式，如今已與眾多領(lǐng)域有交叉，并在不少領(lǐng)域得到了新的廣泛應(yīng)用，比如，游戲與軍事訓練、游戲與教育等等。最近幾年國內(nèi)關(guān)于教育游戲方面的研究也吸引了越來越多人關(guān)注，并且已經(jīng)有一大批專家學者投入到了具體的研究當中。數(shù)學是一門比較單調(diào)、乏味的學科，讓兒童不再感覺數(shù)學學習是枯燥的一個行之有效的方法是將數(shù)學學習與游戲融合。而在游戲中如何表現(xiàn)數(shù)學內(nèi)容，讓兒童既玩的高興又學得快樂有效，這是數(shù)學教育游戲設(shè)計與開發(fā)的一個重點和難點。目前大多數(shù)已有的教育游戲產(chǎn)品中，普遍存在教材搬家、學習內(nèi)容與游戲生硬嫁接或者過多追求休閑娛樂之現(xiàn)象，游戲過程與教學目標未達到“內(nèi)在一致性”。深入研究小學數(shù)學類教育游戲在表現(xiàn)形式上的設(shè)計原則，不僅有助于改善教育游戲的可玩性，更重要的是能夠提升其學習效果。

本研究從兩個方面進行，首先對小學數(shù)學學科內(nèi)容進行梳理分析，找出適合使用教育游戲形式表現(xiàn)的內(nèi)容與知識點；然后結(jié)合具體的數(shù)學教育游戲?qū)嵗敿毞治鋈N可以承載數(shù)學知識內(nèi)容的游戲表現(xiàn)形式。

二、小學數(shù)學學科內(nèi)容分析

義務(wù)教育階段，數(shù)學學科內(nèi)容主要包括四大類：“數(shù)與代數(shù)”、“空間與圖形”、“統(tǒng)計與概率”、“實踐與綜合應(yīng)用”。在此四大類內(nèi)容當中，小學數(shù)學涉及的知識與內(nèi)容主要包括數(shù)的認識與運算、常見的量、現(xiàn)實世界中的物體、幾何體和平面圖形、現(xiàn)實生活中的數(shù)據(jù)和客觀世界中的隨機現(xiàn)象、自主探索、交流合作等等。依照新的課程標準，我國小學數(shù)學學科內(nèi)容大體上主要包括以下幾個方面：（1）數(shù)的認識；（2）加減乘除運算；（3）認識位置與方向；（4）認識時間與時間單位；（5）認識人民幣；（6）長度單位及其相互轉(zhuǎn)換；（7）簡單的幾何圖形，包括形狀、周長、面積、對稱、平移、旋轉(zhuǎn)等；（8）認識質(zhì)量；（10）分數(shù)與小數(shù)；（11）統(tǒng)計，包括隨機事件、概率和統(tǒng)計等；（12）空間與圖形，包括長方體、正方體、圓柱體和圓錐體等；（13）百分數(shù)與比例。

小學數(shù)學學習內(nèi)容涉及面廣，一方面，并不是所有的內(nèi)容都可以以游戲作為其表現(xiàn)載體。抽象概念和內(nèi)容不適合在游戲中學習；加減運算、認識時間、簡單的幾何圖形和空間圖形等概念比較具體，現(xiàn)實生活中兒童可以經(jīng)常接觸，在游戲中模擬會起到較好的學習效果。另一方面，適合用游戲作為載體的學習內(nèi)容當中，不同的類別或者相同類別不同水平或者目標要求，其游戲的表現(xiàn)形式應(yīng)當有所差異。

三、教育游戲與小學數(shù)學的融合

教育游戲與小學數(shù)學融合，就是利用孩子喜聞樂見的游戲方式去表現(xiàn)小學數(shù)學學科的學習內(nèi)容，這就涉及到了教育游戲表現(xiàn)形式的問題。從游戲與教學內(nèi)容的融合方式看，不應(yīng)該只是游戲與知識的簡單嫁接，而是應(yīng)著眼于提高教學內(nèi)容與游戲任務(wù)融合的順暢性與邏輯連貫性。將游戲融入教師的數(shù)學教學和兒童數(shù)學學習中，構(gòu)建起與數(shù)學之間的橋梁，最大限度地支持和滿足兒童感知和操作的需求，從而培養(yǎng)兒童對數(shù)學的興趣和自主探索的能力。[1]

選擇哪些游戲類型、形式與小學數(shù)學學科內(nèi)容進行融合？目前電子游戲領(lǐng)域比較成熟的游戲類型主要有九種，通過對比分析與開發(fā)實踐總結(jié)，得出其中三種類型比較適合呈現(xiàn)小學數(shù)學學科內(nèi)容知識，他們是：益智解謎類、角色扮演類、射擊動作類。益智解謎類游戲最初是用來培養(yǎng)和開發(fā)兒童智力的拼圖游戲，用來呈現(xiàn)小學數(shù)學學科內(nèi)容不失為明智選擇。角色扮演類游戲重點在于玩家扮演游戲中的一個或者多個角色，有完整的故事情節(jié)，強調(diào)情節(jié)的發(fā)展和個人的探索和體驗，利用角色扮演類游戲來表現(xiàn)小學數(shù)學學習中的知識探究最合適不過。射擊動作類游戲比較簡單，但它可以提供一種緊張刺激的氣氛來鍛煉兒童的注意力和反應(yīng)能力，將小學數(shù)學學科內(nèi)容，比如數(shù)的認識、四則運算等等，轉(zhuǎn)移到該類型的游戲中既易于實現(xiàn)也一定的意義。在教育游戲與小學數(shù)學融合的三種可行的途徑中，不同的學習內(nèi)容選擇不同的融合途徑，從而達到最佳的表現(xiàn)形式。

四、小學數(shù)學類教育游戲的表現(xiàn)形式

1.三種表現(xiàn)類型與小學數(shù)學學科內(nèi)容的對應(yīng)關(guān)系

小學數(shù)學類教育游戲的內(nèi)容表現(xiàn)形式的設(shè)計，既要充分考慮小學數(shù)學學科內(nèi)容的特點，還要重點把握小學生的心理年齡特征。如果機械的將數(shù)學內(nèi)容以游戲的形式呈現(xiàn)，為了吸引學生的注意而冠以游戲的名義披上游戲的外衣，而實際上卻是數(shù)學習題的羅列，不僅不能提高學生的學習效果，反而讓學生的厭倦情緒更加嚴重。避免上述問題的關(guān)鍵在于，什么樣的學習內(nèi)容應(yīng)該用什么樣的方式表現(xiàn)，才能真正達到娛教一體的目的。上面已經(jīng)提到，小學數(shù)學教育游戲可以用以下三種形式表現(xiàn)：益智解謎、角色扮演和動作射擊，這三種類型可以將小學數(shù)學學科大部分內(nèi)容以游戲的形式很好的展現(xiàn)給小學生們。表1是它們與小學數(shù)學學科內(nèi)容的對應(yīng)關(guān)系，但并非一一對應(yīng)，而是相互之間有所交叉。

2.以益智解謎類游戲呈現(xiàn)小學數(shù)學學科內(nèi)容

益智解謎游戲是兒童最為喜聞樂見的游戲類型，并且可能很早就開始接觸。用益智游戲來呈現(xiàn)學習內(nèi)容，他們更樂于接受。在游戲中沒有曲折的故事情結(jié)和復雜的游戲任務(wù)，其最為典型的特征是，游戲設(shè)置了大量的關(guān)卡，關(guān)卡由易到難逐漸加大，具有一定的挑戰(zhàn)性。將益智解謎類游戲與小學數(shù)學內(nèi)容相融合，重點考慮的是如何按由易到難的規(guī)律將學習內(nèi)容放置到對應(yīng)的關(guān)卡中，并且在每一個關(guān)卡中如何生動的展現(xiàn)給兒童。在傳統(tǒng)的課堂教學中，教學生識數(shù)的最常用的方法是數(shù)實物，學生容易理解和記憶。游戲也可以借用這種方法，但是不能局限于此，需要加入一些“游戲化”的因素與操作?；?于此，本研究設(shè)計開發(fā)了一款學齡前兒童學習數(shù)數(shù)的小游戲《小貓的生日派對》，如圖1所示。第一關(guān)創(chuàng)設(shè)了一個輕松愉快的生日派對情景，兒童需要根據(jù)語音提示往生日蛋糕上插上一定數(shù)目的蠟燭，兒童拖動蠟燭操作的過程就是一個數(shù)數(shù)的過程，非常生動形象，既過了生日的癮又學會了數(shù)數(shù)。另外，也可以借用網(wǎng)上非常流行的一種休閑游戲的形式——切東西——來表現(xiàn)加減運算的學科內(nèi)容，這是一種用戶體驗非常好的休閑娛樂游戲形式，用在數(shù)學加減運算訓練中也十分適合，如本研究設(shè)計開發(fā)的《非常時刻》。游戲?qū)ο鬄樾W一年級學生，學習內(nèi)容為100以內(nèi)加減法快速運算。為了達到快速運算的訓練目的，游戲創(chuàng)設(shè)了一個比較緊張的氣氛——三秒鐘拆除炸彈。將答案選項捆綁在炸彈上，炸彈吊在繩子上左右晃動。為了增加吸引力，采用Box2d物理引擎，具有很強的真實感，如圖2所示。這種類型的休閑游戲可玩性非常大，操作游戲的自由度也很大，兒童不僅可以學習學科知識，還可以鍛煉思維和精細動作。

此外，認識人民幣和簡單幾何圖形等內(nèi)容都可以與益智解謎類游戲進行完美的結(jié)合。

3.以角色扮演類游戲呈現(xiàn)小學數(shù)學學科內(nèi)容

角色扮演游戲強調(diào)的是構(gòu)建一個虛擬的世界，玩家在虛擬的環(huán)境里扮演一個或者多個角色進行相關(guān)的活動。無論是游戲任務(wù)，還是游戲規(guī)則和游戲操作方法都比較復雜，因此角色扮演類游戲更適合小學較高年級學生用來進行探究式學習。創(chuàng)設(shè)虛擬的游戲環(huán)境與創(chuàng)設(shè)真實的數(shù)學探究式學習情景相關(guān)聯(lián)，游戲因素與學習內(nèi)容相匹配，玩家的游戲任務(wù)與學生的學習任務(wù)相同步，游戲升級和學習探究相統(tǒng)一。角色扮演類游戲結(jié)合最新的體感技術(shù)可以極大的增加用戶的置入感；體感技術(shù)使得學習活動更加趨向于多模態(tài)和游戲化，學生積極使用他們所有感官進行學習時會獲得更高的績效。[2]

角色扮演類數(shù)學游戲首先需要從學科領(lǐng)域中選擇和確立主題，在虛擬的游戲環(huán)境中加入真實的探究式學習情境，學生在游戲中通過獨立自主地發(fā)現(xiàn)問題、實驗、操作、收集和處理信息、表達與交流后獲得知識、培養(yǎng)能力。它應(yīng)該有一套比較完善的知識體系，整個游戲或者整套游戲下來，幾乎能涵蓋某一學習階段的某方面的所有學習內(nèi)容，學生在角色扮演類數(shù)學游戲中的學習是連續(xù)的、循序漸進的，一個個游戲任務(wù)的完成過程和游戲升級過程，就是學生學習知識豐富和學習能力提高的過程。

目前，已經(jīng)有一批比較經(jīng)典的角色扮演類教育游戲作品，如專門用于訓練市長的《模擬城市》1，訓練董事長的《模擬領(lǐng)導》，訓練員工的《直言者》和訓練海軍陸戰(zhàn)隊員的《DOOM》、還有香港中文大學研發(fā)的《農(nóng)場狂想曲》2等等。這幾款大型游戲，涉及的內(nèi)容非常豐富。角色扮演類是一種很好的教育游戲形式，特別是培養(yǎng)學生獨立探索、協(xié)作學習等能力更為有效。有些數(shù)學學科內(nèi)容像認識方位、認識人民幣、長度單位與空間幾何圖形的學習等，學生在角色扮演類游戲中學習會學得更深刻。學生可以扮演探險者，以探險的方式認識復雜的方位；可以模擬商人，通過虛擬的交易環(huán)境去認識人民幣、了解市場交易規(guī)律；可以成為數(shù)學家，設(shè)計各種各樣的空間幾何圖形，從而加深對數(shù)學空間圖形的理解與應(yīng)用；等等?！缎⌒I業(yè)員》是一款幫助小學生更直觀認識人民幣的角色扮演類小游戲，如圖3。學生扮演的是超市收銀員的角色，每一次顧客挑選好商品結(jié)賬時，收銀員都需要回找給顧客正確的人民幣，從而達到認識人民幣的作用。

4.以動作射擊類游戲呈現(xiàn)小學數(shù)學學科內(nèi)容

與益智解謎類游戲類似，動作射擊類游戲也是一種模式相對簡潔、內(nèi)容相對單一、任務(wù)相對簡單的小型游戲。將動作射擊類游戲與小學數(shù)學學科內(nèi)容相融合，讓學生在緊張、刺激的環(huán)境下進行某方面的強化鍛煉，可以起到更好的訓練效果。不僅訓練了學科知識內(nèi)容，還能鍛煉學生集中注意力的能力，學生的手眼協(xié)調(diào)能力也會得到進一步的加強。

動作射擊類游戲比較適合兒童學習數(shù)字和進行加減乘除運算的強化訓練。游戲操作簡單，兒童不用把大部分的心思放到游戲控制上，可以集中精力進行數(shù)字學習或者加減乘除運算。在動作射擊類游戲中，玩家的焦點通常是武器和目標靶子，因此，將其與數(shù)字認識或四則運算的學習融合時，應(yīng)該盡可能地把這兩方面的學習內(nèi)容融入到射擊武器和目標靶子上。基于此，我們設(shè)計開發(fā)了一款動作類加減運算小游戲《超級一跳》（圖4），它還結(jié)合了冒險、收集金幣與闖關(guān)等多種因素，做到了較強的游戲趣味性。在學習內(nèi)容的表現(xiàn)上也做得比較到位，學生控制主角向前進，途中需要躲避或者殺死怪物并且收集金幣，每跑一段距離就會遇到一道學習任務(wù)，題目十分明顯的懸掛于正上方，題目的正下方安排了四個答案選項，只需要控制主角跳起撞擊正確的答案，即可將答案移動到運算式子等號的后方，跟紙上答題一樣。這樣一個設(shè)計比較巧妙，答題的操作完全延續(xù)了游戲本身的操作，而不會因額外的點擊或者輸入操作而減慢游戲的進程。

數(shù)的認識、加減乘除運算等方面內(nèi)容是小學數(shù)學學習最為基礎(chǔ)和重要的部分之一，設(shè)計開發(fā)動作射擊類數(shù)學游戲時，應(yīng)該從以下幾方面考慮其具體的表現(xiàn)形式。

（1）有一定的刺激因子以引起學生的注意

引起注意是提高學習效果的關(guān)鍵的因素。在游戲中刺激因子越多越能引起學生的注意，但是與學習內(nèi)容無關(guān)的刺激因子越多，學生的注意力將不在學習內(nèi)容上，而將注意力放在游戲情節(jié)或者其他界面元素。[3]因此，刺激因子要有，但要求適當，否則會恰得其反。例如，我們在《歡樂打地鼠》（圖5）中將答案寫在時而出洞時而隱藏的地鼠頭部，不僅增加了任務(wù)難度，而且更能引起學生注意。

（2）算式、答案與其他游戲因素既有區(qū)分又有“內(nèi)在一致性”

運算類數(shù)學游戲中，玩家的焦點應(yīng)該是算式和答案，此兩者在游戲界面中應(yīng)該處于突出的地位，時刻都在玩家視野范圍內(nèi)，不用特意尋找。也就是說，表示數(shù)學算式的元素和其他游戲元素在顯示上應(yīng)該有較大的區(qū)分度，背景是靜止的，則表示學習內(nèi)容的元素就應(yīng)該是運動的；其他元素的色彩應(yīng)該比較淺淡，而學習內(nèi)容元素的色彩應(yīng)該比較鮮艷。在《超級一跳》中，算式、答案都十分明顯，與其他游戲因素區(qū)分度較大，但絕非完全脫離關(guān)系，且學生在游戲中不需要停止當前的游戲操作而轉(zhuǎn)向答題操作，答題的操作其實就是當前正在進行的游戲操作，做到“內(nèi)在一致性”。

（3）游戲情境與運算練習有一定的聯(lián)系且來源于生活

訓練運算能力的小游戲，如果游戲情境過于復雜，會使學生糾纏于游戲情節(jié)，不再關(guān)注學習內(nèi)容。一個好的生活“圖景”可以很好地勾畫出知識產(chǎn)生的來龍去脈、知識的適用條件等隱性知識。[4]設(shè)計此類游戲時，可以從日常生活中選擇游戲情境，如超市購物、種植蔬菜、摘收水果、幫父母做家務(wù)等等。在鍛煉學生數(shù)學運算能力之余，還可以讓他們產(chǎn)生比較真實的體驗，甚至可以體會到日常勞動的光榮。

（4）運算反饋要及時使學生得到加強

在數(shù)學加減乘除運算類游戲中，常用的反饋形式有兩種，一是即時反饋，特別是回答問題出錯時，即時反饋顯得更為重要，反饋內(nèi)容不僅應(yīng)該簡單明了地重現(xiàn)問題，還應(yīng)該強調(diào)正確的答案。二是總結(jié)性反饋，將學生在游戲過程中所回答問題的情況做跟蹤記錄，整個游戲結(jié)束或者某一關(guān)卡結(jié)束后，顯示該學生整體的答題情況，答對題目和答錯題目的個數(shù)，錯誤類型總結(jié)，然后給出簡單的學習診斷，使該學生對自己的運算能力有大概的了解，對哪些數(shù)字的認知還不到位等等。最后，根據(jù)學生答題情況的記錄，讓該學生重玩游戲時，盡可能多的出現(xiàn)之前回答錯誤的題目，使學生薄弱的部分不斷得到加強。上述列舉的教育游戲?qū)嵗己w了這兩種反饋，每回答一道題目，都會及時給出正確或者錯誤提示；而當整個游戲完成、失敗或者勝利，都會有比較詳細的總結(jié)，如完成任務(wù)所用的時間、得分是多少和錯題庫等等。學生可以根據(jù)即時反饋及時調(diào)整最佳狀態(tài)，當完成任務(wù)時還可以根據(jù)總的情況去了解自己的薄弱環(huán)節(jié)。

五、總結(jié)

小學數(shù)學類教育游戲的設(shè)計者和開發(fā)者都應(yīng)該努力的尋找更為適合小學數(shù)學游戲的表現(xiàn)形式，而不是僅僅將重心放在游戲的技術(shù)實現(xiàn)與游戲的功能上，只有這樣才能設(shè)計和開發(fā)出更多適合大部分兒童的數(shù)學教育游戲，才能讓兒童在玩的過程中同時能夠?qū)W到更多的東西，既滿足兒童好玩的心理，又能兼顧兒童的數(shù)學學習。

參考文獻：

[1]陳學成，曾彬.關(guān)于我國幼兒園數(shù)學教學游戲化的研究綜述[J].湖北第二師范學院學報，2015，（12）：97-100.

[2]李青，王青.體感交互技術(shù)在教育中的應(yīng)用現(xiàn)狀述評[J].遠程教育雜志，2015，33（1）：48-56.

[3]洪榮昭，陳安秀.數(shù)字游戲在過動癥兒童在數(shù)學學習之研究[A].莊紹勇，焦建利等.游戲化學習與教育變革[C].北京：北京大學出版社，2011：142-151.

[4]高淮微.教育游戲中游戲任務(wù)設(shè)計的原則和方法[J].遠程教育雜志，2007，（03）：69-78.（編輯：郭桂真）