基于Construct2游戲引擎的小學(xué)數(shù)學(xué)游戲設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

張仁智

摘要：隨著移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)設(shè)備的迅速發(fā)展以及移動(dòng)學(xué)習(xí)在教育中的備受歡迎，教育游戲和移動(dòng)學(xué)習(xí)理論交織而誕生的移動(dòng)教育游戲吸引了眾多的研究者，發(fā)展迅速。本研究借助Construct2游戲引擎，選取小學(xué)數(shù)學(xué)中的教學(xué)內(nèi)容開(kāi)發(fā)了移動(dòng)教育游戲，旨在借助移動(dòng)教育游戲的特點(diǎn)，更好地促進(jìn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)與發(fā)展。

關(guān)鍵詞：Construct 2游戲引擎；移動(dòng)教育游戲；小學(xué)數(shù)學(xué)游戲

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2017）28-0069-02

1 概述

教育游戲作為一種寓教于樂(lè)的信息化教育方式，被許多教育工作者所提倡，也深受學(xué)習(xí)者的喜愛(ài)。它將教育與游戲相結(jié)合，具有很強(qiáng)的教育針對(duì)性和吸引力，能夠充分激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效率。將教育游戲與移動(dòng)設(shè)備相結(jié)合，既可以發(fā)揮教育游戲的優(yōu)勢(shì)，也能夠滿足當(dāng)下學(xué)習(xí)者對(duì)移動(dòng)學(xué)習(xí)的需求。

在小學(xué)的學(xué)科當(dāng)中，小學(xué)數(shù)學(xué)是相對(duì)比較抽象的學(xué)科，許多小學(xué)生很難將抽象的數(shù)學(xué)知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系起來(lái)，并且單純地進(jìn)行習(xí)題練習(xí)比較枯燥，很容易讓學(xué)習(xí)者分心或失去信心。新課程標(biāo)準(zhǔn)提到，學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)內(nèi)容應(yīng)當(dāng)是現(xiàn)實(shí)的、有意義的、富有挑戰(zhàn)性的，提出數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的內(nèi)容要有利于學(xué)生主動(dòng)地進(jìn)行思維、猜測(cè)、探索、驗(yàn)證和推理等數(shù)學(xué)活動(dòng)，發(fā)展學(xué)生思維的創(chuàng)造性。將數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)內(nèi)容合理的在游戲中體現(xiàn)，游戲情景可以模擬現(xiàn)實(shí)，吸引學(xué)習(xí)者的眼球，游戲關(guān)卡具有挑戰(zhàn)性，游戲中的任務(wù)可以讓學(xué)習(xí)者主動(dòng)的進(jìn)行思維、猜測(cè)、探索等活動(dòng)。本課題根據(jù)新課程標(biāo)準(zhǔn)，選取人教版小學(xué)三年級(jí)數(shù)學(xué)第一章的內(nèi)容進(jìn)行游戲設(shè)計(jì)，以更好地促進(jìn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)和發(fā)展。

2 小學(xué)數(shù)學(xué)游戲“時(shí)、分、秒”的設(shè)計(jì)

2.1 學(xué)習(xí)者特征分析

2.1.1 學(xué)習(xí)者的原有知識(shí)分析

對(duì)學(xué)習(xí)者的原有知識(shí)進(jìn)行分析，可以了解學(xué)習(xí)者在特定學(xué)科上已經(jīng)掌握的知識(shí)和技能，便于對(duì)游戲的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)。三年級(jí)的學(xué)生在一年級(jí)第一學(xué)期和二年級(jí)第一學(xué)期這兩個(gè)階段對(duì)時(shí)間進(jìn)行了簡(jiǎn)單的認(rèn)識(shí)，這些知識(shí)為學(xué)習(xí)更為復(fù)雜的學(xué)習(xí)內(nèi)容提供了基礎(chǔ)。三年級(jí)的學(xué)生在此之前已經(jīng)學(xué)習(xí)了100以內(nèi)的加減法、一位數(shù)的乘法。100以內(nèi)的加減法和一位數(shù)的乘法是進(jìn)行時(shí)間單位簡(jiǎn)單計(jì)算的基礎(chǔ)。

2.1.2 學(xué)習(xí)者的認(rèn)知能力特征分析

皮亞杰將兒童的認(rèn)知發(fā)展劃分為四個(gè)階段，即感知運(yùn)算階段（2歲以前）、前運(yùn)算階段（2-7）、具體運(yùn)算階段（7-11）、形式運(yùn)算階段（11歲以上），三年級(jí)的學(xué)生正處于具體運(yùn)算階段。處于具體運(yùn)算階段的兒童已經(jīng)具有了明顯的符號(hào)性和邏輯性，但這個(gè)階段的兒童的思維活動(dòng)在很大程度上仍局限于具體的事物和過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)，缺乏抽象性，即這個(gè)階段的兒童仍需要借助于具體的事物來(lái)學(xué)習(xí)抽象的內(nèi)容。針對(duì)此特征，在游戲設(shè)計(jì)中會(huì)針對(duì)部分抽象的內(nèi)容設(shè)計(jì)相關(guān)的具體事物來(lái)體現(xiàn)。這個(gè)階段的學(xué)習(xí)者，自主能力比較差，好奇心強(qiáng)，容易分心，因此在游戲中添加具有吸引力的、有趣的場(chǎng)景尤其重要。

2.2 學(xué)習(xí)內(nèi)容分析

對(duì)于教育游戲，最重要的就是將學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)內(nèi)容合理的、科學(xué)的載入教育游戲當(dāng)中。教育游戲中合理的、科學(xué)組織學(xué)習(xí)內(nèi)容，可以讓學(xué)習(xí)者在結(jié)束游戲后獲得有效的知識(shí)和技能。小學(xué)數(shù)學(xué)將時(shí)間的學(xué)習(xí)分為三個(gè)階段進(jìn)行，第一個(gè)階段是在一年級(jí)上冊(cè)，主要是對(duì)鐘表進(jìn)行簡(jiǎn)單的認(rèn)識(shí)；第二階段是在二年級(jí)上冊(cè)，這一階段的學(xué)習(xí)內(nèi)容注重讀出鐘表上的時(shí)間；第三個(gè)階段是三年級(jí)上冊(cè)，這個(gè)階段的學(xué)習(xí)內(nèi)容增加了難度和深度，不僅要求學(xué)習(xí)者熟練的讀出時(shí)間，而且能夠進(jìn)行時(shí)間之間的換算。

2.3 游戲場(chǎng)景的設(shè)計(jì)

游戲的場(chǎng)景可以為我們營(yíng)造一個(gè)生動(dòng)真實(shí)的情景，這樣的情景可以為學(xué)習(xí)者提供具體的事物，幫助學(xué)習(xí)者理解抽象的知識(shí)。場(chǎng)景的設(shè)計(jì)離不開(kāi)學(xué)習(xí)內(nèi)容的支持，每一個(gè)場(chǎng)景的設(shè)計(jì)都關(guān)系到對(duì)應(yīng)知識(shí)的學(xué)習(xí)。最終開(kāi)發(fā)的游戲會(huì)在手機(jī)上運(yùn)行，因此在設(shè)計(jì)時(shí)也重點(diǎn)考慮了游戲的寬、高比例。

學(xué)習(xí)模塊主要是讓學(xué)習(xí)者掌握基礎(chǔ)知識(shí)，場(chǎng)景的設(shè)計(jì)特別貼近學(xué)習(xí)內(nèi)容。學(xué)習(xí)模塊的背景為綠色，可以讓學(xué)習(xí)者感到清新有活力，主場(chǎng)景的設(shè)計(jì)特別突出游戲主題，讓學(xué)習(xí)這一看就知道該場(chǎng)景設(shè)計(jì)所達(dá)到的學(xué)習(xí)目的，例如在場(chǎng)景中放置各種計(jì)時(shí)器，下面配有各種計(jì)時(shí)器名稱，學(xué)習(xí)者通過(guò)拖動(dòng)名稱到適合的位置。為了區(qū)分和突出場(chǎng)景中按鈕的功能，其顏色與背景相比更加鮮明，而且各不相同。

測(cè)試模塊是對(duì)學(xué)習(xí)結(jié)果的一個(gè)檢驗(yàn)，傳統(tǒng)的測(cè)試試題會(huì)讓學(xué)習(xí)者感到枯燥，因此在這一模塊的場(chǎng)景設(shè)計(jì)中加入了非常有趣的元素。這一模塊的場(chǎng)景采用卡通的風(fēng)格，顏色鮮亮，能突出游戲的生動(dòng)、活潑，還在場(chǎng)景中加入了許多會(huì)動(dòng)的、具有吸引力的元素。

2.4 游戲規(guī)則設(shè)計(jì)

游戲規(guī)則又被稱為游戲機(jī)制，主要作用是告訴游戲者如何進(jìn)行游戲。規(guī)則是游戲中必不可少的部分，只因?yàn)橛辛艘?guī)則，游戲才具有挑戰(zhàn)性和可玩性。本研究主要對(duì)玩家操作游戲的規(guī)則和獎(jiǎng)懲的規(guī)則進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

玩家操作游戲的規(guī)則指玩家如何進(jìn)行游戲。在第一關(guān)和第二關(guān)，需要將合適的計(jì)時(shí)器名稱放入恰當(dāng)?shù)奈恢貌拍苓M(jìn)入下一關(guān)；在第三關(guān)，必須在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)走完迷宮，使用時(shí)間越短，獲得的獎(jiǎng)勵(lì)越多；在第四關(guān)和第五關(guān)，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)需要將看到的時(shí)間填入空白處，；在第五關(guān)，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，消滅與目標(biāo)中顯示的時(shí)間相等的怪物。

獎(jiǎng)懲規(guī)則指玩家完成游戲任務(wù)后所獲得的獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制或懲罰機(jī)制。在整個(gè)學(xué)習(xí)模塊（第一關(guān)到第五關(guān)），如果玩家在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成游戲任務(wù)并且取得規(guī)定的分?jǐn)?shù)，就可以獲得積分，反之，你不能進(jìn)入下一關(guān)。在測(cè)試模塊（第六關(guān)），根據(jù)學(xué)習(xí)模塊獲得的積分的多少，你會(huì)獲得彈藥獎(jiǎng)勵(lì)，積分越高彈藥獎(jiǎng)勵(lì)越高；在游戲過(guò)程中，打怪獸可獲得的得分，得分大于某個(gè)值，會(huì)獲得道具獎(jiǎng)勵(lì)，如果死亡則游戲結(jié)束。

3 “時(shí)、分、秒”游戲的開(kāi)發(fā)

3.1 開(kāi)發(fā)工具介紹endprint

“時(shí)、分、秒”游戲在界面設(shè)計(jì)方面主要用到了Adobe Photoshop軟件，Photoshop主要進(jìn)行圖像處理以及GIF動(dòng)畫(huà)制作。在開(kāi)發(fā)方面，本游戲主要使用Construct2游戲引擎。

Construct2是一款運(yùn)行于Windows平臺(tái)上的跨平臺(tái)二維游戲開(kāi)發(fā)引擎，幾乎不需要編程，通過(guò)定義各個(gè)部件和事件完成HTML5的游戲開(kāi)發(fā)。它可以讓沒(méi)有任何編程基礎(chǔ)的用戶在短時(shí)間內(nèi)不寫(xiě)一行代碼快速開(kāi)發(fā)出一款可運(yùn)行于所有平臺(tái)的游戲，長(zhǎng)處是開(kāi)發(fā)射擊及動(dòng)作類的平面游戲。Construct2簡(jiǎn)單易用，可實(shí)時(shí)運(yùn)行游戲。它具有強(qiáng)大的事件系統(tǒng)，可以不通過(guò)寫(xiě)代碼來(lái)控制游戲邏輯，提供了可編程擴(kuò)展的接口、大量特效，支持物理效果，具有完整的文檔以及社區(qū)支持，玩家無(wú)需下載便可玩到游戲（網(wǎng)頁(yè)）等優(yōu)點(diǎn)。因此，對(duì)于那些想通過(guò)教育游戲來(lái)實(shí)施教學(xué)或幫助學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的非專業(yè)人員，利用Construct2游戲引擎來(lái)制作教育游戲是非常好的選擇。在教育游戲的制作和應(yīng)用方面，Construct2游戲引擎具有廣闊的前景。

3.2 游戲場(chǎng)景的實(shí)現(xiàn)

游戲場(chǎng)景中涉及的大部分元素主要經(jīng)過(guò)Photoshop軟件進(jìn)行處理，然后導(dǎo)入到Construct2的舞臺(tái)中，借助Construct2的事件系統(tǒng)對(duì)游戲場(chǎng)景進(jìn)行布局，小部分按鈕、文本和輸入框由Construct2自帶的對(duì)象進(jìn)行設(shè)計(jì)。在Photoshop中，對(duì)場(chǎng)景中的圖片資源進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)顏色和大小進(jìn)行調(diào)整。利用Photoshop的時(shí)間軸功能對(duì)使用到的所有GIF動(dòng)畫(huà)進(jìn)行了制作。在Construct2的舞臺(tái)中，可以直接調(diào)整場(chǎng)景中元素的位置和大小，也可以通過(guò)其事件系統(tǒng)進(jìn)行精確的位置和大小操作。

3.3 主要游戲模塊功能的實(shí)現(xiàn)

3.3.1 學(xué)習(xí)模塊功能的實(shí)現(xiàn)

根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容的分析，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，將學(xué)習(xí)模塊劃分為5個(gè)場(chǎng)景，每個(gè)場(chǎng)景的功能實(shí)現(xiàn)不完全相同。例如第一個(gè)場(chǎng)景，玩家認(rèn)識(shí)計(jì)時(shí)器，玩家需要將計(jì)時(shí)器的名字拖拽到對(duì)應(yīng)計(jì)時(shí)器下方，全部拖拽完成后點(diǎn)擊完成按鈕，如果全部正確則得分，否側(cè)，反饋錯(cuò)誤提示。如果感覺(jué)到難度，可以在點(diǎn)擊完成按鈕之后再點(diǎn)擊幫助按鈕，幫助面板上會(huì)有提示信息。第一個(gè)場(chǎng)景的主要功能編程如下：

3.3.2 測(cè)試模塊功能的實(shí)現(xiàn)

測(cè)試模塊主要作用是，在學(xué)習(xí)過(guò)程結(jié)束之后，對(duì)學(xué)習(xí)者的能力進(jìn)行測(cè)評(píng)，以鞏固所學(xué)的知識(shí)。場(chǎng)景中的目標(biāo)處顯示測(cè)試題目，從右側(cè)出來(lái)的怪物攜帶答案，玩家用彈藥消滅與目標(biāo)相等的答案。如果玩家死亡，或者怪物闖過(guò)警戒線，又或者規(guī)定時(shí)間到，玩家沒(méi)有消滅所有的攜帶答案的怪物，則失敗，反之成功。這個(gè)模塊有三個(gè)難度，下面是簡(jiǎn)單難度場(chǎng)景的主要功能編程：

3.3.3 模擬測(cè)試

游戲制作完成后，剩下的就是在預(yù)設(shè)的環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試，然后找到測(cè)試中出現(xiàn)的錯(cuò)誤和不足，從而進(jìn)行修復(fù)和改善，最終達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。在手機(jī)上進(jìn)行了測(cè)試，主要對(duì)開(kāi)始界面、學(xué)習(xí)模塊以及測(cè)試模塊分別進(jìn)行了測(cè)試。例如對(duì)開(kāi)始界面進(jìn)行測(cè)試（如圖1），查看是否能實(shí)現(xiàn)到學(xué)習(xí)模塊和測(cè)試模塊的跳轉(zhuǎn)；對(duì)測(cè)試模塊進(jìn)行測(cè)（如圖2），查看是否能實(shí)現(xiàn)得分功能、計(jì)時(shí)功能以及測(cè)試功能。對(duì)測(cè)試時(shí)遇到的錯(cuò)誤一一進(jìn)行了修復(fù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本課題主要利用Construct2在制作游戲方面的優(yōu)勢(shì)，選取小學(xué)數(shù)學(xué)中的部分內(nèi)容進(jìn)行了游戲的開(kāi)發(fā)。在游戲開(kāi)發(fā)過(guò)程中利用Construct2事件系統(tǒng)中內(nèi)置的事件語(yǔ)言，根據(jù)設(shè)計(jì)的游戲運(yùn)行邏輯思路，在游戲引擎的事件界面中添加一個(gè)個(gè)事件和相應(yīng)的動(dòng)作，從而操縱整個(gè)游戲各個(gè)功能的正常運(yùn)行。可以說(shuō)，游戲引擎事件界面的一個(gè)個(gè)事件與每個(gè)事件后的動(dòng)作組成了教育游戲的核心實(shí)現(xiàn)技術(shù)。在游戲界面設(shè)計(jì)上不夠美觀，尤其在學(xué)習(xí)模塊的界面的設(shè)計(jì)上，一味地強(qiáng)調(diào)了學(xué)習(xí)性，趣味性的體現(xiàn)比較少。因?yàn)槿狈εc代課老師和學(xué)生之間的溝通以及技術(shù)方面不夠精通，在功能設(shè)計(jì)方面不夠完善。在日后游戲的改進(jìn)、完善當(dāng)中，加強(qiáng)對(duì)技術(shù)的學(xué)習(xí)，加強(qiáng)與應(yīng)用對(duì)象之間的溝通。

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