多視點碎片知識封裝式游戲化教學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計

李小平 張潔 趙豐年 王正宏 史彥

關(guān)鍵詞：游戲化;視點;空間設(shè)計;導(dǎo)航設(shè)計

中圖分類號： G423 ? ? ? ? ?文獻標(biāo)志碼：A ? ? ? ? ?文章編號：1673-8454（2019）18-0001-06

游戲化即使用基于游戲的機制、美學(xué)和游戲思想來吸引用戶、激勵行為、促進學(xué)習(xí)和解決問題[1]。學(xué)習(xí)者不是通過玩游戲?qū)W習(xí)，而是像玩游戲一樣學(xué)習(xí)教學(xué)內(nèi)容。游戲化設(shè)計的目的是服務(wù)于學(xué)習(xí)者，讓學(xué)習(xí)者獲得更好的學(xué)習(xí)體驗，有更好的學(xué)習(xí)效果[2]。

汽車游戲化教學(xué)是在多學(xué)科（包括汽車專業(yè)學(xué)、網(wǎng)絡(luò)影視課程理論、課程編導(dǎo)理論、自我決定理論、沉浸理論和情境學(xué)習(xí)理論等）和現(xiàn)代信息技術(shù)整合的基礎(chǔ)上，完成了學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計，構(gòu)建出一種新型的教學(xué)設(shè)計模式，讓學(xué)習(xí)者對汽車自動變速器及發(fā)動機的基本概念、基本理論和基本方法有比較系統(tǒng)的認(rèn)識和正確的理解。在自動變速器及發(fā)動機原理與維修課程的各個教學(xué)環(huán)節(jié)中，注重培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的工程實踐能力和解決現(xiàn)場實際問題的能力。該設(shè)計適用于發(fā)展學(xué)習(xí)者的高階思維和實踐能力，為教學(xué)設(shè)計研究提供一種新穎的思維框架，為工科專業(yè)的教學(xué)奠定“游戲化”方面的理論基礎(chǔ)。

汽車游戲化教學(xué)設(shè)計是將游戲的元素和基本原理與汽車教育教學(xué)巧妙融合的過程，整個設(shè)計過程從工科的設(shè)計角度出發(fā)，用敘事編導(dǎo)方法實現(xiàn)了工科問題文科化、文科問題戲劇化、戲劇問題空間化的設(shè)計理念，對教學(xué)思維轉(zhuǎn)換、多視點設(shè)計、封裝結(jié)構(gòu)敘事設(shè)計、多視點下的游戲空間設(shè)計以及封裝式導(dǎo)航設(shè)計、工科下的敘事結(jié)構(gòu)多視點問題設(shè)計以及各種漫游導(dǎo)航等問題進行了研究，并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)了以多視點下的碎片知識和實驗的封裝組合為基礎(chǔ)架構(gòu)的設(shè)計。

一、汽車游戲化教學(xué)思維轉(zhuǎn)換問題的研究

汽車課程教學(xué)屬于工科范疇教學(xué)課程，工科課程具有系統(tǒng)化、體系化非常強的特點，如果要把工科性質(zhì)的課程進行游戲化教學(xué)設(shè)計，首先就要考慮到該課程既要體現(xiàn)工科的特性，又要體現(xiàn)自由的、公平的、有趣味性的游戲特性，這就要求設(shè)計者必須要找到一個行之有效的教學(xué)轉(zhuǎn)換方法和表現(xiàn)體系來完成汽車課程向漫游式的、隨時可以獲得體驗和理解的、帶有主觀判斷分析的、實操能力體驗的游戲化教學(xué)體驗課程的轉(zhuǎn)換設(shè)計。從關(guān)系上來看，傳統(tǒng)教學(xué)是一個母體形式，汽車游戲教學(xué)是一個新的體系，它通過采用新技術(shù)來改造傳統(tǒng)方式，對知識點進行重新構(gòu)造，實現(xiàn)形態(tài)轉(zhuǎn)換，是一個脫基因的過程，更換了傳統(tǒng)的表現(xiàn)形式，承載了一種全新的表現(xiàn)形態(tài)。

汽車游戲化教學(xué)是讓學(xué)習(xí)者在空間體驗中完成知識獲得的過程和建構(gòu)自己知識體系的過程，是一種新的教學(xué)意識形態(tài)在專業(yè)課程問題的體現(xiàn)，為此本文提出了在新的維度基礎(chǔ)上思維轉(zhuǎn)換研究和相應(yīng)的汽車游戲教學(xué)特有的思維體系的研究，為后續(xù)結(jié)構(gòu)化設(shè)計問題奠定思維基礎(chǔ)。

1.教學(xué)形態(tài)轉(zhuǎn)換

汽車游戲教學(xué)的目標(biāo)集中在以學(xué)習(xí)者為核心，并在此基礎(chǔ)上把所有相關(guān)的教學(xué)問題設(shè)計融入到空間元素和關(guān)系中，以實現(xiàn)讓學(xué)習(xí)者在漫游體驗過程中產(chǎn)生思想激辯。汽車游戲教學(xué)設(shè)計中，學(xué)習(xí)者作為知識的體驗者在知識本體中存在，學(xué)習(xí)者在知識漫游中產(chǎn)生動態(tài)轉(zhuǎn)變，從而引發(fā)了教學(xué)形態(tài)的轉(zhuǎn)換。教師的意志和學(xué)習(xí)者的體驗進行融合性轉(zhuǎn)換，把傳統(tǒng)學(xué)習(xí)告訴你什么是知識轉(zhuǎn)換成讓學(xué)習(xí)者通過交互體驗感受出知識，使其在自己知識技能的基礎(chǔ)上構(gòu)建自己的知識體系[3]。

2.教學(xué)方法轉(zhuǎn)換

汽車游戲化教學(xué)設(shè)計采用以問題為導(dǎo)向，以碎片知識點的封裝進行教學(xué)，實現(xiàn)了教學(xué)方法的轉(zhuǎn)換。在汽車游戲教學(xué)中，允許學(xué)習(xí)者在虛擬環(huán)境中進行各種破壞和建構(gòu)，讓學(xué)習(xí)者能夠開闊眼界、體驗失敗與成功和探索各種可能性，在這一過程中，學(xué)習(xí)者能夠得到認(rèn)知啟發(fā)。將一個復(fù)雜的文字機械表述轉(zhuǎn)換為具有可視化、可交互和多任務(wù)形式的空間轉(zhuǎn)化。教學(xué)的敘事方法轉(zhuǎn)換成游戲的敘事，敘事充滿戲劇性的對抗、戲劇性的沖突、矛盾體的凸顯和問題的約束，帶有強烈的戲劇性沖突和信息不平衡所帶來的填空的滿足。將知識的記憶轉(zhuǎn)換為知識游戲反復(fù)動作的過程，將知識的理解過程轉(zhuǎn)換為實驗觀測和動手實驗的過程。

3.教學(xué)評價分析轉(zhuǎn)換

學(xué)習(xí)者在汽車游戲化學(xué)習(xí)空間內(nèi)留下了豐富的學(xué)習(xí)痕跡，如學(xué)習(xí)者在該過程中的選擇路徑、每個問題停留的時間、學(xué)習(xí)的動作及對錯等，事后系統(tǒng)將采用大數(shù)據(jù)技術(shù)挖掘他們的軌跡和記錄，總結(jié)出更適合學(xué)習(xí)者的空間和導(dǎo)航，找出與能力提升有關(guān)的內(nèi)在關(guān)系。

4.工程到教學(xué)的思維轉(zhuǎn)換

完成從工程到游戲教學(xué)思維的轉(zhuǎn)換，將工程師的系統(tǒng)思維進行分解，轉(zhuǎn)向為碎片化的獨立教學(xué)最小單元和故障基礎(chǔ)單元。通過游戲教學(xué)策略設(shè)計組成不同視點的邏輯學(xué)習(xí)子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，從工程系統(tǒng)、技術(shù)改進和車型改造工程師的技術(shù)視點轉(zhuǎn)向為學(xué)習(xí)者體驗的視點，實現(xiàn)工程問題文科化、文科問題戲劇化、戲劇問題空間化的轉(zhuǎn)換型設(shè)計。

5.線索思維的轉(zhuǎn)換

汽車游戲?qū)W習(xí)系統(tǒng)設(shè)計的最大特點是探究、揭秘、查找問題根源和尋求解決問題的路徑。毫無疑問，線索思維引發(fā)的問題設(shè)計就成為系統(tǒng)設(shè)計的思想核心。本研究推出了汽車游戲故事敘事和知識闡述之間的轉(zhuǎn)換，即將汽車的知識單元與技能單元相結(jié)合，通過路徑規(guī)劃，構(gòu)成相應(yīng)的故事空間，構(gòu)成富有動作內(nèi)容講解與技能動作組合空間，構(gòu)成懸念填空等知識敘事空間。提出故障知識系列講解轉(zhuǎn)換為線索表述，提出單、雙向邏輯推理線路，例如：變速器故障樹，從問題現(xiàn)象找故障的設(shè)計和根據(jù)問題部件找現(xiàn)象的搜索樹的設(shè)計。

二、多視點下游戲化結(jié)構(gòu)設(shè)計的研究

自我決定理論認(rèn)為，內(nèi)部動機的產(chǎn)生來源于個體內(nèi)部心理需要[4]，人們一般更傾向于追求滿足內(nèi)部需要的行為和活動，尤其是自主的需求[5]，而自主需要的滿足很大一部分原因是學(xué)習(xí)者在游戲中有充分的選擇權(quán)，所以對我們游戲化結(jié)構(gòu)設(shè)計的啟示就是設(shè)計中要滿足不同人群的需要，提供多種選擇，設(shè)計多個視點，給出多條路徑，學(xué)習(xí)者可以依據(jù)個人喜好或需求進行學(xué)習(xí)，從而激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動機，這也是學(xué)習(xí)者體驗汽車游戲化的核心動機。

汽車游戲化教學(xué)設(shè)計是以需求為導(dǎo)向，設(shè)計目標(biāo)包含了多種人群，比如4S店的排故人員、課程專業(yè)學(xué)習(xí)人員、感興趣的考證人員以及駕駛?cè)藛T等，不同人群的學(xué)習(xí)動機是不同的，這樣的需求多方向的結(jié)果就是教學(xué)設(shè)計的視點多方面，本系統(tǒng)設(shè)計的不同視點方向邏輯學(xué)習(xí)子網(wǎng)絡(luò)包含能力視點、擴展視點、線索視點、單故障點視點、單知識點視點、系統(tǒng)學(xué)習(xí)視點和排故視點。不同視點利用碎片知識和碎片實驗的組合封裝完成了各種邏輯學(xué)習(xí)子網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計，將系統(tǒng)知識拆裝成最小的教學(xué)單元，滿足不同人群具體的學(xué)習(xí)需求（如圖1所示）。

為了滿足不同人群的需求，激發(fā)其學(xué)習(xí)動機，我們設(shè)計不同視點方向的邏輯學(xué)習(xí)子網(wǎng)絡(luò)，為了實現(xiàn)這一設(shè)計，有效的方法就是碎片知識和碎片實驗的組合，即最小教學(xué)單元封裝設(shè)計。碎片知識的組合構(gòu)成了多問題的可能性，一個很小知識點的學(xué)習(xí)過程，學(xué)習(xí)者同時能夠?qū)崿F(xiàn)知識的記憶和運用，知識點經(jīng)過不斷的組合，學(xué)習(xí)者興趣點不斷獲得擴展。汽車游戲?qū)嶒灢煌谄渌麑I(yè)實驗，該課程設(shè)計的目的是能夠滿足專業(yè)人員以及非專業(yè)人員的學(xué)習(xí)需求，以此建立的教學(xué)系統(tǒng)既有專業(yè)關(guān)注度，又有修車視點度，此外還包括考證系統(tǒng)。最小教學(xué)單元封裝設(shè)計包含了故障導(dǎo)航、知識導(dǎo)航、游戲漫游導(dǎo)航、二次碎片知識組合升華、興奮轉(zhuǎn)折點的設(shè)計等類別的學(xué)習(xí)和組合學(xué)習(xí)。由于碎片知識點有不同的組合和路徑的分配，整個知識布局充滿了懸念、填空和陷阱，體現(xiàn)了對課程編導(dǎo)理論的應(yīng)用（如圖2所示）。

根據(jù)最小單元封裝結(jié)構(gòu)設(shè)計的提出，我們給出了以下設(shè)計思路：整個設(shè)計思路從獲取課程知識點、系統(tǒng)案例開始，之后對獲取的內(nèi)容進行分解，從中提取出最小知識單元、故障單元，然后對碎片知識體和故障體進行封裝和組合，以構(gòu)造興奮點、轉(zhuǎn)折點為目標(biāo)，以最近取得的成績?yōu)樽钚」膭顔卧M行最小游戲單元的設(shè)計，根據(jù)教學(xué)策略，以最小游戲單元為葉節(jié)點組建各個分類學(xué)習(xí)子網(wǎng)絡(luò)，以需求為目標(biāo)在分類學(xué)習(xí)子網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，以線索為主線進行導(dǎo)航設(shè)計，以沉浸理論為設(shè)計目標(biāo)、根據(jù)能力提升需求和學(xué)習(xí)軌跡成績數(shù)據(jù)統(tǒng)計進行游戲空間的課程編導(dǎo)設(shè)計，之后進行游戲空間與游戲組合元素的設(shè)計，最后完成能力提升與游戲的再設(shè)計。整個過程反映了系統(tǒng)化的工科課程如何轉(zhuǎn)換為游戲化的設(shè)計思想，其封裝的最小單元也是游戲化教學(xué)中具有揭秘、驚奇的重要游戲元素（如圖3所示）。

三、封裝結(jié)構(gòu)下敘事設(shè)計問題的研究

沉浸理論指的是體驗者完全沉浸在某一活動時獲得的滿足和享受狀態(tài)[6]，是游戲設(shè)計中非常重要的理論基礎(chǔ)，應(yīng)用沉浸理論到汽車游戲化結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)該考慮的問題是如何讓學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生沉浸體驗，多維、非線性的交叉組合敘事化設(shè)計就顯得尤為重要，學(xué)習(xí)者可以構(gòu)造個性化的游戲情節(jié)，掌控屬于自己的節(jié)拍，從而獲得沉浸體驗，增加學(xué)習(xí)者的忠誠度[7]。

游戲化敘事設(shè)計是在專業(yè)語言模塊和空間推理模塊的結(jié)合下產(chǎn)生的，具有戲劇化的效應(yīng)，不管是虛構(gòu)的還是真實的，都包含了情感、神秘、緊張和高潮。游戲化敘事設(shè)計形成了一種邏輯架構(gòu)，有助于將內(nèi)容聯(lián)系起來，因而有助于自然記憶。游戲化敘事的本質(zhì)要素包括健壯的結(jié)構(gòu)、人物、沖突、陷阱、選擇和場面[8]。游戲化教學(xué)從故事的角度可以看作是一種互動敘事：一種發(fā)生在多個活躍主體之間的循環(huán)過程，各方在此過程中交替傾聽、思考和發(fā)言，形成某種形式的對話。以特定的方式具備了某種參與性，不管是直接激發(fā)學(xué)習(xí)者的情感，還是促使學(xué)習(xí)者進一步解讀作品本身，游戲化教學(xué)本身的內(nèi)涵也應(yīng)隨著學(xué)習(xí)者的反復(fù)檢視而加深。

游戲化教學(xué)中的交互式敘事可以看成以下過程：教師與學(xué)習(xí)者進行對話，從其提問和反應(yīng)中推測出學(xué)習(xí)者的知識網(wǎng)絡(luò)，辨識出其中有問題的知識節(jié)點或權(quán)重關(guān)系，然后有的放矢，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者修正其知識網(wǎng)絡(luò)，開始時學(xué)習(xí)者通常會抵觸教師的修正，但最終隨著對話的深入，學(xué)習(xí)者的知識網(wǎng)絡(luò)得到修正，在徹底領(lǐng)悟的那一刻發(fā)出“原來如此”的感嘆，達到戲劇化的情感釋放效果。

本設(shè)計采用了以碎片知識和碎片實驗封裝式的最小教學(xué)單元為設(shè)計基礎(chǔ)，采用了內(nèi)容講解、故事敘事、空間體驗相互交互的設(shè)計思想，使得每一個教學(xué)單元內(nèi)容在相對獨立的基礎(chǔ)上敘事、體驗效應(yīng)更為有效，真正實現(xiàn)了理論與實踐相結(jié)合、內(nèi)容與操作相結(jié)合、理解與觀摩相結(jié)合、分析與故障判斷相結(jié)合以及技能與知識相結(jié)合，實現(xiàn)了所見即所得的學(xué)習(xí)體驗。在封裝結(jié)構(gòu)的敘事設(shè)計過程中，其中故事情節(jié)設(shè)計要注意以下幾點：符合客觀實際和人的認(rèn)知規(guī)律，滿足學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)需要，充滿矛盾和沖突，激發(fā)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)積極性。

整個敘事化設(shè)計從三個視點方向分別設(shè)計。游戲視點：擬人設(shè)計、蒙太奇設(shè)計、特寫設(shè)計、空間轉(zhuǎn)換設(shè)計、空間過程設(shè)計等，以此推出了教學(xué)視點：以故障判斷的敘事、知識或技能的敘事，以第一人稱空間操作的構(gòu)建敘事、事件敘事、擴展性敘事。汽車游戲設(shè)計視點含義較為寬泛，從教學(xué)觀測視點設(shè)計、工程視點觀測、技師視點操控、綜合應(yīng)用等情景設(shè)計、走廊漫游敘事情節(jié)設(shè)計、汽車展廳情節(jié)設(shè)計、系列車型故障內(nèi)容設(shè)計、導(dǎo)航系列線索型設(shè)計，所有的視點設(shè)計都是圍繞教學(xué)知識體驗和能力提升的總目標(biāo)展開（如圖4所示）。

課程編導(dǎo)理論繼承了影視藝術(shù)的元素和特性，同時又將教育的思想有機融合，是一種全新的教學(xué)模式和思維[9]。本設(shè)計中每個教學(xué)單元都充分運用了課程編導(dǎo)論的敘事結(jié)構(gòu)，利用編導(dǎo)技巧中的興奮點和轉(zhuǎn)折點、沖突、懸念以及陷阱策略技巧，充分發(fā)揮藝術(shù)的魅力，使敘事設(shè)計更加生動有吸引力。

1.興奮點和轉(zhuǎn)折點設(shè)計

為保證學(xué)習(xí)效果，游戲教學(xué)設(shè)計需要不斷提升學(xué)習(xí)者的興奮度，不斷通過空間內(nèi)各元素之間的變化等提高學(xué)習(xí)者的關(guān)注度和新鮮度。汽車游戲?qū)W習(xí)設(shè)計堅持2分鐘一個興奮點，15分鐘一個轉(zhuǎn)折點，通過多條敘事線來回切換，學(xué)習(xí)者的注意力不斷被吸引，同時不同的敘事分支之間都存在沖突和矛盾設(shè)計，每個鏡頭的切換和空間闖關(guān)設(shè)計都設(shè)計了非常強的轉(zhuǎn)折點。

2.沖突設(shè)計

汽車游戲化學(xué)習(xí)的設(shè)計充滿了知識和本體之間的矛盾和沖突，本體知識和外體知識的沖突以及技能和現(xiàn)象的沖突等，通過使用沖突手段完成技能和知識的運用過程，將知識疑惑和錯誤等路徑設(shè)計轉(zhuǎn)換為游戲路徑分支設(shè)計和關(guān)鍵元素設(shè)計，將沖突強度設(shè)計建構(gòu)為超越自身極限的設(shè)計。汽車游戲設(shè)計實現(xiàn)了以下沖突思維設(shè)計：①知識與空間的沖突設(shè)計;②技能水平與實際排故的沖突;③實際環(huán)境與虛擬環(huán)境的沖突，給出有效的比對方法（給出三維實現(xiàn)原理操作與實際錄像實驗同步的例子，說明形象思維與邏輯思維同步的教學(xué)理念）;④錯誤操作與正確操作的沖突;⑤主觀判斷故障與客觀直接的沖突;⑥知識學(xué)習(xí)與故障學(xué)習(xí)的沖突;⑦傳統(tǒng)考核與能力提升的沖突;⑧傳統(tǒng)學(xué)習(xí)、綜合體驗、就業(yè)指導(dǎo)、證書獲取、等級提升等多種教學(xué)型態(tài)的沖突;⑨影視課程編導(dǎo)與游戲空間混合編導(dǎo)沖突等。

3.懸念設(shè)計

汽車游戲化設(shè)計推動了教學(xué)敘事的發(fā)展，懸念設(shè)計是知識探險和誘導(dǎo)學(xué)習(xí)者深入學(xué)習(xí)的有效途徑，懸念解惑的過程就是知識掌握和能力提升的過程。汽車游戲懸念的設(shè)計體現(xiàn)在問題導(dǎo)向的探索、探究性揭秘、導(dǎo)航分支判斷以及邏輯故障點的排除等方面。

4.3W陷阱策略設(shè)計

3W（when、where、why）是制造信息不平衡的教學(xué)編導(dǎo)手法，利用施教者和受教者在環(huán)境和信息上的不平衡完成心理教學(xué)設(shè)計，在汽車游戲敘事設(shè)計中起到了問題心理誘導(dǎo)的作用。在汽車游戲教學(xué)中，無時無刻不體現(xiàn)陷阱的存在和信息的不平衡，如變速器從現(xiàn)象找問題部件的視點設(shè)計，就是通過各個節(jié)點設(shè)計和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計進行邏輯推理：哪個部件能造成這個現(xiàn)象？在什么情況下發(fā)生的？什么樣的前期現(xiàn)象和組合現(xiàn)象會導(dǎo)致部件的損壞？等等。在相關(guān)知識點處設(shè)置陷阱，讓學(xué)習(xí)者通過線索分析確定故障定位，并通過葉節(jié)點的講解得出問題的答案完成學(xué)習(xí)的過程。

四、多視點下的空間設(shè)計問題的研究

情境學(xué)習(xí)理論認(rèn)為“知識具有情境性”[10]，人在情境中獲得的知識更容易生成真正屬于自己的認(rèn)知建構(gòu)，“學(xué)習(xí)是情境性的活動”[10]，知識和技能的獲得應(yīng)當(dāng)置于一個真實度較高的情境中[11]，換言之，在情境中運用所學(xué)知識，概念、原理、能力等內(nèi)容的學(xué)習(xí)是不可能脫離真實活動的?？臻g作為游戲化學(xué)習(xí)情境，能力與空間的關(guān)系、空間類型的劃分、專業(yè)方向空間設(shè)計的對應(yīng)關(guān)系以及承載的基礎(chǔ)最小單元設(shè)計等構(gòu)造了系統(tǒng)空間對應(yīng)設(shè)計結(jié)構(gòu)，是汽車游戲化教學(xué)結(jié)構(gòu)化設(shè)計中一個重要的研究問題。

汽車游戲空間由實際空間、問題構(gòu)造空間、問題想象空間、虛擬分解空間、虛擬拆裝空間、原理型空間、路徑空間和路徑葉結(jié)點課程資源空間等幾種類型空間構(gòu)成。每個空間在設(shè)計目標(biāo)、核心空間及核心元素組合設(shè)計上均非常明確。整體設(shè)計基礎(chǔ)是以最小問題單元進行劃分設(shè)計的，每個設(shè)計都有非常明確的組合元素體、矛盾元素體、約束規(guī)則、工序規(guī)則和情感規(guī)則。

汽車游戲化教學(xué)的最終目的是實現(xiàn)學(xué)習(xí)者的能力提升，因此，空間設(shè)計作為游戲教學(xué)結(jié)構(gòu)化設(shè)計的重要組成部分，要承擔(dān)起此任務(wù)的重任。本文對汽車游戲化教學(xué)能力提升結(jié)構(gòu)設(shè)計進行了研究，該設(shè)計以教學(xué)能力提升為設(shè)計目標(biāo)，進行汽車體驗?zāi)Ｊ綄釉O(shè)計，包括觀察、學(xué)習(xí)、解析、性能、技能;進行了空間表現(xiàn)層設(shè)計，包括仿真實驗、虛擬排故實驗、課程資源、解析實驗、原理實驗、拆裝實驗設(shè)計;進行了專業(yè)層的設(shè)計以及最小教學(xué)單元層的設(shè)計，將能力提升與設(shè)計方向進行了界定（如圖5所示）。

1.車輛性能原理實驗

空間的內(nèi)容一定是圍繞著中心知識點或技能講解進行設(shè)置的，其中的元素作為問題的組合或分解，按照劇情進行擬人化或者機械動作的展示?？臻g中每一個性能原理實驗都隱含著解決相關(guān)原理問題的方法、技能、知識點和故障應(yīng)對措施。該類型的實驗通過使用編導(dǎo)技術(shù)展開以故障為主線的敘事設(shè)計：以問題為導(dǎo)向的故障回憶鏡頭特寫，以矛盾沖突的問題優(yōu)先性進行內(nèi)容移情設(shè)計，以探究的教學(xué)方法設(shè)置問題陷阱和誤會陷阱，通過旁白解說引導(dǎo)學(xué)習(xí)者意識轉(zhuǎn)移，展開逐級陷阱的引入和走出等。學(xué)習(xí)者在該過程中豁然開朗得到相關(guān)問題的解答，產(chǎn)生問題解決的滿足感。

2.解析、觀察仿真實驗

空間是以部件解析、故障解析、工序解析為核心，所以制作的形式可以是視頻形式也可以是二維動畫形式。制作的關(guān)鍵因素是找好解析切入點，即找出問題講解的關(guān)鍵點。汽車的解析必須知道各類體驗學(xué)習(xí)人員的需求，是原理性了解、技能上掌握，還是關(guān)鍵部件拆裝的熟練把握？這樣才能進行有選擇的步驟分解和知識的逐級講解。在本汽車游戲教學(xué)中針對不同的對象設(shè)置了不同的解析實驗，其敘事節(jié)拍按照不同受眾人員自身的經(jīng)驗知識背景進行設(shè)計。

3.技能拆裝實驗

技能拆裝實驗是一個交互性的過程，實驗中汽車元素與實驗者發(fā)生交互產(chǎn)生相應(yīng)的反應(yīng)和現(xiàn)象，從而產(chǎn)生問題現(xiàn)象的延續(xù)、轉(zhuǎn)折和巨變。拆裝實驗充滿著元素之間的排斥和順應(yīng)，存在工具與元素的沖突、拆裝工序與實際操作順序的沖突、知識與技能的沖突。學(xué)習(xí)者在整個拆裝實驗操作過程中，在無人指導(dǎo)下進行探究性動作，其陷阱包含：這里能否下手，用什么工具下手，拆下來東西放哪兒，沒有合適的工具怎么辦，等等。工具元素雖然是動作的被施加者，但是它有著自己機械元素的特性、排他性和關(guān)聯(lián)性，有自己的動作規(guī)范和約束，學(xué)習(xí)者無法打破這個規(guī)則約束，如什么樣的套接工具可以拆裝什么樣的元素等。

在拆裝的過程中，學(xué)習(xí)者是以第一人稱第一視點進行操控，協(xié)作方是工具元素，對立方是汽車發(fā)動機或者變速器，他的目標(biāo)是通過特定車型（如豐田系列）拆裝更加深刻地掌握發(fā)動機變速箱的結(jié)構(gòu)、原理以及工藝流程等，在自己經(jīng)驗知識技能的基礎(chǔ)上舉一反三，構(gòu)建自己特有的通用拆裝技能知識體系。拆裝的反方是問題的聚焦點，隨著操作聚焦點的出現(xiàn)，雖然沒有視頻特寫描述細節(jié)內(nèi)容，但整體聚焦度隨著工具的貼近進行局部放大，以此取代第一人稱的觀察視角。整體的操作觀測角度設(shè)計應(yīng)該符合發(fā)動機或變速器的專業(yè)視角和邏輯慣性，符合工程技術(shù)人員的慣性思維，但在實驗中允許探究性操作和誤會操作，系統(tǒng)設(shè)計的反應(yīng)機制和約束機制也會有所提示和警告。

汽車拆裝游戲化實驗是一個具有觸發(fā)式劇情場景的設(shè)計，是在觸發(fā)機制約束下的對抗性智能行為現(xiàn)象，是專家系統(tǒng)應(yīng)用的典范。其范式是：IF條件THEN 動作，比如IF工具與元素對接THEN移動部件動作產(chǎn)生。這個系統(tǒng)是在觸發(fā)機制場景遍歷樹下進行設(shè)計完成，系統(tǒng)設(shè)計架構(gòu)圖如圖6所示。

系統(tǒng)構(gòu)造如下：①基礎(chǔ)層是由行為規(guī)范庫、條件約束庫、場景（動作）庫、元素庫、工具庫構(gòu)成，是整個拆裝動作的素材基礎(chǔ)、判別基礎(chǔ)和動作基礎(chǔ);②機制層：智能專家推導(dǎo)系統(tǒng)、行為解析系統(tǒng)、條件觸發(fā)場景（動作）搜索網(wǎng)絡(luò)，負(fù)責(zé)分析體驗者動作、判斷工具與元素的對接位置以及工具型號符不符合拆卸的條件;③操作層：給出拆裝的體驗者、拆卸對象、協(xié)作工具;④動作層：進行條件觸發(fā)，并激發(fā)動作場景。

4.虛擬排故實驗

該設(shè)計主要通過虛擬問題故障場景，依托真實情境仿真故障并展示，從實現(xiàn)的技術(shù)和構(gòu)思上體現(xiàn)出了虛擬現(xiàn)實相結(jié)合的概念。本排故實驗涉及汽車的全套實驗，包含工程環(huán)境、原理實驗、排故儀器檢測、二維仿真環(huán)境和操控環(huán)境。系統(tǒng)構(gòu)造與汽車拆裝雷同，只是條件觸發(fā)有所變化，操作動作對象不同，其技能度要求比汽車拆裝技能要求低，觀察效應(yīng)比汽車涵蓋范圍要高，專業(yè)知識要求更廣，聯(lián)想度要高，要求一個實驗要同時在原理理解上、結(jié)構(gòu)構(gòu)造上、故障引發(fā)上、排除方法上以及檢測故障點上都有明確的形象化展現(xiàn)，都有明確的線索和答案。

五、導(dǎo)航路徑設(shè)計的研究

將系統(tǒng)的工科設(shè)計轉(zhuǎn)換為游戲教學(xué)設(shè)計的難點和重點就是：如何將系統(tǒng)的教學(xué)體系按照不同的視點進行分類組合交織，如何在游戲的特性下能讓學(xué)習(xí)者不但能漫游到所有知識點和故障點，而且問題還能以專業(yè)或者游戲的思維引出，即在尋找知識或判斷故障的路徑中就要充滿沖突、填空、揭秘、選擇等系列的游戲設(shè)計方法，而且構(gòu)造的形式和邏輯要符合專業(yè)認(rèn)知規(guī)律和玩家的心理。這樣封裝式導(dǎo)航路徑設(shè)計就構(gòu)造了以大視點為基礎(chǔ)的、以路徑為問題引出的、以最小教學(xué)單元為解惑體驗結(jié)點的自系統(tǒng)，整個路徑的設(shè)計體現(xiàn)了問題和問題、知識和知識之間的關(guān)系，學(xué)習(xí)者在整個路徑引導(dǎo)的游戲過程中獲得漫游、探究、體驗、判斷、被誤會等系列的體驗內(nèi)容。

路徑葉結(jié)點課程資源設(shè)計是汽車游戲化設(shè)計的特型化設(shè)計，與其他的集中式課程資源有非常大的區(qū)別，該設(shè)計以問題最小單元為出發(fā)點，以解決故障問題為導(dǎo)向，進行知識點和故障排故點的融合教學(xué)，學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)空間內(nèi)邊探索邊實踐，沒有固定的學(xué)習(xí)模式，學(xué)習(xí)者可以根據(jù)故障視點路徑進行探究性學(xué)習(xí)，可以根據(jù)某一個知識點進行試驗性學(xué)習(xí)，也可以根據(jù)排故實驗進行前導(dǎo)性學(xué)習(xí)。整體資源設(shè)計不僅包括錄課視頻、動畫資源等，更包括各種視點的漫游路徑和分支判斷組合路徑，學(xué)習(xí)者經(jīng)過問題的判斷打開對應(yīng)葉結(jié)點課程資源講解，完成對知識的學(xué)習(xí)過程。

封裝式導(dǎo)航路徑設(shè)計充分體現(xiàn)了游戲的本質(zhì)和專業(yè)背景導(dǎo)向，設(shè)計包含系統(tǒng)漫游型導(dǎo)航、以知識點為基礎(chǔ)的導(dǎo)航、以故障為基礎(chǔ)的導(dǎo)航、以實習(xí)實訓(xùn)為教學(xué)的解析導(dǎo)航、以觀察目標(biāo)的仿真導(dǎo)航、以技能為基礎(chǔ)的拆裝實驗導(dǎo)航和以拓展知識空間的名車導(dǎo)航等。游戲教學(xué)中教師要將問題按照主題故事的要素設(shè)計空間環(huán)境和元素，并根據(jù)空間環(huán)境和元素設(shè)計學(xué)習(xí)導(dǎo)航。導(dǎo)航的設(shè)計要根據(jù)學(xué)習(xí)者的能力水平設(shè)置，能夠貫徹教師的意志和要求，讓學(xué)習(xí)者根據(jù)自身需要，規(guī)劃自己的學(xué)習(xí)路徑。導(dǎo)航既能體現(xiàn)教學(xué)的主體內(nèi)容和主線活動，又能夠讓學(xué)習(xí)者完成對知識的探索，該學(xué)習(xí)導(dǎo)航具有智能性。

圖7列舉了汽車學(xué)習(xí)中的發(fā)動機課程學(xué)習(xí)視點，該課程的導(dǎo)航設(shè)計分為章節(jié)導(dǎo)航、知識點導(dǎo)航和故障引發(fā)學(xué)習(xí)導(dǎo)航。其中章節(jié)導(dǎo)航是按照傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)思路，包含了問題引入、學(xué)習(xí)指導(dǎo)、內(nèi)容精講、實操技能、總結(jié)評價和知識能力拓展，該導(dǎo)航是為了課程專業(yè)學(xué)習(xí)人員而設(shè)計的;知識點導(dǎo)航設(shè)計如圖8所示，按照發(fā)動機本身的構(gòu)造系統(tǒng)以知識點為導(dǎo)航進行設(shè)計，比如曲柄連桿機構(gòu)、配氣機、燃料供應(yīng)系統(tǒng)、冷卻系等，適合有一定相關(guān)知識和技能經(jīng)驗的學(xué)習(xí)者或者考證人員使用;故障引發(fā)學(xué)習(xí)導(dǎo)航則是根據(jù)汽車各個系統(tǒng)可能引發(fā)的故障為索引進行設(shè)計的，比如進氣系統(tǒng)、點火系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)和排放控制系統(tǒng)等，并以此設(shè)計了故障樹框架，方便排故人員的使用學(xué)習(xí)。

本文提出的結(jié)構(gòu)性設(shè)計方法對工科課程游戲化有一定的實用性和普遍性，以最小單元為基礎(chǔ)的封裝設(shè)計結(jié)構(gòu)為系統(tǒng)視點的任意擴展和組合提供了可能性，以路徑和葉結(jié)點組成的故事敘事更加擴展了空間敘事張力，為學(xué)習(xí)者構(gòu)建自己的知識體系提供了良好的學(xué)習(xí)體驗空間。

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（編輯：魯利瑞）