導(dǎo)語：小學(xué)數(shù)學(xué)教育游戲設(shè)計理論研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

【摘要】基于國內(nèi)外關(guān)于教育游戲研究的基礎(chǔ)上，筆者將教育游戲引入小學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)，設(shè)計與制作一款基于Unity的小學(xué)數(shù)學(xué)教育游戲。主要從三個方面闡釋其內(nèi)容，即研究的背景、現(xiàn)狀以及意義的概述;從教育游戲的特點、小學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的特點、教育游戲引入小學(xué)數(shù)學(xué)的應(yīng)用價值等方面分析了教育游戲引入小學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的優(yōu)異性;對Unity軟件的簡單介紹。

【關(guān)鍵詞】Unity;教育游戲;小學(xué)數(shù)學(xué);設(shè)計

一、課題的研究背景、現(xiàn)狀及意義探究

(一)課題的研究背景。科技進(jìn)步，游戲產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展?！?015年中國游戲產(chǎn)業(yè)報告》正式公布了2015年中國游戲產(chǎn)業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)，報告顯示，2015年，中國游戲用戶數(shù)達(dá)到5．34億人，同比增長3．3%;中國游戲市場實際銷售收入達(dá)到1407．0億元人民幣，同比增長22．9%。如此高的增長率說明中國的游戲產(chǎn)業(yè)仍然處于一個較高速發(fā)展時期，中國的游戲市場成為全球矚目的市場，同時，也在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用行業(yè)中較受重視;新課程改革，教育游戲順應(yīng)趨勢?！稊?shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》提出:“要讓學(xué)生在參與特定的數(shù)學(xué)活動，在具體情境中初步認(rèn)識對象的特征，獲得一些體驗，所謂體驗，就是讓學(xué)生親歷經(jīng)驗，不但有助于通過多種活動探究和獲取數(shù)學(xué)知識，更重要的是學(xué)生在體驗中能夠逐步掌握數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的一般規(guī)律和方法?！倍逃螒蚩梢詠韼椭鷮W(xué)生學(xué)習(xí)，虛擬再現(xiàn)情景，讓學(xué)習(xí)更有趣，使學(xué)生有機(jī)會體會在“做”中“學(xué)”，順應(yīng)新課程改革的要求;信息時代到來，學(xué)習(xí)方式發(fā)生變革。當(dāng)社會進(jìn)入到信息化社會的時候，計算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)成為了兩大技術(shù)杠桿，把學(xué)習(xí)與教育游戲結(jié)合在一起，可促使傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式向新的學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變。通過使用教育游戲，可以使小學(xué)生在虛擬情境中輕松愉快地學(xué)習(xí)，如果再在游戲中逐步地完成學(xué)習(xí)任務(wù)，則可以很好的提高學(xué)習(xí)效果。(二)本課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。教育游戲作為一種新的教育方式，能夠吸引學(xué)生更快地投入到學(xué)習(xí)情境中，引起了國內(nèi)外許多學(xué)者的關(guān)注，同時學(xué)者們對教育游戲開展了大量的理論探索與教學(xué)實踐。1．國外研究現(xiàn)狀:工業(yè)革命之后，西方國家特別重視教育的發(fā)展，在教育游戲理論與實踐方面的研究也有了很大的起色。其中，美國教育家MarcPrensky在數(shù)字游戲教育價值方面的研究較為突出，他的著作《DigitalGame－BasedLearning》詳細(xì)介紹了數(shù)字化游戲?qū)W習(xí)的理論、游戲化學(xué)習(xí)概念、怎樣進(jìn)行游戲化學(xué)習(xí)和游戲化學(xué)習(xí)在教育、商業(yè)、軍事、培訓(xùn)的具體應(yīng)用。此外，Game2Traing與Cryo游戲公司長期專注于教育游戲的開發(fā)研究，還特別關(guān)注何種游戲適合何種年齡段人群的問題，開發(fā)出了許多適合不同層次用戶的教育游戲。2．國內(nèi)研究現(xiàn)狀:在國內(nèi)，教育游戲的研究起步相對較晚，教育游戲理論與實踐的研究還處于探索起步階段。其中，尚俊杰團(tuán)隊比較突出。在理論研究方面，尚俊杰、蔣宇和莊邵勇出版了國內(nèi)第一部教育游戲著作《游戲的力量》，以體驗學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)為學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)，提出了游戲化探究學(xué)習(xí)模式(Game－BasedInquiryLearning，GIL)，這種學(xué)習(xí)以體驗學(xué)習(xí)理論為基礎(chǔ)，采用以游戲為主要的學(xué)習(xí)環(huán)境來進(jìn)行科學(xué)探究學(xué)習(xí)，目的在于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力以及合作學(xué)習(xí)能力。在實踐研究中，與香港中文大學(xué)資訊科技教育促進(jìn)中心合作，推出了第一款游戲產(chǎn)品《農(nóng)場狂想曲》，也是國內(nèi)第一部較為完善的教育游戲著作。不斷地研究、改進(jìn)，在2009年，又推出了更為完善的《農(nóng)場狂想曲2》教育游戲。目前，在國內(nèi)此研究依舊是教育游戲?qū)嵺`研究中的前沿，成為了把教育游戲引入基礎(chǔ)教育的良好典范。國內(nèi)教育游戲在應(yīng)用模式和策略等方面還尚未形成系統(tǒng)性的研究成果。因此，國內(nèi)教育游戲理論與實踐的研究還有很長的路要走。(三)本課題研究的意義。利用計算機(jī)技術(shù)進(jìn)行教育游戲編程，設(shè)計精致的美工，提供豐富的學(xué)習(xí)資源，把傳統(tǒng)的書本知識直觀地展現(xiàn)，能夠培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，喚醒學(xué)生的積極思考，增強學(xué)生的人文情懷。在學(xué)習(xí)過程中，游戲可以使學(xué)生自愿學(xué)習(xí)、接受挑戰(zhàn)，富有挑戰(zhàn)的游戲關(guān)卡也有利于提高學(xué)習(xí)效率;在教學(xué)過程中，學(xué)習(xí)者由被動接收轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃尤W(xué)，教學(xué)設(shè)計與教育游戲的結(jié)合可以輕松解決教學(xué)重點、難點，豐富了教學(xué)課堂。尤其對于小學(xué)生而言，教育游戲更符合他們的年齡特點與認(rèn)知需要，也順應(yīng)了新課程改革標(biāo)準(zhǔn)的需求。

二、教育游戲與小學(xué)數(shù)學(xué)課程的整合

目前，國內(nèi)對教育游戲的定義主要存在兩種觀點:一是《中國遠(yuǎn)程教育》雜志市場研究室在2004年的《教育游戲產(chǎn)業(yè)研究報告》中提出的，將教育游戲定義為:“能夠培養(yǎng)游戲使用者的知識、技能、智力、情感、態(tài)度、價值觀，并具有一定教育意義的計算機(jī)游戲類軟件”。二是由國內(nèi)學(xué)者祝智庭提出的“娛教技術(shù)”，他指出教育游戲的定義是“以尊重學(xué)習(xí)者當(dāng)前的生活價值為基礎(chǔ)，通過創(chuàng)建、使用與管理恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)過程和資源以促進(jìn)學(xué)習(xí)者的生活體驗和樂趣與教育目的及手段相融合的理論與實踐”。結(jié)合這兩方面的含義，作者認(rèn)為教育游戲就是現(xiàn)代信息技術(shù)與課程資源結(jié)合產(chǎn)物，它把學(xué)習(xí)內(nèi)容以娛樂的方式呈現(xiàn)給學(xué)習(xí)者，創(chuàng)設(shè)了一種具有趣味性、體驗性、挑戰(zhàn)性、交互性的學(xué)習(xí)環(huán)境，其目的是讓學(xué)習(xí)者能夠掌握知識、提高技能、發(fā)展智力，以期最終達(dá)到教學(xué)目的計算機(jī)游戲軟件。教育游戲在不同的表現(xiàn)形式中會被分為不同的種類。目前主要從傳播媒介、教育目標(biāo)、教育內(nèi)容這三方面來分類。本課題的教育游戲從傳播媒介方面來看屬于單機(jī)版教育游戲，從教育目標(biāo)方面來看屬于單一學(xué)科知識教育游戲，從教育內(nèi)容方面來看屬于動作技能類教育游戲。教育游戲具有教育性、趣味性、交互性、環(huán)境虛擬性的特點。數(shù)學(xué)作為一門基礎(chǔ)性學(xué)科，在小學(xué)教育和生活中擔(dān)任著不可替代的角色、發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。鑒于數(shù)學(xué)學(xué)科具有嚴(yán)密的邏輯性和高度的抽象性特點，小學(xué)生受思維發(fā)展水平的制約等影響因素，小學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)這一過程需要教師悉心指導(dǎo)、需要感性材料支持、需要循序漸進(jìn)的進(jìn)行和需要結(jié)合數(shù)學(xué)活動。鑒于上面提到的教育游戲的四個特性和小學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)“四個需要”，發(fā)現(xiàn)教育游戲的特點恰恰滿足了小學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的“四個需要”。如果把教育游戲恰當(dāng)?shù)匾氲叫W(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中，則可以增加小學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的趣味性、現(xiàn)實性及知識的豐富性，提高學(xué)習(xí)效率，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力、動手實踐能力，使學(xué)習(xí)者快樂、主動地學(xué)習(xí)。

三、Unity引擎的簡單介紹

Unity引擎是本課題中的教育游戲開發(fā)使用的技術(shù)平臺，下面將對Unity引擎做簡單介紹，希望大家對游戲引擎有初步了解。Unity是一款跨平臺的專業(yè)游戲引擎，由UnityTechnologies公司開發(fā)，它可以被用來創(chuàng)建各種2D和3D的游戲，之后可以部署到各種游戲平臺上運行。具有跨平臺性良好、支持自動資源導(dǎo)入、物理計算精準(zhǔn)等特點。Unity軟件不斷改進(jìn)，逐漸演進(jìn)成一個跨平臺的、方便易用的、高度整合的集成開發(fā)環(huán)境，成為同類軟件產(chǎn)品中的佼佼者。在Unity游戲開發(fā)中，腳本語言起著至關(guān)重要的作用，游戲?qū)ο箝g的邏輯關(guān)系需要通過腳本來實現(xiàn)，游戲關(guān)卡的設(shè)計、各種角色的運動、場景的資源管理等，其背后都是腳本在驅(qū)動。Unity支持三種編程語言，即JavaScript(也稱為UnityScript)、C#和Boo。其中C#屬于面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，其語法接近于流行的高級編程語言C++、Java等，在編程思想上更符合Unity引擎的原理，并且C#使用較為廣泛，因此，本課題中教育游戲的開發(fā)以C#語言為主。Unity引擎中自身含有許多可直接使用的包，可直接載入或根據(jù)游戲的設(shè)計需求簡單修改后載入到項目中，對游戲的制作和開發(fā)帶來了極大的方便。Unity軟件編輯器可以在MacOS、Linux、Windows等多種主流操作系統(tǒng)中運行，并且開發(fā)出的游戲軟件也可部署到各種PC、移動終端中。此外，的文件還可以為．exe、．a(chǎn)pk、．swf等多種格式。豐富的平臺和多樣化的文件格式為教育游戲與移動學(xué)習(xí)的結(jié)合提供優(yōu)越的條件，使Unity在開發(fā)者中深受歡迎。

四、教育游戲設(shè)計

對小學(xué)生而言，進(jìn)入到小學(xué)三年級才剛剛開始認(rèn)識分?jǐn)?shù)、學(xué)習(xí)分?jǐn)?shù)的相關(guān)知識。相對于整數(shù)、自然數(shù)，分?jǐn)?shù)的表示、比較和計算等方面都有些特別。為了加深學(xué)習(xí)者對分?jǐn)?shù)的認(rèn)識，檢驗學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果以及鍛煉其數(shù)學(xué)思維反應(yīng)能力，本游戲的內(nèi)容為分?jǐn)?shù)的基礎(chǔ)知識。主要包括真、假分?jǐn)?shù)的判斷，真分?jǐn)?shù)、假分?jǐn)?shù)、整數(shù)的大小比較兩部分知識。通過游戲達(dá)到兩個教學(xué)目標(biāo):第一，快速判斷真、假分?jǐn)?shù);第二，分?jǐn)?shù)大小的比較。由于呈現(xiàn)知識內(nèi)容的載體為水果，因此游戲取名為“DigitFruit(數(shù)字水果)”。游戲中的水果在屏幕中出現(xiàn)時長較短，這要求學(xué)習(xí)者熟練掌握知識內(nèi)容并快速做出判斷。第一個關(guān)卡，游戲者不論誤切或漏切多少水果，游戲都不會自動結(jié)束，只需切開五個表示正確的水果，即可進(jìn)入下一關(guān)卡，為游戲者提供了無限的機(jī)會，游戲難度較低。第二個關(guān)卡，游戲者需要快速地判斷屏幕中出現(xiàn)的每個水果，并做出相應(yīng)處理，一共只有五次判斷錯誤的機(jī)會，機(jī)會用完后，自動結(jié)束游戲，游戲難度有所上升。馬穎峰在研究探究式教育游戲的學(xué)習(xí)交互設(shè)計中提出教學(xué)游戲活動由三個交互層面來完成:第一，教學(xué)游戲?qū)ο笈c機(jī)器界面的操作交互，例如鼠標(biāo)、鍵盤操作等;第二，游戲者與學(xué)習(xí)元素信息之間的交互，例如，在游戲中出現(xiàn)表示正確的水果，必須快速判斷，然后做出相應(yīng)反應(yīng);第三，游戲者原有的知識概念和教學(xué)游戲中的新知識概念的交互。本課題的教育游戲既可以安裝到PC電腦設(shè)備上使用，也可以安裝到基于Android系統(tǒng)的移動設(shè)備上運用。因此，“DigitFruit”教育游戲使用的交互方式主要有按鈕、鼠標(biāo)劃動或手觸劃動和音樂提示三種交互方式。在游戲主場景是通過用點擊按鈕的方式開始游戲，在游戲活動過程中以劃動光刀的形式來切開水果對象，游戲者還可以根據(jù)音樂提示來了解自己判斷正誤的情況。本游戲的交互方式與“水果忍者”游戲相類似。

【參考文獻(xiàn)】

［1］張書?。疁\議小學(xué)數(shù)學(xué)新課改［J］．東西南北:教育觀察，2009(7)

［2］崔冠男．基于Unity3D的初中地理教育游戲設(shè)計與應(yīng)用研究［D］．寧夏大學(xué)，2014

［3］呂森林．教育游戲產(chǎn)業(yè)研究報告［J］．中國遠(yuǎn)程教育，2004(22)

［4］孫蒞文，鄧鵬，祝智庭．基于娛教技術(shù)的體驗學(xué)習(xí)環(huán)境構(gòu)建［J］．中國電化教育，2005(7)

作者:楊帆 單位:上海師范大學(xué)教育學(xué)院