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摘要：該研究以安全標志為教育內(nèi)容進行教學設(shè)計，基于心流理論提出了安全教育游戲設(shè)計理論框架，本著教育性和娛樂性相平衡的原則，經(jīng)過需求分析、教學設(shè)計、游戲開發(fā)與測試，開發(fā)了一款《安全標志消消樂》的安全游戲，在小學生安全教育方面，并進行了對比實驗研究，結(jié)果顯示，教育游戲比普通教學方法對小學生的安全教育效果更佳。

關(guān)鍵詞：教育游戲；心流理論；安全教育；小學生

1背景

寓教于樂是很多年前人們就開始探討的問題，教育游戲?qū)⒂螒蜃鳛橥鈿ぁ⒅R作為內(nèi)核結(jié)合起來，讓學習者可以更輕松、更深入地進行學習。自2004年，大眾游戲產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)向教育游戲產(chǎn)業(yè)，有較大發(fā)展?jié)摿Α?017年，教育部印發(fā)的《義務(wù)教育小學科學課程標準》中明確提到“科學游戲是科學學習的有效方式之一”。目前教育游戲應(yīng)用最廣泛的有操練測試類、探究感悟類[1]。目前國內(nèi)不乏優(yōu)秀的教育游戲，比如培養(yǎng)學生編程能力的“編程貓”，鍛煉學生解決問題能力的《農(nóng)場狂想曲》用戶反響較好。但也不乏一些問題游戲，如濫用游戲元素，這些教育游戲不僅達不到本身的教育目的，甚至導致學生沉迷其中。最突出的問題是教育性與娛樂性的失衡。心流理論發(fā)現(xiàn)了人們的最佳學習和工作狀態(tài)，學習方面，心流理論認為產(chǎn)生心流體驗的學生能產(chǎn)生高效的學習[2]，對教育游戲的設(shè)計與開發(fā)有較高的指導價值。鑒于此，該研究結(jié)合教學設(shè)計，以中小學生安全教育游戲為例，提出基于心流理論的教育游戲設(shè)計框架，接著按照設(shè)計框架開發(fā)了一款《安全標識消消樂》，通過對比實驗，對該游戲效果進行了評估。

2教育游戲和心流理論

2.1教育游戲

教育游戲最早被稱為嚴肅游戲，起源于20世紀80年代美國教育專家對電視游戲教育價值的研究，提出教育游戲有益于學生學習和成長。國內(nèi)對教育游戲的研究起步較晚，目前沒有明確定義。祝智庭教授從哲學角度對教育游戲進行定義：教育游戲是將生命的體驗與樂趣變?yōu)閷W習的目的與手段的一套工具和方法論[3]。認為教育游戲是為學習者提供體驗和感受樂趣的工具和手段，是一種輔助學習的工具。田愛奎教授則將教育游戲定義為借助于計算機、網(wǎng)絡(luò)、多媒體等數(shù)字化媒介，具有一定教育意義的計算機游戲[4]。尚俊杰教授等通過實例研究，提出教育游戲可以激發(fā)學生動機，可以學到各種知識，可以培養(yǎng)學生手眼互動等基本能力、還能培養(yǎng)解決問題的高階思維能力[5]。總之，教育游戲也是普通電子游戲的一種，比普通游戲更具有教育目的，具有教育與娛樂性并重的特性。設(shè)計研究方面，張屹教授等在《EDR視域下教育游戲的探究與開發(fā)》一書中基于教育設(shè)計研究對教育游戲的設(shè)計與開發(fā)進行了深入探究，提出四個設(shè)計原則：針對性原則、普遍性原則、平衡性原則以及創(chuàng)新性原則[6]。針對性指教育游戲的教育內(nèi)容要具體，有指向性。普遍性指能夠普遍適用于大多數(shù)學生。平衡性強調(diào)游戲挑戰(zhàn)與技能水平的平衡。創(chuàng)新性原則指能夠激發(fā)學生想象力、創(chuàng)造力。

2.2心流理論

心流理論(FlowTheory)最初由美國心理學家M.Csikszent⁃mihalyi通過觀察人們在從事各自工作時的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)并提出當人們被某種事情完全吸引時,他們會陷入一種以狹窄聚焦意識為特征的經(jīng)驗?zāi)Ｊ剑谶@過程中人們僅對明確的目標和具體的反饋有反應(yīng)、喪失時間意識[7]。這時候就稱進入了心流狀態(tài)。他認為這是工作學習的最佳狀態(tài)。米哈里工作組通過實驗研究總結(jié)出八種工作狀態(tài)，根據(jù)不同的挑戰(zhàn)和技能的組合，人們的工作體驗包括淡漠、輕松、厭倦、掌控、心流、激發(fā)、焦慮、擔心[8]。這八種狀態(tài)在條件發(fā)生變化時相互轉(zhuǎn)換，比如心流狀態(tài)下，當挑戰(zhàn)系數(shù)提高，容易進入激發(fā)態(tài)，喚醒創(chuàng)造潛力。隨后經(jīng)過進一步研究，米哈里工作組歸納出有利于心流產(chǎn)生的一些要素：明確的目標、及時的反饋、應(yīng)對挑戰(zhàn)的技巧、行為和意識一體、全神貫注、喪失自我意識等[10]。以上條件不必全部滿足也能實現(xiàn)心流狀態(tài)。心流理論對挑戰(zhàn)和技能之間關(guān)系的揭示，為創(chuàng)建有利于產(chǎn)生心流的環(huán)境提供了有力的依理論依據(jù)。沒有合適的理論支撐，簡單的將娛樂性和教育性結(jié)合在一起，難免與設(shè)計目標南轅北轍。心流理論注重心流體驗的產(chǎn)生與實現(xiàn)，因此心流理論能夠為教育游戲的研究和開發(fā)提供科學有效的設(shè)計策略和創(chuàng)新視角。

3構(gòu)建心流理論的教育游戲框架—以安全標識消消樂為例

3.1心流理論與教育游戲

過去的研究證明，人機交互中的娛樂性對人們產(chǎn)生心流體驗有積極作用。JaneWebster以此為基礎(chǔ)，將研究聚焦在人機交互中產(chǎn)生心流體驗的維度和關(guān)聯(lián)上,通過實驗證明了他的假設(shè)，控制感、注意力集中、好奇心以及興趣等因素有助于用戶人機交互中產(chǎn)生心流體驗[2]。Fong-LingFu在他的教育游戲心流量表中，列出八個重要測量標準：目標清晰度、集中注意力、反饋、挑戰(zhàn)、自主性、沉浸感、社交、知識增長[11]。其中知識增長要看是否增長了用戶的知識或技能、是否能夠掌握、是否嘗試運用它、有否將這部分知識與其他知識結(jié)合起來、有否渴望了解更多相關(guān)知識。他們認為教育游戲的最終目的還是要讓用戶知識或技能方面有一定的長進。綜合來看，教育游戲的娛樂性和教育性不可或缺，且如何將兩者平衡起來，既讓用戶學到知識又能體驗到快樂。

3.2構(gòu)建理論框架

文獻研究的基礎(chǔ)上，分析總結(jié)教育游戲特點，為解決教育性與娛樂性失衡的問題，設(shè)計了基于心流理論的教育游戲設(shè)計框架。明確目標。部分教育游戲，用戶在一開始接觸到時可能已經(jīng)了解該游戲提供哪些方面的知識，然后在交互和完成任務(wù)過程中獲得具體的學習目標。學習者明白了具體的學習目標和任務(wù)后，便能在游戲和學習過程中更快進入狀態(tài)。游戲設(shè)計時首先經(jīng)過分析學習者特征、確定教學內(nèi)容，然后確定教學目標。任務(wù)挑戰(zhàn)和用戶能力的平衡。要達到陳進的心流體驗，就需要提供用戶合適的挑戰(zhàn)難度，在設(shè)計上要注重技能與挑戰(zhàn)的平衡關(guān)系。[12]產(chǎn)生心流體驗最關(guān)鍵因素之一。當技能遠高于任務(wù)要求水平時，用戶往往感到無聊和厭倦。任務(wù)挑戰(zhàn)大于技能水平時，用戶就無法控制任務(wù)進程，束手無措，易產(chǎn)生焦慮感。只有用戶所掌握技能水平和任務(wù)挑戰(zhàn)相差不太大時，用戶易產(chǎn)生控制感和心流。所以游戲中要設(shè)置關(guān)卡，關(guān)卡逐級升高也代表技能水平要求越來越高。關(guān)卡就是來適應(yīng)不同用戶的技能水平或者不同時間的技能水平，避免用戶感到厭倦和焦慮，通過各關(guān)卡也能激發(fā)用戶內(nèi)在動機，完成挑戰(zhàn)的欲望。對于一些學習能力強的同學，升級速度快一些，也會給他們帶來成就感。及時反饋。成就動機理論作為激勵理論的重要部分,提出了人的3種需要,即成就需要、權(quán)利需要和親和需要。[13]完成任務(wù)并達到較高水平有利于用戶實現(xiàn)成就需要。根據(jù)斯金納的行為主義學習中強化理論，用戶在完成任務(wù)的過程中的行為屬于有操作性反應(yīng)。無論是正確操作或是錯誤操作都應(yīng)得到及時的反饋。根據(jù)學習者操作反應(yīng)情況，合理利用游戲獎勵機制，給予強化或者負強化。正強化產(chǎn)生的效果能夠使學習者提高自信力，負強化則使處于同樣錯誤的操作概率相對減小[14]。及時反饋有利于提高用戶技能，提高知識獲取速度。知識增長。教育游戲的出發(fā)點和落腳點都是寓教于樂，提高學習效率。用戶的體驗和知識增長，是檢驗?zāi)繕耸欠衩鞔_、設(shè)計挑戰(zhàn)與技能是否平衡、反饋是否合理的標準，也是檢驗教育游戲教育性和娛樂性的標準。用戶在使用過程中是否獲得愉悅感和成就感。創(chuàng)造心流理論，有利于深度學習的實現(xiàn)。[14]學習者是否達到教育目標、獲得知識，均作為調(diào)整修改以上流程的依據(jù)。

4《交通標志消消樂》教育游戲設(shè)計

該軟件以安全教育為主題，主要針對小學生，內(nèi)容具體為按安全標識的辨別。以消消樂為游戲形式，按照標志多少和難易程度設(shè)計關(guān)卡。

4.1需求分析

前端分析。該游戲的用戶群是小學生，年齡約為7-12歲，認知上水平還處于發(fā)展階段，思維水平從具體形象思維向抽象思維過渡，記憶以機械記憶為主；個性方面好動、好模仿等等。對安全的知識了解較少。國家對小學生安全教育越來越重視，根據(jù)《中小學幼兒園安全管理辦法》第五章第三十八條，學校應(yīng)當按照國家課程標準和地方課程設(shè)置要求，將安全教育納入教學內(nèi)容，對學生開展安全教育，培養(yǎng)學生的安全意識，提高學生的自我防護能力。

4.2教學設(shè)計

教育游戲以寓教于樂的形式將安全知識呈現(xiàn)，提高用戶學習效率，幫助他們更快更多的掌握安全知識。參考《我的第一套安全書》之安全警示標志系列，教學內(nèi)容擬定為安全警告標志、禁止標志以及提示標志的學習和識別。以連連看和消消樂的形式，多次重復知識點的形式，有利于學生加深記憶。該教育游戲教學目的是向中小學生普及安全知識，提高他們的安全意識，減少意外傷害的發(fā)生。

4.3游戲設(shè)計與開發(fā)

本階段對該教育游戲進行模塊設(shè)計，為體現(xiàn)娛樂性和教育性結(jié)合且平衡，將游戲形式定為消消樂，整體分為學習模塊和游戲模塊，學習模塊首先學習該軟件操作方法和游戲規(guī)則，另外對學習內(nèi)容進行認知。消消樂游戲模式為三連消，每一關(guān)游戲時間均為一分鐘，隨著標志數(shù)量的增加，辨別難度的增加，關(guān)卡級別累加。三個相同的連成一排即可消除，每消除一排即可得三分，上方繼續(xù)下落補充。出現(xiàn)四個相同的連成一排時，補充后的標志會產(chǎn)生特效，獎勵5分。每關(guān)得到100分以上則可通關(guān)，進入下一關(guān)學習。得分100分以下則不能通關(guān)，可選擇重玩游戲或者重新學習。游戲流程如圖3。游戲開發(fā)階段，游戲框架設(shè)計完成后，開始準備交互界面所需要的素材，網(wǎng)上下載安全警告標志之后利用Photoshop進行圖片處理。下載并利用Audio軟件處理音頻文件，然后導入到Unity3D2018.2.7軟件的Assets文件夾中。新建場景和畫布。場景是Unity3D里最基本的單元，每跳轉(zhuǎn)一個新的畫面都是跳轉(zhuǎn)到了另外的場景。利用Button按鈕組件實現(xiàn)跳轉(zhuǎn)功能。新建Prefab預制體，并給每個預制體命名。第二步，界面設(shè)計，游戲界面分辨率設(shè)計為1920*1080。利用Unity3D進行包括頁面和功能鍵的設(shè)計和制作。功能鍵來實現(xiàn)頁面跳轉(zhuǎn)以及人機交互功能，UI提供現(xiàn)成的組件，如Image、Button、Label和Textbox等。為吸引學習者注意，部分按鈕還利用Animation做了閃亮和旋轉(zhuǎn)的特效起強調(diào)作用。最后一步編寫代碼，主要功能由C#語言實現(xiàn)功能，借助Vi⁃sualStudio2017平臺編寫。代碼主要實現(xiàn)標志在設(shè)計好的標志在畫布中隨機出現(xiàn)，用戶滑動后消除三個相同標志，然后從上往下補充，同時還要進行60s倒計時和加分。60s結(jié)束時，如果分數(shù)達到100，則彈出畫面是否選擇下一關(guān)或者選擇退出游戲。反之，則進入重新學習模塊。代碼編寫中不可避免要修改和調(diào)試。添加配音。有趣的音樂背景使游戲氣氛更加活躍輕松。把準備好的音頻分別添加到場景中。測試、修改與反饋：游戲開發(fā)完成后，電腦端配置SDK、JA⁃VA環(huán)境，下載安裝AndroidStudio,為游戲開發(fā)到安卓手機端提供環(huán)境條件。軟件導出成.apk格式，復制到手機端，下載安裝，檢查運行是否流暢，功能實現(xiàn)情況，進而加以修改和完善。

5實驗研究

游戲開發(fā)、測試完成后，進行對該游戲效果進行實驗研究，通過對比實驗，收集和分析數(shù)據(jù)。參與本研究的小學生分別來自山東省內(nèi)兩所公立學校。

5.1研究對象

參與本次研究的學生總共37人，年齡大概為12歲。將被試平均分成實驗組和對照組,學生均表示之前沒有參與過此類實驗。

5.2研究工具

兩組學生學習模式均為自主學習，給實驗組被試《安全標志消消樂》游戲，給對照組學生幻燈片，幻燈片內(nèi)容主要包括交通標識的圖片及文字解釋。最后還有一份試題(百分制)，用來對學習效果進行測驗。

5.3研究過程

該研究主要有學習和測試兩個過程。其中參與游戲和觀看幻燈片都屬于學習階段。實驗組主要通過與軟件的操作交互進行體驗和學習，對照組學生主要通過觀看PPT學習知識。第二階段，兩組學生第一階段學習后，利用試題進行測驗，收集結(jié)果，檢查兩組的學習情況。

5.4結(jié)果分析

參與實驗共37人，回收有效測驗數(shù)34份。將實驗組和對照組兩組的測驗成績收集之后導入到SPSSforWindows24.0中進行配對樣本T檢驗。結(jié)果顯示，實驗組測試平均值為93.38，標準差為15.38。對照組成績平均值為80.15，標準差為14.02。(統(tǒng)計結(jié)果如表2。)從平均值來看，實驗組成績平均值較高。配對樣本相關(guān)性的相關(guān)水平小于0.05(R=-0.376)，概率大于顯著性水平0.05(p=0.137)，則說明兩組數(shù)據(jù)線性相關(guān)程度較弱。配對樣本t檢驗的顯著性水平小于0.05(p=0.040)，表示兩組成績具有顯著差異。即兩組測驗成績在95%的置信區(qū)間內(nèi)沒有明顯的線性相關(guān)關(guān)系，但是差異性較明顯，也就是說使用游戲?qū)W習比幻燈片形式的學習效果更好。

6結(jié)束語與展望

本研究意在實現(xiàn)教育游戲的教育性和娛樂性相平衡，既能給學生較好的心流體驗，又能提高學習者的認知效率。本文基于心流理論提出了安全教育游戲設(shè)計框架，經(jīng)過需求分析、教學設(shè)計、游戲開發(fā)與測試，開發(fā)了一款《安全標志消消樂》的安全游戲。經(jīng)實驗研究發(fā)現(xiàn)，這種形式的教育游戲比普通教學方法更加奏效。當然，本研究尚存在諸多不足，一方面，《安全標志消消樂》中的教學內(nèi)容不夠全面。另一方面，實證研究樣本較小。在今后的研究中，課題組將進一步完善游戲設(shè)計，完善相應(yīng)的效能型實證研究。

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作者:徐玉鳳 石連栓 單位:天津職業(yè)技術(shù)師范大學