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【摘要】基于國內外關于教育游戲研究的基礎上，筆者將教育游戲引入小學數學學習，設計與制作一款基于Unity的小學數學教育游戲。主要從三個方面闡釋其內容，即研究的背景、現狀以及意義的概述;從教育游戲的特點、小學數學學習的特點、教育游戲引入小學數學的應用價值等方面分析了教育游戲引入小學數學學習的優異性;對Unity軟件的簡單介紹。

【關鍵詞】Unity;教育游戲;小學數學;設計

一、課題的研究背景、現狀及意義探究

(一)課題的研究背景。科技進步，游戲產業快速發展。《2015年中國游戲產業報告》正式公布了2015年中國游戲產業相關數據，報告顯示，2015年，中國游戲用戶數達到5．34億人，同比增長3．3%;中國游戲市場實際銷售收入達到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業仍然處于一個較高速發展時期，中國的游戲市場成為全球矚目的市場，同時，也在計算機網絡應用行業中較受重視;新課程改革，教育游戲順應趨勢。《數學課程標準》提出:“要讓學生在參與特定的數學活動，在具體情境中初步認識對象的特征，獲得一些體驗，所謂體驗，就是讓學生親歷經驗，不但有助于通過多種活動探究和獲取數學知識，更重要的是學生在體驗中能夠逐步掌握數學學習的一般規律和方法。”而教育游戲可以來幫助學生學習，虛擬再現情景，讓學習更有趣，使學生有機會體會在“做”中“學”，順應新課程改革的要求;信息時代到來，學習方式發生變革。當社會進入到信息化社會的時候，計算機和互聯網成為了兩大技術杠桿，把學習與教育游戲結合在一起，可促使傳統的學習方式向新的學習方式轉變。通過使用教育游戲，可以使小學生在虛擬情境中輕松愉快地學習，如果再在游戲中逐步地完成學習任務，則可以很好的提高學習效果。(二)本課題國內外研究現狀。教育游戲作為一種新的教育方式，能夠吸引學生更快地投入到學習情境中，引起了國內外許多學者的關注，同時學者們對教育游戲開展了大量的理論探索與教學實踐。1．國外研究現狀:工業革命之后，西方國家特別重視教育的發展，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在數字游戲教育價值方面的研究較為突出，他的著作《DigitalGame－BasedLearning》詳細介紹了數字化游戲學習的理論、游戲化學習概念、怎樣進行游戲化學習和游戲化學習在教育、商業、軍事、培訓的具體應用。此外，Game2Traing與Cryo游戲公司長期專注于教育游戲的開發研究，還特別關注何種游戲適合何種年齡段人群的問題，開發出了許多適合不同層次用戶的教育游戲。2．國內研究現狀:在國內，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第一部教育游戲著作《游戲的力量》，以體驗學習和探究學習為學習理論基礎，提出了游戲化探究學習模式(Game－BasedInquiryLearning，GIL)，這種學習以體驗學習理論為基礎，采用以游戲為主要的學習環境來進行科學探究學習，目的在于提高學生的學習興趣，培養和發展學生的科學探究能力以及合作學習能力。在實踐研究中，與香港中文大學資訊科技教育促進中心合作，推出了第一款游戲產品《農場狂想曲》，也是國內第一部較為完善的教育游戲著作。不斷地研究、改進，在2009年，又推出了更為完善的《農場狂想曲2》教育游戲。目前，在國內此研究依舊是教育游戲實踐研究中的前沿，成為了把教育游戲引入基礎教育的良好典范。國內教育游戲在應用模式和策略等方面還尚未形成系統性的研究成果。因此，國內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。利用計算機技術進行教育游戲編程，設計精致的美工，提供豐富的學習資源，把傳統的書本知識直觀地展現，能夠培養學生的學習興趣，喚醒學生的積極思考，增強學生的人文情懷。在學習過程中，游戲可以使學生自愿學習、接受挑戰，富有挑戰的游戲關卡也有利于提高學習效率;在教學過程中，學習者由被動接收轉變為主動去學，教學設計與教育游戲的結合可以輕松解決教學重點、難點，豐富了教學課堂。尤其對于小學生而言，教育游戲更符合他們的年齡特點與認知需要，也順應了新課程改革標準的需求。

二、教育游戲與小學數學課程的整合

目前，國內對教育游戲的定義主要存在兩種觀點:一是《中國遠程教育》雜志市場研究室在2004年的《教育游戲產業研究報告》中提出的，將教育游戲定義為:“能夠培養游戲使用者的知識、技能、智力、情感、態度、價值觀，并具有一定教育意義的計算機游戲類軟件”。二是由國內學者祝智庭提出的“娛教技術”，他指出教育游戲的定義是“以尊重學習者當前的生活價值為基礎，通過創建、使用與管理恰當的技術過程和資源以促進學習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”。結合這兩方面的含義，作者認為教育游戲就是現代信息技術與課程資源結合產物，它把學習內容以娛樂的方式呈現給學習者，創設了一種具有趣味性、體驗性、挑戰性、交互性的學習環境，其目的是讓學習者能夠掌握知識、提高技能、發展智力，以期最終達到教學目的計算機游戲軟件。教育游戲在不同的表現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、教育內容這三方面來分類。本課題的教育游戲從傳播媒介方面來看屬于單機版教育游戲，從教育目標方面來看屬于單一學科知識教育游戲，從教育內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、環境虛擬性的特點。數學作為一門基礎性學科，在小學教育和生活中擔任著不可替代的角色、發揮著至關重要的作用。鑒于數學學科具有嚴密的邏輯性和高度的抽象性特點，小學生受思維發展水平的制約等影響因素，小學數學學習這一過程需要教師悉心指導、需要感性材料支持、需要循序漸進的進行和需要結合數學活動。鑒于上面提到的教育游戲的四個特性和小學數學學習“四個需要”，發現教育游戲的特點恰恰滿足了小學數學學習的“四個需要”。如果把教育游戲恰當地引入到小學數學學習中，則可以增加小學數學學習的趣味性、現實性及知識的豐富性，提高學習效率，培養學生的創造能力、動手實踐能力，使學習者快樂、主動地學習。

三、Unity引擎的簡單介紹

Unity引擎是本課題中的教育游戲開發使用的技術平臺，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游戲引擎，由UnityTechnologies公司開發，它可以被用來創建各種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、支持自動資源導入、物理計算精準等特點。Unity軟件不斷改進，逐漸演進成一個跨平臺的、方便易用的、高度整合的集成開發環境，成為同類軟件產品中的佼佼者。在Unity游戲開發中，腳本語言起著至關重要的作用，游戲對象間的邏輯關系需要通過腳本來實現，游戲關卡的設計、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#屬于面向對象的編程語言，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，可直接載入或根據游戲的設計需求簡單修改后載入到項目中，對游戲的制作和開發帶來了極大的方便。Unity軟件編輯器可以在MacOS、Linux、Windows等多種主流操作系統中運行，并且開發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、．apk、．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習的結合提供優越的條件，使Unity在開發者中深受歡迎。

四、教育游戲設計

對小學生而言，進入到小學三年級才剛剛開始認識分數、學習分數的相關知識。相對于整數、自然數，分數的表示、比較和計算等方面都有些特別。為了加深學習者對分數的認識，檢驗學習者的學習效果以及鍛煉其數學思維反應能力，本游戲的內容為分數的基礎知識。主要包括真、假分數的判斷，真分數、假分數、整數的大小比較兩部分知識。通過游戲達到兩個教學目標:第一，快速判斷真、假分數;第二，分數大小的比較。由于呈現知識內容的載體為水果，因此游戲取名為“DigitFruit(數字水果)”。游戲中的水果在屏幕中出現時長較短，這要求學習者熟練掌握知識內容并快速做出判斷。第一個關卡，游戲者不論誤切或漏切多少水果，游戲都不會自動結束，只需切開五個表示正確的水果，即可進入下一關卡，為游戲者提供了無限的機會，游戲難度較低。第二個關卡，游戲者需要快速地判斷屏幕中出現的每個水果，并做出相應處理，一共只有五次判斷錯誤的機會，機會用完后，自動結束游戲，游戲難度有所上升。馬穎峰在研究探究式教育游戲的學習交互設計中提出教學游戲活動由三個交互層面來完成:第一，教學游戲對象與機器界面的操作交互，例如鼠標、鍵盤操作等;第二，游戲者與學習元素信息之間的交互，例如，在游戲中出現表示正確的水果，必須快速判斷，然后做出相應反應;第三，游戲者原有的知識概念和教學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電腦設備上使用，也可以安裝到基于Android系統的移動設備上運用。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】

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［2］崔冠男．基于Unity3D的初中地理教育游戲設計與應用研究［D］．寧夏大學，2014

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［4］孫蒞文，鄧鵬，祝智庭．基于娛教技術的體驗學習環境構建［J］．中國電化教育，2005(7)

作者:楊帆 單位:上海師范大學教育學院