一款基于化學知識的游戲框架設計

楊英梓

摘 ?要： 為了回避應試教育之乏味枯燥，結合高中化學知識和游戲激勵機制，提出將化學方程式和化學物質生成過程嵌入游戲各個環節的“化學城堡”游戲框架。通過游戲升級、玩家互動、建城材料制備和構造化學城堡，使玩家從化學知識小學渣變身為學霸和學帝，達到快樂學習并記憶方程式和熟悉實驗過程的目的。

關鍵詞： 化學方程式; 游戲; 快樂學習

中圖分類號：TP399 ? ? ? ? ?文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1006-8228（2015）01-40-02

Game framework design based on chemistry knowledge

Yang Yingzi

（Wuhan Foreign Languages School， Wuhan， Hubei 430021， China）

Abstract： Inthispaper， a "chemical castle" game framework is proposed， which combinesthe chemistry knowledge with game incentive mechanism. Chemical equations and material generation processes are embedded into the framework. Through game promoting，interacting with each other online， city constructing materials preparing and the chemistry castle building， players transform from "little slag" to "curve wrecker". The players can achieve the aim of easily remembering chemical equations and being familiar with the processes of experiments.

Key words： chemical equation; game; studying with fun

0 引言

以初中化學認知為基礎的高中化學，強調化學[1]是在原子、分子水平上研究物質的組成、結構、性質及其應用，其特征是研究分子和創造分子。我們在學習高中化學的過程中，雖然對死記硬背、聽寫罰抄的教學模式深感厭倦，但也知道化學課程的知識是不能回避的，因此迫切希望有更好的學習方法來鞏固所學內容。

通過觀察身邊的學生，發現游戲總是讓人樂此不疲，其升級獎勵模式[2]、動感變換畫面、趣味懸念的故事線索能夠吸引學生連續幾個小時深入聯系與鉆研，這一現象令我深受啟發。能不能為化學學習設計一款游戲，將化學知識融于游戲活動之中，使枯燥的知識點變得有趣自然。

通過對目前同學玩的比較典型的與學習相關的游戲進行調查發現，“文明帝國”[3]是一款建城游戲，該游戲在建立城池的過程中回顧人類發展進化歷史概念，通過建設、戰爭等積累獲取財富，用財富換取更高級的生產及戰爭裝備，以此升級進行更快速高級的建設和戰爭。文明帝國游戲的問題是可能會使玩者欲罷不能，一旦進入游戲，不斷的建設與升級貫穿24小時，游戲者不分晝夜積累財富與分數，這導致沉溺，最后就會忽視了知識概念本身而進入升級-建城-升級的惡性循環。

“我要當學霸”[4]是一款時間計劃游戲，每當學霸模式開啟，玩者再要進入其他游戲就被頻繁提醒，讓玩者不能安心玩游戲。該模式看似提供了約束機制，實則為家長、教師嘮叨監控的模擬，學生一般很快就放棄學霸模式，恢復常態。

“仿真化學實驗室”[5]嚴格說來不是游戲，它將化學實驗仿真到電腦界面上，使學生、教師能在任何時候觀察化學實驗現象，由于該軟件完全模擬實驗室場景，因此不具備游戲“迷人有趣”的特征，且不方便對大量化學方程式的記錄與記憶。

本文提出一款基于化學知識的游戲框架，目的是將化學知識點與游戲結合，以此提高同學的學習興趣，用升級分數等手段吸引玩者使用化學方程式構造材料物質裝備，進入幸福指數更高的城池，成為學霸、學神、學圣。

1 設計框架

在設計游戲時需要關注八個方面[6]，即：快樂的學習、知識的范圍、解決問題、體驗、游戲社區、多重身份、創造力、引起反射。該游戲技術上分為三個模塊，分別是知識模塊、分數模塊和界面模塊，如圖1所示。

[化學知識城堡][知識模塊][分數模塊][界面模塊]

圖1 ?化學知識城堡游戲模塊

知識模塊用于存儲高中化學所有知識點，知識點所對應的準確化學方程式，并形成每個方程式和分數的關系。

分數模塊記錄玩家的分數信息，以此形成玩家等級稱號和玩家權限，記錄玩家排行信息。玩家可以用分數換取財富。

界面模塊類似于廣告位，不同級別的玩家都有與其貢獻相關的城堡位置，玩家可以用財富換取物質，裝飾自己的城堡，發布求助和助人信息，發起團隊發布公告。

2 模塊設計

文獻[7]研究了化學的知識結構和認知結構的意義，以及二者之間的區別與聯系。他們建議把化學知識轉化為學生的認知方式。材料的應用領域是我們考慮的基礎，這里的化學物質被分為10類。

2.1 知識模塊

知識模塊（見表1）將物質按照使用范圍分為10個范疇，每個范疇又按照具體應用分成若干個分類，每個分類對應若干制作方法，制作方法的形式為化學方程式，完整的方程式將和某一個分數相關聯。只要通過一個方程式，玩家就獲得了該化學制備權利，該權利可用于化學城堡的建設材料。

表1 ?知識模塊

[范疇＼&分類＼&介紹＼&燃料與能源＼&供暖及日常生活＼&天然氣、水煤氣＼&能源的獲得＼&煤：煤氣、煤焦油、焦炭＼& ＼&石油＼&熱兵器＼&火藥、彈藥＼&金屬＼&冷兵器＼&煉鐵、煉銅、合金＼&貨幣＼&銅錢、鎳鋅合金、銀、黃金＼&金屬的提純與鍍件＼&原電池、電解池＼&新型醫用金屬＼&鈦等＼&輕金屬＼&鋁等＼&金屬礦開發＼&還原劑、電解法、醫用材料制造＼&農業生產＼&化肥＼&氨氣、含氮化肥的生產＼&酒＼&糖和糧食發酵＼&沼氣＼&沼氣生成＼&動物飼料＼&＼&動物防疫＼&抗毒血清＼&醫藥生產＼&抗生素＼&青霉素等＼&消毒劑＼&酒精等＼&有機藥＼&合成流程＼&麻藥＼& ＼&調節藥物＼&各種激素＼&食品飲料＼&發酵＼&酒、醋＼&營養物質＼&油脂、糖類、光合作用、蛋白質＼&添加劑＼&香精、色素、膨化劑＼&轉基因＼&轉基因方法＼&建材與家裝＼&天然建材＼&大理石、玻璃＼&人造建材＼&水泥、磚＼&油漆＼&乳膠漆等＼&合成＼&合成地板、夾板、防紫外線玻璃＼&交通＼&交通燃料＼& ＼&外殼＼&金屬、玻璃＼&高分子＼&塑料＼&合成、降解＼&其他＼&納米材料、人造纖維、人造橡膠＼&航空航天＼&供氧＼&氧氣制備、二氧化碳處理＼&宇航＼&航空服、表面涂層＼&燃料＼&火箭燃料、太陽能＼&化學劑＼&洗滌＼&肥皂、洗發沐浴露、洗衣粉、漂白劑＼&消毒＼&消毒劑、香水、農藥、殺蟲劑＼&其他＼&燃料、凈水處理＼&環保＼&廢物處理＼&污水處理、電池處理、回收再造、煙塵處理＼&核＼&核武器＼& ＼&核能源＼&反應堆＼&反物質＼& ＼&]

2.2 分數與財富模塊

2.2.1 分數模塊

分數模塊用來記錄玩者答題分數，包括分數存儲、分數與稱號關系、分數與題目關系、分數與獎勵關系、稱號頭像規格以及分數排行榜。關系表見表2。

表2 ?分數與其他參數的關系

[分數＼&稱號＼&頭像亮度＼&頭像相框＼&權限＼&0～99＼&學渣狗＼&漆黑一片＼&夾板＼&求助1次＼&100～199＼&學渣＼&剪影＼&原木＼&求助2次＼&200～299＼&學弱＼&隱隱約約＼&塑料＼&求助3次＼&300～399＼&小透明＼&燭光＼&不銹鋼＼&幸運轉盤1次＼&400～499＼&學霸＼&陽光＼&白銀＼&幸運轉盤1次、助人得分*1＼&500～599＼&學帝＼&單色激光＼&黃金＼&幸運轉盤1次、助人得分*2＼&600～699＼&學神＼&多彩直視＼&寶石＼&幸運轉盤1次、助人得分*3＼&700～799＼&學圣＼&亮瞎眼之光＼&鉆石＼&幸運轉盤1次、助人得分*4＼&]

根據分數將羅列學霸到學圣排行榜，方便低等級學生求助，求助將增加被求助玩家分數。

2.2.2 財富模塊

財富模塊記錄玩家財富，財富是由分數來兌換的，兌換后可以購買裝備模塊生產出的化學物質，這些物質可用于裝飾玩者自己的化學城堡，裝飾越豪華，成就指數越高，成就指數代表玩者解答問題、發布公告、組織團隊的威信與號召力，表現為游戲界面上的版面位置與光鮮豪華程度。

2.3 界面模塊

界面模塊分排行、公告、用戶、物質生成動畫和城堡，見圖2。

[排行榜][物質生成動畫][公告][用戶][城堡][界面模塊]

圖2 ?界面模塊

排行榜用于展示高級玩家的頭像，提供求助入口;公告用于展示求助與答案，方便用戶學習或者復習;用戶用于玩家注冊、頭像構造;物質生成動畫與化學方程式對應，答題成功后展示該化學實驗過程;城堡用于位置申請與分配等，每個玩家裝飾自己的城堡所用的的材料物質顯示。

3 結束語

按應用范圍分類化學知識，結合游戲設計規則將知識點融入爭霸、升級、互助、積分的各個環節，實現一款寓教于樂的游戲框架和模塊設計。以此來避免學生的創造性被壓抑在反復背誦聽寫的讀書聲中，避免基于應試教育的學習給學生帶來知識的同時也帶來傷害。“化學城堡”將使學生在玩游戲的同時順便復習和鞏固了化學方程式和實驗過程。

平面設計、動畫設計、算法和程序設計依然是我今后需要深入研究的內容;游戲的細節設計及代碼部分也是需要進一步解決的問題。

參考文獻：

[1] Ministry of Education of the People's Republic of China. Ordinary

High School Chemistry Curriculum Standard （Experiment）[S]. Beijing： People's Education Press，2003.

[2] Choi D， Kim J. Why people continue to play online games： In

search of critical design factors to increase customer loyalty to online contents[J]. Cyberpsychology and Behavior，2004.1：11-24

[3] Kevin Wilson. Sid Meier's Civilization： The Board Game[Z]. Fantasy

Flight Games， US 2010.

[4] Yang Yuan. I want to be Curve Wrecker[Z]. Huazhong University

of Science & Technology， Hubei， China 2012.

[5] Simulation chemical laboratory3.0[Z]. Nanjing Jinhua Software

Co. Ltd.， China 2001.

[6] Y. B. BIAN and Y. LI. Review of Research on Educational

Applications of Electronic Games[J]. Open Eucation Research，2009.1.

[7] X.H. Li and K.W. Liu. Discussion on Chemistry Knowledge

Structure and Cognitive Structure[J]. China Education Innovation Herald，2010.2.