移动教育游戏的发展空间

移动教育游戏的发展空间

一、基于移动设备的娱教技术研究随着移动设备的快速发展，对优秀应用程序的需求不断增加。例如，手机、移动设备和便携式游戏设备。无线移动技术的发展进步催生了一个新的学习模式即移动学习,移动学习作为一种教育应用正得到业界更多人的关注。移动学习作为一种无线通讯设备或电子移动设备支持的学习,比起传统的桌面学习有很多优势,移动学习的重点在于学习实践的可移动性和促进学习者和学习内容之间的相互作用。然而,移动学习并不会取代传统的教室内的课堂学习,但作为一种移动设备和通讯网络,移动学习可以通过移动设备发送学习内容。为了达到这个目标,移动学习设备的性能需要非常成熟,它需要以数字信号转换的方式才能在无线网络中发送。因此,移动学习并不是转换所有基于桌面的学习内容,而是如何使用移动设备用来增强整体学习策略。手机正渐渐成为几乎所有年轻一代的日常生活必不可少的一部分,然而,只有少数的移动设备应用是以学习为目的的。年轻一代通常使用移动设备作为一个玩游戏的平台,据报道,每个月大约有60万人下载游戏到他们的移动设备,因此,基于移动设备的娱教技术的研究就显得十分必要。娱教技术整合学习与娱乐,研究娱教技术的目的在于促进在学校教育的主流活动中融入日常生活的体验与乐趣,为学习者提供完整统一的学习生活情境,通过娱教技术延伸学校教育的空间和时间,扩展教育资源和方式,消除或模糊学校空间和生活空间的界限,打破学校教育时间的限制,为校内与校外、学习与生活、教育与娱乐的融合提供支持。MobiGP(手机游戏编程的学习者)项目的其中一个目标是开发一个提高学生编程知识的移动游戏,让学习者从学习中得到乐趣的同时能使学习者学得更快、更有效率。使用手持设备可以随时随地、容易地存取学习内容,这种吸引人的特点对于吸引游戏玩家来玩手机游戏也很重要,学生们在玩游戏的同时能获取知识和技巧。本研究旨在拓宽研究范围,面向更广泛的观众,特别是在校学习的儿童和青少年,使游戏玩家在赢得比赛的同时掌握学习内容,此时,游戏作为一种有效的教育工具对学生学习效率的提升起着十分重要的作用。创设具有激励性质的学习环境主要包括七个关键因素:挑战性、好奇心、控制力、幻想、合作、竞争和认可,在开发教育游戏时必须考虑这些关键因素。移动设备的发展和电子游戏的升级换代可以支持设计适合青少年学习特点的数学教育游戏,基于此,本研究尝试设计与开发了在移动学习环境下具有可移植性和灵活性的数学教育游戏。二、开发口和技术策略基于移动学习环境的游戏设计主要包括游戏框架结构、移动接口和技术策略的设计,为了便于扩展和升级,可以用故事情节来串接游戏框架。但在设计游戏之前需要明确游戏学习理论基础、游戏标准和媒体等要素,这是做好游戏设计的前提保证。1.游戏抵押设计的理论基础建构主义学习理论目前在教育产品开发与应用方面是一种比较成熟的学习理论。建构主义学习理论倡导创设自主学习环境,让学习者根据自己已有的经验和知识结构来学习新知识,鼓励学习者通过自身的实践与协作完成学习任务,解决学习问题。建构主义理论鼓励学习者通过实践探索他们所学到的知识,鼓励通过创设真实世界的学习环境来建构自己的知识。本研究利用建构主义学习理论来设计和开发移动学习环境下的数学教育游戏,游戏关卡设计也是基于建构主义学习理论开发的。在游戏化学习环境中,学习者在一款制作良好的教育游戏中完全可以利用游戏创设的“情境”与其他游戏玩家进行“协作”和“交流”,并获得良好的“意义建构”机会。游戏过程中玩家完全自主的游戏行为也是对建构主义“以学习者为中心”理念的完美诠释。因此,在进行教育游戏脚本的策划、教育游戏任务和目标的设置,以及游戏情境的创设时,都可以在建构主义学习理论的指导和支持下开展工作,从而制作出一款完全符合游戏化教学需要的教学游戏。2.教育游戏的开发与开发基于移动学习环境的教育游戏可以采用非正式学习和终身学习方式,这些学习方式支持外部学习环境,并适用于正式学习环境。教育游戏并不是为了解决学校教育存在的问题才进入学校的,教育游戏和学习的整合是一种内在需求。设计良好的教育游戏并将其和知识学习、能力培养有效整合起来,是研究者和教育实践者共同追求的愿景。在移动学习环境中必须充分考虑教室外的学习,允许学习者根据自己的兴趣和需要从情景学习自由转换到移动学习。在游戏的开发方面,游戏标准已经确定了如何使用学习模块开发应用模型,这个标准主要包括:目标、规则、竞争、挑战、幻想和娱乐。该标准为移动学习环境下教育游戏的开发提供了清晰思路,可以使游戏开发变得很有趣,也可以适用于任何情况,采取该标准开发的教育游戏为游戏玩家可以提供真实的游戏经验。教育游戏能否达到寓教于乐的目的关键在于游戏策略与学习策略的恰当融合,偏重于学习策略可能降低游戏的趣味性和吸引力,达不到利用游戏吸引学生学习知识的目的,但偏重游戏策略,则有可能造成学习者成瘾,进而偏离引导其热爱学习的初衷。在虚拟的游戏世界里,学生的知识水平、智力结构、年龄分布等有较大的差别,因此游戏的设计要考虑到玩家的特点,进行全面的角色设计,这样才能使得游戏更加贴近学习。鉴于此,游戏标准从目标、规则、竞争、挑战、幻想和娱乐等六个方面进行制定,力求达到游戏策略与学习策略的融合。表1描述了游戏标准,并解释如何在游戏开发中应用这些标准。3.多媒体组件在游戏应用程序中的功能分析为了有效地在游戏应用中展现学习材料,需要适当的传播媒介,它不仅能增进学习材料的描述,还能激起学生的兴趣,学习和教育材料之间的传递是通过交互式多媒体组件实现的,表2是多媒体组件在移动学习环境下游戏应用程序中的功能分析,表中主要对移动学习环境下图形图像、动画和文本等主要媒体进行了游戏功能分析,以便设计者在设计与开发教育游戏时能合理有效地选择媒体。在数学教育游戏的设计中,我们应该从教学目标出发来选择媒体,创设情境化的学习环境,让学生在游戏的过程中加强与同伴的合作,培养人际交往能力及协作能力。学生在利用多媒体进行数学游戏的过程中可以进行数据分析和作图绘画,从而使得学生的语言表达能力和数学逻辑能力等多种智能得到发展。4.数学教育游戏设计与开发在明确学习理论基础的前提下,参照移动学习环境下的教育游戏标准,根据各种媒体类型的功能可以设计出相对合理的数学教育游戏设计整体框架(如图1所示)。该设计整体框架在建构主义学习理论指导下,遵循移动学习环境下教育游戏的通用标准,从目标、规则、竞争、挑战、幻想和娱乐等六个方面整合数学教育游戏策略与学习策略,从而设计相应的游戏结构与模块;根据移动环境下知识表现的需要和学习用户的需要选择合适的游戏互动媒体,这为设计与开发数学教育游戏提供了清晰的思路。游戏的学习模块在设计时应充分考虑学习用户的需求,力求简单易懂,并且具有良好的交互性。考虑到移动设备功能多样的特性,在设计时让游戏具有可中断性,当玩家在移动设备上网、通话或短信收发结束后,还可以从游戏暂停处继续进行学习。由于目前的移动设备电池用电量有限,一般情况下玩家不会把所有的电量都用来玩游戏,为了节省移动设备的电源,在游戏设计时让玩家在较短的时间内可以完成规定的任务(5分钟之内)。移动设备触摸屏幕小,游戏界面设计应尽量小型美观,应尽可能简化手机游戏的操作,让玩家能比较自然地实现对游戏的操控。移动设备的存储容量和处理能力有限,设计时还应特别注意游戏图片及程序本身进行优化,在保证清晰度和分辨率的前提下,尽量压缩图片和简化程序以降低对存储空间的占用。为了使游戏在各种类型的移动设备上具有可移植性,开发游戏时可以尽量使语言和程序相分离,从而符合不同类型手机的需要。一旦启动游戏程序,玩家将见到主菜单屏幕,主菜单中包含选择菜单,为玩家提供“开始游戏”“暂停”“分数”“说明”和“退出”等选择菜单。“开始游戏”选择将为玩家开始游戏;“暂停”选择是指中断当前的游戏;选择“分数”将显示得分,并且得分会被游戏自动保存起来;“说明”选择将为新玩家提供显示游戏学习语言帮助,它也会简单地解释游戏的目标以及如何完成游戏;“退出”选择将会为进入游戏状态的玩家提供快速结束游戏的选择。5.游戏用户的控制在整体设计框架的指导下设计的数学教育游戏开始会随机生成基于标准方程的数学运算,对方程生成仅限于基本数学运算,例如加法、减法、除法和乘法,随机方程的答案将隐藏在后台程序内,并在游戏世界里随机生成,每一次开始游戏都会有不同的游戏界面,级别不同游戏难度会相应增加。游戏玩家可以使用带有方向键盘的手机或移动设备来控制游戏角色的变化,在手机上也提供备用键来通过数值键输入来控制游戏,不支持键盘输入的手机也可以使用触摸屏为主要输入方法来控制游戏。玩家须控制和操纵在虚拟游戏世界里的游戏角色找到通过游戏关卡的方法。当玩家通过闯关发现游戏随机方程给予的正确答案时,计时器就会停下来并通知玩家发现了正确答案并将它展示出来。玩家需要登记他们的名字以便显示在计分表上,玩家如果能够最快地找到正确答案,在计分表上将会得到一个最高的分数。这样的游戏属于一个二维滚动平台的游戏类型,二维平台游戏在移动电话或设备上很容易使游戏玩家达到游戏性能的极限,它不像在3D游戏平台里需要计算玩家的游戏能力水平,游戏结构基本布局如图2所示。三、基于移动学习环境的数学游戏1.基于移动环境的“数学运算走迷”游戏开发游戏开发是一个系统的工程,它主要包括游戏规则、游戏角色、游戏场景、游戏等级和动画的开发,所有这些最终都要被设计和整合在一起。本研究所开发的数学教育游戏遵循移动学习环境下的通用游戏标准,按照设计好的数学教育游戏整体框架和结构的基本布局进行开发,在开发过程中利用J2ME与Netbeans6.1/6.5作为创作工具,开发主要集中在创作游戏界面、等级和程序需要的随机方程公式上。使用J2ME针对CLDC设备开发的LCDUI(LimitedConfigurationDeviceUl)类库,运用该类可以轻松实现对高级界面(Screen)以及Canvas等低级界面的绘制,当游戏界面运行时只需要占据很少的系统资源。基于该框架、结构布局和创作工具,本研究设计与开发了基于移动环境下的小学数学两位数以内的“数学运算走迷宫”的游戏,该数学教育游戏的开发技术标准如表3所示。在游戏设计整体框架和布局结构明确的基础上,通过该技术实现的数学教育游戏对学习用户来说,可以很好体现学习用户的需要、简单易懂,并且在移动环境下具有良好的交互性;对于开发者来说,该平台开发成本较低、易于实现,并且平台的移植性和灵活性较好。在小学数学两位数以内的“数学运算走迷宫”游戏的开发过程中运用新的JSR226SVG的API,并允许可扩展的矢量图形动画作为应用程序来实现。API可为开发人员创建交互式图形化的内容。与传统光栅图形比较,SVG(可升级矢量图形)更具有扩展性,因为它允许更多的图像缩放和重组而不丢失画面质量,SVG也能在图像里进行文本查找,允许开发者创建用户交互界面。SVG代码主要是用XML的语言(它是JAVAME编程语言)来写入的,SVG可支持游戏呈现一套较美观的启动画面和菜单图形,SVG在游戏运行中比JAVAME程序的传统图像格式(如PNG、JPG等格式的图像)更有效率。玩家点击迷宫右上角的“开始”选择菜单,游戏开始。随机方程被放置在屏幕的右上角,而时间放在屏幕的左上角,方程答案被放置在每个等级里面的黑方块里,其中只有一个黑方块里含有正确答案,目标是尽可能快地找到这个有正确答案的黑方块。在游戏开始之前会显示主菜单,它有一个简单的交互菜单让玩家和游戏功能互动,这是利用SVG开发的,通过菜单玩家可以选择开始游戏、游戏等级、看提示、查看高得分者或者退出比赛。在一个游戏等级中,为了得到正确答案玩家需要走很长的迷宫。在这个游戏里有两个主要的挑战:一是在方块里找到正确答案;二是在迷宫里继续前进并和时间挑战。在不作游戏等级选择的情况下,该数学游戏会自动提供给玩家从低到高等级的游戏,游戏越高其难度越大,可能需要玩家花费更长的时间。一个好的游戏应该包括游戏角色的挑战,刺激玩家继续玩并使玩家在最后潜移默化地学到一些东西。当游戏玩家找到正确答案时会在屏幕上显示“游戏结束”,玩家可以自由存储游戏得分,并能查看游戏时的“高分数”,玩家需要输入他们的姓名来登记分数在计分板上,一旦玩家登记他们的名字,得分将会被显示出来。2.功能测试测试游戏测试是为了确保按照早期设计阶段的模型标准和框架进行开发,需要进行性能测试。功能测试主要是测验“数学运算走迷宫”游戏事先设计的功能是否有效,游戏模型功能是否按照标准执行。因此,游戏测试主要包括该游戏功能的稳定性、游戏组合的正确性和游戏资源的完整性。(1)系统稳定性不良稳定性是游戏测试一直争议的焦点,本研究努力在几个移动设备解决稳定性问题。本研究设计开发的游戏在Java无线工具包模拟器平台进行测试,游戏没有表现出任何稳定性不良问题。但在摩托罗拉和三星移动手机上测试就出现了问题,一启动游戏系统就会崩溃。问题在于新的JSR226并不完全支持所有的移动设备。因此,需要进一步的研究来提高大多数移动设备应用的稳定性。(2)非法参数+方程该项测试实验是为了确定游戏组合是否出现错误,测试游戏组合主要由随机方程生成器来完成。随机方程生成器是游戏组合的至关重要的一个部分,它在运行过程中应该避免获得非法参数和方程,预防措施被用来防止程序运行中产生除以零方程、负数和极端数的方程式。在游戏各个等级里,方程的答案是随机分布在5个黑方格里,然而,答案是隐藏在不可见的黑方格里,玩家需要猜测以找到正确的答案,答案的随机分布和角色的移动是相关联的。总体而言,经过测试,游戏组合的正确性是满的。(3)游戏场景界面检验游戏资源包括场景界面、游戏角色和结果等,这项测试主要检验游戏过程中所出现的对象是否完整。每个游戏场景界面在游戏中被检验并广泛应用,以确保结果正确和功能得到实现。该游戏使用很少的场