基于Construct2游戲引擎的小學數學游戲設計與開發

張仁智

摘要：隨著移動網絡和移動設備的迅速發展以及移動學習在教育中的備受歡迎，教育游戲和移動學習理論交織而誕生的移動教育游戲吸引了眾多的研究者，發展迅速。本研究借助Construct2游戲引擎，選取小學數學中的教學內容開發了移動教育游戲，旨在借助移動教育游戲的特點，更好地促進學習者的學習與發展。

關鍵詞：Construct 2游戲引擎；移動教育游戲；小學數學游戲

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）28-0069-02

1 概述

教育游戲作為一種寓教于樂的信息化教育方式，被許多教育工作者所提倡，也深受學習者的喜愛。它將教育與游戲相結合，具有很強的教育針對性和吸引力，能夠充分激發學習者的學習興趣，提高學習者的學習效率。將教育游戲與移動設備相結合，既可以發揮教育游戲的優勢，也能夠滿足當下學習者對移動學習的需求。

在小學的學科當中，小學數學是相對比較抽象的學科，許多小學生很難將抽象的數學知識與實際應用聯系起來，并且單純地進行習題練習比較枯燥，很容易讓學習者分心或失去信心。新課程標準提到，學生的數學學習內容應當是現實的、有意義的、富有挑戰性的，提出數學學習的內容要有利于學生主動地進行思維、猜測、探索、驗證和推理等數學活動，發展學生思維的創造性。將數學學習內容合理的在游戲中體現，游戲情景可以模擬現實，吸引學習者的眼球，游戲關卡具有挑戰性，游戲中的任務可以讓學習者主動的進行思維、猜測、探索等活動。本課題根據新課程標準，選取人教版小學三年級數學第一章的內容進行游戲設計，以更好地促進學習者的學習和發展。

2 小學數學游戲“時、分、秒”的設計

2.1 學習者特征分析

2.1.1 學習者的原有知識分析

對學習者的原有知識進行分析，可以了解學習者在特定學科上已經掌握的知識和技能，便于對游戲的教學內容和教學目標進行設計。三年級的學生在一年級第一學期和二年級第一學期這兩個階段對時間進行了簡單的認識，這些知識為學習更為復雜的學習內容提供了基礎。三年級的學生在此之前已經學習了100以內的加減法、一位數的乘法。100以內的加減法和一位數的乘法是進行時間單位簡單計算的基礎。

2.1.2 學習者的認知能力特征分析

皮亞杰將兒童的認知發展劃分為四個階段，即感知運算階段（2歲以前）、前運算階段（2-7）、具體運算階段（7-11）、形式運算階段（11歲以上），三年級的學生正處于具體運算階段。處于具體運算階段的兒童已經具有了明顯的符號性和邏輯性，但這個階段的兒童的思維活動在很大程度上仍局限于具體的事物和過去的經驗，缺乏抽象性，即這個階段的兒童仍需要借助于具體的事物來學習抽象的內容。針對此特征，在游戲設計中會針對部分抽象的內容設計相關的具體事物來體現。這個階段的學習者，自主能力比較差，好奇心強，容易分心，因此在游戲中添加具有吸引力的、有趣的場景尤其重要。

2.2 學習內容分析

對于教育游戲，最重要的就是將學習者學習的學習內容合理的、科學的載入教育游戲當中。教育游戲中合理的、科學組織學習內容，可以讓學習者在結束游戲后獲得有效的知識和技能。小學數學將時間的學習分為三個階段進行，第一個階段是在一年級上冊，主要是對鐘表進行簡單的認識；第二階段是在二年級上冊，這一階段的學習內容注重讀出鐘表上的時間；第三個階段是三年級上冊，這個階段的學習內容增加了難度和深度，不僅要求學習者熟練的讀出時間，而且能夠進行時間之間的換算。

2.3 游戲場景的設計

游戲的場景可以為我們營造一個生動真實的情景，這樣的情景可以為學習者提供具體的事物，幫助學習者理解抽象的知識。場景的設計離不開學習內容的支持，每一個場景的設計都關系到對應知識的學習。最終開發的游戲會在手機上運行，因此在設計時也重點考慮了游戲的寬、高比例。

學習模塊主要是讓學習者掌握基礎知識，場景的設計特別貼近學習內容。學習模塊的背景為綠色，可以讓學習者感到清新有活力，主場景的設計特別突出游戲主題，讓學習這一看就知道該場景設計所達到的學習目的，例如在場景中放置各種計時器，下面配有各種計時器名稱，學習者通過拖動名稱到適合的位置。為了區分和突出場景中按鈕的功能，其顏色與背景相比更加鮮明，而且各不相同。

測試模塊是對學習結果的一個檢驗，傳統的測試試題會讓學習者感到枯燥，因此在這一模塊的場景設計中加入了非常有趣的元素。這一模塊的場景采用卡通的風格，顏色鮮亮，能突出游戲的生動、活潑，還在場景中加入了許多會動的、具有吸引力的元素。

2.4 游戲規則設計

游戲規則又被稱為游戲機制，主要作用是告訴游戲者如何進行游戲。規則是游戲中必不可少的部分，只因為有了規則，游戲才具有挑戰性和可玩性。本研究主要對玩家操作游戲的規則和獎懲的規則進行了設計。

玩家操作游戲的規則指玩家如何進行游戲。在第一關和第二關，需要將合適的計時器名稱放入恰當的位置才能進入下一關；在第三關，必須在規定的時間內走完迷宮，使用時間越短，獲得的獎勵越多；在第四關和第五關，在規定時間內需要將看到的時間填入空白處，；在第五關，在規定時間內，消滅與目標中顯示的時間相等的怪物。

獎懲規則指玩家完成游戲任務后所獲得的獎勵機制或懲罰機制。在整個學習模塊（第一關到第五關），如果玩家在規定的時間內完成游戲任務并且取得規定的分數，就可以獲得積分，反之，你不能進入下一關。在測試模塊（第六關），根據學習模塊獲得的積分的多少，你會獲得彈藥獎勵，積分越高彈藥獎勵越高；在游戲過程中，打怪獸可獲得的得分，得分大于某個值，會獲得道具獎勵，如果死亡則游戲結束。

3 “時、分、秒”游戲的開發

3.1 開發工具介紹endprint

“時、分、秒”游戲在界面設計方面主要用到了Adobe Photoshop軟件，Photoshop主要進行圖像處理以及GIF動畫制作。在開發方面，本游戲主要使用Construct2游戲引擎。

Construct2是一款運行于Windows平臺上的跨平臺二維游戲開發引擎，幾乎不需要編程，通過定義各個部件和事件完成HTML5的游戲開發。它可以讓沒有任何編程基礎的用戶在短時間內不寫一行代碼快速開發出一款可運行于所有平臺的游戲，長處是開發射擊及動作類的平面游戲。Construct2簡單易用，可實時運行游戲。它具有強大的事件系統，可以不通過寫代碼來控制游戲邏輯，提供了可編程擴展的接口、大量特效，支持物理效果，具有完整的文檔以及社區支持，玩家無需下載便可玩到游戲（網頁）等優點。因此，對于那些想通過教育游戲來實施教學或幫助學習者學習的非專業人員，利用Construct2游戲引擎來制作教育游戲是非常好的選擇。在教育游戲的制作和應用方面，Construct2游戲引擎具有廣闊的前景。

3.2 游戲場景的實現

游戲場景中涉及的大部分元素主要經過Photoshop軟件進行處理，然后導入到Construct2的舞臺中，借助Construct2的事件系統對游戲場景進行布局，小部分按鈕、文本和輸入框由Construct2自帶的對象進行設計。在Photoshop中，對場景中的圖片資源進行設計，對顏色和大小進行調整。利用Photoshop的時間軸功能對使用到的所有GIF動畫進行了制作。在Construct2的舞臺中，可以直接調整場景中元素的位置和大小，也可以通過其事件系統進行精確的位置和大小操作。

3.3 主要游戲模塊功能的實現

3.3.1 學習模塊功能的實現

根據學習內容的分析，由簡單到復雜，將學習模塊劃分為5個場景，每個場景的功能實現不完全相同。例如第一個場景，玩家認識計時器，玩家需要將計時器的名字拖拽到對應計時器下方，全部拖拽完成后點擊完成按鈕，如果全部正確則得分，否側，反饋錯誤提示。如果感覺到難度，可以在點擊完成按鈕之后再點擊幫助按鈕，幫助面板上會有提示信息。第一個場景的主要功能編程如下：

3.3.2 測試模塊功能的實現

測試模塊主要作用是，在學習過程結束之后，對學習者的能力進行測評，以鞏固所學的知識。場景中的目標處顯示測試題目，從右側出來的怪物攜帶答案，玩家用彈藥消滅與目標相等的答案。如果玩家死亡，或者怪物闖過警戒線，又或者規定時間到，玩家沒有消滅所有的攜帶答案的怪物，則失敗，反之成功。這個模塊有三個難度，下面是簡單難度場景的主要功能編程：

3.3.3 模擬測試

游戲制作完成后，剩下的就是在預設的環境中進行測試，然后找到測試中出現的錯誤和不足，從而進行修復和改善，最終達到預期的設計目標。在手機上進行了測試，主要對開始界面、學習模塊以及測試模塊分別進行了測試。例如對開始界面進行測試（如圖1），查看是否能實現到學習模塊和測試模塊的跳轉；對測試模塊進行測（如圖2），查看是否能實現得分功能、計時功能以及測試功能。對測試時遇到的錯誤一一進行了修復。

4 結束語

本課題主要利用Construct2在制作游戲方面的優勢，選取小學數學中的部分內容進行了游戲的開發。在游戲開發過程中利用Construct2事件系統中內置的事件語言，根據設計的游戲運行邏輯思路，在游戲引擎的事件界面中添加一個個事件和相應的動作，從而操縱整個游戲各個功能的正常運行?？梢哉f，游戲引擎事件界面的一個個事件與每個事件后的動作組成了教育游戲的核心實現技術。在游戲界面設計上不夠美觀，尤其在學習模塊的界面的設計上，一味地強調了學習性，趣味性的體現比較少。因為缺乏與代課老師和學生之間的溝通以及技術方面不夠精通，在功能設計方面不夠完善。在日后游戲的改進、完善當中，加強對技術的學習，加強與應用對象之間的溝通。

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