一款基于化学知识的游戏框架设计

杨英梓

摘  要： 为了回避应试教育之乏味枯燥，结合高中化学知识和游戏激励机制，提出将化学方程式和化学物质生成过程嵌入游戏各个环节的“化学城堡”游戏框架。通过游戏升级、玩家互动、建城材料制备和构造化学城堡，使玩家从化学知识小学渣变身为学霸和学帝，达到快乐学习并记忆方程式和熟悉实验过程的目的。

关键词： 化学方程式; 游戏; 快乐学习

中图分类号：TP399          文献标志码：A     文章编号：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

以初中化学认知为基础的高中化学，强调化学[1]是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质及其应用，其特征是研究分子和创造分子。我们在学习高中化学的过程中，虽然对死记硬背、听写罚抄的教学模式深感厌倦，但也知道化学课程的知识是不能回避的，因此迫切希望有更好的学习方法来巩固所学内容。

通过观察身边的学生，发现游戏总是让人乐此不疲，其升级奖励模式[2]、动感变换画面、趣味悬念的故事线索能够吸引学生连续几个小时深入联系与钻研，这一现象令我深受启发。能不能为化学学习设计一款游戏，将化学知识融于游戏活动之中，使枯燥的知识点变得有趣自然。

通过对目前同学玩的比较典型的与学习相关的游戏进行调查发现，“文明帝国”[3]是一款建城游戏，该游戏在建立城池的过程中回顾人类发展进化历史概念，通过建设、战争等积累获取财富，用财富换取更高级的生产及战争装备，以此升级进行更快速高级的建设和战争。文明帝国游戏的问题是可能会使玩者欲罢不能，一旦进入游戏，不断的建设与升级贯穿24小时，游戏者不分昼夜积累财富与分数，这导致沉溺，最后就会忽视了知识概念本身而进入升级-建城-升级的恶性循环。

“我要当学霸”[4]是一款时间计划游戏，每当学霸模式开启，玩者再要进入其他游戏就被频繁提醒，让玩者不能安心玩游戏。该模式看似提供了约束机制，实则为家长、教师唠叨监控的模拟，学生一般很快就放弃学霸模式，恢复常态。

“仿真化学实验室”[5]严格说来不是游戏，它将化学实验仿真到电脑界面上，使学生、教师能在任何时候观察化学实验现象，由于该软件完全模拟实验室场景，因此不具备游戏“迷人有趣”的特征，且不方便对大量化学方程式的记录与记忆。

本文提出一款基于化学知识的游戏框架，目的是将化学知识点与游戏结合，以此提高同学的学习兴趣，用升级分数等手段吸引玩者使用化学方程式构造材料物质装备，进入幸福指数更高的城池，成为学霸、学神、学圣。

1 设计框架

在设计游戏时需要关注八个方面[6]，即：快乐的学习、知识的范围、解决问题、体验、游戏社区、多重身份、创造力、引起反射。该游戏技术上分为三个模块，分别是知识模块、分数模块和界面模块，如图1所示。

[化学知识城堡][知识模块][分数模块][界面模块]

图1  化学知识城堡游戏模块

知识模块用于存储高中化学所有知识点，知识点所对应的准确化学方程式，并形成每个方程式和分数的关系。

分数模块记录玩家的分数信息，以此形成玩家等级称号和玩家权限，记录玩家排行信息。玩家可以用分数换取财富。

界面模块类似于广告位，不同级别的玩家都有与其贡献相关的城堡位置，玩家可以用财富换取物质，装饰自己的城堡，发布求助和助人信息，发起团队发布公告。

2 模块设计

文献[7]研究了化学的知识结构和认知结构的意义，以及二者之间的区别与联系。他们建议把化学知识转化为学生的认知方式。材料的应用领域是我们考虑的基础，这里的化学物质被分为10类。

2.1 知识模块

知识模块（见表1）将物质按照使用范围分为10个范畴，每个范畴又按照具体应用分成若干个分类，每个分类对应若干制作方法，制作方法的形式为化学方程式，完整的方程式将和某一个分数相关联。只要通过一个方程式，玩家就获得了该化学制备权利，该权利可用于化学城堡的建设材料。

表1  知识模块

[范畴＼&分类＼&介绍＼&燃料与能源＼&供暖及日常生活＼&天然气、水煤气＼&能源的获得＼&煤：煤气、煤焦油、焦炭＼& ＼&石油＼&热兵器＼&火药、弹药＼&金属＼&冷兵器＼&炼铁、炼铜、合金＼&货币＼&铜钱、镍锌合金、银、黄金＼&金属的提纯与镀件＼&原电池、电解池＼&新型医用金属＼&钛等＼&轻金属＼&铝等＼&金属矿开发＼&还原剂、电解法、医用材料制造＼&农业生产＼&化肥＼&氨气、含氮化肥的生产＼&酒＼&糖和粮食发酵＼&沼气＼&沼气生成＼&动物饲料＼&＼&动物防疫＼&抗毒血清＼&医药生产＼&抗生素＼&青霉素等＼&消毒剂＼&酒精等＼&有机药＼&合成流程＼&麻药＼& ＼&调节药物＼&各种激素＼&食品饮料＼&发酵＼&酒、醋＼&营养物质＼&油脂、糖类、光合作用、蛋白质＼&添加剂＼&香精、色素、膨化剂＼&转基因＼&转基因方法＼&建材与家装＼&天然建材＼&大理石、玻璃＼&人造建材＼&水泥、砖＼&油漆＼&乳胶漆等＼&合成＼&合成地板、夹板、防紫外线玻璃＼&交通＼&交通燃料＼& ＼&外壳＼&金属、玻璃＼&高分子＼&塑料＼&合成、降解＼&其他＼&纳米材料、人造纤维、人造橡胶＼&航空航天＼&供氧＼&氧气制备、二氧化碳处理＼&宇航＼&航空服、表面涂层＼&燃料＼&火箭燃料、太阳能＼&化学剂＼&洗涤＼&肥皂、洗发沐浴露、洗衣粉、漂白剂＼&消毒＼&消毒剂、香水、农药、杀虫剂＼&其他＼&燃料、净水处理＼&环保＼&废物处理＼&污水处理、电池处理、回收再造、烟尘处理＼&核＼&核武器＼& ＼&核能源＼&反应堆＼&反物质＼& ＼&]

2.2 分数与财富模块

2.2.1 分数模块

分数模块用来记录玩者答题分数，包括分数存储、分数与称号关系、分数与题目关系、分数与奖励关系、称号头像规格以及分数排行榜。关系表见表2。

表2  分数与其他参数的关系

[分数＼&称号＼&头像亮度＼&头像相框＼&权限＼&0～99＼&学渣狗＼&漆黑一片＼&夹板＼&求助1次＼&100～199＼&学渣＼&剪影＼&原木＼&求助2次＼&200～299＼&学弱＼&隐隐约约＼&塑料＼&求助3次＼&300～399＼&小透明＼&烛光＼&不锈钢＼&幸运转盘1次＼&400～499＼&学霸＼&阳光＼&白银＼&幸运转盘1次、助人得分*1＼&500～599＼&学帝＼&单色激光＼&黄金＼&幸运转盘1次、助人得分*2＼&600～699＼&学神＼&多彩直视＼&宝石＼&幸运转盘1次、助人得分*3＼&700～799＼&学圣＼&亮瞎眼之光＼&钻石＼&幸运转盘1次、助人得分*4＼&]

根据分数将罗列学霸到学圣排行榜，方便低等级学生求助，求助将增加被求助玩家分数。

2.2.2 财富模块

财富模块记录玩家财富，财富是由分数来兑换的，兑换后可以购买装备模块生产出的化学物质，这些物质可用于装饰玩者自己的化学城堡，装饰越豪华，成就指数越高，成就指数代表玩者解答问题、发布公告、组织团队的威信与号召力，表现为游戏界面上的版面位置与光鲜豪华程度。

2.3 界面模块

界面模块分排行、公告、用户、物质生成动画和城堡，见图2。

[排行榜][物质生成动画][公告][用户][城堡][界面模块]

图2  界面模块

排行榜用于展示高级玩家的头像，提供求助入口;公告用于展示求助与答案，方便用户学习或者复习;用户用于玩家注册、头像构造;物质生成动画与化学方程式对应，答题成功后展示该化学实验过程;城堡用于位置申请与分配等，每个玩家装饰自己的城堡所用的的材料物质显示。

3 结束语

按应用范围分类化学知识，结合游戏设计规则将知识点融入争霸、升级、互助、积分的各个环节，实现一款寓教于乐的游戏框架和模块设计。以此来避免学生的创造性被压抑在反复背诵听写的读书声中，避免基于应试教育的学习给学生带来知识的同时也带来伤害。“化学城堡”将使学生在玩游戏的同时顺便复习和巩固了化学方程式和实验过程。

平面设计、动画设计、算法和程序设计依然是我今后需要深入研究的内容;游戏的细节设计及代码部分也是需要进一步解决的问题。

参考文献：

[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.