科技博物馆在线教育游戏设计研究

聂婷华①

一、 引言

随着博物馆线下教育活动的常态化，线下教育受时间、空间和参与人数限制的劣势随之凸显，而互联网媒体具有不受空间和时间限制、形式多样、交互性强以及体量大的特点，科普场馆纷纷将目标投向线上教育，以寻求科普效益的最大化。纵览国内各科普场馆网站，线上教育以科普微视频、科普漫画、科学实验、脱口秀及讲座等形式为主，选题多为博物馆展示内容的拓展、时事热点等，但备受期待的线上教育在推出后效果却不尽如人意。

究其原因，笔者认为：就内容而言，现有的博物馆线上教育内容与博物馆最具特色的教育资源——展品的关联性较弱，存在线上线下“两张皮”、各自为战的问题；就形式而言，新媒体的快速发展和普及提高了公众对科技博物馆线上教育展现形式的期待值，但现有的博物馆在线教育形式缺乏互动性，且探究性、趣味性不足，难以吸引公众的兴趣、激发公众的学习欲望。基于博物馆线上教育的现状，本文尝试分析开发结合博物馆展览资源的在线教育游戏的必要性及其基本特征，探索能够发挥博物馆优势且提升线上学习效果的在线教育游戏的设计思路。

二、 在线教育游戏

目前，游戏(本文提到的游戏均指线上游戏)的分类方式多样，学界尚未有统一的分类标准。本文根据游戏的目的，将游戏分为娱乐性游戏和功能性游戏。中娱智库在《2020功能游戏产业报告》[1]中对功能游戏的定义是：不以娱乐为首要目的，结合了多种不同的应用领域与场景，突出功能性和应用性，同时还应保留传统游戏本质特征的游戏类型。涉及的领域包括教育、医疗、商业、文化等，对国家和社会都有重要的意义。

作为功能游戏的一个分支，教育游戏是旨在促进学习的游戏，既有游戏功能又有教学功能。游戏功能旨在激发玩家的学习动机，鼓励玩家发起、保持以及深度参与游戏，而教学功能通过帮助玩家注意相关内容、对知识形成心理认知并将其与已有的知识整合在一起实现教学目标[2]。

三、 博物馆开发在线教育游戏的必要性

教育是当代博物馆的首要功能，新的技术、新的媒体以及能让大众普遍接纳的传播方式都可以也都应该成为博物馆科普传播的工具。《2019年中国游戏产业报告》显示，2019年我国游戏用户达6.4亿人[3]；《2020年中国游戏产业报告》显示，游戏用户数量稳定增长，达6.65亿，同比增长3.7%[4]。玩游戏的人在持续增长，足以说明公众对游戏的着迷和热爱。而博物馆也应充分利用这种公众喜闻乐见的方式传播科学内容。

科技发展为博物馆带来新的挑战，新技术创造的新媒体如短视频、直播、小程序、小游戏等，给传统的教育形式和科学传播媒介带来了很大的冲击，也让观众对博物馆教育有了更高的期待值。2020年突如其来的疫情，让公众更清醒地认识到线下教育的局限和线上教育的无限可能，也促使博物馆人身体力行地发展线上科普。科技发展迅速，观众期待从作为科普教育基地的博物馆获得对专业的、最新的研究成果的认知。但博物馆展品的更新受场地、制度、费用等限制难以做到及时；而通过在线教育游戏将科技热点和现有的展示主题结合，拓展和延伸展示内容，情境化展示科学研究的过程、科学原理等，可以让博物馆紧跟科技热点，向公众普及最新的科技成果。

当代博物馆面临新的机遇。博物馆通过观众接受度较高的新媒体拓展科学传播途径，让更多的观众可以自由安排时间“走进”博物馆、享受博物馆的教育资源。以在线教育游戏的方式开展博物馆教育，能够打破观众对传统博物馆的“严肃”印象，拉近观众和博物馆的距离。

四、 博物馆在线教育游戏存在的问题

目前，很多博物馆在官方平台发布了在线教育游戏。笔者从玩家的角度体验后发现这些游戏有两个共同的问题：一是博物馆的在线教育游戏没有凸显博物馆特色，大多只是跟博物馆某展厅的展示主题相关，或是以博物馆为故事背景，有些游戏甚至跟博物馆并无关联；二是游戏的趣味性和科学性不平衡。趣味性强的游戏往往与科学内容结合较少，或玩家沉浸在游戏的乐趣中忽略了游戏想要传递的科学内容；而科学性较强的游戏，其形式大都类似做题或上课，缺少游戏的娱乐性和吸引力。这种现象意味着博物馆的线上教育游戏脱离了博物馆的众多实物教育资源，在线教育游戏在选题策划阶段发生了游戏主题和博物馆的实物资源脱节，即“线上与线下脱节”。很显然，这样的游戏更不可能在深化设计时将线上虚设的游戏情境以及观众感受到的游戏体验与博物馆的展品或教育活动深入结合起来，即“虚拟与实体脱节”。这两种脱节使游戏不能被称为真正的博物馆在线教育游戏。与此同时，游戏的趣味性和科学性不平衡把教育游戏推向教学课件和娱乐游戏两个极端，主要是没有很好地将教学内容以及教学方法融入游戏元素中，即教学内容、教学方法与游戏元素脱节，这是博物馆在线教育游戏没有取得很好教学效果的原因。综上，现有的博物馆在线教育游戏存在线上与线下脱节，虚拟与实体脱节，教学内容、教学方法与游戏元素脱节，即“三脱节”的问题。

五、 博物馆在线教育游戏的基本特征

与“三脱节”相对应，博物馆在线教育游戏不同于其他游戏的特征主要体现在“三结合”上，即线上与线下相结合，虚拟游戏情境与博物馆实体相结合，教学内容、教学方法与游戏元素结合。

(一) 线上与线下相结合

博物馆的线上教育是为博物馆的展览、展品、藏品及教育活动服务的，也是以博物馆的展览、展品、藏品及教育活动为基础的。从博物馆的角度来说，如果线上教育不能结合博物馆独有的线下资源，就与其它机构的线上教育无异，无法彰显博物馆独特的价值与生命力。

博物馆在线教育游戏作为博物馆线上教育的一种，通过线上和线下的结合利用博物馆最大、最有特色的教育资源；如果线上教育不能结合并服务于线下教育，就等于放弃了充分利用博物馆最重要教育资源和教育载体的机会，那么线上教育对于博物馆整体教育功能的助益就会事倍功半。

因此，博物馆在线教育游戏的首要特征是线上与线下相结合，这是博物馆在线教育游戏在选题策划时就需要考虑的问题，筛选出能够进行线上与线下联动的展品或教育活动，并以这样的展品或教育活动为基础或原型设计游戏。而线上与线下的结合不仅体现在参与形式上，也包括线上与线下内容上的结合，如引导游戏参与者在线下深度观察和体验展品，从中获得发现；通过游戏设置探究的问题和过程，循序渐进地引导观众像科学家一样以展品为工具进行科学探究。

(二) 虚拟与实体相结合

博物馆拥有丰富的展品以及珍贵的藏品，基于这些实体开发的教育活动，使博物馆线下教育特色表现为“基于实物的体验式学习”“基于实践的探究式学习”[5]，这是线上教育无法与之相比的。而线上教育可以突破空间和现有展品的限制。以科技馆为例，线上教育活动可以将展品背后的历史故事和展厅中某些难以呈现的微观或宏观视觉信息、某些科学家科学探究的场景与过程通过虚拟技术呈现，而这正是实体资源的短板。博物馆实体资源和线上虚拟资源各有所长，所以博物馆的在线教育游戏应将二者结合，取长补短，充分发挥虚拟和实体资源的功能。当仅靠展品和线下教育活动不足以支撑科学探究的全过程、不足以演示所需的重要科学现象、不足以揭示活动设计的全部科学内涵时，可以通过在线游戏模拟探究过程、科学现象、科学故事等加以补充，使观众体验更全面、更有系统性的探究，实现科学认知。

因此，将博物馆的展品及库房中珍贵的藏品开发成为富有创意的游戏内容，在沉浸式技术令真实与虚拟的界限越来越模糊的现在，通过虚拟的游戏情境与实体(博物馆的展品、教育活动)相结合的方式将“基于实物的体验式学习”“基于实践的探究式学习”[5]扩展到线上，是博物馆在线教育游戏不同于其他游戏的重要特征。

(三) 教学内容、教学方法与游戏元素结合

游戏元素包括规则、反馈、重做、冲突、竞争、合作、关卡、故事、美感等，游戏开发者将这些元素整合在一起满足游戏的本质特征，使其成为游戏[6]。而“教育游戏”的教育性通过将教学内容、教学方法与游戏元素相结合来实现，脱离了教育内容和教学方法的游戏只能是“游戏”而不能成为“教育游戏”。博物馆在线教育游戏是以科学教育为目的的游戏，在实现了线上与线下、虚拟与实体结合之后，为追求更好的教学效果，就须遵循教育和认知的规律，应借鉴教学设计的方法并使之与游戏设计相结合。

情境学习理论的核心观点是知识具有情境性，学习是一个在情境中通过活动获得知识的过程[7]。博物馆拥有丰富的展品，主题式展区通过布景、音效以及故事线等赋予展品活力，使“情境学习”成为博物馆最重要、最有优势的学习方式。博物馆中的情境学习即在展示的情境中观察和体验展品展项，并从中获得直接经验，实现科学认知。笔者认为，情境学习理论中的情境并非仅仅指真实生活的情境，也包括虚拟的情境；活动也并非只是线下活动，还包括思维活动、感知活动。因此，博物馆在线教育游戏中构建的游戏情境也可以使“情境学习”发生。在包含着悬念、线索和现象的游戏情节中设置教学内容，将教学方法与游戏情节、过程和线索紧密结合，营造一种科学探索的氛围，引导游戏参与者观察、体验、探究、思考、推理。游戏中的故事情节、现场环境、线索、角色扮演等，共同构成包含教学内容、教学方法、游戏元素的“情境”。如故宫博物院开发的手机游戏《皇帝的一天》，以一天中皇帝的衣食起居、办公与娱乐为线索，通过游戏元素创设不同的情境，在情境中通过角色扮演、设置任务的形式传递教学内容，引导受众通过思考、体验、探索等发现规律、解决问题、锻炼思维，进而构建认知[8]。

六、 博物馆在线教育游戏“三结合”的实现方式

(一) 寻找线上线下的结合点

寻找线上和线下的结合点，其实是一个游戏选题的过程，因为不是任何一个展览、任何一件展品或任何一项教育活动都能找到与线上游戏相结合的内容或形式。所以，游戏开发的第一步就是要分析博物馆现有展览、展品和教育活动资源中有哪些适合设计成在线游戏，只有找到线上和线下的结合点，才能实现博物馆在线教育游戏的“线上与线下相结合”的特征。

要想找到结合点，需从在线教育游戏的需求出发。教育游戏比较常见的设计形式有两种：一种是由故事情节推动(或时间演变)展开的，一种是由问题或任务推动展开的，还有一些游戏的设计是将二者结合。但不论是故事推动，或是问题任务推动，都要包含疑问、悬念、挑战、认知冲突、探险、解密等因素，这既是驱动参与游戏的趣味性来源之一，也是驱动参与者学习知识、探索未知的动机之一。

在博物馆，尤其是科技博物馆中找到具有这些因素的展览、展品或教育活动，并且依托这些资源设计出有趣的故事情节或问题、任务，主要有两种方式：一是从展览、展品及教育活动入手，对它们涉及的科学原理、标本、机械装置、教具等背后的科技史进行研究，了解当初科学家们在考察相关标本或生态、进行相关科学实验、发明相关技术或器具等科学探究过程中，是否有有趣的故事情节或问题、任务；二是从其它科普作品(特别是科学童话、科技史故事、科幻小说)中的故事或问题、任务入手，看这些故事或问题、任务中涉及了哪些展览、展品及教育活动中的科学原理、标本、机械装置、教具等。

完成上述搜索过程之后，再看看这些结合了博物馆资源的故事或问题、任务，是否能够设计出具有疑问、悬念、挑战、认知冲突、探险、解密等因素并推动游戏环节发展的进程来。如果能，那么就基本可以确定能够依托这些博物馆线下教育资源开发在线教育游戏了，即可以实现“线上线下结合”了。

同时，在这一过程中，不仅游戏的教学内容、游戏主题基本可以确定，而且游戏情节的发展脉络也可能基本成型了。

(二) 设计虚拟与实体的结合点

找到线上线下的结合点，只是完成了游戏的选题，并不能保证对博物馆线下资源的深度利用，也不能确保博物馆的教育特征得到充分发挥。因此在游戏的实际性设计阶段，需要进行“虚拟与实体相结合”的设计。在一般游戏的实质性设计阶段，设计内容并不局限于此，但“虚拟与实体相结合”是这一阶段博物馆在线教育游戏有别于一般游戏的最重要的特殊设计内容。

“虚拟与实体相结合”的目的是最大程度的发挥二者各自的优势并取长补短，以实现教育效果的最大化。如上文所述，二者结合的设计，是将“实体”在“基于实物的体验”“基于实践的探究”等方面的优势，与“虚拟”在呈现某些超微观或超宏观视觉信息、某些科学家科学探究的场景与过程等方面的优势相结合。

虚拟与实体相结合的设计方式，一是可以通过游戏中虚拟的物体、场景、情节，引导观众利用实体资源进行观察、体验和探究；比如，上海科技馆推出的“日月魅影——日食特展”，开拓了线上和线下展览融合的模式。线上展览在虚拟空间里设置了“定格瞬间”“天狗食日”“观测记录”“场景再现”“日食带”“线下展厅”等场景，观众以寻宝游戏的形式在情境中解锁日食的精彩瞬间、了解日食的成因、知晓观测日食的方式方法和发展进程、掌握日食观测的正确姿势、获得未来最佳的日食观测时间和地点。该线上展的“线下展厅”部分呈现了线下展览的缩影，以彩蛋的形式引导观众进入展厅，亲身体验沉浸式的日食模拟天象。

二是通过实体资源引出科学探索的故事或问题、任务，在虚拟的物体、场景、情节中完成探索的任务和过程。如上海科技馆自主研发的在线教育游戏《江海鲟踪》，从观察场馆中的中华鲟标本出发，通过解读中华鲟的外形和结构引出中华鲟的洄游故事。在线教育游戏《江海鲟踪》构建了一个虚拟的世界，在这个世界里，玩家以上帝视角为中华鲟洄游繁殖保驾护航，陪同中华鲟从海洋溯流至长江繁殖，以及新一代幼鱼在长江中长大并返回大海，整个过程历经八大挑战。玩家在游戏中了解中华鲟的生活习性，以及人类活动对中华鲟生存和繁殖带来的影响[9]。

这些虚拟与实体的结合，需要进行有创意的精心设计，须使“实体”与“虚拟”在游戏中协同发力。这一阶段的设计是在“线上与线下相结合”选题策划的基础上，进一步设计“虚拟与实体结合”的具体内容以及技术实现方式。

(三) 创设将教学内容、教学方法与游戏元素相结合的“情境”

在进行了“线上与线下相结合”“虚拟与实体相结合”的设计之后，尽管已经确定了选题、主题、内容、情节脉络以及实体与虚拟结合的技术实现方式，但尚不能充分保证教学效果。为此，须遵循教育学、认知的规律，对游戏中如何提出问题或任务，如何制造悬念与认知冲突，如何引导游戏参与者进行探究、发现，设计观察、体验、认知的环节与过程，以及如何将上述元素与过程转化为游戏的情节和进程等进行设计，充分体现教育游戏的教育性和娱乐性。

下文以游戏《江海鲟踪》为例，分析教学内容、教学方法与游戏元素相结合的方式。

首先是教学内容与游戏元素相结合。该游戏中，中华鲟面临航运、渔业捕捞、有机污染、光污染、噪音、水温异常、固体污染以及食物匮乏等八大挑战，既包含了所要学习的科学知识，同时也是情境故事的一部分，并由此引出游戏的问题/任务，引导玩家积极的参与到游戏中。

其次是教学法与游戏元素相结合。博物馆线下教育活动常用的教学法，如“探究式学习”“5E教学法”“基于问题的学习”“基于项目的学习”等均是有教学流程的。“探究式学习”的流程是“问题→证据→解释→评价→发表”；“5E教学法”的流程是“引入(Engage)→探究(Explore)→解释(Explain)→迁移(Elaborate)→评价(Evaluate)”；“基于问题的学习”的流程是“提出问题→界定、分析问题→探究、解决问题→展示结果→评价、反馈”；“基于项目的学习”的流程是“选定项目→制定计划→活动研究→作品制作→成果交流与评估”[10]。因与线下教育的实施路径不同，在线教育游戏中常常结合多种教学法的环节，综合多种教学法的特点，但都契合科学探究“现象/任务/问题→判断/假说/设计→验证→发现/结论/实施方案”的过程[5]。《江海鲟踪》游戏也演绎了科学探究的过程，玩家在每个关卡需根据场景现象和中华鲟的“自述”(语言及身体状态)自主发现中华鲟当前面临的困境(即“问题”)，接着依据事件发生的时间、地点和场景作出逃出困境的假设(即“判断/假说”)，然后通过自主探究验证假设(即“验证”)，解除障碍后玩家复盘或通过“帮助”按钮能了解整个事件发生的来龙去脉，从而深刻了解人类不经意的行为对中华鲟产生的影响(即“发现/结论”)。另外，该游戏通过美感、故事元素、目标、关卡任务元素的设计，引导玩家沉浸于游戏中，在情境中构建知识，实现科学认知；通过规则、反馈、奖励元素提高玩家的体验感和参与动机[6]。与此同时，中华鲟洄游的故事情节、现场环境、线索、角色扮演等，共同构成了包含教学内容、教学方法、游戏元素的“情境”。正是在这样的“情境”，既富有游戏的趣味性，又包含着悬念、线索和现象，还营造了探索的氛围，引导了游戏参与者的观察、体验、探究、思考、推理。

这个教学内容、教学方法与游戏元素相结合的设计过程是游戏的深化设计过程，将确保游戏的教学效果。

七、 结语

博物馆的在线教育游戏要避免“三脱节”的问题，就要在“三结合”上多研究、多实践，让在线教育游戏真正起到凸显博物馆功能、扩大科普效果的作用。这需要博物馆教育游戏设计人员和游戏开发者充分沟通、共同磨合，通过多种方式实现“三结合”，同时也须平衡好游戏功能和教育功能的关系。另外，笔者发现博物馆的在线教育游戏基本都是上线后再无更新。实际上，一款游戏要得到长远的发展，在游戏上线后需进行一系列的后期维护，如通过用户调研、改进、持续更新内容等方式提高用户黏性，使游戏保持活力。