《蠟筆物理學(xué)》游戲的教育應(yīng)用價值解析

蔣宇 蔣靜 陳嘩

當今的學(xué)生多是“數(shù)字土著”，他們在游戲中長大，期待從教育媒體得到和玩游戲相同的交互體驗，這已經(jīng)成為現(xiàn)代教育技術(shù)研究的一個重大挑戰(zhàn)。教育面臨的問題是：作為教育者的“數(shù)字移民”說著過時的語言，吃力地教育著使用一種全新語言的人群，因此，必須改革教育方法與內(nèi)容，用學(xué)生的語言和方式與之交流，而“游戲”則是方法和內(nèi)容最佳的結(jié)合體。那么，什么樣的游戲是好的教育游戲、如何發(fā)揮游戲的教育價值，就成為研究者關(guān)注的問題。本文通過對《蠟筆物理學(xué)》游戲進行分析，探究其教育價值和應(yīng)用途徑。

游戲簡介

《蠟筆物理學(xué)》(Crayon Physics)是一款基于2D物理引擎的游戲。該游戲獲得了20O8年美國獨立游戲Seumas McNally.特等獎。

整個游戲從一只蘋果從樹上掉落下來開始，由80關(guān)構(gòu)成。所有關(guān)卡分布在7個島上，只要玩家能夠順利碰到每個島嶼上的星星，就可以完成游戲。

該游戲采用鼠標操作，左鍵控制蠟筆畫圖形，右鍵消除所畫圖形，空格鍵重置游戲的最初狀態(tài)，滑動滾輪可以改變畫筆顏色。繪制出的任意圖形和已有的物體均具有真實物體的一些特性，比如，受到重力的作用，力可以改變運動狀態(tài)等。在繪制圖形的幫助下，利用真實的物理原理將小球推到目標點(星星)，即可過關(guān)。玩家不能直接控制小球，只能通過畫出一些物體或用左鍵接觸小球的方式左右水平推動小球。在一些關(guān)卡中，會出現(xiàn)一些火箭、滑輪等用于推動小球。

游戲設(shè)計

1創(chuàng)作來源

據(jù)設(shè)計者Petri Purho介紹，此游戲最初的創(chuàng)意來自于MIT(麻省理工學(xué)院)的“Assist Sketch Understanding System and Operation'(輔助草圖認知系統(tǒng)，ASUSO)和“瘋狂蠟筆”的神話故事。輔助草圖認知系統(tǒng)用于教師課堂教學(xué)，教師在屏幕上畫出圖形，單擊按鈕，圖形就會遵循物理效果運行，以此來幫助學(xué)生理解和掌握一些復(fù)雜的物理過程。它的作用類似于數(shù)學(xué)學(xué)科中的“幾何畫板”，利用真實的程序引擎驅(qū)動輔助課堂教學(xué)和學(xué)生自學(xué)。而“瘋狂蠟筆”類似于我國“神筆馬良”神話故事，主人公哈諾德有一根紫色的神奇蠟筆，他畫出的東西會變成真實的。作者結(jié)合了Asuso和“瘋狂蠟筆”的特色，快速地開發(fā)出了游戲。

2游戲類型

目前比較常見的游戲一般可分為角色扮演類、動作類、冒險類、策略類、模擬類、運動類和對戰(zhàn)類。這款策略類游戲訓(xùn)練的是玩家的思辨能力與想象能力，還鼓勵玩家打破思維定勢，開動腦筋，積極思考。玩家可以將星星碰蘋果的路線設(shè)計成為復(fù)雜的機械運動，也可以將其路線設(shè)計成簡單的橋梁和連接。策略不同，通關(guān)的方式會大相徑庭。

3接口設(shè)計

游戲接口(UI)主要有三種表現(xiàn)形式：圖形用戶界面(GUI)、實體用戶接口(SUI)和聲音用戶接口(AUI)，分別對應(yīng)人類感知的視覺、觸覺和聽覺。

從圖形用戶界面來看，該游戲采用昏黃的草紙背景，配上蘋果、白云、綠樹、五彩油畫蠟筆，整體以暖色調(diào)呈現(xiàn)，可以讓玩家在溫暖的游戲氛圍中獲取視覺信息。從實體用戶接口來看，玩家可以通過鼠標點擊、拖畫、旋轉(zhuǎn)而完成各種圖形。這樣玩家面臨的挑戰(zhàn)在于游戲本身，而不在于必須學(xué)會操作才能實現(xiàn)對游戲環(huán)境的控制，易于不同階段的人學(xué)習(xí)。該游戲的背景音樂悠揚舒緩，與溫馨的畫面相得益彰，當蘋果碰到星星時，出現(xiàn)短暫新奇的伴音，給玩家巨大的成就體驗。

4玩家動機的激發(fā)

Malone和Lepper通過實驗研究發(fā)現(xiàn)，在游戲中，玩家具有挑戰(zhàn)、好奇、控制和幻想四種個人動機。首先，該游戲要求玩家積極地參與，與游戲進行交互，以共同來完成游戲的發(fā)展與結(jié)局。任何一次點擊和拖曳都有可能改變蘋果的運動路徑，玩家有能力來決定操作的結(jié)果。其次，不斷增強的難度給玩家?guī)怼疤魬?zhàn)”，達成最初的目標只需要畫一根線，后來需要畫出鐵錘，繼而是滑輪、火箭等。隨著關(guān)卡數(shù)的增多，畫面本身自帶的物體越來越少，玩家發(fā)揮的空間越來越大。再次，玩家在玩游戲的時候能夠感受到思考、分析給他們帶來的新鮮感，繼而產(chǎn)生等待下一個場景出現(xiàn)的焦急感和緊張感。

5幫助支持

根據(jù)維果茨基的“最近發(fā)展區(qū)”理論，布魯納等人于1976年正式提出了“支架”(Scaffolding)這一名稱，即教師在教學(xué)前，就應(yīng)該了解學(xué)生在不久的未來可能發(fā)展出什么能力，然后再提供適當?shù)闹С只蛞龑?dǎo)(支架)來推動學(xué)生此種能力的發(fā)展。此游戲的說明支持信息很好地體現(xiàn)了支架特點。作為一款策略類游戲，玩家在初次玩游戲時很難快速掌握游戲的操作方法和技巧，所以該游戲還為玩家提供一些方法上的提示。正如Richard所說，“如果玩家了解在游戲中所要實現(xiàn)的目標，他們當然想知道完成任務(wù)的正確途徑”。

該游戲?qū)ⅰ皫椭崾尽比谌胗螒蜻^程中，避免了讓玩家拉開屏幕、離開當時游戲情境，而去“幫助提示”欄里看書面的文字。其幫助形式有三種：一是在需要用新形狀解決問題時會出現(xiàn)提示，如在第一關(guān)，出現(xiàn)“draw a box(畫一個盒子)”的提示，其作用相當于RPG游戲的NPC的功能。二是在同一關(guān)中，如果提示信息有多條，那么先出現(xiàn)一個提示，待玩家根據(jù)提示完成操作后，再出現(xiàn)下一個提示，玩家根據(jù)提示一般都能通關(guān)。三是游戲的完整地圖上有一些提示，在玩家乘坐小船從一個島劃到下一個島時可以看到一些形狀，這些形狀對玩家在新的關(guān)卡中構(gòu)建物體有一定的啟示。如果按照提示操作，玩家很快就會看到作用結(jié)果，如果不按照提示操作，采用其他方法也可以通關(guān)。

6反饋機制

良好、及時的反饋是讓玩家產(chǎn)生“心流”的重要手段。當玩家成功地實現(xiàn)蘋果和星星的相撞，游戲就會以一陣悅耳的背景音樂告知其成功通關(guān)。這種反饋信息在無形中說明玩家掌握了游戲規(guī)則，給調(diào)整游戲策略做參考。不足的是，這款游戲的評價方式僅限于告知玩家是否通關(guān)，沒有對游戲中知識和能力掌握情況的指導(dǎo)性反饋。

游戲的教育應(yīng)用潛力

綜合以上分析，該游戲除了融入激發(fā)動機的游戲設(shè)計要素之外，還符合循序漸進、及時反饋等教育原則，具有較高的教育應(yīng)用價值。

1該游戲適用的知識點學(xué)習(xí)

通過游戲化的學(xué)習(xí)方式獲得學(xué)科知識是教育游戲的目標之一。而任何一款電子游戲是文化蘊藏的體現(xiàn)以及人類知識情趣化的表征與新的、變異的傳遞方式。通過仔細分析，筆者發(fā)現(xiàn)，游戲中包含了物理、數(shù)學(xué)、美術(shù)學(xué)科的基本知識，低年級學(xué)生在玩的過程中，可以自主學(xué)習(xí)和探索這些知識。即使是幼兒園小朋友，也可以通過親自繪畫接觸一些簡單的物理原理。高年級學(xué)生在玩的過程中可以充分運用所學(xué)的知識解決問題。該游戲包含的物理知識點有：力的三要素(方向、大小、作用點)、力的種類(重力、摩擦力、彈力)、杠桿原理、滑輪定理、平拋運動等。該游戲也整合了一些數(shù)學(xué)知識，比如，兩點確定一條直線、三點確定一個面等。學(xué)生在玩游戲的同時，可以根據(jù)自己的愛好

構(gòu)造出各種各樣的幾何圖形，如三角形、圓、矩形，并且運用它們的性能(圓可以滾動、三角形起固定作用)解決問題。該游戲還包含一些繪畫知識，動手操作可以鍛煉學(xué)生的素描能力，包括對構(gòu)圖、形體、結(jié)構(gòu)的把握，同時也可以學(xué)習(xí)色彩搭配。

2該游戲有助于能力培養(yǎng)

20世紀90年代以來，各國的課程改革都把學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變視為重要內(nèi)容，紛紛倡導(dǎo)“主題探究”和“自主學(xué)習(xí)”，以培養(yǎng)學(xué)生自主意識、綜合運用知識分析問題和解決問題的能力和創(chuàng)新思維，同樣地，游戲化學(xué)習(xí)也要不僅能夠?qū)W到知識，更重要的是在不知不覺中提高學(xué)生的能力。筆者認為，此游戲有助于培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力、創(chuàng)造力和藝術(shù)審美能力。

首先，獲得問題解決能力是玩家從玩電子游戲中獲得或?qū)W習(xí)到的最被認同的益處。問題解決是從已有情境出發(fā)，運用已有的知識，經(jīng)過一系列的認知操作，對問題空間的各種信息進行加工，以改變問題的初始狀態(tài)，使之轉(zhuǎn)化為目標狀態(tài)的探求過程。在此游戲中，每一關(guān)面臨的問題情境是不同的，但是問題空間(即最后的狀態(tài))都是讓蘋果與星星碰撞。對于玩家來說，他首先必須比較全面地考慮情境中的可利用的要素，如滑輪、火箭等，然后在大腦中構(gòu)想出一個蘋果滾動的路徑，最后將自己的構(gòu)想用鼠標表達出來，這個過程就是解決問題的過程。所有解決問題的方法都需要玩家自己去構(gòu)建，有益于培養(yǎng)學(xué)生多角度思考、解決問題的能力。

其次，游戲的玩法很鍛煉玩家的創(chuàng)造力。有的玩家會充分發(fā)揮自己的想象，讓蘋果碰到星星的過程變得“復(fù)雜”，如圖2、圖3。毫無疑問，要畫出圖3的那種解法，玩家事先要在頭腦中構(gòu)造一個完整的過程，過程中有鐵錘、杠桿，玩家完全把游戲場景當成了一個機械設(shè)計的練兵場，圖3是一種非常有創(chuàng)意的玩法。盡管該玩家嘗試了31次總算碰到了星星，但是創(chuàng)造給他帶來的快樂將會比碰到星星更大。

再次，可以提高玩家的藝術(shù)審美能力。游戲畫面優(yōu)美，昏黃的草紙背景搭配五顏六色的蠟筆線條，在簡單之中透露出另類和別致，這本身就非常具有美感。玩家在欣賞美的同時，還要在解決問題的過程中去構(gòu)建美，如滾動滾輪以選擇不同的顏色、通過畫筆畫出漂亮的器械等。玩家的藝術(shù)審美能力在無形中得到提高。

3游戲幫助釋放玩家個性

有玩家評論說，“(《蠟筆物理學(xué)》)游戲最大的精髓，也是它最惹人喜愛的地方，莫過于它的自由度。隨便你畫什么，圓的、方的、長的、短的。橢圓的、三角的等等”。游戲為玩家創(chuàng)造了虛擬的真實空間，簡單易行的操作讓玩家快速上手，避免繁瑣規(guī)則與過多角色帶來的限制與混淆。此外，玩家不是被動地適應(yīng)游戲規(guī)則，也不用擔心蘋果會用完，而是將主要精力集中在主動參與構(gòu)建畫面情境當中，玩家可以充分地發(fā)揮想象來創(chuàng)建任意有個性、獨一無二的圖形。

游戲的教育應(yīng)用途徑

通過對游戲的分析，結(jié)合中小學(xué)教學(xué)特點，此游戲可以通過以下三種途徑應(yīng)用到教學(xué)中。

1應(yīng)用于課堂教學(xué)

尚俊杰等人認為，輕游戲可以較容易地應(yīng)用在課堂教學(xué)中，是教育游戲的未來和希望。輕游戲首先是一個教學(xué)軟件，它將游戲的內(nèi)在動機很好地融合其中，并且覆蓋了適當?shù)恼n程學(xué)習(xí)內(nèi)容。《蠟筆物理學(xué)》游戲可以看做是MIT的“輔助草圖認知系統(tǒng)”和“神奇蠟筆”的完美結(jié)合，沒有復(fù)雜的操作，教師也很容易上手，因而可以在課堂教學(xué)中適當應(yīng)用。例如，在中學(xué)物理課堂上，教師在講解一個比較復(fù)雜或者抽象的物理原理時，如斜面運動、滑輪定理時，采用此游戲來模擬物理過程，讓學(xué)生的認識更加直觀和具體。

2進行二次開發(fā)，使其具有更多的教育功能

教育游戲的設(shè)計應(yīng)該更加關(guān)注學(xué)習(xí)者本身的經(jīng)驗，照顧其在游戲中的體驗，游戲設(shè)計逐漸從以設(shè)計者為中心轉(zhuǎn)換為以玩家為中心(User-Centered)。此游戲為玩家們提供了等級編輯器，玩家可以自己設(shè)計關(guān)卡。但是這種設(shè)計也不是天馬行空，而是在框架下的設(shè)計，玩家只能根據(jù)現(xiàn)有的工具，如繩子、火箭等，來組合設(shè)計關(guān)卡的場景，這樣不僅可以通過游戲來創(chuàng)造，還可以通過設(shè)計游戲來展現(xiàn)自己的才能。

教學(xué)人員可以根據(jù)學(xué)生水平和教學(xué)內(nèi)容來構(gòu)建游戲元素，包括需要呈現(xiàn)哪些物體、呈現(xiàn)什么樣的說明信息等，都可以自己定義。如果征得游戲開發(fā)者的同意，還可以在游戲本身添加一些信息，如提供給玩家一個輸入框，學(xué)生所畫物體的質(zhì)量可以由學(xué)生自己通過輸入數(shù)字來設(shè)定，以此來限定傳送帶的運動速度，使其更具有教學(xué)的功效。

3通過游戲外的交流促進合作

游戲不再是游戲，而是一個虛擬的交往社區(qū)。游戲讓玩家們合作或者競爭地聚在同一個虛擬世界、同一個社會團體中。在游戲中，玩家具有交流和炫耀的需要。此游戲雖是單機游戲，但是它為全世界的玩家提供了網(wǎng)上論壇(http：／／WWW.kloonigames.com／forums／)和設(shè)計者博客(http：／／WWW.kloonigames.com／blog／)。在論壇中，玩家針對一些難關(guān)進行討論，還對游戲改進提出建議。由于此游戲得到很多玩家的喜愛，玩家們還在視頻分享網(wǎng)站上自發(fā)建立了視頻學(xué)習(xí)交流區(qū)(http：／／vimeo.com／album／56312／format：detail)。在其中上傳自己得意的玩法和設(shè)計的關(guān)卡，這為玩家提供了交流和展示的舞臺。在應(yīng)用該游戲時，由于游戲本身不支持多人，所以也應(yīng)該注意多種交流平臺的應(yīng)用，為玩家提供合作機會，如建立學(xué)習(xí)討論論壇、班級博客等。在游戲化學(xué)習(xí)中，不是要教會學(xué)生如何贏得競爭來獲得尊重，而是要讓學(xué)生養(yǎng)成學(xué)習(xí)、協(xié)作的態(tài)度。

總的來說，《蠟筆物理學(xué)》游戲較好地平衡了教育性和游戲性的關(guān)系。首先，游戲?qū)⑿枰獙W(xué)生學(xué)習(xí)的知識如重力、杠桿等，從玩游戲的角度自然地嵌入到相關(guān)的情境中，盡管目標比較單一，但是達到目標的過程設(shè)計卻是多種多樣的；其次，游戲以較低的注意力開始，難度逐漸增加，但學(xué)習(xí)工具——鼠標完全被學(xué)習(xí)者控制，滿足他們的“控制”的需要；再次，該游戲中，蘋果的數(shù)量無窮多，不會出現(xiàn)“死掉”的現(xiàn)象，這樣，玩家在游戲時才會聚精會神地創(chuàng)造多種多樣的實，現(xiàn)方法，給學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)造力預(yù)留了足夠的空間。

值得指出的是，在應(yīng)用《蠟筆物理學(xué)》游戲時應(yīng)注重發(fā)揮教師的作用，引導(dǎo)學(xué)生合理利用游戲進行學(xué)習(xí)，促成學(xué)生之間經(jīng)驗分享，鼓勵創(chuàng)新精神和具有創(chuàng)造性的玩法，促使學(xué)生在玩中不斷反思和總結(jié)。

基金項目：國家社會科學(xué)基金“十一五”規(guī)劃2009年度教育學(xué)國家重點課題(批準號：ACA090008)《學(xué)生網(wǎng)絡(luò)生活方式的現(xiàn)狀調(diào)查與對策研究》。