基于EFM模型的教學游戲設計與實現

◆孫麗娜

為了正確引導青少年對待和使用計算機游戲，充分發揮教學游戲對素質教育的促進作用，基于現有成熟的教育理論和軟件開發技術，討論一種功能較為完善的教學游戲設計模型，并設計實現了一款基于EFM模型的“摘蘋果”教學游戲系統。

1 相關理論基礎

教學游戲具有游戲性和教育性兩個基本特點，前者是由數字化游戲本身所決定的，而后者則是游戲在教育教學中應用的體現，其設計和實現是建立在教育學、心理學等相關學科理論基礎之上的。

1.1 流體驗理論

美國心理學家Csikszentmilhalyi把“流（Flow）”描述為人們因全身心投入到某件感興趣的事情中而產生的一種忘卻周圍環境、喪失自我意識，甚至忘記時間存在的心理狀態。流體驗理論是一個連接教學設計理論和動機設計理論的理論橋梁，可以作為理解和實現動機的方法。

1.2 內在動機理論

Malone依據個體行為過后所能得到的報酬，把動機分為內在動機和外在動機，前者指的是追求內心的快樂和滿足，而后者則指的是追求實質的獎賞和目的。他把動機激發包概括為5個要素：挑戰、好奇、控制、幻想和人際關系。在現實中也正是這些因素促使玩家對游戲樂此不疲。

1.3 情境認知理論

情境認知理論認為學習者是自身知識的建構者，在知識學習背景下主動參與真實活動和任務，進行批判性和創造性思考，在與其他人協作過程中不斷建構知識，同時在元認知水平上監視自身知識的建構。有效學習環境是情境認知理論中的一個重要因素，能夠促進學習者對內容的自我理解和掌握，推進學生自我認識能力的提高。

2 基于EFM模型的教學游戲設計

EFM模型是一種集有效學習環境、流體驗和學習動機于一體的教學游戲設計模型，它將教學游戲作為一種游戲化學習環境來處理，以創設有效學習環境為取向，通過游戲策劃、設計和技術來表達有效學習環境的必備條件，讓學習者在游戲化的有效學習環境中產生流體驗并激發學習動機，從而實現游戲效應和教育效果完美融合。

2.1 EFM模型

學習動機、流體驗、有效學習環境和教學游戲之間存在密切的關系，構建成EFM教學游戲設計模型，簡稱EFM模型，如圖1所示。

在EFM模型中，教學游戲提供目標清晰、程序明確的游戲化任務，學習者參與到有效學習場景中，借助已有知識、技能和合適的工具挑戰特定任務，在與環境交互中獲得反饋信息，并不斷調整自身行為，在激勵機制的推動下繼續游戲。學習者在參與活動期間，幾乎注意不到自己正在經歷一個學習過程，也無法敘述其中的原理和行為動機，卻已經獲得某種知識或技能，即所謂的流體驗過程。簡言之，學習者在教學游戲的有效學習環境中產生流體驗狀態，激發學習動機以達到構建和完善自身知識結構的目的。

圖1 EFM教學游戲設計模型

2.2 教學游戲設計流程

依據數字化游戲設計流程，綜合考慮EFM模型和教學設計原理，將教學游戲的設計流程分為3個主要階段：分析與決策、設計與開發、測試與評價。

1）分析與決策。基于EFM模型的教學游戲設計實質上是一種特殊的教學設計過程，富有彈性、靈活的游戲化教學設計關鍵是科學的前期分析，一般應包括學習者特征分析、學習任務分析和教學目標確定三個方面。

2）設計與開發。根據學習動機理論中的各要素，教學游戲設計過程一般分為游戲任務設計、游戲場景設計、學習者控制權設計、游戲規則設計和游戲反饋設計5個部分。

3）測試與評價：教學游戲測試除了計算機軟件固有的代碼測試和用戶測試以外，還包括游戲性測試和知識性測試，其中前者是一般游戲所普遍存在的，而后者是教學游戲所特有的。

3 基于EFM模型的教學游戲實踐

為了證明基于EFM模型的教學游戲設計的有效性和開發的可行性，現開發一款面向小學生數學學習的教學游戲《摘蘋果》，其過程主要包括游戲任務與場景設計、游戲規則與反饋機制設計、學習者控制權設計、游戲開發與測試等環節。

3.1 游戲任務與場景設計

1）設計方案。正值豐收季節，小青蛙在蘋果園里參加勞動——摘果子。在摘之前，需要先計算出平均每棵樹上果子的數量，如果正確，才可以摘到蘋果并且還可以吃一個作為獎勵；否則不但摘不到，還可能會被樹上掉下來的蘋果砸中以示懲罰。

2）設計意圖。為了幫助小學生熟練掌握求平均數的方法，在認真分析學習者年齡特點、認知結構和能力的基礎上，將游戲場景設定在果園里，選擇小青蛙、果樹和蘋果作為游戲角色和道具，通過吸引學習者的注意力參與戶外活動，挑戰不同難度的任務，培養小學生熱愛勞動習慣的同時解決數學問題，促進身心全面發展。

3.2 游戲規則與反饋機制設計

1）設計方案.如果小青蛙想摘到蘋果并能夠吃一個，就必須在規定的時間里算出這里的果樹平均每棵有多少個果子，并用鼠標選出正確答案，否則不但摘不到果子，還可能會被掉下來的砸中。在游戲的不同階段，系統會伴有急促的、歡快的或悲傷的音樂，另外結束時將顯示摘到蘋果的數目、吃的個數以及被砸中的次數等信息。

2）設計意圖。通過設置獎懲規則、時間關卡和視聽效果，增加游戲的趣味性，激發任務挑戰性和積極性，促進學習者產生流體驗沉浸感，在不知不覺的游戲中鞏固所學的知識，依據反饋信息，幫助學習者把握目標完成情況和促進知識的掌握。

3.3 學習者控制權設計

1）設計方案。該教學游戲設置五道關卡，每道關卡包含若干道題目，題目呈現難度增大的趨勢。另外在每一關中，根據學習者完成情況，系統將智能調整本關余下的題目的數量和難度。

2）設計意圖。通過設置關卡、題目難度和數量來增強學習者控制權，通過系統智能訓練以適應不同學習者的水平，力求“能力—挑戰”平衡，以達到激發學習動機的目的。

3.4 游戲開發與測試

為了適應網絡環境需求，該游戲采用Flash制作完成，具有文件小、傳輸快的特點。在測試階段，代碼測試和用戶測試過程比較簡單，均具有比較好的效果。游戲性和知識性測試是在一組80名適齡小學生中進行，經實驗發現，本游戲在有效學習環境、流體驗和動機理論方面也取得了較好的效果。

4 結束語

基于EFM模型的教學游戲開發在遵循計算機游戲開發一般規律的同時，融入了教學設計內容，并把相關的教育教學理論滲透其中。《摘蘋果》是面向小學生數學學習開發的一款游戲，解決了學生不能熟練“求平均數”的難題，寓教于樂，讓學生在輕松愉快的游戲中掌握枯燥乏味的數學方法。經測試證實，基于EFM模型的教學游戲設計方法具有較好的有效性和實用性。

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