“輕松突破化學用語”手游的開發及應用

摘要：基于Android系統架構設計開發的一款界面友好、操作簡單、自動反饋、難度可控、高效穩定和富有娛樂性的化學用語手機小游戲。該手游集知識性、趣味性、挑戰性、拓展性于一體，引導學生在較少的時間內更有效地掌握化學用語知識。

關鍵詞：Android；游戲開發；化學用語

文章編號：1005–6629（2016）9–0028–04 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

1 開發背景

化學用語是初中科學的重要組成部分，是高度濃縮的符號體系，是科學學習不可或缺的工具。初中階段要求掌握的元素種類雖只有二十余種，但由此衍變的化學式（化學方程式）較多，學生識記和使用存在一定的困難。為讓學生盡快掌握化學式（化學方程式）的書寫和使用，機械的記憶和大量的訓練成為當下大多數教師的選擇[1]。缺乏趣味的教學呈現給學生的是一堆沒有生命的符號，加劇了學生的抵觸心理，更容易導致學生學習興趣的喪失，加劇科學學習的進一步分化[2]。

“520中學化學撲克桌游”[3，4]、“組合式化學用語象棋”[5]的開發應用激發了學生學習化學用語的興趣，對減輕學生記憶負擔起到積極的作用，收到良好的效果。但這些游戲需要多人配合，且攜帶性較差，對游戲使用的時間和空間要求較高，一定程度上影響了使用的效果。

這是一個泛在游戲的時代。智能手機的迅速普及，3G（4G）、Wifi的廣泛覆蓋，使得“游戲人口”越來越龐大[6]。作為容易接受新事物的初中生，不可避免地加入到這一隊伍中。網絡游戲的泛濫，使越來越多的中學生深陷其中，嚴重影響正常的學習。開發具有教育功能的手機游戲，可以為學習者提供一種新的學習方式，增強學習者的主動性，提高學習效果，讓學習者最大可能地將注意力聚焦于有教育效果的游戲中。

2 系統設計

“輕松突破化學用語”是一款在Android系統平臺上，基于元素、物質之間的可組合性并結合連連看、消滅星星等特點設計而成的手機游戲。本款游戲旨在引導學生在較少的時間內更有效地掌握化學用語知識，以提高使用者的學習興趣和學習效率，減少因化學用語枯燥乏味造成的兩極分化。與“沉淀連連看”[7]、“化合物命名連連看”[8]、“520化學網絡撲克”[9]等游戲軟件只針對化學用語的某方面輔助教學不同，“輕松突破化學用語”涵蓋從元素、化學式到化學方程式的學習，使學生掌握從元素→化學式→化學方程式較為完整的化學用語知識，有利于學生更好地掌握化學用語知識。

“輕松突破化學用語”遵循循序漸進的原則，根據初中化學用語教學內容和教學進度分三個主模塊：入門篇、基礎篇及提高篇，學生可根據學習進度或需要選擇相應的模塊進行練習，如圖1所示。

入門篇針對初中階段常見的元素（表1）與化學式（表2）的識記，以圖片消除的形式進行，易于操作，自動反饋，可有效減少學生化學用語學習的挫折感。元素符號的識記是初中化學用語學習的起始點和關鍵點，為避免學生在化學用語學習初期產生畏懼感，模塊分元素篇和物質篇兩個子模塊（圖2），不設置難度等級并適當延長游戲時間（設定時間180s）。每個子模塊均含64枚棋子，其中32枚為符號棋子，另外32枚為名稱棋子，符號與名稱為一一對應關系，如圖3、圖4所示。

基礎篇針對初中常見化學式的書寫，通過元素（原子團）間一定規則組合形成不同的物質，如黑方棋子“H”和紅方棋子“O”能組合成H2O、H2O2。由于元素（原子團）間的組合為一對多的關系，棋子間的組合存在許多可能，游戲挑戰難度大大增加，但同時也提高了游戲的拓展性、可玩性。為提高游戲的適應性，本模塊設置了新手級、能手級和高手級三個難度等級（圖5），選擇相應難度等級后系統進入游戲界面（圖6），適應不同進度、不同層次的學生需要。不同難度等級在內容、形式上完全一致，但完成游戲的時間長短設置不同，新手級無時間限制，能手級須在60s內完成游戲，高手級須在40s內完成，否則挑戰失敗。基礎篇棋子組成如表3所示，黑方棋子在化學式中通常顯正價，而紅方棋子則通常顯負價，游戲時須分別點擊紅方棋子和黑方棋子，若二者能相互組合則可以消去，否則系統不會出現反饋。提高篇針對初中常見化學方程式的書寫，棋子組成如表4所示。為降低提高篇的使用難度，拓寬游戲的使用，黑方棋子和紅方棋子既可作為反應物，也可作為生成物，如紅方棋子“HCl”和黑方棋子“H2O”之間可以存在如下反應：6HCl+Fe2O3=2FeCl3+3H2O。在游戲時間上則較基礎篇有所提高，新手級無時間限制，能手級提高至120s，高手級則為80s。

此外，系統提供了背景音樂和計時功能。游戲開始時，系統默認自動播放背景音樂，也可點擊相關按鈕進行選擇。同時游戲具備計時功能，進度條隨著游戲的進行逐漸減少，進度條走完，系統自動終止游戲并返回游戲界面選項。

3 系統的使用方法

3.1 系統的安裝

本系統在安卓系統的智能手機上安裝后即可運行，或借助“靠譜助手”等軟件在Windows環境下運行。在手機文件夾找到“輕松突破化學用語.apk”點擊“安裝”，安裝完成后點擊“打開”即可，找到程序圖標拖拽至手機主界面，方便以后使用。

Windows系統中，先安裝“靠譜軟件”，按默認方式安裝，安裝后桌面生成“天天模擬器”程序圖標，點擊后打開，點擊“我的應用”后在右下角點擊“安裝本地apk”，彈出安裝對話框，按提示操作即可。安裝完成后即可運行本系統。當玩家點擊主界面的“退出”按鈕，可隨時退出游戲程序。endprint

3.2 系統的使用

本系統界面簡潔，操作簡單。運行系統出現主界面菜單后（圖1），根據不同進度和需要選擇相應的模塊，也可進行背景音樂的設置。本系統玩法簡單，只需點擊棋子，當前后2次點擊的棋子存在關聯，棋子會自行消去，否則棋子不會消除。游戲開始后，界面右側的進度條開始減少，進度條時間走完之前完成所有圖片的消除表示游戲挑戰成功，否則挑戰失敗。玩家在游戲過程中，可以點擊菜單按鈕，選擇重新開始游戲、重新排列圖片和退出游戲。

在“入門篇”模塊中，棋子間是一一對應關系，當點擊的2個棋子存在關聯（符號與名稱相一致），棋子消失，若棋子間沒有關聯則棋子不消失。當先后點擊黑色棋子“鈣”和紅色棋子“Ca”時，棋子消除；若先后點擊黑色棋子“鈣”和紅色棋子“Cu”時，由于二者不存在關聯，棋子不會消除。

在“基礎篇”和“提高篇”中，玩家可根據學習進度及自身掌握的情況選擇相應的難度等級。“新手級”適合學習初期或基礎相對較弱者使用，無時間限制；“能手級”、“高手級”適合有一定基礎或需要進一步提高者使用，有一定時間限定，同時在界面右側會出現時間進度條。“基礎篇”和“提高篇”中，棋子間是一對多關系，“基礎篇”中黑方棋子“H”和所有的紅方棋子有關聯，“提高篇”中黑方棋子“H2O”與紅方棋子“CaO”、“HCl”、“NaCl”、“Na2CO3”等都有關聯。當先后點擊黑方棋子“H”和紅方棋子“O”系統會出現圖7所示的提示框，說明二者存在關聯，點擊“確定”按鈕棋子消除，游戲繼續；若先后點擊黑方棋子“O2”和紅方棋子“NaCl”系統無反應，說明二者不存在關聯，棋子不會消除，可點擊其他棋子繼續游戲。

4 實踐效果

“輕松突破化學用語”手游從元素名稱、符號的配對到化學方程式的書寫，從無時間限制到限定時間，循序漸進，減輕了學生學習化學用語的畏難情緒和學習負擔。系統單人操作，使用簡便，內置相關化學用語知識，即時反饋，自動糾錯，學生可隨時隨地糾正、學習化學用語，減輕了學生對教師的依賴。在系統程式化面前，學生沒有“作弊”的機會和可能，促進學生自主學習。系統設有不同游戲等級、不同難度層次，供不同層次、不同能力學生使用，緩解學生“吃不了”和“吃不飽”的矛盾，避免“課堂時間短”和“教學內容多”的矛盾，減輕了化學方程式集中出現導致學生短時記憶困難的局面。從反饋結果看，學生學習化學用語的積極性明顯高于其他班級，經常在課余探討化學用語知識及系統使用的方法技巧。學習成績也有顯著提高，在校組織的化學用語相關內容檢測中所任教班級優秀率、平均率均居年級前列。學生在游戲的同時學習化學用語知識，起到很好的教育教學效果，給化學用語的教與學提供了新的方法與途徑，在十九屆全國教育教學信息化大獎賽中榮獲基礎教育組教育教學工具類軟件系統（單機版）二等獎。

5 存在的問題

本系統為單機版軟件，難以有效監測學生的使用情況，需要學生具有高度的自我約束能力。系統的判斷基于設計者內置的化學用語知識，容易出現系統誤判等現象的發生。系統以點擊相關圖片配對消除的方式進行，無需輸入相關化學用語，無法真實有效地檢測學生的知識水平。這些問題在今后的教學實踐中，將不斷予以完善，開發更加適合廣大師生使用的化學用語象棋對弈系統。

參考文獻：

[1][5]馬仁章.組合式化學用語象棋的開發與使用[J].化學教學，2014，（9）：31～34.

[2]王欽忠.核心概念在“化學方程式”單元教學設計中的應用[J].化學教學，2013，（3）：44～46.

[3]任競昕，林建芬，錢揚義等. 520“化學開胃菜”撲克教育游戲——化學啟蒙學習的好幫手[J].中學化學教學參考，2013，（12）：41～43.

[4]錢揚義，周群力，林建芬等.中學化學學習新法——“520化學桌游”學習法[M].北京：科學出版社，2013.

[6]陶侃. 從游戲感到學習感：泛在游戲視域中的游戲化學習[J].中國電化教育，2013，（9）：22.

[7]鄭楚萍，許越，吳錦偉等.“沉淀連連看”記憶游戲軟件的開發[J].廣東化工，2011，38（2）：203～204.

[8]鄭楚萍，衷明華，許越等.“化合物命看”學習型游戲軟件的開發[J].廣東化工，2011，38（9）：212.

[9]錢揚義，顏璜.“520化學網絡撲克”游戲的開發及其應用[J].中國電化教育，2009，（11）：84～87.endprint