學齡前兒童合作行為養成系統游戲化設計研究

邱杰，胡康，陳豐

學齡前兒童合作行為養成系統游戲化設計研究

邱杰1，胡康2，陳豐1

（1.安徽科技學院 機械工程學院，安徽 滁州 233100；2.武漢科技大學 藝術與設計學院，武漢 430065）

當前兒童合作行為主動發生及持續發生率較低，通過產品設計促進兒童合作行為養成。通過觀察、深入訪談和問卷調研的方式分別對兒童、教師和家長進行需求調研，結合兒童發展心理學總結出學齡前兒童合作行為養成難點并提出解決策略；對行為養成相關產品進行市場調研，產生設計定位，結合機制元素和組建元素調研排序結果，進行游戲化設計實現；通過八角行為分析法框架對產品信息架構進行分析及優化，進而進行產品UI界面設計和學齡前兒童課堂交互機器人設計。構建了基于DMC的游戲化設計流程，完成了學齡前兒童合作行為養成系統游戲化設計，得到被測試者認可。將設計方案進行用戶測試并針對評價結果提出優化方案，驗證了基于DMC的游戲化設計流程在學齡前兒童合作行為養成系統設計中的可行性和有效性。

工業設計；游戲化設計；DMC；八角行為分析法框架；合作行為養成系統；學齡前兒童

游戲化設計目前應用于行為養成方向的研究仍處于起步階段，但其作為一種有趣的、高效的、導向型的驅動方式，在引導和促進行為養成中具有一定的發展潛力。游戲化設計理論對引導用戶行為有較好的效果，然而應用于兒童合作行為養成的設計研究較少[1-4]。對于學齡前兒童行為養成，有學者基于DMC系統進行設計研究及實踐，但單純使用DMC系統較難檢驗游戲化設計程度，需要增加檢驗設計架構的工具。然而，八角行為分析法框架可以對產品信息架構進行定性分析，以便優化。因此，本研究在國內外學者研究的基礎上，以學齡前兒童為目標用戶群體，結合DMC系統和八角行為分析法框架指導行為養成類產品設計，從而引導學齡前兒童行為養成。

1 游戲化設計方法

“游戲化”于2003年被提出，2010年被廣泛使用，對于其定義，至今不同學者仍有不同的說法，其中認同度最高的是凱文·韋巴赫（Kevin Werbach）的說法，他認為“游戲化是指在非游戲情境中使用游戲元素及游戲設計技術”[5]。國外對游戲化的應用研究起步早且較廣泛，起初運用在企業管理研究領域，然后擴展到了教育研究領域[6-9]。游戲化設計最早是從電子游戲設計中提取重要的游戲機制，然后應用在管理系統等設計中，提升管理系統用戶的興趣和動力。大量的企業設計實踐形成了一些游戲化設計方法，如PBL、DMC系統等。目前國內外游戲化設計多應用于交互設計中，也有部分應用于展示設計[10]中，但在產品設計中應用較少。

1.1 游戲化DMC系統

游戲化DMC系統由凱文·韋巴赫提出，又稱為游戲化金字塔結構系統。DMC依據游戲元素在系統中的作用，自上而下，在金字塔中將它們分成三個結構層次，即動力層（Dynamics）、機制層（Mechanics）和組件層（Components）[11]，每層中又包含多個子元素。

1.2 八角行為分析法框架

Yu-kai Chou創建了八角行為分析法框架，可以根據不同系統來建立游戲吸引力模型[12]。依據八大核心驅動力，對游戲化產品動機進行定性分析，以便優化。

1.3 基于DMC的游戲化設計流程構建

通過文獻研究和設計調研總結并提出基于DMC系統和八角行為分析法框架的游戲化設計流程，見圖1。第一步，對相關產品進行市場調研，同時通過產品需求問卷面向相關用戶進行線上和線下調研，然后結合兩者調研結果，總結并提出設計原則及設計方向。第二步，制定動力元素，通常包含敘事、約束、情感、關系和進展五個方面。從這五個方面出發，結合問卷方式選擇機制元素，如挑戰、競爭和獎勵等。

接著，對應選出的機制元素再選擇組件元素，如徽章、排行榜和任務等。最后，針對選擇的組件元素設計創新且合理的實現方式。第三步，進行產品信息架構設計，通過建立八角行為分析法框架對信息架構進行調整和完善。若其中的八大核心驅動力有所缺失，則需要完善產品信息架構；若其基本滿足八大核心驅動力，則可以進行接下來的產品設計。第四步，將設計的產品進行用戶測試，檢驗產品設計的可行性，以便后續完善設計。其中，為確保設計的合理性，第二步和第三步都需在設計原則的指導下進行。

圖1 基于DMC的游戲化設計流程

2 學齡前兒童合作行為養成難點及解決策略

2.1 學齡前兒童合作行為

兒童合作行為是指兩個及以上的兒童互相協同，一起去完成某項具有共同目標任務的行為，且兒童處于學齡前階段，合作行為也是親社會行為的重要組成[13]。當前大多數學齡前兒童與伙伴交往的機會不多，導致孩子合作意識較淡薄，常以自我為中心，合作行為較少。學齡前兒童將來要在社會上立足并充分實現其自身價值，理應學會與人合作，通過合作的形式去發現問題和解決問題，因此，引導學齡前兒童合行為并培養其能力，已經成為幼兒園教育面臨的一個嚴峻問題。研究表明，兒童進入學齡期后，隨著社交經驗增加，競爭意識也隨之產生，于是兒童合作行為發生率隨年齡增長存在下降趨勢，且幼兒園中班是學齡前兒童合作行為培養的關鍵期[14-15]。因此本研究將兒童界定為3～5歲的學齡前兒童。

2.2 學齡前兒童合作行為養成難點

通過兒童發展心理學理論研究和觀察學齡前兒童在幼兒園期間的合作行為，從合作行為發生前、發生中、發生后3個角度總結了學齡前兒童合作行為養成的主要難點，見圖2。合作行為發生前，幼兒園里學齡前兒童存在獨自玩玩具、獨自做事情、不主動合作等問題，需要在教師的引導下才愿意與伙伴合作。合作行為發生中，學齡前兒童最容易發生爭搶玩具等沖突，在教師的勸導下合作行為可以繼續，否則合作行為會終止，將獨自玩玩具或做事情。合作行為發生后，學齡前兒童對行為的再次發生并沒有意識，所以合作行為并不一定會持續下去。從以上可以看出，較多學齡前兒童的合作行為是需要在教師的引導下進行的，這種引導以鼓勵、激勵或表揚為主，所以學齡前兒童合作行為養成的難點主要是動力不足。

圖2 學齡前兒童合作行為養成主要難點

2.3 解決策略

從學齡前兒童合作行為養成的主要難點出發，運用游戲化方式解決學齡前兒童合作行為養成問題，見圖3。從心理學理論和實際調研可看出，對于學齡前兒童合作行為養成，運用合作游戲的方式效果明顯且兒童最喜歡。本研究將合作游戲分為線上和線下，教師和家長更愿意通過合作玩玩具、合作畫畫、合作手工等線下合作游戲來培養兒童的合作行為。然而幼兒園里兒童合作類產品很豐富，如何高效使用眾多合作類產品將成為本課題的研究方向。目前是教育信息化發展的關鍵時期，幼兒園和學校信息化設備已基本建立，但教育及管理系統尚不健全，特別是幼兒園課堂教育及管理系統方面，所以幼兒園教育及管理系統的設計研究勢在必行。本研究通過運用游戲化設計方法來指導學齡前兒童合作行為養成系統設計，將線下合作活動轉移到線上平臺進行管理，同學間形成有益競爭，激勵兒童合作行為的發生。完成合作行為的團隊可以獲得獎勵，以激勵兒童持續發生合作行為，從而養成合作行為。

圖3 解決策略分析

3 基于DMC的游戲化設計流程實現

3.1 設計原則

針對3～5歲學齡前兒童開展設計時，應關注兒童獨有的特征，并針對這些特征為他們進行設計。設計原則的提出主要針對本次研究主題，因此包括系統設計和硬件設計兩個方面。

3.1.1 系統設計原則

1）信息安全方面。在產品設計及研發過程中，要嚴格保密兒童及監護人的調研信息；產品使用過程中，減少信息傳播功能，降低兒童信息的公開度，兒童信息只有監護人查看，確保用戶信息安全。

2）視覺方面。視覺等級清晰，明確顯示可以互動的元素，不同元素間設置強烈的視覺區分；避免種類多的明亮色彩，會分散兒童的注意力；使用具象圖標，該年齡段的兒童閱讀能力較弱，應該用有代表性的、通識的圖片和圖標來傳達用意。

3）交互方面。操作行為方便，界面應適應手勢大幅度操作，放大屏幕上的元素以便確保兒童的小手可以掌控視覺元素，盡可能采用全手掌操作手勢，代替僅用拇指和食指配合的操作手勢[16]；反饋強化信息，該年齡段兒童不能長時間保持注意力，更好的解決方式是設置相應的反饋機制，鼓勵兒童繼續使用。

3.1.2 硬件設計原則

1）安全方面。電源要設計在隱蔽位置或有保護殼遮擋；造型應飽滿圓潤，防止兒童劃傷，避免易拆卸的小尺寸零件，防止兒童誤食；產品材料無毒性，綠色環保。

2）造型方面。應具備較高的認可度和識別性，特征明顯、色彩鮮艷的自然生物形態會給兒童帶來豐富的感官體驗，符合該年齡段兒童知覺發展現狀[17]；智能產品的操控按鍵應符合兒童的尺寸，3～5歲兒童手掌長約105～119 mm、寬約50～55 cm（除大拇指），所以盡可能將按鍵做大一些，減少兒童錯誤操作。

3）功能方面。既要滿足系統交互功能，也要保持趣味性。

3.2 行為養成相關產品調研

通過調研教師、家長APP使用情況和APP Store平臺，找到與兒童行為習慣養成相關的產品，從評分較高的APP中選擇9款進行綜合分析，優先選擇評分高的產品，見表1—2。

3.2 設計定位

依據調研結果，得到設計方向。兒童合作行為養成系統包括教師電腦端、兒童團隊移動端和家長移動端，見圖4。教師電腦端的目標用戶是幼兒園授課教師，通過觸屏電腦對兒童合作行為養成過程進行可視化管理，兒童能看到老師的操作過程，使系統管理透明化。兒童團隊移動端的目標用戶是幼兒園的兒童，每個團隊3～5人共用一個移動端。為配合兒童團隊移動端的使用，還設計了兒童課堂交互機器人，簡化操作流程，提高兒童和教師的溝通效率。家長移動端的目標用戶是學齡前兒童家長，用于了解孩子的行為養成進度，及時向教師反饋，同時監督行為養成規則的合理性。

圖4 客戶端關系圖

3.3 基于DMC的游戲化設計流程實現

在設計原則指導下，基于DMC完成學齡前兒童合作行為養成系統游戲化功能的實現。先制定學齡前兒童合作行為養成系統的動力元素（Dynamics），選擇約束、情感、敘事、進展和關系五個方面，其中情感方面又細分為競爭力、好奇心、幸福感和挫折感四個子方面。結合對教師、家長問卷和同兒童交流的方式，從這五個方面出發，選擇機制元素（Mechanics），同動力元素相對應。通過同樣的方式對應選出組件元素（Components）。調研結果低于0.5%的舍去，見圖5—6。

最后，設計實現方式。收集組件通過行為打卡的方式實現，兒童小組在規則的約束下成功完成合作行為可點亮一顆星；若小組失敗，有機會解鎖其他的加星方式，否則扣除一顆星；任務、等級、內容解鎖組件通過解鎖任務等級來實現，小朋友們喜歡一些小小的障礙和挑戰，面對不同關卡的挑戰，可以讓兒童充滿好奇心；競賽組件通過游戲棋的形式來實現，在合作的同時，小組間又存在和諧的競爭關系；徽章、商品通過獲勝小組成員用虛擬徽章或星星換取實體獎品的方式來實現，從而滿足兒童的幸福感；成就組件可以在敘述故事的背景下通過角色化的形式來實現，比如螞蟻等級的晉升；排行榜、點數組件通過團隊、班級、幼兒園等排行榜來實現，直觀反饋進展；團隊、頭像組件通過組隊合作、可視化用戶形象的方式實現，展示團隊，凝聚團隊，見圖7。

圖5 機制元素調研結果及排序

圖6 組件元素調研結果及排序

圖7 基于DMC的游戲化設計流程實現

4 設計實踐

4.1 八角行為分析法框架分析

根據前期用戶和產品調研及游戲化實現方案，進行產品信息架構設計，分為教師電腦端、兒童團隊移動端和家長移動端。通過八角行為分析法框架對學齡前兒童合作行為養成系統的主要功能點進行定性分析，見圖8。將產品三個用戶端的核心功能對應八大核心驅動力，發現每種核心驅動力都有涉及，產品信息架構滿足游戲化理念，可以進行接下來的產品UI界面設計。其中驅動力8虧損方面涉及較少，在后面設計過程中可以加強。

圖8 八角行為分析法框架分析

4.2 方案設計

綜合教師端、兒童端和家長端，實現三方互聯體系，為培養學齡前兒童合作行為養成提供有力支持，形成較完整的系統服務流程，見圖9—10。

圖9 方案效果圖

圖10 系統服務流程簡圖

4.2.1 產品交互界面設計

教師端是課堂中教師進行兒童行為管理的系統，主要功能有打卡、排行、獎勵等，見圖11。教師可在iPad上操作，也可投屏到教師觸屏電腦上操作。兒童端UI*界面尺寸按照兒童課堂交互機器人顯示屏設計，此次界面設計包含交互界面和交互表情兩部分，為兒童提供更人性化、更有趣的服務，讓兒童和機器人成為好朋友，促進兒童合作行為的養成，見圖12。家長端為手機APP，供家長實時了解孩子在幼兒園期間的行為表現，并及時和老師溝通，主要功能為排行榜、消息、小友圈和賬號等，界面尺寸按照iPhone X設計，見圖13。

圖13 家長端部分界面設計

4.2.2 學齡前兒童課堂交互機器人設計

為配合兒童團隊移動端的使用，設計了兒童課堂交互機器人，簡化操作流程，提高課堂上兒童和教師的溝通效率。

1）主造型：選取LOGO的螞蟻主形象進行設計，形態簡潔、憨厚，倒角圓潤，顏色以品牌形象中的明黃色為主，利用Rhino5.0對造型進行建模。

2）造型細節：螞蟻觸角設計成了指示燈；螞蟻尾部設計成了影藏充電口，翻起圓形殼后進行充電，防止兒童觸碰電源；散熱孔設計在機器人底端，且孔成長方形；按鍵尺寸大，完成和未完成用表情和顏色進行明顯區分；顯示屏部分可以翻轉，調整角度。

3）尺寸：交互機器人長寬高為26 cm×16 cm× 26 cm，滿足在課桌上操作的習慣。

4）材質：主體外殼為環保的非光滑塑料，降低移動機器人時的滑落風險。

5）主要功能：課堂完成或未完成行為打卡、桌面投影、攝像記錄等，輔助兒童合作行為養成。

4.3 產品可行性測試

首先，將教師端、兒童端存放在iPad中，家長端存放在iPhone X中，尋找到5個適齡兒童家庭（兒童6人、父母10人）和6名幼兒園教師或管理人員進行產品可行性測試。然后，將兒童課堂交互機器人效果圖展示給兒童，詢問其喜好。最后，對測試反饋及意見進行收集和整理，以便后續對涉及的設計方案進行優化調整，見表3。用戶評價平均分為4.0，結果表明用戶對學齡前兒童合作行為養成系統游戲化設計總體滿意度較高，設計上具有一定的可行性。

結合用戶反饋意見，方案可進行以下優化。兒童端可提供更多螞蟻人物形象供兒童選擇；游戲棋盤界面可增加3D視角；操作界面色彩和交互機器人外殼色彩應有所區分。家長端可增加兒童教育知識學習和分享板塊。教師端打卡界面可切換其他風格，吸引兒童參與；增加兒童鎖界面。兒童課堂交互機器人應根據兒童操作方式進行造型細節優化。

表3 測試反饋統計

Tab.3 Test feedback statistics

5 結語

通過研究兒童合作行為和游戲化設計文獻資料，梳理現有游戲化設計方法及應用領域，得出應用在教育領域居多，面向學齡前兒童較少，而系統地對游戲化設計方法進行梳理和總結性的研究也較少。針對學齡前兒童合作行為養成難點，提出合作行為養成系統游戲化設計的解決策略。通過問卷調查、訪談教師和家長、觀察兒童的方式，得出用戶游戲化需求，從而產生設計方向。本研究著重構建了基于DMC的游戲化設計流程，同時對行為養成相關APP進行市場調研，展開設計定位，結合之前的游戲化需求調研及排序結果進行基于DMC的游戲化設計實踐。利用八角行為分析法框架對產品信息架構設計進行分析和優化，然后進行產品UI界面設計和學齡前兒童課堂交互機器人設計。最后進行用戶測試，收集反饋并提出優化方案。研究還存在一些不足，在實地調研方面，調研地點主要在安徽、湖北部分城市，調研覆蓋面較窄，且學齡前兒童用戶調研方式有限，調研結果可能有所偏差；在產品測試方面，測試次數較少，無法得到學齡前兒童合作行為養成的長周期數據。

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Gamification Design of Preschool Children's Cooperative Behavior Development System

QIU Jie1, HU Kang2, CHEN Feng1

(1. School of Mechanical Engineering, Anhui University of Science and Technology, Anhui Chuzhou 233100, China; 2. School of Art and Design, Wuhan University of Science and Technology, Wuhan 430065, China)

At present, the rate of active and continuous occurrence of children's cooperative behavior is low, while the development of children's cooperative behavior can be shaped through product design. Through such methods as observation, in-depth interview and questionnaire survey, the needs of children, teachers and parents were investigated respectively. Combined with child development psychology, the difficulties of preschool children's cooperative behavior cultivation were summarized and the solutions were put forward. Furthermore, the market research of behavior cultivation related products was carried out, the product design positioning was produced, and the game design was carried out combined with the investigation and ranking results of mechanism elements and construction elements. Moreover, through the octagonal behavior analysis framework, the product information architecture is analyzed and optimized, and then the product UI interface design and preschool children classroom interactive robot design are carried out. The game design process based on DMC was constructed, and the game design of cooperative behavior formation system for preschool children was completed, which was approved by the test. In conclusion, the design scheme is tested by users, and the optimization scheme is put forward according to the evaluation results, so as to verify the feasibility and effectiveness of the game design process based on DMC in the design of preschool children's cooperative behavior development system.

industrial design; game design; DMC; octagonal behavior analysis framework; cooperative behavior development system; preschool children

TB472

A

1001-3563(2022)18-0112-10

10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.18.015

2022–04–12

安徽省高校協同創新項目（GXXT-2019-003）；安徽科技學院機械工程學院院長培育基金（2020jxxy05）

邱杰（1994—），男，助教，主要從事產品創新設計研究。

胡康（1980—），男，副教授，主要從事工業設計與產品創新設計研究。

責任編輯：馬夢遙