基于Construct2游戏引擎的小学数学游戏设计与开发

张仁智

摘要：随着移动网络和移动设备的迅速发展以及移动学习在教育中的备受欢迎，教育游戏和移动学习理论交织而诞生的移动教育游戏吸引了众多的研究者，发展迅速。本研究借助Construct2游戏引擎，选取小学数学中的教学内容开发了移动教育游戏，旨在借助移动教育游戏的特点，更好地促进学习者的学习与发展。

关键词：Construct 2游戏引擎；移动教育游戏；小学数学游戏

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）28-0069-02

1 概述

教育游戏作为一种寓教于乐的信息化教育方式，被许多教育工作者所提倡，也深受学习者的喜爱。它将教育与游戏相结合，具有很强的教育针对性和吸引力，能够充分激发学习者的学习兴趣，提高学习者的学习效率。将教育游戏与移动设备相结合，既可以发挥教育游戏的优势，也能够满足当下学习者对移动学习的需求。

在小学的学科当中，小学数学是相对比较抽象的学科，许多小学生很难将抽象的数学知识与实际应用联系起来，并且单纯地进行习题练习比较枯燥，很容易让学习者分心或失去信心。新课程标准提到，学生的数学学习内容应当是现实的、有意义的、富有挑战性的，提出数学学习的内容要有利于学生主动地进行思维、猜测、探索、验证和推理等数学活动，发展学生思维的创造性。将数学学习内容合理的在游戏中体现，游戏情景可以模拟现实，吸引学习者的眼球，游戏关卡具有挑战性，游戏中的任务可以让学习者主动的进行思维、猜测、探索等活动。本课题根据新课程标准，选取人教版小学三年级数学第一章的内容进行游戏设计，以更好地促进学习者的学习和发展。

2 小学数学游戏“时、分、秒”的设计

2.1 学习者特征分析

2.1.1 学习者的原有知识分析

对学习者的原有知识进行分析，可以了解学习者在特定学科上已经掌握的知识和技能，便于对游戏的教学内容和教学目标进行设计。三年级的学生在一年级第一学期和二年级第一学期这两个阶段对时间进行了简单的认识，这些知识为学习更为复杂的学习内容提供了基础。三年级的学生在此之前已经学习了100以内的加减法、一位数的乘法。100以内的加减法和一位数的乘法是进行时间单位简单计算的基础。

2.1.2 学习者的认知能力特征分析

皮亚杰将儿童的认知发展划分为四个阶段，即感知运算阶段（2岁以前）、前运算阶段（2-7）、具体运算阶段（7-11）、形式运算阶段（11岁以上），三年级的学生正处于具体运算阶段。处于具体运算阶段的儿童已经具有了明显的符号性和逻辑性，但这个阶段的儿童的思维活动在很大程度上仍局限于具体的事物和过去的经验，缺乏抽象性，即这个阶段的儿童仍需要借助于具体的事物来学习抽象的内容。针对此特征，在游戏设计中会针对部分抽象的内容设计相关的具体事物来体现。这个阶段的学习者，自主能力比较差，好奇心强，容易分心，因此在游戏中添加具有吸引力的、有趣的场景尤其重要。

2.2 学习内容分析

对于教育游戏，最重要的就是将学习者学习的学习内容合理的、科学的载入教育游戏当中。教育游戏中合理的、科学组织学习内容，可以让学习者在结束游戏后获得有效的知识和技能。小学数学将时间的学习分为三个阶段进行，第一个阶段是在一年级上册，主要是对钟表进行简单的认识；第二阶段是在二年级上册，这一阶段的学习内容注重读出钟表上的时间；第三个阶段是三年级上册，这个阶段的学习内容增加了难度和深度，不仅要求学习者熟练的读出时间，而且能够进行时间之间的换算。

2.3 游戏场景的设计

游戏的场景可以为我们营造一个生动真实的情景，这样的情景可以为学习者提供具体的事物，帮助学习者理解抽象的知识。场景的设计离不开学习内容的支持，每一个场景的设计都关系到对应知识的学习。最终开发的游戏会在手机上运行，因此在设计时也重点考虑了游戏的宽、高比例。

学习模块主要是让学习者掌握基础知识，场景的设计特别贴近学习内容。学习模块的背景为绿色，可以让学习者感到清新有活力，主场景的设计特别突出游戏主题，让学习这一看就知道该场景设计所达到的学习目的，例如在场景中放置各种计时器，下面配有各种计时器名称，学习者通过拖动名称到适合的位置。为了区分和突出场景中按钮的功能，其颜色与背景相比更加鲜明，而且各不相同。

测试模块是对学习结果的一个检验，传统的测试试题会让学习者感到枯燥，因此在这一模块的场景设计中加入了非常有趣的元素。这一模块的场景采用卡通的风格，颜色鲜亮，能突出游戏的生动、活泼，还在场景中加入了许多会动的、具有吸引力的元素。

2.4 游戏规则设计

游戏规则又被称为游戏机制，主要作用是告诉游戏者如何进行游戏。规则是游戏中必不可少的部分，只因为有了规则，游戏才具有挑战性和可玩性。本研究主要对玩家操作游戏的规则和奖惩的规则进行了设计。

玩家操作游戏的规则指玩家如何进行游戏。在第一關和第二关，需要将合适的计时器名称放入恰当的位置才能进入下一关；在第三关，必须在规定的时间内走完迷宫，使用时间越短，获得的奖励越多；在第四关和第五关，在规定时间内需要将看到的时间填入空白处，；在第五关，在规定时间内，消灭与目标中显示的时间相等的怪物。

奖惩规则指玩家完成游戏任务后所获得的奖励机制或惩罚机制。在整个学习模块（第一关到第五关），如果玩家在规定的时间内完成游戏任务并且取得规定的分数，就可以获得积分，反之，你不能进入下一关。在测试模块（第六关），根据学习模块获得的积分的多少，你会获得弹药奖励，积分越高弹药奖励越高；在游戏过程中，打怪兽可获得的得分，得分大于某个值，会获得道具奖励，如果死亡则游戏结束。

3 “时、分、秒”游戏的开发

3.1 开发工具介绍endprint

“时、分、秒”游戏在界面设计方面主要用到了Adobe Photoshop软件，Photoshop主要进行图像处理以及GIF动画制作。在开发方面，本游戏主要使用Construct2游戏引擎。

Construct2是一款运行于Windows平台上的跨平台二维游戏开发引擎，几乎不需要编程，通过定义各个部件和事件完成HTML5的游戏开发。它可以让没有任何编程基础的用户在短时间内不写一行代码快速开发出一款可运行于所有平台的游戏，长处是开发射击及动作类的平面游戏。Construct2简单易用，可实时运行游戏。它具有强大的事件系统，可以不通过写代码来控制游戏逻辑，提供了可编程扩展的接口、大量特效，支持物理效果，具有完整的文档以及社区支持，玩家无需下载便可玩到游戏（网页）等优点。因此，对于那些想通过教育游戏来实施教学或帮助学习者学习的非专业人员，利用Construct2游戏引擎来制作教育游戏是非常好的选择。在教育游戏的制作和应用方面，Construct2游戏引擎具有广阔的前景。

3.2 游戏场景的实现

游戏场景中涉及的大部分元素主要经过Photoshop软件进行处理，然后导入到Construct2的舞台中，借助Construct2的事件系统对游戏场景进行布局，小部分按钮、文本和输入框由Construct2自带的对象进行设计。在Photoshop中，对场景中的图片资源进行设计，对颜色和大小进行调整。利用Photoshop的时间轴功能对使用到的所有GIF动画进行了制作。在Construct2的舞台中，可以直接调整场景中元素的位置和大小，也可以通过其事件系统进行精确的位置和大小操作。

3.3 主要游戏模块功能的实现

3.3.1 学习模块功能的实现

根据学习内容的分析，由简单到复杂，将学习模块划分为5个场景，每个场景的功能实现不完全相同。例如第一个场景，玩家认识计时器，玩家需要将计时器的名字拖拽到对应计时器下方，全部拖拽完成后点击完成按钮，如果全部正确则得分，否侧，反馈错误提示。如果感觉到难度，可以在点击完成按钮之后再点击帮助按钮，帮助面板上会有提示信息。第一个场景的主要功能编程如下：

3.3.2 测试模块功能的实现

测试模块主要作用是，在学习过程结束之后，对学习者的能力进行测评，以巩固所学的知识。场景中的目标处显示测试题目，从右侧出来的怪物携带答案，玩家用弹药消灭与目标相等的答案。如果玩家死亡，或者怪物闯过警戒线，又或者规定时间到，玩家没有消灭所有的携带答案的怪物，则失败，反之成功。这个模块有三个难度，下面是简单难度场景的主要功能编程：

3.3.3 模拟测试

游戏制作完成后，剩下的就是在预设的环境中进行测试，然后找到测试中出现的错误和不足，从而进行修复和改善，最终达到预期的设计目标。在手机上进行了测试，主要对开始界面、学习模块以及测试模块分别进行了测试。例如对开始界面进行测试（如图1），查看是否能实现到学习模块和测试模块的跳转；对测试模块进行测（如图2），查看是否能实现得分功能、计时功能以及測试功能。对测试时遇到的错误一一进行了修复。

4 结束语

本课题主要利用Construct2在制作游戏方面的优势，选取小学数学中的部分内容进行了游戏的开发。在游戏开发过程中利用Construct2事件系统中内置的事件语言，根据设计的游戏运行逻辑思路，在游戏引擎的事件界面中添加一个个事件和相应的动作，从而操纵整个游戏各个功能的正常运行。可以说，游戏引擎事件界面的一个个事件与每个事件后的动作组成了教育游戏的核心实现技术。在游戏界面设计上不够美观，尤其在学习模块的界面的设计上，一味地强调了学习性，趣味性的体现比较少。因为缺乏与代课老师和学生之间的沟通以及技术方面不够精通，在功能设计方面不够完善。在日后游戏的改进、完善当中，加强对技术的学习，加强与应用对象之间的沟通。

参考文献：

[1] 刘维龙.基于概念图理论的关卡式移动教育游戏研究[D].重庆：重庆师范大学，2016.

[2] 杨传亿.基于移动设备的教育游戏的设计与开发[D].上海：华东师范大学，2010.

[3] 陈焰.移动学习环境下手机教育游戏的设计与开发[D].武汉：华中师范大学，2011.

[4] 赵帅.移动平台下基于HTML5的教育游戏研究与设计——以小学一年级数学为例[D].成都：四川师范大学，2015.endprint