鄭瑞麗

(福州市蒼山實驗小學 福建福州 350007)

面向問題解決能力培養(yǎng)小學數(shù)學教育游戲設計研究

鄭瑞麗

(福州市蒼山實驗小學 福建福州 350007)

當今具有問題解決能力的人才越來越受到社會的歡迎，基于此教學改革勢在必行，而基礎小學教學也隨之適應形式，積極采取自身改革，將“問題解決能力”作為教學目標。本文依照小學四年級上冊教材的教學內容，根據(jù)已有的面向問題解決能力培養(yǎng)的小學數(shù)學教育游戲設計時要遵循的設計理念與策略，進行了世界案例的概念設計，并對其教學功能進行了詳細的闡述，并解釋了如何在小學數(shù)學教育游戲中實現(xiàn)問題解決能力的培養(yǎng)。

問題解決能力；小學數(shù)學；教育游戲

在競爭日益激烈的大環(huán)境下，“能力”不斷地被提及，被越來越多的人所重視，而其中的問題解決能力已經(jīng)成為衡量人才的重要標準。因此，教育部門也順應時代背景，適時地提出了將“問題解決”添加到新的小學教育目標維度之中。目前，小學生對于數(shù)學的課外學習，主要是依靠課下練習來達到解答訓練的，但這種方式對于孩子的數(shù)學問題解決能力的提高并不理想。游戲對青少年有著強大的吸引力，隨著游戲產(chǎn)業(yè)的日益發(fā)展，有些青少年在游戲中不能自拔，因此沉迷游戲，荒廢學業(yè)，這為青少年的教育帶來了極大的不利?；谟螒虻陌l(fā)展，一些研究者對游戲的教育價值進行了研究，使游戲教育成為一個新的研究方向，并取得了一定的研究成果。教育游戲(Educational games)是指運用電腦游戲的形式把教育內容通過各種游戲元素表現(xiàn)出來[1]。教育游戲的理論研究主要可以分為游戲的教育價值、教育游戲設計開發(fā)理論以及教育游戲的評價研究三個方面[2]。國外學者研究了教育游戲在教育教學中的應用價值，并認為教育游戲應用在課堂的輔助教學更為有效。在教育游戲設計開發(fā)理論方面，國內外都開展了相關研究[3]，國外研究者提出了一些設計開發(fā)模型與策略。我國在這方面的研究雖然起步較晚，但也取得了一定的研究成果，如構建了EFM教育游戲模型，這種模型主要強調了環(huán)境設計可以使學生沉浸其中，并能夠使其對學習產(chǎn)生興趣[4]；借用游戲吸引學生的內在動機，將其應用到以學科知識學習為目的教育軟件中，進而實現(xiàn)游戲教育[5]；在游戲的關卡任務設計方面進行探索，以培養(yǎng)學生的多元智能等[6]。在教育游戲的評價研究方面，國內外的研究均處在初期摸索的初級階段，還待進一步的深入研究。

總體而言，目前基于問題解決教學游戲設計與應用方面的研究缺少根據(jù)學科特性來選擇不同學習問題類型，以及相應的合適游戲形式，主要將教育游戲問題解決過程的分析和支持作為研究重點，而在培養(yǎng)學習者的問題解決能力方面相對欠缺。因此，本文借鑒了基于問題解決學習的教育游戲設計的基本框架，針對數(shù)學問題的解決過程和策略，對面向問題解決能力培養(yǎng)的小學數(shù)學教育游戲設計進行了研究。

一、前期分析

1.學生分析

四年級的學生年齡在9-10左右，參照心理學研究結果顯示，此年齡段的學生一般情況下連續(xù)注意時間在20分鐘上下。所以對于游戲的設計時間應在20以內，且難度應該適中，不能超出四年級學生所學范圍，如果題目過難，會影響學生的積極性，因此對游戲可能產(chǎn)生排斥感，不利于教育游戲達成教學目的，如果題目過于簡單，學生會對其產(chǎn)生厭倦感，沒有挑戰(zhàn)性，同樣會打消學生的積極性。

根據(jù)感知研究分析，小學生的視覺敏感，對顏色鮮亮的東西特別容易產(chǎn)生好感，而對于暗淡的顏色容易產(chǎn)生視覺疲勞，對節(jié)奏歡快、清晰、可愛的音樂情有獨鐘。因此在教育游戲界面色彩音樂的設計上應給人以鮮亮、歡快的感覺。

根據(jù)兒童心理學研究分析[7]，小學生的思維方式以感性思維為主，隨著年齡的增長，會逐漸以理性思維為主。因此在教育游戲的設計上應選擇栩栩如生、生動形象的多媒體效果，如動畫等。

2.學習內容分析

根據(jù)小學四年級上冊數(shù)學教材，學習內容分為8個章節(jié)，教學內容主要為數(shù)與代數(shù)、圖形與幾何、統(tǒng)計與概率三大板塊，具體為：認識更大的數(shù)、線與角、乘法、圖形的變幻、除法、方向與位置、生活中的負數(shù)和統(tǒng)計。

二、游戲背景

王子與公主在皎潔的月光下、相互依偎著享用豐盛的燭光晚餐，突然天色瞬間陰沉起來，夾雜著沙塵的狂風驟起，令人無法睜眼，王子與公主的手緊緊地抓在一起，但突然間王子的頭部受到了猛烈地撞擊，不知不覺失去了知覺，王子昏睡過去了，在夢中王子夢見了公主被巫師捉走了，公主告訴王子要在第三天的天黑之前收集齊十二生肖卡片去營救公主。王子醒來，果然公主不見了，王子的手里僅留有公主的一塊手帕，手帕上寫著王子的任務。

三、游戲任務設計

1.終極任務

玩家將王子收集的12張十二生肖卡片交予星球總部，救出公主。

2.主要任務場景及過渡形式

場景一：宮殿

場景二：森林

場景三：雜貨店

場景四：客棧

場景五：巫師住所

各個場景之間通過馬站進行過渡，玩家可根據(jù)任務的時間地點需要，以及現(xiàn)有資金狀況選擇目的地及馬匹等級。

四、游戲場景關卡設計

1.宮殿關卡設計

(1)宮殿中的可通過界面點擊可拾取散落在各處的3張十二生肖卡片。

(2)床邊上留有公主留下的手帕，手帕上簡述了任務目標：收集12張十二生肖卡片，并送巫師住所營救公主。

(3)桌上放著一本練習冊，練習冊中圈出了3處除法豎式的錯誤，將錯誤進行改正，可以獲得打開抽屜的鑰匙。

(4)打開抽屜，抽屜里面有去往巫師住所的地圖和金幣。

(5)將墻上的油畫拼圖拼好后，可獲得三個寫有數(shù)字的小球。

(6)大門密碼鎖上有三個旋鈕，可根據(jù)小球中的數(shù)字提示，順時針旋轉相應的度數(shù)，出現(xiàn)密碼提示語。

(7)大門是密碼鎖上顯示著提示語“八億五千七百六十四”，輸入該提示的阿拉伯數(shù)字，即可打開大門。

2.森林關卡設計

(1)森林界面中通過界面點擊可拾取散落的2張十二生肖卡片。

(2)點擊森林管理員，可幫助其解答相應疑惑，并獲得十二生肖卡片，倉庫一共有5500噸木材，一共有3個問題，只用汽車運輸，最少需要多少輛汽車？如果用20輛汽車運輸，剩下的用輪船運輸，最少需要多少艘輪船？如果用5艘輪船運輸，剩下的用汽車運輸，最少需要多少輛汽車？每次點擊森林管理員與之對話，接受一道題任務。若三個任務都完成了，再次點擊人物，則會提示“感謝你的幫助，木材已經(jīng)運輸完畢，不需要其他幫助了”答對的第一道題的獎勵中含有1張十二生肖卡片，剩余兩道題只有各自1枚金幣的獎勵。

(3)第一次點擊森林管理員，與之對話，可選擇“接受任務”。在場景中可看見汽車和輪船的載重。每輛汽車可載重25噸，每艘輪船載重170噸。

(4)森林管理員的任務：將一盆盆景送給雜貨店老板，可以或得2枚金幣的獎勵。

3.雜貨店關卡設計

(1)雜貨店場景中通過界面點擊可拾取散落的2張十二生肖卡片。

(2)雜貨店的貨架上有兩種面粉的價簽中，一種為每袋25千克裝，標價為3金幣；一種為每袋50千克裝，標價為5金幣。

(3)雜貨店內還有游戲區(qū)，可以與老板進行氣槍比賽。射擊界面中左側從下至上飛起的氣球吊著一些不同物體，右側有要求射擊的目標，如“所吊物體中含有平行線”、“所吊物體中含有鈍角”等。在1分鐘內答對15題即可完成任務。每打錯一個氣球縮減5秒鐘時間，勝利者可以獲得1張十二生肖卡片。

4.客棧關卡設計

(1)客棧場景中通過界面點擊可拾取散落的2張十二生肖卡片。

(2)客棧門口有個老奶奶，老奶奶想在10分鐘內獲得50千克最便宜的面粉，如果成功完成任務則將節(jié)省下來的金幣贈給玩家。

(3)客棧的告示板標有一個月來各個客房入住天數(shù)條形圖，以及各個客房的營業(yè)額的折線圖。玩家可根據(jù)該圖提示在客棧中選擇客房住宿一晚，并可獲得1張十二生肖卡片。選擇的房間越貴，那么玩家休息的越好，能夠提高去往巫師住所的速度。

五、游戲規(guī)則設計

1.十二生肖卡片

通過完成任務和場景界面的仔細觀察點擊拾取獲得，是完成終極任務的必要元素。

2.任務計時

在接受限時任務后，屏幕下方會出現(xiàn)倒計時提示。非限時任務狀態(tài)下不顯示計時狀態(tài)條。

3.馬站

出任務場景后進入馬站界面，界面上部為帶有坐標的地圖，玩家會騎馬自動到達目的地。馬匹的價格根據(jù)目的地的距離，以及所選馬匹的級別而定，玩家可以

玩家可根據(jù)自己的任務限定時間和地圖上兩地的距離綜合考慮所需要的馬匹級別。

4.金幣的使用與獲得

(1)在玩家宮殿的抽屜里可以獲得起始資金。

(2)玩家需要考慮是否具有足夠的金幣，可以根據(jù)不同的任務內容獲得一定的金幣獎勵。

(3)在購買場所物品、使用交通工具中需要使用金幣。

六、教學功能闡述

(1)通過在游戲界面中，讓玩家找尋散落的十二生肖卡片，有利于培養(yǎng)學生的注意力、觀察力和意志力。

(2)在王子宮殿的場景中，設置的密室逃脫游戲，是一種非常好的游戲方式，可以帶給玩家緊張好奇的心理狀態(tài)，玩家要分析各種線索之間的相互關系，有利于培養(yǎng)學生的判斷推理能力。因此，游戲的一開始就抓住了學生的眼球，使學生在游戲中有沉浸感，并對后面的游戲產(chǎn)生了巨大的興趣與期待。

(3)場景一中的房門密碼鎖關卡主要考察了對于角度數(shù)的認識與應用和圖形旋轉兩個知識點。學生需要在其他的地方獲得相關數(shù)字，并在看到此處問題關卡時，迅速聯(lián)想起問題與答案的無縫對接，并嘗試著用自己的方式解決問題，從而鍛煉了學生解決問題的能力。

(4)場景一中的房門密碼鎖是一個考察學生關于大數(shù)的讀寫轉換能力，要求根

據(jù)所提示的大數(shù)的讀法，寫出該數(shù)，作為打開大門的密令。

(5)場景一中的拼接油畫關卡是為了培養(yǎng)學生的圖形思想，鍛煉其圖形的拼貼與組合能力。

(6)場景一中的抽屜關卡，考察的是學生對于除法豎式的掌握，關卡的目標是對除法豎式的使用方法和規(guī)范性熟練掌握。

(7)場景二森林場景中，學生可以接受任務，并需要回答數(shù)學場景問題，這幾個問題的目的是為了讓學生熟練掌握除法計算，并在運輸計劃的規(guī)劃時，鍛煉學生獲得實際生活中需要的最優(yōu)方案設計能力及多種方案的策劃能力。

(8)在場景三雜貨店中，雜貨店的貨架上，寫著兩種面粉的價格：每袋25千克裝，標價為3金幣；一種為每袋50千克裝，標價為5金幣。首先考查的是學生對于單位的掌握，其次是考察學生對于數(shù)學計算以及實際生活經(jīng)驗。學生需要

(9)場景三中的射擊游戲關卡，可以培養(yǎng)學生對于在游戲故事情境中一些不好間接考察的問題，如教材中要求的對于平行線、相交線等圖形基本概念的理解，需要實際的資源圖片，所以可以在射擊關卡中得以訓練。學生需要在氣球從開始進入界面到飄出界面的時間里迅速識別問題要求的圖形，并準確的移動鼠標到該位置，點擊射擊，獲得正確地解答。

(10)場景四中，除了考察上面提到的購買最便宜的面粉，還在購買過程中加入了限時元素，要求其在10分鐘之內完成。該時間的速率不是實際的時間速率，而是與場景過渡的騎馬速度，地圖中目的地遠近距離相關的時間速率。玩家需要在進行交通工具選擇時，根據(jù)自己的已有資金和目的地的距離與限定時間進行綜合判別，使用“速度=路程÷時間”公式進行估算。

(11)場景四告示板上中，主要考察了學生對條形圖以及數(shù)學曲線的掌握，玩家根據(jù)房間的入住天數(shù)，以及營業(yè)額，可以計算出每個房間的單價。玩家根據(jù)手中的資金來選擇合適的房間入住。

六、結論

本文通過對小學學生的特征分析以，根據(jù)小學四年級上冊的教學內容及目標，為四年級小學生設計了一款面向問題解決能力培養(yǎng)的小學數(shù)學教育游戲。目前的小學教育可以分為課堂教育和課外教育，并且二者同等重要。目前的課堂教育主要依賴于教師，教師作為課堂教育的主體，能夠為學生答疑解惑，能夠與學生活動，能夠培養(yǎng)學生的解決問題能力。而課外教育離開了教師，學生教育基本沒有發(fā)揮應有的作用，因此將課外的教育游戲作為課外教育的重要載體，可以彌補學生的課外教育不足。教育游戲的優(yōu)勢在于其娛樂性，那么在教育娛樂性與教育性之間把握平衡時至關重要的，另外應將教育游戲定位為練習鞏固解決新問題的課外學習資源。

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Problem-solving oriented cultivation of elementary school mathematics education game design research

Zheng Rui-li
(Fuzhou City cangshan Experimental Primary School, Fuzhou Fujian, 350007, China)

Today's talent with problem solving ability more and more get the welcome of the society, based on the teaching reform, and also adapt elementary school teaching form, take active reform itself, "problem solving" as the teaching goal. In this paper, according to the teaching content of teaching material for primary school grade four top volume, according to the existing elementary school mathematics education of cultivating the ability of problem solving oriented game design should follow the design concept and strategy, has carried on the case of conceptual design in the world, and its teaching function has carried on the detailed elaboration, and explains how to implementation in elementary school mathematics education game problem solving ability.

problem solving ability; elementary school mathematics; education game

A

1000-9795（2014）08-000221-03

［責任編輯：劉 乾］

鄭瑞麗(1989-)，女，福建福州人，福州市蒼山實驗小學高級教師。研究方向：課堂教學的有效性及小學教學。