揭秘水果的前世今生

项目负责人：许健

项目组成员：杨凯钦 刘启盈 钱景隆 郭幸君

指导教师：李玉顺

摘要：随着新媒体技术的发展，科普游戏、动漫迅速进入公众视野，逐步受到人们的关注。在科技馆的各种形式中，科普游戏发挥了极大的作用。但是，这并不意味着科普游戏无往而不胜，其发展还是存在一定的问题的。本项目以交互式游戏为设计基础，基于元认知理论，运用H5技术，以“揭秘水果的前世今生”为任务而设计一款教育游戏，从而增强学生对知识的理解和运用能力。一方面在元认知提升策略指导下普及科学知识，另一方面提升学生的元认知能力。实践应用表明，以元认知理论及游戏引导的学习能提高学生的学习兴趣和对科普问题的思考和分析能力。

一 项目概述

（一）研究缘起

1.游戏已经成为科普的重要形式

2006年3月28日，国务院办公厅印发了《全民科学素质行动计划纲要（2006—2010—2020年）》，其中明确提出要“研究开发网络科普的新技术和新形式。开辟具有实时、动态、交互等特点的网络科普新途径，开发一批内容健康、形式活泼的科普教育、游戏软件”。2016年2月25日，国务院办公厅印发了《全民科学素质行动计划纲要实施方案（2016—2020年）》，其中提到要“提升科技传播能力，推动传统媒体与新兴媒体深度融合，实现多渠道全媒体传播，大幅提升大众传媒的科技传播水平”。同年3月18日，《中国科协科普工作发展规划（2016—2020年）》中明确提出，“支持科普新游戏开发、现有游戏增加科普内容，开展技术交流和创意交流，加大科普游戏传播推广力度。到2020年，实现40%的网络用户使用含有科普内容的游戏进行娱乐和学习”。由此可见，依托新兴媒体技术设计、开发科普游戏将成为未来科普的一种重要形式，我们应该顺应这种趋势，普及科学知识，提升全民科学素质。

2.科普游戏发展现状

（1）科普的教育性与游戏的娱乐性之间的度难以把握

虽然科普游戏是公众最喜闻乐见的游戏之一，但是科普的教育性和游戏的娱乐性会成为科普游戏设计中的难点。出现这个问题的原因是科普工作者和游戏设计者之间缺乏有效沟通，彼此不能理解游戏设计的意义，或认为科学普及只是游戏的附属，致使科学性不足；或认为游戏只是一种手段，科普凌驾于游戏之上。游戏作为科普的方式，具有一定的教育性是必须的，但也不能忽略游戏本身的娱乐性。

（2）缺乏市场竞争力

科普游戏实际上是网络游戏的一种，但是在众多的网络游戏中，其竞争力却远远比不上其他网络游戏。科技馆中的每一款科普游戏的开发都投入了大量的人力、物力和财力，但由于受到多方面因素的限制，其趣味性和体验性十分有限，针对的人群更是有限。同时，科普游戏自身的定位——科普教育也会让许多孩子产生抵触心理。科普游戏只能依靠权威的科学机构和著名的教育机构来获得市场份额。

（3）缺乏一定的自主创新能力

目前，我国科普游戏的发展还处在模仿阶段，主要借鉴国外一些优秀案例中的设计方法、语言、场景等，国内的科普游戏发展历史并不久，缺乏相应的理论支撑和专业的游戏设计人才。我国市场上运营的游戏很多，但是科普类的游戏并不多见，而且大多数的科普游戏类别相同、玩法单一。在大多数情况下，科普游戏的针对性玩家是儿童，面向青少年的科普游戏数量少、类型单一，缺乏一定的技术含量。笔者以中国数字科技馆中的游戏作为分析对象，发现大部分的游戏，其模式仍然是传统的闯关形式，因此，设计、开发出一系列具有创新性、面向更为广泛人群的科普游戏，提高科普游戏的自主创新能力是我国科普游戏发展的一个重要目标。

3.基于元认知的交互式游戏

教育游戏既具备教育性又具备游戏性，具有激发学习动力、促进认知发展、培养社交技能、调节内心情感的作用，这些都是教育游戏的最关键特质，也是解决当前科普游戏问题的最应该关注的点。元认知理论强调个体要有意识地去计划、监控、调节学习活动，从而发现问题、设计策略、解决问题，这与在交互式游戏中发现线索、计划策略、解决问题的过程相一致，能与游戏概念良好契合。所以本项目基于元认知理论设计、开发科普游戏，以期解决当前科普游戏出现的问题。

（二）研究过程

本项目按照申报书原定的研究计划，持续推进项目进展，项目研究过程记录见表1。

表1 项目研究过程记录

表1 项目研究过程记录-续表

（三）研究内容

1.研究目标

本项目依据水果的构造和特性将水果分为七类，从中选择七种具有高识别度的水果，这些水果都是大众常见的，但大众对其缺乏系统的认知，通过对“揭秘水果前世今生”的游戏化设计来引起大众的有意注意；针对每种水果设计不同的游戏交互方式，让玩家通过游戏来实现和水果背后所蕴含科学知识的深度互动，提升玩家的元认知能力（见表2）。本项目从七类水果中选出香蕉和草莓，开发“揭秘水果的前世今生”的交互式科普游戏。

表2 “揭秘水果的前世今生”系列游戏框架

2.研究内容

（1）水果科普知识的梳理

关于水果前世今生的科普知识是游戏设计的核心，也是本游戏科普的重点，在开发游戏之前，需要通过多种渠道收集关于香蕉和草莓的相关知识，并梳理出公众了解较少的内容，对内容的表述做简化处理，使之达到易于传播的效果。

（2）游戏的设计与开发

在确定需要揭秘前世今生的两种水果之后，团队成员需要确定“香蕉大作战”和“莓”有不同游戏的教学设计；学习基于H5技术的交互式开发技术；不断推进游戏的开发，找实验对象试玩游戏，并不断对游戏进行迭代优化。

（3）梳理文献，形成交互式科普游戏元认知策略测量问卷

基于交互式科普游戏的元认知策略测量问卷是本项目重要的成果之一，通过梳理国内外文献，确定问卷的维度并完善问卷，通过游戏被试收集的问卷数据，测量问卷的信效度，并不断优化问卷，形成最终版问卷。

（4）科普推文的设计与制作

通过对水果知识的梳理，参考相关媒体平台科普的特点，设计制作与两款游戏配对的科普推文，并将科普推文进行传播或投放于相关媒体平台，完成水果知识科普的目的。

二 研究成果

（一）研究作品

1.香蕉大作战游戏

通过三轮的迭代优化及玩家的使用反馈，最终形成了预期的游戏（见图1）。

图1 香蕉大作战游戏

2.“莓”有不同游戏

通过三轮的迭代优化及玩家的使用反馈，最终形成了预期的游戏（见图2）。

图2 “莓”有不同游戏

图3 交互式科普游戏元认知策略测量问卷

3.交互式科普游戏元认知策略测量问卷

在前期文献梳理的基础上，编制了交互式科普游戏元认知策略测量问卷，测量学生试玩本项目开发的交互式游戏之后元认知能力的变化情况（见图3）。

4.两款游戏对应的科普推文

（1）“香蕉大作战”游戏科普推文

“香蕉大作战”游戏科普推文见图4。

图4 香蕉大作战游戏科普推文

（2）“莓”有不同游戏科普推文。

“莓”有不同游戏科普推文见图5。

图5 “莓”有不同游戏科普推文

（二）研究观点

项目组经研究发现，青少年对科普游戏的接受度大于传统的纸质版形式，游戏吸引他们的兴趣及注意力，无论简单还是容易，他们都愿意去尝试，在玩游戏的过程中，其专注力得到明显提高，对知识的印象也会比较深刻，这对于科普传播来说，能产生巨大的作用。但是目前科普游戏的数量比较少，很多科普游戏缺乏科学的教学设计，学生学完之后对科普知识的掌握程度不高，并没有达到科普的目的，所以建议科普游戏应该在未来科普教育中成为一种重要的形式。

（三）研究结论

经历了游戏的设计与开发，并在学生群体中进行了试玩，让学生进行了元认知测试，研究团队得出以下几点结论：小学高年级学生对常见水果的科学知识了解匮乏，需要普及；科普游戏应该将教育性和游戏性有效结合；交互式的内容互动有利于提高学生的注意力；应当大力宣传科普游戏在科普中的重要性，提高全社会的认识，尤其是家长层面。

（四）研究建议

1.转变公众对游戏与学习的认识

在项目研究过程中，遇到的很多家长和教师谈游戏色变，不管是什么游戏，在他们眼中都会影响学习，对学习没有好处，更别说是科普游戏了。要想提高科普游戏的科普效果，首先须转变公众对游戏与学习的认识，游戏和学习二者可以兼得，并且游戏还可以更好地促进学生的学习。这需要各界共同努力，打开公众的视角，宣传代表性案例，在社会上营造一定的氛围，为科普游戏的传播打下坚实的基础。

2.科普内容应该源于生活，又高于生活

本项目的主题是揭秘水果的前世今生，水果是日常生活中的常见食物，但是通过学生试玩游戏的反馈来看，他们对水果的了解并不多，大多只停留在简单的口味和品种方面，对深层次的科普知识并不了解，这就是科普现存的问题：科普的对象远离生活或者科普深度较浅，导致学生的已有认知无法形成链接和进行拓展。未来的科普内容应该源于生活，又高于生活。

3.科普不能只停留在简单的知识传播层面

科普是一件任重而道远的事情，最终的目的是提高公众的科学素养，但提高科学素养不能只停留在简单的知识传播层面，还需要科普的体验设计。游戏中的体验环节，给学生留下了深刻的印象，这种形式不仅巩固了科普知识，也给学生以真实的情感体验，甚至是创造性的解释和理解。就科普现状来看，简单的知识传播占绝大部分，未来应该多借鉴游戏化设计的思路。

三 创新点

（一）研究对象

本项目面向的群体为小学高年级，这个阶段的学生正处于具体运算阶段（具象物体的逻辑思考），项目团队所做的水果主题科普游戏内容与生活密切相关，结合新颖的科普形式和学生对水果已有的认知，在学生的最近发展区内拓展与水果相关的知识，这些知识包含生物、地理、社会等方面，主题性的科普能够促使学习者快速进行知识整合；此外，游戏中融入了关于元认知知识、能力方面的训练，帮助学习者培养有意识地计划、监控、调节学习活动的能力，在游戏中发现线索、计划策略、解决问题，增强学生对知识的理解与运用能力。

（二）研究方法

本项目的游戏设计与开发遵循一定的规则。本项目采用了基于设计的研究方法，在设计阶段，通过文献调研和专家访谈，从教学设计和游戏设计两个方面进行游戏脚本设计，得出H5交互式科普游戏的脚本，并通过访谈一线教师，进一步修改完善游戏脚本。在开发阶段，开展关于设计的研究，在开发出游戏的初稿之后，找三到四位专家试用，并进行访谈，根据访谈结果，整理专家给的意见，进行游戏的修改完善，如此反复，进行三轮迭代。在验证阶段进行单组前后测设计。拟随机选择小学4～6年级的两个班作为实验对象，开展教育准实验，检验游戏干预对学生知识获得、元认知能力提升方面的影响，即实验组和对照组之间是否有显著差异（见图6）。

图6 基于设计的研究方法

（三）研究成果

本项目研究成果的创新性体现在以下几个方面：首先，研究团队开发出了两款游戏，游戏内容基于常见水果，丰富了科普的形式；其次，游戏开发技术基于主流的H5技术，能在移动端广泛传播，同时H5技术有较强的互动性，丰富了游戏的形式；再次，本项目的研究成果还有与之对应的科普推文，游戏和推文可以搭配使用，虽然是相同的内容，但有更多的形式可以供用户选择；最后，本项目形成了元认知策略测量问卷，可以有效检验游戏的教育性，以及可以测量玩家在试玩游戏时的元认知能力的变化，可以借助这个问卷改进相关科普游戏，也可以进行相关学术研究。

四 应用价值

本项目所开发的游戏及相关研究成果能融合在一线教育教学活动中使用。所开发的两款游戏可以应用于科技场馆及小学科学课程中，一方面可以利用互动游戏提高学习者的参与度，另一方面可以有效补充科技场馆和课堂教学的资源，丰富科普的形式；制作的两篇科普推文，可以在相关媒体平台传播，微信以其非正式、可移动化的特点，成为目前科普传播重要的平台，本项目产生的两款游戏的科普推文借助微信公众号平台，以另一种形式进行科普；本项目形成的交互式科普游戏环境下的元认知策略测量问卷，可以用于游戏测评和学术论文研究，元认知策略测量问卷可以用于测量目前科普游戏在教育性方面的深度，避免因科普游戏的游戏性过强而忽视知识传播的问题。