摘要 通过整理和分析中国期刊网全文数据库（CNKI）和国内教育游戏资源，笔者阐述了“娱教类”和“信息技术类”化学教育游戏在中国大陆的开发状况，重点介绍了华南师大化学教学与资源研究所开发的化学扑克牌游戏及此类游戏发展趋势。
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关键词 教育游戏 娱教技术 化学游戏 520化学动漫扑克
教育游戏是严肃游戏的一种，是专门针对特定教育目的而开发的游戏，具有教育性和娱乐性并重的特点。在国外，一般把“教育游戏”分为“Edutainment”和“Educational Games”。“Edutainment”是指教育中的娱乐形式，即通过在教学中使用各种娱乐形式，实现一定的教育目的，国内称为“娱教技术”；而“Educational Games”则是指把教育内容以电脑游戏的形式在计算机平台上呈现的一类教育游戏。
检索国外Journal of Chemical Education（JCE）、science Education（SE）、Journal of Research in Science Teaching（JRST）等核心期刊的相关文献，笔者发现从19世纪初开始国外已有一些教育游戏应用于课堂教学活动中，特别是欧美发达国家研究人员针对中学化学学科特点，开发了Quia web、Old Prof、Corel ChemLab等各种不同类型的教育游戏。但涉及内容较为单一，娱乐性较强，而学科知识性显得不足，也并没有得到广泛推广。
中国港澳台地区有诸如香港中文大学与华南师范大学合办的“学习村庄”，台北教育局负责的“台北教育入口网”，台中教育大学开发的“科学游戏实验室”，但只涉及到小学科学常识。中国大陆地区对教育游戏的研发起步较晚，而专门针对中学化学领域教育游戏的研发仅十几年。虽然近几年国内许多学者和教育专家在不断探索中取得了一些成果，但目前为止该领域蕴藏的巨大潜能有待进一步开发。
为此，有必要对中国大陆地区中学化学教育游戏设计情况进行系统地分析。本文将分别阐述中国大陆地区“娱教类化学教育游戏”和“信息技术类化学教育游戏”的概况，特别介绍华南师范大学化学教学与资源研究所开发的产品，最后介绍该领域教育游戏开发的新进展，以便全面了解中国大陆地区中学化学教育游戏的设计研究情况，为今后设计更高水平的中学化学教育游戏提供参考与借鉴。
1 中国大陆地区娱教类中学化学教育游戏的设计概况
笔者以“化学游戏”为关键词在中国期刊网全文数据库（CNKI）和谷歌（google）、百度（baidu）等搜索引擎中进行检索并归类，把目前中国大陆地区娱教类中学化学教育游戏大致分为“化学实验类游戏”和“化学卡片类游戏”2类，统计信息见表1。
1.1 化学实验类游戏
“化学实验类游戏”就是利用化学中的某一个或几个知识点用魔术表演等方式呈现的游戏形式。例如，有的化学教师在化学课上利用化学知识变魔术，学生看到的“冰棒点烟”、“不沉的肥皂泡”等就属于这类化学游戏。此类游戏利用魔术实验引发学生的好奇心，能够激发学生主动探究化学知识的热情。
1.2 化学卡片类游戏
另一种游戏是“化学卡片类游戏”，这种游戏用卡片作为载体，通过一定的游戏规则考查化学用语知识。吴茂江的“实验仪器和药品”游戏目的是帮助学生认识化学实验仪器的名称、规格、性能、使用范围及使用方法，了解常见化学药品的名称、化学式、物理性质、化学性质、主要用途及制备方法。此类游戏玩法单一，重在考查识记性的化学知识，趣味性不强。
化学扑克牌游戏是卡片类游戏中非常热门且较为成熟的一类游戏。笔者在中国专利数据库以“化学扑克牌”为关键词进行搜索，共计有7种化学扑克牌申请了国家专利。在“淘宝网”、“当当网”、“亚马逊（中国）”等国内知名网络购物网站以“化学扑克牌”为关键词进行搜索，发现仅有钱扬义课题组的“中学化学扑克牌”和“化学智力扑克牌”2种产品在淘宝网提供销售。目前，中国大陆地区从知名度、可玩性、销售额等关键指标看，影响最广泛的化学扑克牌产品是由华南师范大学化学教学与资源研究所的钱扬义教授课题组所开发的“520中学化学扑克牌”。
初、高中化学涉及到的化学方程式、元素名称及符号等化学用语一直都是教学重难点，呈现出教学时间短、数量多、难记忆的特点，“520中学化学扑克牌”开发的目的就是帮助学生解决识记难点，寓教于乐，轻松学好化学。每套产品包含初三化学、高中金属及其化合物和高中非金属及其化合物共3副扑克牌：第一盒牌（初三化学全册）总计56张牌，涉及初中化学常见的59个方程式，第二盒牌（高中金属及其化合物）包含56张牌，第三盒牌（高中非金属及其化合物）有68张牌，全面覆盖高中化学教材中86个化学反应方程式。总共180张牌展现了近70种中高考常见物质的颜色、状态、性质和用途，不同知识水平的玩家可选择其中的一副或多副牌来玩。它以凑齐完整化学方程式为基本原则，通过串出、单出、多补、对出等多种出牌方式进行游戏，学生还可根据化学反应规则灵活地制定更多的游戏规则。这款扑克牌既能巩固元素化合物的知识，又能激发学生学习化学的兴趣，已在华南地区和湖北、贵州等中国大陆地区的11个省、自治区、直辖市得到推广。
纵览以上中国大陆地区娱教类化学教育游戏，笔者认为设计者抓住了“化学是一门以实验为基础的自然学科”以及“不懂化学用语，就无法进入化学之门”这2个关键点，令化学实验类游戏发挥了趣味性和生动性，令化学卡片类游戏体现出知识性和创造性，一定程度上激发了学生主动学习化学的内在动机。但是在信息技术迅猛发展的21世纪，传统的游戏已经不能满足现代教育的需求了，一场变革正在袭来。
2 中国大陆地区信息技术类中学化学教育游戏的设计概况
随着信息技术的发展，基于信息技术的教育游戏逐渐成为学界关注与推崇的新领域。多媒体信息技术以其在生动性和直观性方面无可比拟的优势，对当代中学化学教学策略改革产生了巨大的作用，相关教育游戏的开发已成为热点。从对网络需求的角度来划分，信息技术类中学化学教育游戏可以分为单机版游戏和网络版游戏。 2.1 单机版化学教育游戏的发展概况
目前，中国大陆地区单机版化学教育游戏大部分都是基于flash制作软件开发的。最初，大陆地区一些学科教师针对部分抽象的学科知识，开发了一些化学Flash小游戏：北京师大亚太实验学校的姚斌在2003年开发了一款元素周期表Flash拼图游戏；安阳市一中化学组教师开发了化学仪器组装游戏；浙江洞头二中姚宗演老师开发了开心学化学的射击方程式游戏。这些Flash小游戏针对的知识点比较单一，学科知识性很强，情境性薄弱，制作水平比较粗糙。
之后，某些大学的教育技术专业、化学师范专业等师生也把设计学科教育游戏作为自己的研究方向，他们用C#、Java等更高级的编程语言设计出各种各样的游戏。韩山师范学院化学系的郑楚萍、许越、吴锦伟等设计了一款名叫“沉淀连连看”的记忆游戏软件，目的主要在于培养初三学生对化学的兴趣；西华师范大学教育技术学院王琳、刁永锋以《哈利·波特》为题材，改编了一段《哈利·波特与宝藏》的游戏情节，讲述了哈利为了不让宝藏落人妖魔之手，历经艰难坎坷，终于来到古墓，成功获取宝藏的故事。该游戏类似于所谓的RPG（角色扮演类）游戏，它设计有4个场景，串联起5大化学知识点，每个场景由情节展示、模拟试验、原理讲解3个环节构成，此游戏情境性较强，知识点也较为丰富。
2.2 网络版化学教育游戏的发展概况
在中国版权保护中心（http：//www.ccopyright.com.cn）以“化学”、“游戏”、“扑克”等关键词进行检索，仅找到一款具有计算机软件著作权的网络版化学教育游戏——化学动漫扑克牌游戏软件V2.0（登记号：2008SR22697分类号69000-8700著作权人：钱扬义，陈建林）。笔者又在google和baidu等搜索引擎中键入“化学网络游戏”、“在线化学游戏”等关键词进行搜索，发现中国大陆地区有一款在线化学教育游戏——化学动漫扑克牌游戏，它与在中国版权保护中心检索到的软件是同一款游戏，由华南师范大学化学教学与资源研究所设计。该游戏系统由化学网络扑克动漫游戏客户端软件和相配套的官方网站——“我爱你”游戏网（www.520hx.com.cn/yx）组成，2者分别为玩家提供游戏服务和发布相关信息。此款多人在线的化学网络扑克动漫游戏是纸质版化学扑克牌在信息技术平台上的延伸，该游戏结合多媒体信息技术，将所要考查的化学用语（化学式、化学方程式、物质的化学性质等）通过扑克牌的形式呈现，以凑齐完整化学方程式为基本原则，通过串出、单出、多补、对出等多种出牌方式进行游戏。它可以让不同地域的人们通过网络，方便地进行化学扑克牌游戏比赛，玩家还可通过聊天功能交流心得体会。
笔者的课题组选择了广东省河源市某中学进行该软件的教学应用实验。通过化学用语前测，作为被试的高一年级1班和2班的t检验显著性概率为0.962（此概率>0.05），即2班整体水平相当，随机选取1班作为实验班，2班作为控制班。调查显示，97%的学生存在着化学学习上的困难，40%的学生存在化学用语书写的困难，但100%的学生会使用电脑，其中71%的学生接触电脑时间超过2年，由此，实验对象经过简单的游戏培训后，可以顺利操作化学网络扑克游戏软件。作为对照，实验班使用该软件，而控制班不使用。2周后，通过让实验学生填写调查问卷和化学用语后测检验该游戏应用效果，结果显示，实验班前测和后测的成绩有了明显差异，后测均值高于前测均值3.31分；实验班和控制班的后测成绩虽然差异较小，但实验班均值高于控制班1.83分。
通过对学生们调查问卷的分析，高达90.90%比例的学生对该游戏充满期待；52.73%的学生认为该游戏难度水平适中且比较符合学生的认知水平，而另外的18.18%学生觉得游戏偏难，需要经过一定时间的练习才能显著增加胜率；81.82%的学生表示能够意识到自己对化学方程式的掌握程度；47.27%的学生觉得此游戏能帮助自己学好化学，另外的21.82%学生觉得它能够给人带来乐趣，玩牌过程使人心情舒畅。课题组还以“期望度”、“吸引力”、“互动性”、“操作性”、“节奏感”、“沉浸感”、“趣味性”等6个关键指标对该游戏可玩性进行量化分析（见图1），结果显示该游戏可玩性较高。有同学在访谈中这样说到：“自从上高中以来，我就觉得高中的化学方程式特别多而且特别难记，在玩化学网络扑克牌的过程中，我不知不觉地就对化学方程式的记忆产生了兴趣，游戏结束后，我会主动地去看我在玩游戏的过程中我不会的方程式，然后争取在下次玩牌时取得胜利。”有的学生提出建议，希望能够再增加离子反应和氧化还原反应游戏大厅，还有学生希望更有化学的特色，如把卡通人物改为知名的化学家，自由选择人物角色等。
此外，课题组随机选择了110名华南师范大学2007级化学教育专业本科生作为调查对象，以李克特式5点计分法调查职前教师对化学网络扑克动漫游戏的态度。从图2中可以看出，职前教师对化学网络扑克牌的推广持积极的态度；90%以上的职前教师认为游戏化教学方式让他们耳目一新，并认为化学网络扑克牌是一种很有价值的教育工具；70%以上的职前教师愿意花时间来研究化学网络扑克牌游戏教学法，并肯定了化学网络扑克游戏能够吸引学生的注意力，有利于学生学习和掌握化学用语。调查也显示，众多职前教师趋向于在课余时间而不是课堂时间使用该游戏，所以，化学网络扑克动漫游戏的使用是否能提高课堂教学，还有待于进一步的研究。此外，职前教师还对游戏的内容、界面、功能和可持续发展方面提供了许多有参考价值的建议。
综上所述，中国大陆地区基于信息技术的化学教育游戏吸取了娱教类的游戏设计灵感，让部分娱教类游戏实现了与信息技术的整合。游戏题材比娱教类的更为多元，除了化学用语，也涉及到实验仪器的组装和实验现象的描述等方面；部分游戏设计因为有一线教师的加盟，所以在具有一定趣味性的同时，学习目标明确；网络版化学扑克牌游戏是大陆唯一具有软件著作权的在线化学教育游戏，它改变了传统的学习方式，能使学生有机会“从做中学”，有助于激发学生的学习兴趣，也能够帮助教师解决化学用语教学难点问题，通过该游戏平台，学生可以打破地域、时间和学习水平的限制，在游戏中自主探索学习和合作学习。 但中国大陆地区信息技术类化学教育游戏设计毕竟还处于起步阶段，其中还反映出很多不足之处，比如，部分游戏的形式设计尽管有趣，但游戏任务并未与学习目标紧密联系；技术水平上与商业游戏相差甚大，大部分游戏还比较粗糙简陋。不过可以看出，信息技术类化学教育游戏被越来越多的人所关注，尤其是更多地受到了师生们的青睐。
3 中国大陆地区中学化学教育游戏的开发进展
目前，中国大陆地区中学化学教育游戏的发展特点是：传统娱教类游戏稳步发展，在初高中课堂逐渐推广；新游戏紧密结合信息技术，设计与玩法不断创新。传统娱教类游戏的开发较为成熟，部分游戏已经走进课堂，对辅助教学起到了重要作用；信息技术类中学化学教育游戏的开发与设计是当前研究的热门与前沿，新的游戏总结了前代产品中存在的不足与优点，目前正逐渐推广开来。
华南师范大学化学教学与资源研究所一直致力于化学扑克牌游戏的研发。在纸质牌和网络版在线游戏推出后，目前又推出了网页版“520化学动漫扑克”游戏。在多人同时在线游戏条件还不成熟的情况下，该游戏设计为网页版人机交互模式，玩家联网后登陆游戏网址便可以随时随地与电脑虚拟玩家进行扑克牌游戏。玩家进入游戏界面以后，选择合适的等级（等级分为铜牌级、银牌级、金牌级，等级越高难度越大）后开始游戏，也可以选择“新手教学”，该模式模拟真实出牌情况并指导玩家出牌，目的在于让玩家尽快熟悉规则，进行“新手教学”后获得奖励，之后可以选择继续进行教学或选择等级开始游戏。铜牌级选牌范围包含初中阶段50种较常见的单质、酸、碱、盐等化学物质，银牌级选牌范围包含初高中阶段72种单质、酸、碱、盐、有机物等化学物质和点燃、加热、气体符号、沉淀符号等4种情境牌，金牌级选牌范围包含游戏所涉及到的全部92种化学物质和4种情境牌。
该游戏总规则是：按化学反应方程式出牌，出牌时尽量凑齐一个完整的方程式（出牌时不考虑化学反应方程式中各物质的系数），一局中谁先将手中的牌出完，谁就是赢家。新的游戏在前代的基础上丰富了玩法：“整牌”的含义是如果玩家手牌有一个完整方程式中所包含的全部反应物和生成物，那么玩家可一次全部打出，出牌后获得新一轮出牌权并奖励5个财富值；“补牌”的含义就是玩家在对方出牌后，必须出一张或一张以上能和桌面上已有牌反应的物质，如果桌面上的牌已凑齐反应物，则乙方可以出生成物，最后跟出物质的一方获得新一轮的出牌权；“接牌”的含义就是以桌面上最后一张牌（可以是反应物或是生成物，系统自动排好）为“标准牌”，打出一张能与其发生反应的牌；“吃牌”的含义是以桌面上最后一张牌为“标准牌”，根据“金属活动顺序表”来比较化合物的金属阳离子并打出一张比“标准牌”活泼的牌，把对方的牌“吃掉”，“吃掉”对方的“标准牌”后，可得到那张“标准牌”并获得新一轮的出牌权；“情境牌”在打出生成物前出，也可和反应物一起出，用以表示反应条件。
除了上述规则之外，该游戏的创新之处在于玩牌过程中可以使用一些技巧，用以增强游戏的变化性和趣味性。比如“锦囊”技巧的作用是可获得当前化学反应方程式的提示，用以帮助玩家正确地出牌；“皇牌”的使用可以强行将桌面上已出的牌自动收回到各自的牌中，并且皇牌的玩家获得新一轮出牌权；“出千”可以把手中的任意一张牌变成玩家想要的牌。技巧的使用有次数限制，超过免费使用额度需要用财富值换取，这样的设计在满足了趣味性和变化性的同时，保证了游戏的均衡性。
综上所述，网页版“520化学动漫扑克”游戏通过轻松活泼的界面和丰富多变的玩法可以令学生玩家对化学产生兴趣，搭建自主学习的平台，也可以帮助教师解决化学用语教学难点问题。此外，以“桌游”形式开发的“520化学桌游”计划与科学出版社和广东教育出版社联合出版的初中化学教科书一并发行，该游戏融入了更多人文性和策略性的元素，在以往游戏的基础上有了进一步的提升，期待教育游戏的开发能展现出百家争鸣、百花齐放的盛况。
