本篇论文目录导航：
【题目】化学学科教学中游戏的融入分析
【第一章】游戏在化学教育中应用研究绪论
【第二章】教育游戏与体验式教学相关理论
【3.1】体验式中学化学游戏的设计策略
【3.2】基于体验学习的中学化学教育游戏的设计流程
【第四章】体验式化学教育游戏设计案例分析
【第五章】化学教育游戏实例开发研究
【参考文献】中学化学教育中教育游戏设计研究参考文献
第二章 教育游戏与体验式教学相关理论
一、教育游戏相关的概念界定
（一）教育游戏的定义
不同时期的教育家都对教育游戏有着自身定义上的理解，早上是个世纪 80年代美国的教育家在研究电视游戏时提出了教育游戏的概念，“教育游戏热”也逐渐在欧美甚至全世界引起了足够大的反响。
教育游戏这一名词作为舶来品在国内有着不同种的表达形式，从广义上来说教育游戏是指不专门以教育目的来设计的但具有教育功能的计算机软件游戏，而从狭义上来说，它是通过寓教于乐的快乐学习法来培养体验者的知识与技能、智力与情感、态度和世界观的一种教育性质的游戏类软件，所以说教育游戏可以培养学生多方面的素质能力，也有助于创新性思维的生成，它是积极体现教育目标的良好手段，更是激发学习动机、实现引导-发现式探究的高级认知工具。教育游戏是专门为教育目的而设计的游戏，用来培养学生多力一面的能力，其作用不止局限于用来“提高反应能力”、“提供宣泄的空间”、“锻炼手眼协调能力”的媒体，而是将其作为“实现发现式探究”、“激发学习动机”、“定制学习体验”的高级认知工具【2】。
总的来看，国内外教育者对于教育游戏概念的主体性有两类不同的见解，一类学者认为，教育游戏的主体是游戏，在其中融入了知识、情感、价值观等积极因素，其目的在于更多的体现游戏的娱乐性，教育者不必以学生教育游戏的完成程度作为评价学生学习活动的有效性的标准。学习者是以游戏为主的同时由老师或是游戏本身的氛围引导学生优秀学习品质以及良好意志力的养成。其他教育者则认为，教育游戏的主体是教育，它是一种新型的教育形式，与传统的教学软件相比，体现了学习者在进行学习活动过程中的环境是轻松、愉快的，有极强的趣味性来调动学生学习的热情和动机，保持学生的学习主动性和教学活动的顺利展开，其作为一种教学的辅助工具，配合教师及教学的其他部分共同完成教育目标。
（二）教育游戏的分类
针对不同的对象，可将教育游戏分为以下几种类型：
首先从教育游戏的结构来说，可以讲教育游戏分为单机教育游戏、网络互动游戏两种，前者针对的多是单个知识点的重复训练，设计较为简单，代入感不强。而大型网络交互游戏通过多人使用并参与游戏之中，设计环境更为复杂多变来满足不同人的需求，任务多以网状结构联系起来，用以培养学习生不同方向的能力。在日常我们接触到的教育游戏多以内容形式或其对青少年哪方面能力培养来进行区分，可分为以下三种：
第一种：以角色投入类教育游戏来培养学习者适应新事物的能力，这类教育游戏往往有着一个故事主线来推动学习者进行活动的动力，情节动人，在一定阶段处会有奖惩机制，游戏者扮演人物大都已正义形象出现，这也是对学生思想道德上很好的陶冶。
第二种：以运动竞技类教育游戏来培养学习者身体协调能力及应急反应能力。
这类教育游戏的特点是节奏感强劲而迅速，对学习者注意力的集中也有很好的训练作用。与此同时，此种教育游戏能在短时间内诊断出学生的学习效果，所以也更刺激学生学习动机的提高，耐玩性强。
第三种：以动脑益智类教育游戏开发学习者的思维以及提高心智能力为最终目的。这类游戏有着明确的规则规范，需要通过思考和已知条件进行判断、运用、概括等复杂的思维活动来揭示复杂问题。这类游戏没有具体的时间、情境限制，有很多丰富的资源可以借鉴、融汇，学习者在玩此类游戏获得某一阶段成功是所感到的幸福感也更高。
（三）教育游戏的特点及功能
教育游戏首先要体现的是教育性。只有以明确的教育目标作为游戏设计的根本思路，才能将其与一般普通游戏区分开来，教育游戏需要在一个虚拟的环境下，根据游戏中所体现的显性信息点和隐性信息点的提示，调动学生的学习热情，在不断的了解过程中得到知识与技能的掌握，才能为继续学习提供有力的知识保障和动机支持，这样既能灵活的考察学习者的学习情况，与此同时，还能培养学生在自主机智解决问题的综合能力。
教育游戏还体现出乐趣感。这是教育游戏软件与一般的网络游戏或是多媒体教学软件最大的区别，也是两者最根本的融合，青少年学习过程中注意力集中与分配的度的掌握很关键，教师单纯的传授知识的过程很可能会被其他外界环境的干扰而打断，就是由于青少年注意力的集中度还不够成熟，而教育游戏其中包含了丰富的视觉画面、动感的听觉刺激、适度的奖惩机制、连贯的故事情节等都给学习者的感知器官带来一定程度上的满足，是学习者从内容和形式上感受到乐趣。
教育游戏所体现出的带入感。随着科技水平的提高，教育也应该相应的做出教学方法上的改革，设计者通过二维或三维的成像方式，可以满足不同学生对于教育环境选择，这是其他教育措施和手段所无法比拟的，它来源于生活而高于生活。它的优点在于学习者是可以感受到虚幻场景所营造的真实感，特别是在创设过程中瞬时反应或者是真实情况下可能引起危险的认知活动，教育者不用再担心进行过程中不当的操作或者实验所带来的意外，放心让学习者亲身去体验，形成视觉图像，加深记忆的同时又不会造成过大的学习压力。
教育游戏所体现的交互性。学习活动是一种复杂的认知-实践活动，最早是以传播的形式将信息流通开来，学习者如果想得到自我提升免不了要在集体活动中吸取他人的良好品质，摒弃掉自身的缺点并弥补自身能力上的不足。而在游戏的参与过程中，我们借助他人或集体的力量共同完成目标的过程，更是自身人生观、价值观和世界观正确养成的良好手段，于此同时也满足了学习者与人沟通协作能力的发展。
教育游戏产生教学影响的恒存性。在学习者进行教育游戏活动时，往往一个场景、一处奖励或惩罚都会给其留下深刻影响。那么在教育游戏设计的过程中，多注意学习方法的考察，那么在今后遇到的问题中含有之前所体验到的某个场景或细节，都会影响到学习者将过去经验与现有问题相衔接，培养学生的思维和看清事实本质的能力。
二、体验学习理论相关概念
（一）体验的由来
体验学习是指学习者亲身介入实践活动，通过认知、体验和感悟，在实践过程中获得新的知识、技能和态度的方法【3】.学习活动中的体验雏形可以追溯到杜威的经验学习理论，他认为：“教育即生活，教育是学生人类经验的继续不断的增长过程，教学过程中重视学生自己的独立发展、表现和体验，尊重学生发展的差异性。”而且杜威认为社会经验要想成为自身经验的一部分，必须通过实践，认识到其与自身已有经验的异同点，正逆思维的转换，最终达到认知发展。而在国外，尤其是美国和德国的教育家意识到教育的过程不是传统的传授知识，而是需要更加丰富的教学形式使学生觉得学习是件快乐的事情，并且所培养的人才更能适应社会的发展，拥有良好的综合素质。在中国，虽然没有体验的概念定义，不过很多经典名着中就已经影射到关于体验的思想了。《中庸》中提到的“博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之”就谈及到认知形成的过程从了解、提出疑问、思考、判断、实践。那么“思、知、行”体现的就是体验式学习的过程。中国伟大的教育家陶行知也说过“教学做合一”,在教师主导的情况下以学生学习为主要的互动形式的实践活动。
（二）体验式学习的含义
体验式学习是指学习者亲身经历实践，通过认知、思考、行动、感悟，从而在实践活动中获得新的知识、技能、价值观的提升。体验式学习注重对学生思想品德、良好价值观的重塑，而这种发展是在实践过程中潜移默化的结果。而对于化学这门自然科学来说，通过采取体验式学习的教育模式，以科学知识为研究对象，在实践的过程中注重情感态度目标的培养，最终实现学习者全面发展。
体验式学习与情境认知理论、探究式教学、讨论式教学等既有相同处也有不同点，但是它们都属于建构主义学习理论的分支。总体来说，都是强调了学生主体性的发挥，学习知识需要通过学习者已有知识去了解和掌握新事物。
（三）体验学习的特点
1、在学习形式上更注重学生的心理特点和规律
学生的身心成长过程是有一定顺序性、差异性、适应性、阶段性的，学生在认知活动中会不自觉的结合自身已有的经验，不断同化和顺化新学的知识内容，从而提升自身认知水平提升的学习。体验式学习方法就是尽量让每个学生可以直接利用经验与社会生活中的具体情境的感知，去了解问题，思考解决方法，通过观察、分析、概括等手段，最后把实验结论运用于新的情境中去解决问题，从而构建出一个完整的知识体系结构。
2、 在学习效果评价上更注重倾向形成性评价
体验性的学习培养目标不仅关注的是学习者所获了多少知识，掌握了多少技能，更高的追求则是是否通过学习丰富了自身的身心阅历，更加深刻的体会生命的意义，从而培养正确的人生观、价值观和世界观。所以比起传统意义上以考试作为唯一评价标准的终结性评价，形成性评价更注重“做”的过程，“做”时的思维方法的形成，认知结构的完善，教学评价上的灵活性。学习过程中知识的堆砌不是唯一目的，更重要的是对知识的迁移应用以及综合素质能力的发展。
3、验式学习从学习内容上更注重贴近生活、体现教学的直观性和启发性
体验式学习要求学生尊重生活实际，重视直接经验对认知能力的刺激，通过体验学习的过程，学习者可以挖掘到知识层次中隐性知识，使认知的层次从“接受”到“领悟”,有助于学习方法的养成，属于有意义学习。
三、中学化学教育游戏设计的理论基础
（一）运用于教育游戏的教学理论
1、注意引导，统筹全局
使用教育游戏软件时可以以建构主义理论为设计依据，其核心理论在于以学习者为中心，通过学习者在实践过程中自主发现问题，消化新信息，从而构建一个更为完善的知识体系。在游戏中充分体现“情境”、“合作”、“交流”、“构建认知模式”的学习活动形成要素。
2、情境逼真，注重衔接
化学作为一门以实验为基础的科学，注重实事求是，它离我们的生活很近，近到我们生产生活中很多物质都是由其组成。观察它的组成成分，又有不同的空间结构以及变幻莫测的排列方式。如何能更好的让学习者建立起宏观与微观的连接模式，就可以通过真实的任务场景、连贯的设计逻辑、明确的主体思路让学习者在实践过程中自主发现和掌握学习方法。
3、注意问题启发，注重协作力量
使用教育游戏软件的最终目的就是为了优化教学效果，是学生在足够宽广的活动范围之内解决问题，这其中就包括运用系统方法发现并分析学习问题，明确学习目标，广泛的搜集知识经验，确定解决问题的方案和计划，解决问题，对学习效果进行正确评价并找到不足加以改正的过程。所以设计教育游戏时要纵观整体方向，确保设计的可实施性和科学性，之后合理安排游戏中的各个环节，以启发和引导的方式推动学习过程的实施。与此同时，教育游戏再设计上要注重团队之间的合作力量，做到教育者与学习者之间有交流，学习者与计算机软件有配合，学习者之间有良性竞争，促进共同发展理念。
（二）运用于教育游戏的游戏理论
游戏能够给人们带去娱乐或者说青少年愿意自己大部分的时间倾注在上面的重要原因之一就是产生了行为动机，如果我们可以将其投射在学习上，既能增加学生学习的主动性，又减轻了教师的负担，形成一个和谐的师生关系促进教学效果的不断提高。所以本研究主要讲述的两种教育游戏理论就是 Malone 的内在动机理论模型和教育游戏应用模式。
1、Malone 的内在动机理论模型
个体内在的某种需求是动机产生的根本原因，Malone 认为人的内在动机分为个人动机和人际动机两种。个人动机是指内在需求得到满足，包括挑战、好奇、控制、幻想。挑战是对自我认知成熟度以及心理承受能力的考验，它是人所持有的一种最优心理体验，只有难度适度才有可能诱发挑战。所以 Malone 在设计游戏时要制定合适的目标，要有一定的难度激发学习者挑战的欲望，激发学习者最大化的个人内在动机，但要注意度的把握。
好奇可以是内在和外在两种，外在是指感觉器官的好奇，可以通过丰富的动画设计、听觉上的刺激甚至是体感类游戏带来的逼真的效果，来引起感官上的好奇心激发学习者的关注力和学习持久力，而内在的好奇是指人的认知结构的改变造成的不平衡，一般情况下，只有学习者内在认知与外在新知识之间产生了不平衡时可能会激励学生的内在需求。控制是对学生主体性体现的依据，学生可以自主选择游戏任务、角色扮演，尊重学生自己的选择，从而使学习享受自由体验并得到满足，有效提高学习的积极性。幻想则是体现了游戏中的模拟环境，在日常生活中可能无法接触到或是有危险性的活动，对学生有着很强的吸引力。在这个虚拟的“现实”世界中，可以满足学习者在实际生活中无法满足的情感需求，像是成功、名利、被夸赞。同时幻想可以帮助学生展开抽象思维，有利于创新能力的培养。人际动机则是个人希望得到外界的肯定和尊重，包括竞争、合作和尊重。根据马斯洛需要层次理论，在良性的竞争中获得胜利，对人尊重，在和谐的团队中通过交流和比较，获得更大的成功体验。
2、教育游戏应用模式
游戏的进行一定要以一定的规则作为体验保障，他规定了游戏活动的基本结构，要求学习者参与过程中基本的执行力。目前计算机类游戏结构组成的要素有以下几种：规定、目标、结果与反馈、冲动/竞争/挑战、交流、情节的故事性，只有加强六个要素在游戏设计上的关注度，就可以设计出更为理性、有深度的游戏内容。
（三）体验式化学教育游戏的特点
1、化学学科的内容特色
首先从化学学科的知识点呈现的方面上看，化学学科知识点分布明确，内容结构完整，首先从物质的性质角度来说，所分析的物质首先要掌握的物理性质，接着了解化学性质，在化学性质中，又体现出了一般化学性质及需要化学反应方程式进行解读的化学性质，最后涉及该物质的物理化学性质如何决定了它在生产生活的用途。
从物质微观宏观角度来说，首先我们掌握的是分子及原子的构型，了解到一切物质都是由这些微小的粒子构成，将宏观物质与微观粒子之间形成认知联系，初中化学主要介绍联系，而高中化学则通过元素周期表来表明一切物质的物理化学性质都是通过分子或原子的核外电子排布决定的，从而逆向反推出他们所表现出的共性和特性，从而区分一类物质。
从化学常量知识点的角度来说，通过介绍一般性运算符号（物质的量、阿伏伽德罗常数等）到复杂化学常量的运算理论，使其形成结构体系，帮助完成像电解平衡、溶液的酸碱性数值比较。从化学实验角度来说，中学化学教材本着先进行单个实验器材的熟识并能合理运用，到步骤简单操作简易的化学物质性质鉴定，到趣味性实验的掌握，最后可以根据条件自行设计实验计划及步骤的成熟水平。这一整个过程体现了认知结构不断完善使自身知识技能达到不断提高的目的，而化学实验则最能体现出学习者“体验式”学习的重要性，也是我们在进行游戏设计时要重点把握的，这是化学学科的魅力所在，也是化学教育游戏最能体现学习者综合素质培养的环节。
2、体验式化学教育游戏的特点
（1）化学教育游戏的教育性
化学教育游戏充分的利用游戏者的内在动机，像好奇、幻想、主控、目标实现等，以实现核心目标，游戏的过程实际上就是在虚拟空间中，个人自我价值的实现，通过与他人合作，达到最终胜利的结果，这是一个探索性的过程，在过程中，学习者不断的遇挫--解决--越挫--合作，从而共同讨论出解决问题的策略的过程中反复增加和强化自身的知识和技能，使学习变成了一件不枯燥的事情。
（2）化学教育游戏的实践性
在化学教育游戏中，学习者成为了主体，他们可以根据虚拟情境，自主的进行分析、提案、实施、反思并从中总结成功或是失败的经验。在这个过程中，他们可以自由的选择自己喜欢的形象、资源和能力，而不再是教师教，学生被动学习的状态。游戏者享受着自我主宰的过程，从而促进了学习者利用游戏积极地参与到学习中去。
（3）化学教育游戏的互动性
知识的传递往往是教师对一些学生知识与技能的给予，大多数教学过程是以教师与学生之间的互动与交流，而教育游戏运用到化学教学中可以使学生为了一个共同的目标，使用集体的力量共同完成任务，分享成果。这其中也不乏领导者的产生，产生的过程就出现了积极地竞争，在其中通过这种竞争与协作达到共同学习的目的，而协作式学习是促进人类高级认知发展的一种先进的学习方法。
（4）化学教育游戏的模拟性
化学教育游戏的游戏环境包括虚拟或是对现实生活的再现，例如实验室操作模拟、工厂化学操作模拟等等。不同的情景会对学习者的环境体验产生不同的影响，所以在游戏者学习的过程中不同的情景经对他们以后进入社会获取更多的经验积累，加快青少年获取知识、认知社会的有效的方式。
3、体验式化学游戏的功能
体验式化学游戏旨在培养学习者吸收信息、提取信息、探索问题、解决问题的能力，是学习者主动形成化学知识结构体系，检验其学习成果是否内化并实际应用的学习工具。
（1）教师的演示工具
由于物质组成是由分子或原子这一类肉眼看不到的微小粒子构成，教师有时很难通过语言来表示其分子结构或原子构型，特别是与人们生活息息相关的一些有机物，分子构型复杂且数量繁多，我们可以通过合理的设计利用三维技术手段立体还原其组成结构，更能通过视觉冲击加深学生的记忆点和兴趣。
（2）学习的情景资源
化学是一门与生产生活联系很近的学科，而独有的化学实验更是丰富多彩，实验既是对化学物质性质的定性考量，更有很多具有奇幻色彩的实验现象来引发学生的学习兴趣，是开始知识技能学习的很好的导线。而化学学科中很多有趣的实验往往危险而不稳定，这大大局限了化学教学中发挥教师主导性以及学生主体性的作用。而网络的丰富信息量在教学中给学生提供了广阔的资源环境，扩充封闭的、独立的课堂式教学，使思维能和时代接轨、和世界接轨，培养更符合社会发展需求的人才。
（3）学生探索分析的工具
化学教育游戏塑造真是的问题情境，也为学生提供了更多的信息知识量，如何抽丝剥茧，找到知识主干，利用信息条件不断扩充结论，这使学习者在环境中学会自主分析、机制决策、果断判断，提高学习者学习能力，产生学习方法，是学习者对于信息时代生存技能的适应和锻炼。
（4）师生、生生之间的交流工具
在进行教育游戏的过程中，需要教师在学生困惑的时候给予指引和帮助，这可以培养师生之间的信任关系，而教育游戏的呈现形式往往是协同小组共同完成某个任务，同学之间需要相互沟通交流抒发自己的思想，形成交互的平台，使游戏任务顺利圆满的进行。与此同时，他人的思维对于自身经验的积累也有很大的帮助作用，这样可以与教育游戏中的信息量以及教师的引导形成三维认知结构的培养。无论是从认知经验角度还是他人良好思想品德的熏陶，对于学习者的思想和行为都起到的是优化的作用。
（5）作为教学的评价工具
教育游戏在“玩”中进行知识的培养、能力的训练，而某一个阶段任务的完成则可以作为教师进行形成性评价以及学生自我评价的良好工具。因为教学游戏的设计思路有着学科知识作为基础的理论背景，学生可以很容易的通过自己的行动表现对自己的知识掌握运用做出分析概括，教师也可以通过学生对于教育游戏任务的完成情况大致了解学生哪些知识已经吸收内化，那些知识需要巩固加强。教师也可以通过针对不同化学知识群训练的驾驭游戏掌握学生的学习问题是出在基础知识点掌握不细或是实操能力不够等行为弱点进行针对性训练。
