场馆线上科普游戏的设计与开发 ———以《江海鲟踪》为例

摘 要 目前，场馆的线上教育尚未能充分发挥博物馆“基于实物的体验式学习”“情境学习”的优势。 科普游戏结合展览内容，通过虚拟的场景、真实的剧情和任务、充分的交互体验促使博物馆线上情境学习发生。本文梳理了博物馆线上科普游戏的作用，并以《江海鲟踪》为例，从受众分析、教学设计、游戏设计三个方面总结了线上科普游戏的开发思路。

关键词 科普游戏 博物馆 线上教育

0 引言

近年来，为使博物馆教育资源最大化，国内科普场馆掀起建设“网上博物馆”的高潮。 纵览国内各科普场馆网站，线上教育以科普微视频、科普漫画、科学实验、脱口秀及讲座等的形式为主，选题多为博物馆展示内容的拓展、时事热点等，备受期待的线上教育在推出后效果却不尽如人意。 究其原因， 笔者认为， 一是新媒体的快速发展和普及提高了公众对博物馆线上教育展现形式的期待值， 而现有的教育形式缺乏互动性，且探究性、趣味性不足难以吸引公众的兴趣、激发公众的学习欲望；二是线上教育内容与博物馆展示内容脱节， 线上教育与线下的参观无法联动， 未能凸显场馆的实物展示资源优势和情境学习的特色。

教育游戏是促进学习的游戏， 既有游戏功能又有教学功能，游戏功能旨在激发玩家的学习动机，鼓励玩家发起、保持以及深度参与游戏，而教学功能通过帮助玩家注意相关内容、对知识形成心理认知并将其与已有的知识整合在一起实现教学目标[1]。科普游戏是一种特定类型的教育游戏， 利用游戏的方式来设置或强化学习的过程，让玩家在知识的获得、技能的获取中，既有激励的梯度感，又有内在动因带来的成就感[2]。

1 博物馆科普游戏的作用

1.1 补充并强化博物馆展览展示内容

展品展项是博物馆最大、最有特色的教育载体，但由于科普场馆更新改造流程繁琐、 更新周期长等原因， 科技馆现有的展示内容和展示技术难以满足观众对体验前沿技术和了解科学热点的期待。《2019年中国游戏产业报告》 显示，2019 年我国游戏用户达 6.4 亿人[3]，2020 年 1-6 月的《中国游戏产业报告》显示，中国游戏用户规模同比增长 1.97%，增长约1 271 万人[4]。 玩游戏的人在持续增长，足以说明公众对游戏的着迷和热爱。 台湾金门大学副教授徐纯

认为，在博物馆的框架下，博物馆的展项成为游戏的场景，可以让观众做有想象的观察和有感性的输入，而在展项中加入游戏会使观众对展项展示的科学概念的细节有更加深入的了解[5]。 综上，博物馆应充分利用游戏这种公众喜闻乐见的方式传播科学内容。

在展示内容方面， 科技馆可将科技热点和现有的展示主题结合，拓展和延伸展示内容，通过游戏展示科学研究的过程、科学原理等；在展示技术方面，新技术、 新产业的发展都会对博物馆的展示形式和教育形式、 深化展示内容和教育内容方面产生深刻的影响，游戏产业也应是如此；在情境学习方面，科技馆主题式展区通过布景、 音效以及故事线等赋予展品活力，使得博物馆最重要、最有优势的学习方式是在展示的情境中观察和体验展品展项， 并从中获得直接经验、实现科学认知。 笔者认为，情境学习中的情境并非仅仅指真实生活的情境， 也包括虚拟的情境，活动也并非只是指代线下活动，也包括思维活动、感知活动。 因此，开发注重沉浸感的科普游戏是实现博物馆线上情境学习的重要途径。

1.2 促进线上教育与线下参观有效联动

首先，科普游戏的内容结合展览主题，是展览内容的延伸和拓展，突出体现科技馆特色，观众在现场参观时能通过移动端体验具有娱乐性的科普游戏，能在一定程度提升观众的参观体验感， 展区环境也让游戏更具沉浸感，科普教育效果随之增强。 其次，随着“云逛展”成为新时尚，观众给予网上博物馆更多的期待，科普游戏让观众边“逛”展边体验，线上愉快、 意犹未尽的学习体验吸引观众带着好奇心到线下实地参观。另外，博物馆教育最主要的学习方式是观察和体验展品， 并在观察和体验中获得“直接经验”，玩家在科普游戏中是通过观察和体验游戏关卡从而获得“直接经验”，由此可见，具有博物馆特色的科普游戏要尽量还原科学探究、 科学发现的真实过程，让观众沉浸在游戏中得到尽量“真实”的体验。1.3 惠及边远地区

虽然博物馆线上教育终究无法达到现场参观、体验带来的多元感受以及实现的科学认知， 但对于边远地区的公众来说足不出户能够通过在线科普游戏感受博物馆的科技、文化氛围，沉浸式的“云学习”弥补了线下博物馆缺位带来的科普教育损失。

2 博物馆科普游戏的开发思路———以《江海鲟踪》为例

2.1 基本情况

上海科技馆的地球家园展区以人与自然的和谐统一为主题，通过剧场、标本以及多媒体知识库、图文版等向公众展示人类肆无忌惮的索取、 有意或无意的人类活动对大自然造成了不可逆的破环， 提醒我们要保护生态环境、坚持可持续发展。该展区展示内容丰富，较好地体现了展示主题。但如今国家倡导“长江大保护”，大力推进长江水生生物保护工作，而该展区缺少相关内容， 这于展示内容而言是一种缺失， 于观众而言是一种遗憾， 观众缺失了一个更完整、更系统、 更及时的了解生态环境保护动态的机会。中华鲟是长江中的“旗舰物种”，能够反映长江生态系统的健康程度，具有生态风向标作用。 鉴于此，上海科技馆开发了一款以中华鲟的洄游为主线的科普游戏《江海鲟踪》，希望观众在参观完展区并对人类的一些活动会破坏生态环境、 影响其他生物的生存有宏观的感触后，通过一个游戏、一个具体的案例让观众了解人类的一些活动是怎样使一个有着极强的适应能力、 与恐龙同时代的中华鲟走向灭绝的边缘的， 促使观众自发产生用实际行动保护地球家园的想法， 使展示主题更立体也拓展了展示内容。 另外，作为线上科普游戏，《江海鲟踪》通过中华鲟的洄游向公众展示人类活动对中华鲟生存的影响， 引导观众思考是否还有其他人类无意的行为或活动会对地球上的其他物种以及地球环境带来无法挽回的影响， 吸引观众带着疑问到科技馆实地参观、 深刻感受。

中华鲟是我国一级重点保护动物， 它们出生在长江，婴儿时期就顺江而下到达海洋，在海洋中生长到十几岁成年后， 返回长江的产卵场产卵后再回到海洋，历经 3 000 多公里。《江海鲟踪》属于解谜类游戏， 以中华鲟亲鱼洄游产卵和子鱼抵达海洋过程中遇到的繁忙的航运、渔业捕捞、有机污染、光污染、不适宜的产卵温度、固体污染物、食物匮乏等困境为主线，玩家以上帝视角帮助中华鲟渡过重重难关，引导玩家认识中华鲟、反思人类的活动，了解现有的保护措施，进而用实际行动保护中华鲟。

这里以《江海鲟踪》为例，从受众分析、教学设计和游戏设计三方面尝试总结科普游戏的开发思路。2.2 受众分析

受众分析是教学设计过程中了解受众的学习准备情况（包括受众的一般特征和受众的初始能力）及学习风格的分析工作，为教学内容的选择和组织、学习目标的确定、教学策略等提供依据。《江海鲟踪》将目标受众定位为小学生， 我们深入分析了小学生的认知水平、思维能力特点、学习特点等认为小学生对中华鲟的了解大多局限于外形、 对事物的认识依赖直观具体的形象、 注意力不稳定不持久且常与兴趣密切相关，以此为依据设计教学目标和游戏。

2.3 教学设计

该游戏设计过程中将教学设计分为教学目标和教学内容两个部分，且教学目标和教学内容相辅相成。

通过分析受众的认知水平和心理特点， 确定学习的起点，通过教学内容分析，确定完成教学目标所必须掌握的知识、技能和行为。 一般从知识与技能、过程与方法、 情感态度价值观三个维度设定教学目标。《江海鲟踪》的知识与技能目标是受众能简单介绍中华鲟并指出其洄游习性及洄游中遇到的困境，过程与方法目标是通过游戏提高学生自主探究的能力， 情感态度价值观目标是希望学生在游戏过程中构建保护中华鲟等濒危物种的意识。

教学内容是学与教相互作用过程中有意传递的主要信息， 是指为实现教学目标要求学生系统学习的知识、技能和行为经验的总和。《江海鲟踪》的教学内容涉及中华鲟的形态特征、生活习性等，玩家自主探究主动了解中华鲟生殖洄游过程中遭遇的航运、渔业捕捞、工业废水、光污染、生活垃圾等威胁，以及我国已经在行动中的中华鲟保护措施。

2.4游戏设计

Richard E. Mayer 和 Cheryl I. Johnson 认为游

[6]戏是一个交互的模拟系统，具有规则性、响应性、挑战性、 积累性和趣味性五个本质特征。 Karl m. Kapp[7]认为游戏元素包括规则、反馈、重做、冲突、竞争、合作、关卡、故事、美感等，一个好的游戏需要选择合适的游戏元素， 并将它们整合在一起以满足游戏的五个本质特征。《江海鲟踪》中使用到的游戏元素以及和游戏本质特征的对照见表1。

《江海鲟踪》通过美感、故事元素、目标、关卡任务元素设计，引导玩家沉浸于游戏中，在情境中构建知识，实现科学认知；通过规则、反馈、奖励元素提高玩家的体验感和参与动机。

（1）美感、故事元素设计。美感元素是指有吸引力的游戏界面（包括游戏画面中的按钮、动画、文字、声音等）[8]，故事元素是指游戏剧情故事，通过美感元素和故事元素营造虚拟世界里的情境， 吸引玩家沉浸于塑造的情境之中。《江海鲟踪》根据目标受众的认知、审美和思维特点，通过真实但生动化的环境画面，拟人化且表情丰富的中华鲟形象，真实声音的（螺旋桨、直升机、警笛声、雨声等）动作音效，还原真实的中华鲟洄游故事，给玩家以真实感，使玩家沉浸于中华鲟洄游情境中、与中华鲟共情，深刻体会中华鲟的处境。

（2）目标、关卡任务元素设计。 清晰的目标是玩家全力以赴的前提，关卡任务是目标的支撑。科普游戏应明确告知玩家游戏目标和各关卡任务是什么，有效地引导玩家并让玩家了解下一步的任务， 以及任务完成后的收获。 在情境化的美感和故事元素设计下，设定发生在情境下的目标和关卡任务，可以极大地增强玩家的沉浸感和体验感， 玩家利用已有的经验或现有的资源，主动自主探索，实现科学认知。

根据最近发展区原理， 最适宜的难度才能达到

最好的知识传播和体验效果。由此可知，任务的难易程度要根据目标受众的总体水平来确定， 只有当挑战的水平与玩家的能力水平处于动态平衡且两者逐渐有所上升时，游戏才会持续地进行下去。《江海鲟踪》以中华鲟洄游路线和时间为主线，根据对中华鲟影响较大的航运、渔业捕捞、有机污染、光污染、噪音、水温、固体污染以及食物匮乏等8 个因素，在中华鲟洄游路线图上选择6个地点，设置了8 个关卡，每个关卡都有明确的且难度递增的任务， 玩家需帮助中华鲟解除关卡上的所有障碍后方可进入下一个关卡，设定的关卡障碍均以“情理之中、意料之外”为原则，引导玩家自主探究解除障碍。如《江海鲟踪》的第一关，7-8月份，成年中华鲟从长江口出发但前后徘徊无法前行，中华鲟“自述”水位较低，且画面显示航运繁忙，螺旋桨飞速旋转。这里想要向玩家传达的是长江口至南京的深水航道带来了丰富的经济效益，但长江沿岸历年发现的中华鲟尸体，很大一部分是被船舶推进器的旋转叶片击伤致死， 因此玩家可将船只的螺旋桨关闭。 另外，中华鲟属于底栖生物，提升水位可帮助中华鲟与螺旋桨错位， 点选画面中的直升机可操作人工降雨以提升水位。

（3）规则元素设计。游戏必须以游戏规则为最高活动准则进行[9]。《江海鲟踪》是一种解谜类游戏，玩家需根据环境和中华鲟“自述”遇到的困境，帮助中华鲟一一解除当前的困境方可进入下一关， 且 8 个关卡是有顺序性的， 玩家不可自行选择想要通关的关卡。 另外，当玩家在一个关卡停留时间过久时，关键元素抖动提醒玩家可尝试点选该元素以解除障碍。

（4）反馈元素设计。玩家需要及时得到自己游戏行为的反馈，并以此为依据调整游戏的思维和节奏，以完成游戏任务或使成绩最优化， 进而在任务完成时获得成就感和满足感。《江海鲟踪》的反馈方式有两种： 一种是对玩家的想法和操作是否正确进行即时反馈，如操作错误则中华鲟不能继续前进，如操作正确则障碍解除进入下一关卡；另一种是某一关卡通关后，会返回地图模式然后进入下一关卡，玩家可在地图模式下了解当前的通关进度。

（5）奖励元素设计。在游戏中设置可量化的奖励机制，获取较好的成绩会给人愉悦的体验，有助于提高游戏的娱乐性和用户粘性。《江海鲟踪》通过单个关卡得分、通关总得分以及通过8个关卡给予的卡牌作为奖励元素。 单个关卡得分根据玩家在此关卡的停留时间和操作次数计算，每个关卡中，玩家如快速、正确解除障碍则可进入下一关且能获得较高的积分。

3 结语

如今很多博物馆都建设了网上博物馆， 但如何利用好网上博物馆使其更好地发挥科普教育功能仍是值得探索的问题。 科普游戏为科普教育策略提供了更多的可能性， 但添加游戏功能并不能保证学生最后获得的学习体验是有趣且有效的。 有效的科普游戏设计需要平衡好游戏功能和教学功能之间的关系，这也是当前教育游戏开发面临的核心问题。笔者认为， 为解决这一核心问题需博物馆专职人员和游戏开发者充分沟通、共同磨合，携手把控教学内容和游戏环节的巧妙融合、注重受众的视觉和交互体验。

参考文献[1]理查德.E.迈耶著，裴蕾丝译.走出教育游戏的迷思：科学证

据告诉了我们什么[M].北京：教育科学出版社，2019. [2]王小明，张光斌，宋睿玲.科普游戏：科普产业的新业态[J].

科学教育与博物馆，2020（3）：154-159.

[3]游戏产业网《.中国游戏产业报告》[R].中国音像与数字出

版协会游戏工委，2019.

[4]游戏产业网《. 2020 年 1-6 月中国游戏产业报告》[R].中国

音像与数字出版协会游戏工委，2020. [5]徐纯.游戏与学习的理论探讨[J].科学教育与博物馆，2017

（3）：176-181.

[6]Richard E. Mayer, Cheryl I. Johnson.adding Instructional Features That Promote Learning in a Game-like Environment [J].journal of educational computing research, 2010, 42(3):241-265.

[7]Karl M. Kapp. The gamification of learning and instruction

[M].san Francisco: Pfeiffer, 2012. [8]王军锋.计算机游戏界面设计方法研究[D].西北工业大学,

2007. [9]韩旭.文旅融合背景下博物馆功能游戏开发探析———以国家典籍博物馆“古籍保卫局”之“山海社的宝藏”为例[J].科学教育与博物馆，2020，（4）：292-295.

（2020-12-03 收稿，2020-12-15 修回）

Design and development of Venue online popular science game：taking the Chinese Sturgeon

Migration for example// nie tinghua

Author's Address Shanghai science ＆ Technology museum，e-mail: nieth@sstm.org.cn

Abstract At present, the online education of museums has not fully utilized the advantages of "experiential learning based on objects" and "situational learning" in museums. popular science game combines exhibition content, through virtual scene, real story and task, full interactive experience to promote museum online situational learning. This paper combs the role of Museum online popular science games, and summarizes the development ideas of online popular science games from audience analysis, teaching design and game design, taking Chinese Sturgeon Migration as an example.

Keywords popular science games, museum, online education