旨在普及免疫学知识的跨平台游戏

——Battlefield Cell设计开发

项目负责人：陈玮

项目组成员：姜凌霄 李继洲 冯锦欣 何天豪

指导老师：禹娜

摘要：在科普信息化的背景下，以电子游戏为载体向民众普及免疫学知识是提升公民科学素养的可行途径。本项目借助Unity3D游戏引擎，设计开发一款面向青少年、青年和中年群体，以科普为主要目的，以免疫学知识为主题，能在多平台普及，具有评价反馈机制，可玩性高的HTML5科普游戏，并进行访谈评测。该科普游戏具有知识与素养并进、游戏多平台普及、科普效果可反馈等创新点。本项目从研究缘起、研究过程和研究内容三方面进行项目概述，列举了研究成果和创新点，并展望了其应用价值。

一 项目概述

（一）研究缘起

近年来，我国公民具备的科学素养不断提高。2018年9月17日至19日，世界公众科学素质促进大会在北京举行，会议期间发布了《中国公民科学素质建设报告（2018年）》。报告显示，2018年，我国具备科学素质的公民比例达到了8.47%，这一数据比2015年的6.2%提升了2.27个百分点。提升速度明显加快，逐步缩小了与主要发达国家的差距。但也存在公民科学素养水平与公民科学素养建设能力发展不平衡、不充分的问题，主要表现在体制机制和组织方式尚不完善，城乡、区域发展不平衡，优质科普资源的供给不充分，传播方式和能力有待提升，科学精神的思想引领作用仍需加强等方面。

科普事业的发展同样是在呼唤科普手段的变革。如何变被动教育为主动教育，变国家强推为公众自愿，变居高临下的普及为平起平坐的互动交流，这些都是在市场经济环境下进行科普教育亟待解决的问题。

游戏正好是科普的一种新媒介。目前游戏领域有数以亿计的用户，这一点恰是科普所期望的，如果能借助游戏这个平台，使得一部分游戏用户转化为科普用户群，那么科普的推广工作也就变得更为容易；此外，游戏具有很丰富的叙事能力，丰富的游戏情节有助于用户对科普知识的理解；还有，游戏具备强大的构建虚拟世界的能力，科普往往无法将完整的科学过程和科学原理清晰地呈现给受众，而游戏可以构造一个很强大的虚拟世界，更为形象地传播科普知识。

人体免疫系统具有防御外来病原体的功能，可监视、清除体内衰老、损伤或异常细胞，以维持机体稳定，它时刻呵护我们的健康。目前，越来越多的民众认识到，学习免疫学知识对深入理解接种疫苗的机制和意义、提高全民身体素质等具有重要意义。遗憾的是，由于免疫学知识相对抽象，加之人们缺乏获取免疫学知识的有效途径，其在民众中的普及程度一直不高。

有鉴于此，本项目借助Unity3D游戏引擎，设计开发一款面向青少年、青年和中年群体，以科普为主要目的，以免疫学知识为主题，能在多平台普及，具有评价反馈机制，可玩性高的HTML5科普游戏。

该游戏参考严肃游戏的设计模型，依托成就动机理论，引入评估和反馈机制，融合知识传递与评价检验，将科普性与可玩性有机结合，兼具教学效应和社会价值，能够反哺游戏自身的发展和生存周期，并提供一种有效科普的游戏范式。同时，在游戏设计上，通过情境导入和过程交互对玩家进行教学引导，具有辅助教学的潜在意义，是科普游戏化的一次新尝试。

（二）研究过程

1.综述

本项目通过文献研究法，基于多名学者对“教育游戏”的定义，界定了“生物类教育游戏”的概念，即指在游戏内容中融入生物学相关知识，或在游戏进程中运用生物学探究手段，能够培养游戏使用者的知识、技能、智力、情感、态度、价值观，并在生物学领域具有一定教育意义的计算机游戏类软件。在此基础上，对生物类教育游戏的理论依据、市面上现有的生物类教育游戏案例、已发表的在生物类教育游戏设计开发方面的研究成果等方面进行整理分析，并对分析结果进行归纳总结，为生物类教育游戏的相关研究提供一定的指导思路。

2.科普游戏设计

（1）知识内容的科普化呈现

本项目经过相关免疫学知识的梳理和整合，结合利用文献研究法分析得到的群众需求，筛选出适合作为科普内容的重难点免疫学知识，将其作为科普游戏的主要内容。参考前期整理的教育游戏理论和相关游戏设计原则，为科普内容匹配相适应的呈现方式，为科普游戏的后续设计做铺垫。

（2）科普内容的游戏化设计

本项目将科普内容的游戏化设计分为三个主要阶段，即概念设计、原型设计和系统设计，并在此基础上进行具体化设计，撰写游戏策划案。然后根据策划案的理念和要求，进一步将其转化为程序开发需求、美术资源需求等，指导后续科普游戏软件的制作与开发。

3.科普游戏开发

在游戏开发前期，将游戏设计过程与软件开发过程相结合，设计了一个完整的游戏开发模式。该模式借用了软件开发中的增量模型，并将该模型的四个阶段即需求设计、原型建模、软件开发、软件测试（提交），与游戏开发的常见阶段即概念设计、原型设计、用户体验测试深度融合，辅以项目管理、团队合作的常用方法，从而科学地进行游戏开发，使得开发风险大幅下降（见图1）。

图1 软件开发中的增量模型

团队协作是项目正常实施的基础，在此过程中，本项目组应用的文档协作工具为Microsoft OneNote——一个用于自由形式的信息获取以及多用户协作的工具；版本控制工具为Subversion——一个开放源代码的版本控制系统，可帮助多个人共同开发同一个项目，共用项目资源。

本项目借助Enterprise Architect工具，使用统一建模语言（Unified Modeling Language，UML）来创建图示，以描述整个游戏系统包含的模块，以及各模块存在的意义。

在游戏软件开发过程中，本项目采用面向对象的分析和设计（Object Oriented Analysis and Design，OOAD）技术进行游戏软件的开发，使用Microsoft Visual Studio作为软件设计工具，使用Unity3D作为游戏引擎。

4.推广和评测

本项目借助华东师范大学教育学部平台，以线下展览辅以海报宣传的形式，向大众推广该科普游戏。来访者在经过游戏试玩体验后，参与访谈评测，并由项目组汇总分析，撰写访谈报告。

（三）研究内容

为了设计开发一款兼具科普性和可玩性的免疫学科普游戏，项目组通过文献分析法研究生物类教育游戏的理论依据及发展现状，为免疫学科普游戏的设计开发获得理论和思路上的指导；通过文献分析法来梳理免疫学知识中的要点部分，确立科普内容，并参考游戏设计原则，设计科普游戏化框架，并撰写科普游戏策划案；根据科普游戏策划案，执行策划并将其转化为程序需求汇总，借助Unity3D游戏引擎，以增量模型为核心架构完成对软件原型的开发；通过访谈法来进行用户游戏体验的评测。

二 研究成果

（一）Battlefield Cell科普游戏策划案暨设计说明

从游戏概述、科普内容、游戏机制、游戏角色、游戏进程、游戏美术等6个模块对本项目所开发的科普游戏设计进行说明，是游戏开发的指导性文件。

（二）Battlefield Cell科普游戏程序

在策划案的指导下开发完成可在移动端和PC端运行的科普游戏程序，包括PC端软件程序源代码和移动端Android Package，以演示视频的形式呈现。

（三）Battlefield Cell科普游戏访谈测评报告

本次访谈从基本情况、游戏科普性、游戏可玩性三个维度设计访谈提纲，共包括9个问题。通过收集、梳理访谈实录，对本科普游戏进行评测分析。

在游戏的科普性方面，该游戏使得大部分玩家了解到免疫细胞与病原体的类型、人体免疫防御的两种方式。但游戏对免疫机制具体过程的呈现稍显复杂，有的玩家还未能将学到的知识内化并复述出来。不过，该游戏引导教程的设计能帮助玩家更好地理解科普内容。待改进之处在于，详情和引导教程的文案需要更加通俗易懂，免疫细胞和病原体的名字可以在玩家进入下一关卡时出现，起强调作用。

在游戏可玩性方面，其一，游戏的玩法容易理解，玩家对游戏玩法的学习成本不高，这也更利于他们对科普知识的学习；其二，游戏的美术风格对玩家有很大的吸引力，同时，细胞角色形象的设计有所考究，能与对应细胞的特点相联系；其三，游戏引导教程的设计，为玩家掌握游戏玩法搭建脚手架，可使玩家快速了解游戏玩法。待改进之处在于，核心玩法的耐玩性不高，对玩家的激励不够，须进一步完善游戏玩法。

总体而言，大部分受访者对该科普游戏表示欣赏和鼓励，并期待该游戏的进一步完善和功能的进一步拓展。

三 创新点

（一）知识与素养并进

该项目的科普内容融合科学知识和核心素养，既包括人体免疫系统的相关生物知识以及与疫苗、癌症、艾滋病等有关的热点话题，也通过游戏特有的交互作用培养了玩家的各方面素养，将科普内容与游戏过程有机结合。玩家可通过游戏进程和人机互动来理解科学知识，同时发展自身的核心素养能力。

收集有科普价值的学科知识，提炼重难点并与科普化方式进一步匹配，参考相关游戏的设计思路，通过头脑风暴、实物原型模拟、理论模型参考等方式将本项目的科普内容与游戏进程有机结合，整合、创造有利于传授知识、提升素养的游戏设计方案。

（二）游戏多平台普及

以HTML5网页游戏作为该游戏的主要传播形式，可同时在多平台进行普及。其中PC端为基础平台，可以在科技馆展出，也可以在与科普相关的网站以及各类游戏网站上发布。同时移动端为附加平台，可进一步扩大该游戏的科普影响力和传播范围。

通过Unity3D游戏引擎开发的游戏，支持导出移动端和PC端的HTML5网页游戏，也支持导出Android和iOS端的手机App游戏，以及PC端单机游戏。同时，选择社交推广和参赛推广的策略，实现该科普游戏的多平台普及。

（三）科普效果可反馈

该项目兼具过程性教学与过程性评价，可及时反馈游戏的科普效果。通过设计和构建游戏的剧情安排与任务系统，玩家可以利用教程引导和操作过程来获取游戏所要传达的科普内容，可在每一阶段的进程中通过答题系统及时巩固知识并获取反馈信息，达到对科普效果评价的目的。

参考严肃游戏的设计模型来设计游戏的反馈机制，并分别在参考成就动机理论的风险选择模型和自我评价模型的基础上，设计游戏的教程系统和任务系统，构建游戏的整体框架，完善游戏的奖惩机制与评分系统。

四 应用价值

本项目将基础的人体免疫学知识与电子游戏相结合，面向青少年、青年和中年群体，通过网络传播的形式达到科普大众的目的。在后续阶段，将对游戏进一步完善和优化，在网络游戏平台或科普平台上线发行，并通过独立游戏或科普教育相关的网络媒体进行宣传推广，以期本项目能为科普游戏和教育游戏的发展提供一定的参考价值和借鉴意义，也为科普事业和教育信息化进程提供助力。