黃雅雯 鄒崢嶸

摘要DNA重組技術(shù)的基本原理為模板創(chuàng)建了一個視頻游戲，當(dāng)學(xué)生參與游戲時，將會與相關(guān)的生物學(xué)原理發(fā)生關(guān)聯(lián)并運(yùn)用生物學(xué)知識來解決有關(guān)問題。通過游戲活動，可以考查學(xué)生對生物學(xué)概念的熟悉程度，同時有效提升學(xué)生對生物學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。

關(guān)鍵詞 游戲 生物學(xué)活動 課程設(shè)計

中圖分類號G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼B

1引言

在電腦、游戲機(jī)、平板電腦和智能手機(jī)上播放的視頻游戲已經(jīng)成為現(xiàn)今社會中非常流行的娛樂方式。鑒于其受歡迎程度和支持教育目標(biāo)的潛力，筆者利用綜合活動課堂時間分配到游戲玩法中，探索基于游戲的生物學(xué)活動課程設(shè)計，從而提升學(xué)生的探究能力及對生物學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。創(chuàng)建了一個視頻游戲，使學(xué)生能夠嘗試使用生物技術(shù)來解決社會問題（如傳染病的傳播）。當(dāng)學(xué)生操作游戲并虛擬地使用生物學(xué)知識時，他們必然會與潛在的生物學(xué)原理（例如DNA的結(jié)構(gòu)和功能）相互作用。該游戲旨在與課堂學(xué)習(xí)環(huán)境相結(jié)合并提供支持性課程。

2游戲與基于游戲的課程

Salen分析了從歷史學(xué)、人類學(xué)、社會學(xué)、哲學(xué)和設(shè)計研究中得出的多種游戲定義，然后提供了一個有效的定義：游戲是一種系統(tǒng)，玩家參與由規(guī)則定義的人為沖突，從而產(chǎn)生可量化的結(jié)果。該定義的關(guān)鍵元素包括游戲是具有已定義對象、屬性和內(nèi)部關(guān)系的系統(tǒng)。游戲系統(tǒng)在人工游戲環(huán)境和現(xiàn)實世界之間建立了界限。

Neulight等使用Whyville游戲幫助高二年級學(xué)生了解疾病傳播。作為游戲的一部分，學(xué)生在課堂上創(chuàng)建了一個化身來導(dǎo)航虛擬世界，并與同學(xué)的化身討論疾病。結(jié)果表明，與游戲前討論相比，學(xué)生在玩游戲后使用更多基于內(nèi)容的推理來傳播疾病。Rosenbaum等人也使用虛擬游戲環(huán)境Outbreak來了解疾病傳播，在這種環(huán)境下，向?qū)W生展示了一種高毒力的禽流感病例，可以在人類之間傳播。調(diào)查的數(shù)據(jù)分析表明，學(xué)生對科學(xué)內(nèi)容知識的應(yīng)用因游戲而得到改善。另一項關(guān)于學(xué)生參與河城游戲的研究（Nelson）也支持了這樣的結(jié)論，即學(xué)生可以通過游戲來學(xué)習(xí)科學(xué)內(nèi)容，特別是與疾病傳播相關(guān)的內(nèi)容。

3游戲生物活動的設(shè)計

游戲設(shè)計的目的是讓高中生了解生物概念并用于實踐中。例如，PCR是生物學(xué)研究過程中常用的技術(shù)。游戲為參與者提供了進(jìn)行PCR的機(jī)會，同時也為了解PCR的工作原理以及科學(xué)家們使用該技術(shù)的原因提供了理解。因此，游戲挑戰(zhàn)玩家思考如何與PCR過程相關(guān)的基本遺傳學(xué)概念（即DNA結(jié)構(gòu)），并提供可以以實際方式使用PCR結(jié)果（即診斷致病因子）的情況。設(shè)計者以工作的生物技術(shù)實驗室為藍(lán)本，試圖讓玩家參與豐富的環(huán)境，在這些實驗室中通過使用科學(xué)原理、實踐和工具來挑戰(zhàn)游戲中的問題。

4游戲與高中生物活動課程的實施過程

4.1確定游戲內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)

該游戲是為高中生物課程開發(fā)的。在游戲過程中，玩家在生物技術(shù)實驗室模擬的虛擬環(huán)境中移動時采用的第一人稱視角。玩家與環(huán)境中的非玩家角色和資源互動，以便更好地理解他們的任務(wù)以及這些任務(wù)背后的科學(xué)。像許多電腦游戲一樣，玩家可以通過日益復(fù)雜的任務(wù)和獎勵來升級（表1）。

4.2進(jìn)行模擬實驗

利用計算機(jī)模擬軟件Netlogo建立游戲模型。教師讓學(xué)生參與實驗室活動，在學(xué)生進(jìn)行虛擬DNA提取時，他們在達(dá)到游戲點(diǎn)之前從水果中提取DNA。進(jìn)入游戲在第一級，介紹了病毒性疾病的概念傳播特點(diǎn)（通過人群傳播），以及可用于診斷病毒的分子技術(shù)。診斷過程的第一步是從感染者中提取DNA。為了在游戲中做到這一點(diǎn)，學(xué)生需要在環(huán)境中收集線索，以便在虛擬實驗室筆記本中開發(fā)DNA提取協(xié)議。當(dāng)學(xué)生成功完成協(xié)議時，他們將其用作進(jìn)行虛擬DNA提取的指南。這個過程涉及使用虛擬微量移液器將試劑添加到環(huán)境中提供的患者樣品中，使用虛擬水浴來操縱樣品的溫度，并使用虛擬離心機(jī)來區(qū)分溶液的部分。在這些步驟結(jié)束時，如果學(xué)生在試劑量、離心時間等方面做出了適當(dāng)?shù)倪x擇，他將擁有一個帶有分離DNA液體溶液的虛擬離心管。然后，學(xué)生可以在診斷過程的后續(xù)步驟中使用該DNA。提取DNA的過程會出現(xiàn)其他特征過程（即PCR和逆轉(zhuǎn)錄），其功能類似于實驗室模擬（表2）。

4.3表達(dá)與交流

隨著游戲的進(jìn)行，學(xué)生了解PCR是生物學(xué)研究環(huán)境中常用的過程，是一項在生物體外復(fù)制特定的DNA片段的核酸合成技術(shù)。也可以解鎖新資源，其中一些資源是信息，學(xué)生可變成醫(yī)生，解決疾病的傳播;一些資源是隨后的實驗室程序中需要的新工具，還有一些是解鎖“迷你游戲”。最后，學(xué)生通過PPT匯報結(jié)果。匯報結(jié)束后，學(xué)生進(jìn)行自評和互評。

本游戲通過設(shè)置真實情境，讓學(xué)生參與豐富的環(huán)境，激發(fā)學(xué)生探究興趣，同時有助于改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式。在游戲中，學(xué)生通過應(yīng)用PCR技術(shù)科學(xué)原理、實踐和工具來挑戰(zhàn)PCR技術(shù)擴(kuò)增問題。設(shè)計者利用游戲環(huán)境的可控制性來支持學(xué)習(xí)，由引導(dǎo)式探究變?yōu)樽灾魈骄康男问?，實現(xiàn)學(xué)習(xí)方式的真正改變。教師也應(yīng)該認(rèn)識到游戲在學(xué)術(shù)水平較低的學(xué)生中潛在有效性，應(yīng)加以正確的引導(dǎo)，不要為了游戲而游戲，要結(jié)合實際的教學(xué)需求，有針對性地加以應(yīng)用。教師若將游戲和課程恰當(dāng)?shù)卣系饺粘５慕谭ㄖ?，對科學(xué)探究以及生物學(xué)教學(xué)就能夠起到積極地作用。