CN114042319A - 儿童创新思维游戏化启发方法、系统、存储介质、设备 - Google Patents
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Abstract
本发明属于智能化教育技术领域，公开了一种儿童创新思维游戏化启发方法、系统、存储介质、设备，包括：参数设置模块对训练过程中的相关参数进行设置；训练模块利用不同类型的游戏进行用户创新思维的训练；测验模块基于训练结果评估用户的创新思维水平。本发明完善了创新思维数字游戏的设计理论，建立创新思维数字游戏理论模型，帮助发展3～6岁儿童用户体验理论体系，建立教育游戏的用户体验需求模型。本发明提供了一款培养儿童创新思维能力的数字游戏，拓展了3～6岁儿童的数字游戏类别领域，并把创新思维的测验数字化，帮助家长评估孩子的创新思维能力，给未来有意向开发创新思维数字游戏的人员提供参考。
Description
技术领域
本发明属于智能化教育技术领域，尤其涉及一种儿童创新思维游戏化启发方法、系统、存储介质、设备。
背景技术
目前，国外有许多优秀的创新思维数字游戏，在教学、视觉和交互方面都很不错。为了培养儿童的思维能力，可汗学院开发出一款视频加互动的教育APP“Khan AcademyKids”，它包含英文、数学、阅读和逻辑上千个教育游戏，基本涵盖2～6岁的孩子早期启蒙的基本框架，画面精美且音乐动人，非常受家长和孩子的喜欢。MarcoPolo World School适用于3～7岁的儿童，它基于STEAM视角融合科学、技术、工程、艺术和数学学科来教育孩子，主题全面且丰富。产品主要以探索的方式为主，更能激发孩子的兴趣，主动学习知识。Uoo开发的“毛毛虫幼儿园”也是一款STEAM启蒙教育游戏，它取材于绘本专家Eric Carle的“TheVery Hungry Caterpillar”，适用于2～6岁的儿童。游戏包括英语、形状、数学和绘画等板块，运用有趣的动画和交互方式来培养孩子的基础知识、逻辑思维和创新思维。
国内的儿童创新思维培养方式主要分为线上和线下两种，而教育的方式又分为“自主学习”和真人教学。线上通常为益智类游戏和国内近两年兴起的AI与真人教学平台，线下则有家长自发教育、训练机构、学校活动和益智玩具等。尽管许多儿童打着思维培养的旗号，但是适用于学龄前儿童都是认知教学游戏，包括数字、字母、颜色、大小、数量等基础认知内容。在对市面上的儿童创新思维数字游戏进行体验的过程中，发现大部分的游戏都建立了自己的游戏场景并附带一定的故事背景，玩家通常处于帮助游戏内人物或动物的角色来完成游戏互动。每个游戏都有意降低游戏失败带来的挫败感，并强化胜利时的欢乐氛围，以便激发孩子主动学习的积极性。部分游戏还特别设置了激励孩子的功能，比如，宝宝巴士的通过完成关卡收集星星、月亮来激活图片。在视觉上，大部分游戏色彩丰富，且每个个体的颜色区分明显。在交互方式上，主要以点击和拖动为主，另外还有双指缩放、滑动等。在内容上，思维游戏同质化较为严重，大致的游戏内容都是，数量比较、大小比较、颜色分类、形状分类还有填色游戏。这些游戏可以教孩子们学到一些基础的认知和知识，但却阻碍了孩子们创新思维的发展。此外，众多游戏把重心放在了如何提升游戏的乐趣、如何吸引孩子继续玩游戏上，缺乏对孩子思维能力水平提升的重视，导致家长也无法真正掌握孩子具体的成长情况。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有技术缺乏对创新思维的启发，无法对创新思维进行评价。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种儿童创新思维游戏化启发方法、系统、存储介质、设备。
本发明是这样实现的，一种儿童创新思维游戏化启发系统，所述儿童创新思维游戏化启发系统包括：
参数设置模块，用于对训练过程中的相关参数进行设置；
训练模块，用于利用不同类型的游戏进行用户创新思维的训练；
测验模块，用于基于训练结果评估用户的创新思维水平。
进一步，所述数据采集过程中的相关参数包括：总时长、单次时长、测验声音或其他参数。
进一步，所述测验模块包括：
说明单元，用于提供思维测验项目的说明；
测验单元，用于利用多个思维测样项目进行用户思维能力测验；
评分单元，用于向第三方提供评分规则与指标；同时用于第三方根据提供的评分规则与指标针对用户的思维能力测验项目完成情况进行评分；
展示单元，用于展示评分结果，并输出对应分数的思维能力等级。
进一步，所述参数设置模块包括：
系统关系设定模块，用于根据传统游戏设计方式，对各个系统之间的耦合关系做设定；
配置参数设置模块，用于配置数据耦合模块的参数设置，遍历游戏中所有的系统并设置系统间耦合关系以及配置各系统之间的耦合参数；
运营及记录模块，用于开放游戏运营，同时记录各系统之间的参数变化；
参数修正模块，用于以系统参数配置信息作为输入源，动态修正系统以输入源为基础进行参数修正计算，得到一次处理后的各个系统的参数修正值；
系统参数设置模块，用于根据服务器模块得到的一次处理后的各个系统的参数修正值，将参数修正值应用到对应的系统参数中；
自适应参数模块，用于根据参数修正后的各系统的反馈，根据计算策略得到自适应参数，根据自适应参数和修正后的各个游戏系统的参数，得到动态的各系统的参数修正值。
进一步，所述参数修正模块包括：
待修正参数输入模块，用于以系统参数配置信息作为输入源，通过输入源进行待修正参数的输入；
参数修正方程构建模块，用于以训练过程中的总时长、单次时长、测验声音以及其他参数为修正量，建立修正量的参数修正方程；
评价函数构建模块，用于以设定的系统间的耦合关系与传统游戏设计关系的误差作为儿童用户对当前游戏的适应度指标，建立适应度评价函数；
参数修正方程优化模块，用于根据适应度评价函数，利用策略梯度学习法优化模型参数修正方程中的增益系数，获得优化后的参数修正方程；
参数修正模块，用于通过动态修正系统以输入源为基础，通过优化后的参数修正方程进行参数修正计算，得到各个系统的参数修正值；
修正参数输出模块，用于将处理后的各个系统的参数修正值进行输出。
进一步，所述训练模块包括：
脑波反馈模块，用于接收脑波仪采集的生物电波并生成波动图像；
历史数据库模块，用于储存有生物体不同等级的逻辑思维开发程度的脑波；
中央处理模块，用于取历史数据库内的波动图像，并将脑波反馈模块生成的波动图像与读取的历史数据库内的波动图像进行比对，从而获取生物体的逻辑思维的开发程度；
显示模块，用于显示生物体的逻辑思维的开发程度。
游戏模块，用于训练逻辑思维的；
存储模块，用于储存生物电波数据。
本发明的另一目的在于提供一种应用于所述儿童创新思维游戏化启发系统的儿童创新思维游戏化启发方法，所述儿童创新思维游戏化启发方法包括：
步骤一，对训练过程中的总时长、单次时长、测验声音或其他参数进行设置；
步骤二，利用不同类型的游戏进行用户创新思维的训练；
步骤三，基于训练结果评估用户的创新思维水平。
进一步，所述单次时长可设置为：10分钟、20分钟、30分钟；总时长可设置为：45分钟、1小时、2小时。
进一步，所述利用不同类型的游戏进行用户创新思维的训练包括：利用11个不同类型的游戏进行用户创新思维的训练。
进一步，所述11个游戏每个设置有10个关卡。
进一步，所述10个关卡包括：
所述第一个关卡为认知关卡，用于用户对游戏内容产生基础认知；
所述第二个、第三个关卡为学习关卡，用于用户形成相应的思维方式；
所述第四个关卡为构建关卡，用于用户构建适应新游戏环境的思维；
所述第五个、第六个关卡为学习关卡，用于用户基于难度增加的新游戏难度形成相应的思维方式；
所述第七个关卡为构建关卡，用于用户构建适应新游戏难度的思维；
所述第八个、第九个关卡为学习关卡，用于用户形成难度进一步增加的新游戏相应的思维方式；
所述第十个关卡为构建关卡，用于用户在高度自由的游戏环境下自由应用构建的思维方式。
进一步，所述基于训练结果评估用户的创新思维水平包括：
获取儿童用户的创新思维画像信息和训练结果；
将离散化处理后的创新思维画像信息作为决策树分类器的输入，并通过k-fold方法获得所述决策树分类器的参数集；
利用动态更新的参数集训练所述分类器，通过训练后的决策树分类器构建儿童用户当前游戏的基于双参数项目反应理论的逻辑回归模型；
基于训练结果和儿童用户当前游戏的基于双参数项目反应理论的逻辑回归模型，获得儿童用户对于当前课时内各知识点的筛选信息；
基于儿童用户对于当前游戏内各知识点的筛选信息，获得儿童用户对应的创新思维水平等级信息；基于儿童用户的创新思维水平等级信息实现对用户创新思维水平的评估。
本发明的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：
对训练过程中的总时长、单次时长、测验声音或其他参数进行设置；所述单次时长可设置为：10分钟、20分钟、30分钟；总时长可设置为：45分钟、1小时、2小时；利用11个不同类型的游戏进行用户创新思维的训练；基于训练结果评估用户的创新思维水平。
本发明的另一目的在于提供一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现所述的儿童创新思维游戏化启发系统。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明提供的儿童创新思维游戏化启发系统，通过深入研究创新思维和教育游戏的相关理论，构建了儿童创新思维数字游戏理论模型。本发明建立创新思维数字游戏的设计框架，深入研究儿童的认知特征和行为特征，通过用户调研挖掘用户(包括家长和儿童)在培养创新思维过程中的行为习惯和体验需求，构建家长和儿童的用户模型。同时，本发明还提供了一款符合用户认知、用户体验良好，并能够提高儿童创新思维的数字游戏。
本发明完善创新思维数字游戏的设计理论，建立创新思维数字游戏理论模型，能够帮助发展3～6岁儿童用户体验理论体系，建立教育游戏的用户体验需求模型。本发明基于用户体验建立儿童创新思维数字游戏的设计框架，给未来有意向开发创新思维数字游戏的人员提供参考。本发明提供了一款培养儿童创新思维能力的数字游戏，拓展3～6岁儿童的数字游戏类别领域。并把创新思维的测验数字化，帮助家长评估孩子的创新思维能力。
本发明把培养创新思维分为四个阶段，让用户能够在认知阶段通过低难度游戏获得游戏的基本认知，在逐步提升游戏难度的学习阶段培养思维的使用方式。为了避免用户对长期的学习状态产生厌倦，或者在同种游戏环境下产生思维定式，本发明在学习阶段后设置了构建阶段，使用了新的游戏环境培养用户新的思维使用方式，让用户能够建立自己的思维策略，激励用户持续学习；最后建立创新阶段，让用户在高度自由的游戏环境使用自己学到的新思维方式，达成培养创新思维的学习目标。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的儿童创新思维游戏化启发系统结构框图；
图中：1、参数设置模块；2、训练模块；3、测验模块；31、说明单元；32、测验单元；33、评分单元；34、展示单元。
图2是本发明实施例提供的儿童创新思维游戏化启发方法流程图。
图3是本发明实施例提供的创新思维数字游戏设计的理论模型示意图。
图4是本发明实施例提供的需求层次理论示意图。
图5是本发明实施例提供的儿童教育游戏的用户体验需求层次图。
图6是本发明实施例提供的游戏用户体验设计流程图。
图7是本发明实施例提供的基于用户体验的儿童创新思维数字游戏设计框架图。
图8是本发明实施例提供的3～6岁儿童交互手势的操作习惯图。
图9是本发明实施例提供的用户的基本信息图。
图10是本发明实施例提供的儿童应用软件使用情况图。
图11是本发明实施例提供的用户对创新思维的认知和态度图。
图12是本发明实施例提供的用户体验需求总结图。
图13是本发明实施例提供的用户体验需求的解决方式图。
图14是本发明实施例提供的培养创新思维的目标细分图。
图15是本发明实施例提供的根据创新思维培养阶段设计的游戏关卡节奏示意图。
图16是本发明实施例提供的游戏信息架构图。
图17是本发明实施例提供的游戏部分的流程图。
图18是本发明实施例提供的启发式评估流程图。
图19是本发明实施例提供的迭代后的测验流程图。
图20是本发明实施例提供的各指标分数的训练前后对比和评估的总结果示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种儿童创新思维游戏化启发方法、系统、存储介质、设备，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的儿童创新思维游戏化启发系统包括：
参数设置模块1，用于对训练过程中的相关参数进行设置；
训练模块2，用于利用不同类型的游戏进行用户创新思维的训练；
测验模块3，用于基于训练结果评估用户的创新思维水平。
本发明实施例提供的数据采集过程中的相关参数包括：总时长、单次时长、测验声音或其他参数。
参数设置模块1包括：
系统关系设定模块，用于根据传统游戏设计方式，对各个系统之间的耦合关系做设定；
配置参数设置模块，用于配置数据耦合模块的参数设置，遍历游戏中所有的系统并设置系统间耦合关系以及配置各系统之间的耦合参数；
运营及记录模块，用于开放游戏运营，同时记录各系统之间的参数变化；
参数修正模块，用于以系统参数配置信息作为输入源，动态修正系统以输入源为基础进行参数修正计算，得到一次处理后的各个系统的参数修正值；
系统参数设置模块，用于根据服务器模块得到的一次处理后的各个系统的参数修正值，将参数修正值应用到对应的系统参数中；
自适应参数模块，用于根据参数修正后的各系统的反馈，根据计算策略得到自适应参数，根据自适应参数和修正后的各个游戏系统的参数，得到动态的各系统的参数修正值。
参数修正模块包括：
待修正参数输入模块，用于以系统参数配置信息作为输入源，通过输入源进行待修正参数的输入；
参数修正方程构建模块，用于以训练过程中的总时长、单次时长、测验声音以及其他参数为修正量，建立修正量的参数修正方程；
评价函数构建模块，用于以设定的系统间的耦合关系与传统游戏设计关系的误差作为儿童用户对当前游戏的适应度指标，建立适应度评价函数；
参数修正方程优化模块，用于根据适应度评价函数，利用策略梯度学习法优化模型参数修正方程中的增益系数，获得优化后的参数修正方程；
参数修正模块，用于通过动态修正系统以输入源为基础，通过优化后的参数修正方程进行参数修正计算，得到各个系统的参数修正值；
修正参数输出模块，用于将处理后的各个系统的参数修正值进行输出。
训练模块2包括：
脑波反馈模块，用于接收脑波仪采集的生物电波并生成波动图像；
历史数据库模块，用于储存有生物体不同等级的逻辑思维开发程度的脑波；
中央处理模块，用于取历史数据库内的波动图像，并将脑波反馈模块生成的波动图像与读取的历史数据库内的波动图像进行比对，从而获取生物体的逻辑思维的开发程度；
显示模块，用于显示生物体的逻辑思维的开发程度。
游戏模块，用于训练逻辑思维的；
存储模块，用于储存生物电波数据。
本发明实施例提供的测验模块3包括：
说明单元31，用于提供思维测验项目的说明；
测验单元32，用于利用多个思维测样项目进行用户思维能力测验；
评分单元33，用于向第三方提供评分规则与指标；同时用于第三方根据提供的评分规则与指标针对用户的思维能力测验项目完成情况进行评分；
展示单元34，用于展示评分结果，并输出对应分数的思维能力等级。
如图2所示，本发明实施例提供的儿童创新思维游戏化启发方法包括：
S101，对训练过程中的总时长、单次时长、测验声音或其他参数进行设置；
S102，利用不同类型的游戏进行用户创新思维的训练；
S103，基于训练结果评估用户的创新思维水平。
本发明实施例提供的单次时长可设置为：10分钟、20分钟、30分钟；总时长可设置为：45分钟、1小时、2小时。
本发明实施例提供的利用不同类型的游戏进行用户创新思维的训练包括：利用11个不同类型的游戏进行用户创新思维的训练。
本发明实施例提供的11个游戏每个设置有10个关卡。
本发明实施例提供的10个关卡包括：
第一个关卡为认知关卡，用于用户对游戏内容产生基础认知；
第二个、第三个关卡为学习关卡，用于用户形成相应的思维方式；
第四个关卡为构建关卡，用于用户构建适应新游戏环境的思维；
第五个、第六个关卡为学习关卡，用于用户基于难度增加的新游戏难度形成相应的思维方式；
第七个关卡为构建关卡，用于用户构建适应新游戏难度的思维；
第八个、第九个关卡为学习关卡，用于用户形成难度进一步增加的新游戏相应的思维方式；
第十个关卡为构建关卡，用于用户在高度自由的游戏环境下自由应用构建的思维方式。
本发明实施例提供的基于训练结果评估用户的创新思维水平包括：
获取儿童用户的创新思维画像信息和训练结果；
将离散化处理后的创新思维画像信息作为决策树分类器的输入，并通过k-fold方法获得所述决策树分类器的参数集；
利用动态更新的参数集训练所述分类器，通过训练后的决策树分类器构建儿童用户当前游戏的基于双参数项目反应理论的逻辑回归模型；
基于训练结果和儿童用户当前游戏的基于双参数项目反应理论的逻辑回归模型，获得儿童用户对于当前课时内各知识点的筛选信息；
基于儿童用户对于当前游戏内各知识点的筛选信息，获得儿童用户对应的创新思维水平等级信息；基于儿童用户的创新思维水平等级信息实现对用户创新思维水平的评估。
下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
实施例1：
1、创新思维数字游戏包含创新思维教育和数字游戏两个部分，在创新思维教育方面，应当存在教育目标和教育内容，而在数字游戏方面，应当满足游戏的特质。本发明将试图整合这两者的特点，把教育内容融入到游戏中。
2、基于用户体验的儿童数字游戏设计研究
2.1用户体验概述
2.1.1用户体验，保持良好的用户体验更够用户产生依赖性从而提高用户留存。
2.1.2用户体验要素
参照用户体验需求要素梳理了提升儿童教育数字游戏用户体验的五个需求层级。根据用户体验的相关理论和设计方法构建了基于用户体验的儿童创新思维数字游戏设计框架，为指导之后的设计实践建立基础。
3、儿童创新思维数字游戏的用户研究
儿童生理的发育影响着认知的发展，儿童在与游戏的交互上主要受到视觉、听觉、操作能力的生理影响，每个阶段的儿童具有不同的生理特征。具体见表2。
表2 3-6岁儿童的视觉能力
| 图形 | 色彩 | 视知觉 | |
| 3岁+ | 简单的图案和形状 | 红黄蓝绿这类基础色彩 | 具备深度知觉 |
| 4岁+ | 差异较小的图案和形状 | 8种左右的色彩 | 具有准确的深度知觉 |
| 5岁+ | 稍复杂的图案和图形 | 更加客观的认知 | 以自身为中心的方位 |
| 6岁+ | 复杂的图案和图形 | 理解色彩的表达 | 以客体为中心的方位 |
操作能力受到小脑发育的影响，小脑通过传出联系改变肌肉的张力和参与躯体平衡来控保持运动的协调。操作习惯如图8所示。
每个小年龄阶段在语言、图形符号和专注力的特征不尽相同，具体见表3。
表3 3-6岁儿童的信息接收能力
由于本发明计划开发的游戏面向3-6岁的学龄前儿童，因此，问卷的收集有意针对了年轻的家长。收集到的用户基本信息如图9所示，参与本次调查的女性居多，占比68.8％，年龄段在26-35岁的占比75.1％，本科学历占比61.8％。孩子年龄在3-6岁之间的占比为66.5％，尽管孩子年龄在3-6岁之间的占比不够大，但大部分家长的个人信息满足本发明所需要调研用户的基本要求。
儿童应用软件使用情况：如图10所示。
3.4需求总结和用户模型构建
3.4.1需求总结
本部分根据儿童教育游戏的5个用户体验需求，把调研的结果进行分类(图12)。
3.4.2用户模型构建，本发明对儿童数字游戏的主用户和次用户进行了调研，通过问卷调查和用户访谈了解了次用户对数字游戏与创新思维的态度和知识。通过观察法了解了主用户的行为习惯和产品偏好。并通过问卷、访谈和观察的调研结果，总结了用户的核心需求。最后，构建了用户模型，有助于之后的游戏设计实践。
4、儿童创新思维数字游戏的设计实践
本发明设计创新思维数字游戏的首要目的是提高儿童的创新思维能力，对创新思维进行了详细的介绍和说明，并阐明了创新思维所包含的几种主要思维方式。思趣乐园的学习目标就是掌握这几种思维方式，图13展示了细分的学习目标。
表4 11个游戏的玩法确立
游戏挑战设计就是设定游戏的规则，根据不同的学习目标设计不同的挑战，并细化为一个个关卡。思趣乐园包含5个不同种类的学习目标，每个学习目标对应一种思维方式。为了能让玩家感受到思维的多样性，笔者针对不同的学习目标设计不同类型的游戏，共11个游戏。每个游戏设置10个关卡帮助玩家达成学习目标，具体内容见表4。
关卡的节奏根据提出的创新思维数字游戏设计理论框架来设计，如图15所示，第1关为认知关卡，通过低难度的游戏帮助玩家适应游戏的玩法，并起到一定的鼓励作用。2-3关逐渐提高难度，让玩家形成相应的思维方式。第4关改变游戏环境，并稍微降低游戏难度，让玩家构建自己的思维以适应新的游戏环境。第5关开始继续提升游戏难度，往复循环。第10关给用户提供一个较高自由度的游戏环境，能够自由应用学到的思维方式，也有助于家长了解孩子掌握该思维能力的程度。2021年教育部发布的《教育部关于大力推进幼儿园与小学科学衔接的指导意见》建议幼儿连续使用电子产品的时间不宜超过15分钟。因此，游戏每个关游戏的时长大致控制在10分钟内。
游戏规则构成游戏的空间，并决定玩家可执行的行为。游戏的基本规则包含游戏行为规则、胜利规则和失败规则。3-6岁的儿童认知水平不高，游戏的规则不能太复杂，满足基本的游戏规则即可。表5展示了之前所提出的11个游戏相应的规则简述。此外，为了达成提高创新思维水平的目标，游戏规则的设计按照“认知-学习-构建-创新”四个阶段做了不同的调整。游戏的胜利规则是，只要完成每个关卡的任务就能获得胜利。但胜利分为三个等级，根据完成任务的错误次数来决定胜利的等级。3-6岁的儿童经验并不丰富，需要足够的耐心和鼓励去对待。因此，思趣乐园设定只有当玩家放弃游戏才算失败。
表5游戏不同阶段的设计改变
在设计完游戏的挑战和规则后，需要用故事情境把骨架包装成一个有故事意义的游戏。故事情境可以帮助玩家理解游戏的意图，增加游戏的乐趣，提升玩家的代入感和沉浸感。思趣乐园包含11个小游戏，需要多个场景的设定才能维持游戏的丰富性。此外，还需要选择儿童认知度较高并具有吸引力的场景。市面上许多儿童的书籍、游戏和动画片通常有海底、森林、天空、太空、庄园、城堡等场景。笔者最终选定海底、天空和太空三个更具想象力的作为游戏场景，并把场景与游戏融合起来。为了避免玩家产生思维定式，各类型的思维游戏被打乱重组。具体见表6。
表6游戏的场景划分
4.4游戏外围功能设计
4.4.1托兰斯测验设计
本次设计实践把Torrance提出的TTCT创造性思维测验——图画测验B卷数字化，帮助家长顺利流畅的通过测验了解孩子的创新思维水平。图画测验要求受试者通过绘画来表现自己的创新思维能力。测验包含的三个项目：项目一：给定一张彩色贴纸，让受试者把彩纸贴在画面的任意位置上，贴纸可以旋转和缩放。通过彩色贴纸把画面补充完整，并给画命名。项目二：给受试者十张带有不规则线条的纸张，让受试者在此基础上把画面补充完整，并命名。受试者可以随意选择绘画的顺序。项目三：给出30个圆圈，利用圆圈，尽可能画出不同的图画。每个项目测验的时间皆为10分钟，共半小时。
测验的水平通过流畅性、灵活性、独创性和精确性这四个指标来衡量。在测验前先说明测验的测验规则和衡量指标。在测验后，提供评分指标和评分规则。评分按照项目的顺序一一评分，并在具体的评分页注明评分的细则，细则见表5-4。评分后，系统自动计算创新思维能力等级。本测验把总评分和各指标都分为SS、A、B、C、D五个等级，可以让家长了解孩子整体的创新思维能力水平以及他的优势和短板。
表7游戏的评分细则
思趣乐园除了游戏和测验两个较大的模块后，还需要一些辅助功能。在前期调研的过程中发现，大多数家长对电子产品有所顾忌的原因是担心孩子上瘾、影响视力。有研究表明，儿童每天玩电子产品的时间应在2小时内，单次玩手机的时长应控制在半小时内。因此，需要给家长提供设置单次游戏时长和总游戏时长的功能。单次游戏时长可设置为：10分钟、20分钟、30分钟。总时长可设置为：45分钟、1小时、2小时。
此外，家长对游戏的有效性和效率也非常重视。为了了解孩子的创新思维能力是否有提升，可以通过对比孩子每个阶段的水平。因此，在测验部分需要给家长提供记录测验的功能。
从宏观层面梳理游戏的各类信息构建信息架构，通过信息架构能够清晰的给用户呈现合理的、有意义的信息。在明确了思趣乐园的功能后，系统的建立游戏信息架构，为后续的原型绘制和界面信息排布建立基础。思趣乐园包含游戏和测验两大模块，核心部分是游戏。游戏包含3个场景，11个游戏，每个游戏10个关卡。信息架构如图16。
在设计好游戏的信息框架后，需要站在用户的角度理清游戏的流程。建立游戏流程架构可以使设计者与开发者对游戏内各功能的逻辑更加清晰，有助于设计者进行原型的绘制，也有助于开发者在开发游戏时迅速了解游戏的跳转逻辑。为了提高游戏的易用性，降低用户的理解难度。游戏部分的流程设计比较简单，只有在完成一关游戏后有两种选择，其余都是线性的流程，如图17所示。实线箭头是指主流程，虚线部分指返回路径。
测验整体本身就是一个线性的过程，数字化的好处就是在用户需要某些信息或功能的时候提供相应的信息和功能。测验同时面向主用户和次用户，主用户主要使用测验部分，因此实行完全的线性流程，避免用户的不可控行为。其余的测验记录、项目说明、评分说明以及评分部分都面向次用户。
游戏草图可以不拘于界面元素的细节，致力于表达界面的信息布局与游戏情境的表现，也可以更清晰的展示每个页面的功能与信息。草图绘制不注重画面的精致与美感，可以让思维沉浸于构建游戏世界，并快速把想法记录下来。
本次游戏的载体为平板电脑，平板除了屏幕大的特点，重量也相对较重。在小孩使用平板时，通常会把平板放在桌子上或腿上，并使用一只手来操作。此外，小孩持续操作的能力较弱，难以完成复杂的操作。例如，快速双击、长距离拖动、同时点击等等。在设计的过程中需要考虑玩家的操作情境。
表8界面布局问题的解决措施
游戏界面布局主要考虑信息的布局、区域的大小，确保功能与信息的清晰性以及界面的可用性、易用性和一致性。游戏的所有界面只有游戏页、测验页与打分页具有重复性，思考难度与操作难度相对较高。因此，仅依靠这些关键界面布局来规范游戏。游戏部分分为拖动类和点击类两种操作方式，测验部分则分为操作较多的测验页以及规则复杂的打分页。在绘制之前，应考虑清楚通过哪些方面能够优化界面。游戏部分与测验页的用户为儿童，且都是需要更多思考的页面，因此，需要考虑页面的可用性和易用性。而打分页的用户为家长，打分的规则和内容较多，需要尽量降低家长的思考时间并提高打分效率。因此，需要考虑页面的易用性和高效性。具体的解决措施见表8。
本次界面布局使用Figma绘制，蓝色为视觉区，红色为操作区，浅灰色的矩形为文字区。游戏部分的核心是题，因此，整个游戏页的整个界面都尽力表现该游戏的题项。此外，为了降低儿童的学习成本，在交互方式上仅使用点击和拖动两种，可拖控件和点击区域的面积大，距离也设置较远，便于玩家的操作。此外，为了减少玩家拖动控件的距离，把点击和可拖控件的区域集中设置在屏幕下方，并用黑色遮罩更清晰的区分视觉区与操作区。为了保持页面的一致性，并考虑到页面的中央是视觉强区，因此，所有关键页面都采用上下结构，把页面中上方设置为视觉区，下方为操作区。测验页保持了与游戏部分同样的结构，但为了阔大绘画的区域，减少了下方操作区的面积。打分页需要用户把视线集中在绘画作品上，因此，页面主要突出视觉区域。并把分数选择集中在页面下方，点击即可完成打分。
4.6游戏界面视觉设计
市场上的游戏视觉风格各异，主要分为写实风和卡通风。游戏风格选择的唯一目标就是获得玩家的喜爱，而儿童游戏几乎都是卡通风。卡通风的特点是：1、可以使用更丰富的色彩；2、夸张的肢体语言和表情；3、各种拟人化的物品或生物；4、稀奇古怪的造型和场景。这些特点可以将现实生活中的元素夸张化，更能给人产生感官上的刺激，引起儿童的兴趣。思趣乐园使用矢量类的卡通风，可以让界面更加简洁，让玩家把注意力集中在解题上。
游戏的色彩也是游戏视觉设计的重要部分，它不仅决定游戏界面的美观也影响玩家的操作。色彩包括明度、色相、饱和度三个要素，明度也就是色彩的亮度，亮度越高颜色越白，亮度越低颜色越黑。高明度的颜色给人柔和的感觉，低明度则显得更为神秘坚硬。色相是颜色的基础特征，是日光照射到三棱镜上所分解出来的红、橙、黄、绿、青、紫这些基础色域。饱和度决定颜色的鲜艳程度，根据色值被分为高饱和、中饱和、低饱和三种。高饱和给人张扬、活泼、夸张的感觉，而低饱和则更为理性、安静、清冷。
思趣乐园面向3-6岁的儿童，游戏界面的色彩分为游戏场景色彩和控件色彩。场景色彩要符合场景，并营造一种丰富感引起玩家的兴趣。此外，场景色彩占据界面的面积较大，色彩需要柔和，不能给儿童太强烈的刺激感。思趣乐园的场景色彩分为游戏部分的海底蓝、天空蓝、太空蓝和测验部分的森林绿。游戏部分选用了同一个色系的颜色，保持界面的统一性。测验部分为了凸显模块的差异性，采用了不同的色系。游戏和测验都需要玩家动脑思考，而蓝色和绿色都具有促使玩家保持冷静和理性的作用。
而控件需要引起玩家的注意，色彩需要与场景区分开来，因此，控件色彩要更加鲜艳。系统的主要控件都是用高明度、高饱和的橙色，与低饱和或低明度的场景色对比明显。次控件则使用高明度、中饱和的红色，与场景色对比明显却又不如主控件的颜色那么强烈。红色代表警告、禁止或者错误，绿色代表完成、通行或者正确，游戏使用了高明度、高饱和的红色和绿色作为游戏内的否定色和肯定色。
由于游戏的主要用户是3-6岁儿童，游戏内的控件和图标需要在视觉上表现出它的含义。
游戏内的可点击控件全部添加了白色的描边以及投影，让控件在视觉上的层级更高。点击控件时，投影会消失，营造一种按下去的错觉。所有控件分为文字类控件和图标类控件，文字类控件通常在选择较为唯一的情况下使用，在视觉上也会强调该按钮，不用担心操作错误或儿童太小还不识字。图标类控件通常是页面的辅助功能入口，需要在视觉上更加明确含义来指引玩家。其他图标在形状和颜色上都更加符合日常生活，是一种可视化的语言。图标不仅能跨越语言表达含义，也方便玩家的二次记忆，以及快速识别。
明确界面的风格、色彩和控件规范后，开始高保真的绘制。高保真原型可以清晰的展示游戏的信息结构、交互逻辑和产品大致效果，能够大大降低沟通的效率和开发的成本。许多游戏公司在交互设计阶段都注重交互原型图的表现力和效果，通过高保真原型图可以提前测试出产品的问题并及时修改，避免开发资源的浪费。
思趣乐园包括游戏部分的系统页、游戏页和测验的系统页、测验页、打分页。以下笔者将以图文结合的方式展示游戏各个模块的部分高保真原型。
系统框架的部分高保真，游戏场景页包含三个不同的场景，为了让儿童感知到页面是可以滑动的。进入场景页时，页面会播放从右至左快速滑动的动画。每个场景都有一个进度条，表明场景内游戏的进度。游戏选择页设计了符合每个场景的界面，把游戏选择控件置于视觉中心区域并把控件融入场景。在完成某一项游戏的全部关卡时，会在该游戏入口标上皇冠。
此外，关卡选择页也根据场景进行设计，每完成一个关卡会解锁下一个关卡，完成的关卡也会标上皇冠以及在该关卡获得的星星数量，让玩家能够对自己的游戏完成状态一目了然。每个游戏的关卡页都会写明该游戏的学习目的，帮助家长了解游戏的含义，增加家长对游戏有效性的信任。
游戏页的部分高保真，在开始游戏前通过兔团(游戏中的吉祥物)说明游戏的意图，帮助玩家理解游戏。在游戏中，整个游戏页通过使用全背景图来营造场景的氛围，提升游戏的沉浸感。所有游戏的操作方式都是点击或拖动，简单易学。
在游戏的过程中，每个正确和错误的行为都会得到及时地反馈。例如，在像素格中选择正确或者错误时，选项的右上角都会标明结果。在游戏结束后，会有几秒钟的动画展示来营造完成游戏的欢乐感。例如，在“他是谁”的游戏中，找出那条可以通往宫殿的路径后，页面中心的宫殿会放大至占满整个页面，可以走到宫殿的那个角色会向玩家招手。
游戏“七巧板”部分高保真。整个游戏部分包括11个小游戏，这里用“七巧板”作为案例来说明游戏的流程。每个游戏都按照游戏规则设计为认知、学习、构建、创新四个阶段，其中，学习阶段只是提升游戏难度，而构建阶段则需要建立新的游戏环境，从而让玩家使用新的解题思维。以下展示了游戏“七巧板”的认知阶段关卡、两个构建阶段关卡、创新阶段关卡，分别对应游戏的第一关、第四关、第七关和第十关。
第一关属于认知阶段，此阶段的主要目的是让玩家对这个游戏的目的、玩法、操作方式有一个大概的认知，因此游戏难度低、玩法明确。
第四关属于构建阶段，构建阶段是在玩家熟悉这个游戏的玩法和解题思路后，改变游戏的方式。第四关要求玩家发散自己的思维，把四块形状大小相同的七巧板拼凑成不同图形。在这个阶段，玩家需要学会使用不同形状和不同大小的七巧板。
第七关属于第二次构建阶段，又重新构建了新的解题方式。第七关要求玩家发散自己的思维，用相同的七巧板按照不同的拼接方式拼凑成同样的图形。在这个阶段，玩家需要学会七巧板之间的拼接关系，以及学会利用形状的旋转。
第十关属于创新阶段，创新阶段利用高自由度的游戏方式让玩家充分发散自己的思维创造新的内容。第十关给玩家展示了按图样拼七巧板的案例，然后玩家需要根据新图样的形状按照自己的方式拼接七巧板。在这个阶段，玩家将利用自己对七巧板的认知创造新的拼接方式。
思维测验项目部分高保真，在每个项目测验前，会向家长详细的介绍项目。项目说明的内容较多，用彩色的标题把内容区分开来，有助于用户快速浏览。之后展示项目的案例，更清晰的展示项目测验的方式。
在测验页面，由于平板的屏幕底部画画非常不便于操作，因此，测验页面与游戏部分的界面结构保持一致，把橡皮和画笔置于页面下端。并展示测验的时间进度，剩五分钟时，进度条由绿变橙，剩一分钟时，进度条由橙变红。时间进度条可以起到预警的作用。
项目一是在给定的彩色贴纸上进行创作，为了给玩家更高的自由度，彩色贴纸可以移动、旋转、缩放。项目二有十张图画，玩家需要尽量补充完所有的图，不规定作画顺序。为了还原现实的作画自由，页面右侧给玩家提供题项选择栏，并显示画作的选中、完成和未完成状态。在进入测验时选择栏自动展开，玩家作画时自动收起。项目三提供滑动条置于页面左端，避免右手画画时导致误操作。
(5)思维测验系统部分高保真，每个测验项目完成会给孩子鼓励，并可以在此期间休息一下。在完成全部测验后，会提醒孩子叫家长来打分，并需要通过用户检测弹窗才能进入打分部分。用户确认的弹窗需要双指滑屏才能打开，可以避免孩子自己乱打分。
(6)思维测验打分部分高保真，在打分前，会给家长介绍一下评分的规则和指标。当然，家长也可以完全按照游戏给定的打分流程完成打分，每一个打分页面提供一种指标的分数选择，降低思考成本。评分结果页面的评级展示突出总评分，并以色彩区分级别，展示清晰。
4.7游戏的动画与音效
动画是游戏的灵魂，能够让游戏世界变得更加生动有趣，让人感觉身临其境。适当的动画还可以加强玩家对游戏的理解和提升游戏体验，还能调动玩家的情绪，并起到串联游戏模块的作用。但游戏中的动画也不是越多越好，动画能够吸引玩家的注意力，就会分散玩家在游戏中的解题思路。过多的动画也会让玩家抓不住界面的重点，让人眼花缭乱。因此，思趣乐园仅在需要强调、解释和渲染氛围的时候添加动画效果。具体的动画安排见表9。
表9游戏动画配置
人本有五大感官，视觉、听觉、触觉、味觉和嗅觉。数字游戏无法产生味觉和嗅觉，但能通过视觉、听觉、触觉来丰富游戏世界。游戏中的听觉依靠音乐、语音和音效，音乐的作用主要分为烘托情绪和推进剧情发展，语音的主要作用是用文字和音色来阐述故事或情节，而音效的主要作用是反馈事件和渲染氛围。
思趣乐园是一个没有主线剧情的关卡游戏，为了制造一种不影响思考但轻松有趣的氛围，游戏采用了节奏较快的系统背景因音乐和较为舒缓的游戏背景音乐。游戏还使用了语音解释每个游戏的意图，并在适当的时候给予玩家鼓励。3-6岁的儿童识字并不多，通过语音可以让他们更加理解游戏，也制造一种陪伴的感觉。语音要使用儿童能听懂的语句，以及模仿儿童的语气，显得更加亲切。此外，音效也是游戏必不可少的部分，思趣乐园在点击按钮、游戏过程和完成游戏时使用音效即时反馈玩家的操作，让玩家感受到操作的有效性。具体的音效配置见表5-7。
表10游戏音效配置
4.8小结
首先根据创新思维理论框架、游戏设计流程、用户体验设计建立了基于用户体验的儿童创新思维数字游戏设计框架。再根据框架开始创新思维数字游戏的设计实践，游戏的挑战完全根据创新思维数字游戏设计理论框架来设计，建立认知、学习、构建、创新四个游戏阶段。游戏的交互、视觉、动画和音效则基于用户调研的结果来设计，尽力设计出满足用户需求的创新思维数字游戏。
5、游戏的开发与评估
5.1专家设计评审
设计准则评估法、专家评审法这三种方式。本次制作完《思趣乐园》的高保真原型后，采用启发式评估法完成设计评审。
5.1.1启发式评估的目的与方法
在开始评估前，首先需要根据游戏迭代目标和尼尔森十大设计原则制定本次启发式评估的原则。然后招募3位与项目无关的设计专家来参与评定。专家利用自己的工作经验和专业知识评定界面元素和交互方式的合理性，并站在玩家的角度去体验游戏，模拟玩家的使用情境，给游戏提出迭代的建议。接下来，让专家们相互交流各自的想法，汇集更多的建议。具体的流程设计如图18所示。
5.1.2启发式评估的原则
《思趣乐园》是一款儿童教育游戏，游戏应满足家长的期望，能够持续吸引孩子的注意力，提高他们的创新思维水平，做到有趣、有效、高效。为此本次评估选取了尼尔森十大设计原则中的七条原则，并增加了沉浸感原则、有效性原则和高效性原则。见表10。
表10启发式评估原则
5.1.3评估任务
在正式评估前，需要跟专家阐明游戏背景、评估的目的和评估任务。游戏背景包括目标用户、游戏目标、游戏意图。评估内容包括游戏系统、游戏部分和测验部分，并细化了具体的任务目标，见表11。
表11启发式评估任务
5.1.4启发式评估的结果
本次评估招募了两位游戏交互和一位产品交互从业人员，他们对游戏整体的评价较好，认为游戏比较丰富有趣。但站在3-6岁儿童的角度，他们提出了一些可能对儿童不够友好的设计问题。表根据重要级排列出了本次走查总结的问题，并给出解决方案，见表12。
表12启发式评估结果
5.2游戏开发
把《思趣乐园》分为游戏和测验两个模块来实现，首先按照游戏的内容开发专门的游戏引擎支持游戏的主要系统和游戏部分，再开发游戏的测验部分，实现游戏的特殊功能，完成游戏版本2.0的开发。
5.3用户测试
5.3.1用户测试的目的和方法
用户测试也称可用性测试，用户测试就是让用户在尽量贴近真实的环境使用产品完成给定任务，并从用户实际的操作和体验中获得产品的可用性问题。3-6岁儿童是《思趣乐园》的主用户，游戏的可用性情况需要通过对小朋友的行为进行观察和询问才能了解。因此，此次测试的评分由工作人员根据受试者完成任务的表现打分，打分在每一个任务刚结束时完成。
表13用户测试任务
在测试前，首先要明确用户测试的目的。此次测试的目的主要有三个：1)了解玩家是否能通过少量的提点完成对产品操作的掌握；2)了解玩家对游戏的理解程度；3)了解玩家对游戏的难度梯度能否适应并满意。接下来，根据测试目的确定任务清单(表13)，制定任务表格。并随机招募6位3-6岁的小朋友，让他们在轻松自由的环境下体验游戏。观察他们的操作状态是否流畅，在合适的时机询问他们的想法，并把问题记录下来。
5.3.2用户测试结果
本次用户测试的地点选择在被招募者的家中，受试者在熟悉的环境体验游戏，更能贴近真实状态。在测试的过程中，尽量让受试者按照自己的想法操作。同时，对他们的操作行为、游戏理解进行评分，完全掌握和完全理解记为5分，反之记为0分。表14展示了测试的综合结果和具体问题。
玩家在体验游戏的过程中表现出了强烈的兴趣和好奇心，部分玩家甚至会在游戏胜利后模仿兔团的形象，用竖起的大拇指遮住自己的眼睛。大部分需要动手操作的游戏，玩家都能够理解游戏的意图，但却因为游戏的要求太高，导致玩家对游戏产生疑问。此外，玩家对待测验的耐心不够，尽管每一项测验都设置了休息时间，但玩家仍然不愿意花30分钟的时间来做测验。家长也表示了平常比较忙，很难在陪孩子完成长时间的测验后还能完成测验的评分。
表14用户测试结果
| 任务 | 评分 | 评级 | 问题描述 |
| 1、顺利进入游戏 | 2.5 | C | 玩家无法分辨首页“测验”和“游戏”两个入口的含义。 |
| 2、返回重新选择游戏 | 4 | A | / |
| 3、找到指定的游戏 | 4.17 | A | / |
| 4、完成测验项目二的画卷选择 | 2.67 | C | 画卷面板收起后，玩家不知道要打开面板选择画卷。 |
| 5、完成任意拖动类游戏 | 3.5 | B | 游戏太难，对控制力较差的儿童玩家不友好。 |
| 6、完成点击类游戏 | 5 | S | / |
| 7、完成测验内容 | 2 | C | 玩家无法专注太长的时间。 |
| 8、完成画画类游戏的储存操作 | 3.5 | B | 经过提示后，能很快学会。 |
| 9、游戏/关卡完成的理解 | 4.17 | A | / |
| 10、未解锁关卡的理解 | 4 | A | / |
| 11、游戏的评级理解 | 5 | S | / |
| 12、每个游戏的理解情况 | 4 | A | / |
| 13、测验内容的理解 | 2.83 | C | 示例显示时间太短，玩家无法立即明白。 |
| 14、测验时间提示的理解 | 4.5 | A | / |
| 15、完成七巧板游戏的全部关卡 | 4.33 | A | / |
5.3设计迭代
根据用户测试所总结出的问题，将对《思趣乐园》进行再次优化至版本2.0。重新布局界面，让玩家轻松掌握游戏的操作。改变游戏内容的表现方式，加强玩家对游戏的理解。问题的具体解决方式如下：
(1)玩家无法分辨首页“测验”和“游戏”两个入口的含义。
(2)画卷面板收起后，玩家不知道要打开面板选择画卷。
(3)拖动类游戏太难
(4)玩家无法专注太长的时间
现版本重新设计了测试的流程(图19)，新增了测验选择平台，让玩家随可以分三次完成测验，家长也可以分三次完成测验评分。在测验过程中出现意外情况时，可在评分前删除测验记录，重新测验，降低家长和儿童的时间负担和任务负担。
(5)示例显示时间太短
5.4《思趣乐园》游戏评估
5.4.1用户体验评估
本测试采用一半积极一半消极的陈述句，每个陈述句都使用5个等级的标度，1代表强烈反对，5代表强烈同意。量表的计数方式如表15所示。
表15 SUS分数计算表
| 题1 | 题2 | 题3 | 题4 | 题5 | 题6 | 题7 | 题8 | 题9 | 题10 | SUS分数 | |
| 等级1 | 0 | 4 | 0 | 4 | 0 | 4 | 0 | 4 | 0 | 4 | 0.0 |
| 等级2 | 1 | 3 | 1 | 3 | 1 | 3 | 1 | 3 | 1 | 3 | 25.0 |
| 等级3 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 50.0 |
| 等级4 | 3 | 1 | 3 | 1 | 3 | 1 | 3 | 1 | 3 | 1 | 75.0 |
| 等级5 | 4 | 0 | 4 | 0 | 4 | 0 | 4 | 0 | 4 | 0 | 100.0 |
题项1、3、5、7、9和题项2、4、6、8、10是区间在0-4相反的分数，得到总分数乘以2.5可以得到产品的SUS分数，分数共有四个阶段，大于75分代表可用性良好。
此次招募了20位家长参与评估，评估的过程分为准备、评估、总结三个阶段。在准备阶段跟参与评估的用户介绍游戏的背景，并讲解系统可用性量表，确保用户清楚量表的评分规则。评估阶段让用户在轻松的环境下自由体验迭代前后两个版本的游戏，并完成打分。为了避免用户心理上的误差，两个版本的体验之间将相隔半小时，版本的区别也不会告知用户。在评分结束后，会简单询问一下用户的体验感受。最后版本迭代的用户体验评估结果如表16所示。
表16版本迭代的用户体验评估结果对比
从用户体验评估结果来看，版本1.0的SUS总平均分大于70，表明版本1.0的用户体验能被用户所接受。经过迭代后，版本2.0的SUS总平均分为80.6，代表版本2.0整体的用户体验较好。为了能够更清楚游戏具体的用户体验问题，此次评估把各题项的平均分提取出来，如表17所示。
表17版本迭代的各题项平均分对比
| 题1 | 题2 | 题3 | 题4 | 题5 | 题6 | 题7 | 题8 | 题9 | 题10 | |
| 版本1.0 | 2.3 | 0.9 | 3.3 | 3.05 | 3.35 | 3.4 | 3.3 | 3.05 | 2.5 | 3.5 |
| 版本2.0 | 3 | 2.5 | 3.4 | 3.2 | 3.45 | 3.35 | 3.45 | 3.2 | 2.9 | 3.8 |
5.4.2游戏有用性评估
《思趣乐园》的设计目的是为了培养儿童的创新思维，达成教育游戏的教育目的。为了验证游戏培养儿童的创新思维的作用，通过对照试验来评估游戏的有用性。评估使用《思趣乐园》内的思维测验来评定受试者的创新思维水平，游戏根据托兰斯测验的计分规则把思维水平由高到低分为SS、A、B、C、D五个等级(表18)。
表18思维测验评级的计分规则
本次实验邀请了6位3-6岁的儿童参与评估，每个小年龄段2位受试者。为了评分的公正客观，思维测验的评分邀请儿童的家长来完成，笔者在游戏后台统计评分。各指标分数的训练前后对比和评估的总结果如图20所示。
本发明使用配对样本T检定来检验通过训练提升创新思维水平的显著性。在T检定前，首先对数据进行了正态分布的正态性检验，结果显示sig.均大于0.05，服从正态分布。进一步查看数据的Q-Q图，也显示样本点基本在直线附近。因此，样本数据服从正态分布。
把6个样本的各指标数据和思维总分使用配对样本T检定，通过显著性差异来验证训练的有效性。从检定的结果来看(表19)，流畅分(r＝0.913)、抗封分(r＝0.966)、细节分(r＝0.822)、总分(r＝0.827)均大于0.8，说明了训练前后的两组测验数据具有强相关性，且五项评分指标和总分的显著性均小于0.05。说明6位受试者在通过两周的游戏训练后，创新思维水平均有一定的提升，表明了游戏对培养儿童创新思维具有一定的积极作用。
表19配对样本T检定的显著性结果
| 流畅分 | 独创分 | 标题分 | 抗封分 | 细节分 | 总分 | |
| 相关性系数 | 0.913 | 0.724 | 0.613 | 0.966 | 0.822 | 0.827 |
| 显著性 | 0.004 | 0.000 | 0.014 | 0.000 | 0.015 | 0.001 |
应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种儿童创新思维游戏化启发系统，其特征在于，所述儿童创新思维游戏化启发系统包括：
参数设置模块，用于对训练过程中的相关参数进行设置；
训练模块，用于利用不同类型的游戏进行用户创新思维的训练；
测验模块，用于基于训练结果评估用户的创新思维水平。
2.如权利要求1所述的儿童创新思维游戏化启发系统，其特征在于，所述数据采集过程中的相关参数包括：总时长、单次时长、测验声音或其他参数；
所述测验模块包括：
说明单元，用于提供思维测验项目的说明；
测验单元，用于利用多个思维测样项目进行用户思维能力测验；
评分单元，用于向第三方提供评分规则与指标，同时用于第三方根据提供的评分规则与指标针对用户的思维能力测验项目完成情况进行评分；
展示单元，用于展示评分结果，并输出对应分数的思维能力等级。
3.如权利要求1所述的儿童创新思维游戏化启发系统，其特征在于，所述参数设置模块包括：
系统关系设定模块，用于根据传统游戏设计方式，对各个系统之间的耦合关系做设定；
配置参数设置模块，用于配置数据耦合模块的参数设置，遍历游戏中所有的系统并设置系统间耦合关系以及配置各系统之间的耦合参数；
运营及记录模块，用于开放游戏运营，同时记录各系统之间的参数变化；
参数修正模块，用于以系统参数配置信息作为输入源，动态修正系统以输入源为基础进行参数修正计算，得到一次处理后的各个系统的参数修正值；
系统参数设置模块，用于根据服务器模块得到的一次处理后的各个系统的参数修正值，将参数修正值应用到对应的系统参数中；
自适应参数模块，用于根据参数修正后的各系统的反馈，根据计算策略得到自适应参数，根据自适应参数和修正后的各个游戏系统的参数，得到动态的各系统的参数修正值。
4.如权利要求3所述的儿童创新思维游戏化启发系统，其特征在于，所述参数修正模块包括：
待修正参数输入模块，用于以系统参数配置信息作为输入源，通过输入源进行待修正参数的输入；
参数修正方程构建模块，用于以训练过程中的总时长、单次时长、测验声音以及其他参数为修正量，建立修正量的参数修正方程；
评价函数构建模块，用于以设定的系统间的耦合关系与传统游戏设计关系的误差作为儿童用户对当前游戏的适应度指标，建立适应度评价函数；
参数修正方程优化模块，用于根据适应度评价函数，利用策略梯度学习法优化模型参数修正方程中的增益系数，获得优化后的参数修正方程；
参数修正模块，用于通过动态修正系统以输入源为基础，通过优化后的参数修正方程进行参数修正计算，得到各个系统的参数修正值；
修正参数输出模块，用于将处理后的各个系统的参数修正值进行输出。
5.如权利要求1所述的儿童创新思维游戏化启发系统，其特征在于，所述训练模块包括：
脑波反馈模块，用于接收脑波仪采集的生物电波并生成波动图像；
历史数据库模块，用于储存有生物体不同等级的逻辑思维开发程度的脑波；
中央处理模块，用于取历史数据库内的波动图像，并将脑波反馈模块生成的波动图像与读取的历史数据库内的波动图像进行比对，从而获取生物体的逻辑思维的开发程度；
显示模块，用于显示生物体的逻辑思维的开发程度；
游戏模块，用于训练逻辑思维的；
存储模块，用于储存生物电波数据。
6.一种实施如权利要求1～5任意一项所述的儿童创新思维游戏化启发系统的儿童创新思维游戏化启发方法，其特征在于，所述儿童创新思维游戏化启发方法包括以下步骤：
步骤一，对训练过程中的总时长、单次时长、测验声音或其他参数进行设置；
步骤二，利用不同类型的游戏进行用户创新思维的训练；
步骤三，基于训练结果评估用户的创新思维水平。
7.如权利要求6所述的儿童创新思维游戏化启发方法，其特征在于，步骤一中，所述单次时长可设置为：10分钟、20分钟、30分钟；总时长可设置为：45分钟、1小时、2小时；
步骤二中，所述利用不同类型的游戏进行用户创新思维的训练包括：利用11个不同类型的游戏进行用户创新思维的训练；
所述11个游戏每个设置有10个关卡；
其中，所述10个关卡包括：
所述第一个关卡为认知关卡，用于用户对游戏内容产生基础认知；
所述第二个、第三个关卡为学习关卡，用于用户形成相应的思维方式；
所述第四个关卡为构建关卡，用于用户构建适应新游戏环境的思维；
所述第五个、第六个关卡为学习关卡，用于用户基于难度增加的新游戏难度形成相应的思维方式；
所述第七个关卡为构建关卡，用于用户构建适应新游戏难度的思维；
所述第八个、第九个关卡为学习关卡，用于用户形成难度进一步增加的新游戏相应的思维方式；
所述第十个关卡为构建关卡，用于用户在高度自由的游戏环境下自由应用构建的思维方式。
8.如权利要求6所述的儿童创新思维游戏化启发方法，其特征在于，步骤三中，所述基于训练结果评估用户的创新思维水平包括：
获取儿童用户的创新思维画像信息和训练结果；
将离散化处理后的创新思维画像信息作为决策树分类器的输入，并通过k-fold方法获得所述决策树分类器的参数集；
利用动态更新的参数集训练所述分类器，通过训练后的决策树分类器构建儿童用户当前游戏的基于双参数项目反应理论的逻辑回归模型；
基于训练结果和儿童用户当前游戏的基于双参数项目反应理论的逻辑回归模型，获得儿童用户对于当前课时内各知识点的筛选信息；
基于儿童用户对于当前游戏内各知识点的筛选信息，获得儿童用户对应的创新思维水平等级信息；基于儿童用户的创新思维水平等级信息实现对用户创新思维水平的评估。
9.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：
对训练过程中的总时长、单次时长、测验声音或其他参数进行设置；所述单次时长可设置为：10分钟、20分钟、30分钟；总时长可设置为：45分钟、1小时、2小时；利用11个不同类型的游戏进行用户创新思维的训练；基于训练结果评估用户的创新思维水平。
10.一种信息数据处理终端，其特征在于，所述信息数据处理终端用于实现如权利要求1～5任意一项所述的儿童创新思维游戏化启发系统。
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Applications Claiming Priority (1)
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114042319A true CN114042319A (zh) | 2022-02-15 |
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2021
- 2021-11-10 CN CN202111327699.9A patent/CN114042319A/zh active Pending
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