項(xiàng)目背景：本產(chǎn)品是2019全球未來教育設(shè)計(jì)大賽的銅獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)作品，由“講的都隊(duì)”共同設(shè)計(jì)。
2019全球未來教育設(shè)計(jì)大賽
“趣思維”介紹視頻
一、產(chǎn)品簡介
1.主要功能
我們希望設(shè)計(jì)出一款促進(jìn)4-6歲兒童計(jì)算思維和編程技能發(fā)展的實(shí)體桌面游戲。將計(jì)算思維中的計(jì)算概念與實(shí)體編程相結(jié)合，通過命令積木、控制板、場景地圖三個(gè)重要設(shè)備進(jìn)行游戲。
在這個(gè)游戲中，游戲主人公紅娃和青娃需要通過場景地圖上的關(guān)卡，找到鑰匙，解救爺爺。玩家可以通過拼接、組合命令積木形成一個(gè)自己的程序段，然后將程序段放入游戲設(shè)備中點(diǎn)擊執(zhí)行按鈕。設(shè)備通過識(shí)別命令積木中的內(nèi)嵌電子元件讀取程序并進(jìn)行編譯，游戲地圖中的主人公會(huì)自動(dòng)按照讀取的程序命令進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，開始闖關(guān)。
游戲中的命令積木非常豐富，分為基本塊、命令塊、數(shù)字塊三種。同時(shí)，游戲中有兩個(gè)主人公，可以親子協(xié)作進(jìn)行游戲。此游戲可以寓教于樂，鍛煉孩子計(jì)算思維的同時(shí)提升親子關(guān)系。
2.設(shè)計(jì)思路
行業(yè)背景
近年來少兒編程逐漸火熱，世界范圍內(nèi)編程教育有低齡化趨勢。從2013年-至2018年由于資本的青睞促使行業(yè)迎來了爆發(fā)期，出現(xiàn)了編程貓、童程童美、核桃編程等專注少兒編程的教育機(jī)構(gòu)。學(xué)而思網(wǎng)易、網(wǎng)易有道等在線教育公司也開設(shè)了少兒編程在線課程。
世界各國也都開始重視人工智能和編程教育，美國、日本、英國、以色列等國家都出臺(tái)了專門的政策支持青少年的編程學(xué)習(xí)。我國2017年國務(wù)院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中明確指出要在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程，逐步推廣編程教育，鼓勵(lì)社會(huì)力量開發(fā)推廣編程教學(xué)軟件和游戲。
產(chǎn)品目標(biāo)
在數(shù)字時(shí)代,計(jì)算思維成為個(gè)體認(rèn)識(shí)世界、解決問題的基本思維方式之一,而編程游戲是培養(yǎng)兒童計(jì)算思維的重要教輔材料，但在幼兒教育中，是沒有單獨(dú)的計(jì)算機(jī)課程或者信息技術(shù)課程。目前的少兒編程培訓(xùn)主要也是針對6歲以上兒童開展的，年齡過小的孩子在計(jì)算機(jī)操作，鍵盤的使用等方面存在困難。實(shí)際上，計(jì)算思維并不等同于程序設(shè)計(jì)或編程教學(xué)，計(jì)算思維的培養(yǎng)也不一定要使用計(jì)算機(jī)。本產(chǎn)品的設(shè)計(jì)避免了計(jì)算機(jī)操作的復(fù)雜性對兒童造成的困難，使用實(shí)體積木的編程方式有利于幼兒認(rèn)識(shí)世界和發(fā)展認(rèn)知能力，可以幫助4-6兒童學(xué)習(xí)編程技能，發(fā)展計(jì)算思維。
我們希望通過基于計(jì)算思維理論設(shè)計(jì)一款實(shí)體編程桌面游戲，在家庭中以父母和孩子共同完成游戲的方式讓兒童學(xué)習(xí)編程，在思維形成初期就開始形成計(jì)算思維習(xí)慣。
二.需求分析
1.用戶需求
對163個(gè)家庭的調(diào)研結(jié)果顯示， 家長中38%完全不懂編程，26% 基本不懂；但31%的家長認(rèn)為編程非常重要，49%的家長認(rèn)為編程比較重要； 45%的家長基本愿意引導(dǎo)孩子在家中學(xué)習(xí)編程，35%的家長非常愿意。
- 需求1:幫助4-6歲兒童進(jìn)行編程啟蒙，促進(jìn)孩子思維發(fā)展。
- 需求2:能及時(shí)了解孩子的學(xué)習(xí)情況，最好能知道孩子的學(xué)習(xí)內(nèi)容。
- 需求3:學(xué)習(xí)的內(nèi)容不要過于復(fù)雜，不全是為了考試與升學(xué)，給孩子壓力不要太大。
- 需求4:兒童想在學(xué)習(xí)的過程中更加輕松愉快，獲得快樂
- 需求5:游戲應(yīng)具有一定的延展性，游戲內(nèi)容不斷更新，長期使用。
2.產(chǎn)品需求
3.目標(biāo)用戶
4.干系人
三.競品分析
四.產(chǎn)品設(shè)計(jì)
1.產(chǎn)品定位
用編程學(xué)而非學(xué)編程-計(jì)算思維是根本
- 孫立會(huì)教授說過兒童編程教育的真正目的在于訓(xùn)練兒童思維方式，提高理論思維能力，倡導(dǎo)“用編程學(xué)”而非“學(xué) 編程”。
- 本項(xiàng)目的落腳點(diǎn)是讓兒童在游戲過程中體驗(yàn)計(jì)算思維的具象形式而并非具體的編程語法。
- 計(jì)算思維不僅僅是用于計(jì)算機(jī)科學(xué)中，在日常生活中也隨處可見順序、循環(huán)和條件等計(jì)算概念。所以不存在：不學(xué)計(jì)算機(jī)，以后不當(dāng)程序員就沒必要鍛煉計(jì)算思維的說法。
2.實(shí)體編程的產(chǎn)品形態(tài)
- 目前主要是通過scratch等圖形化工具來幫助兒童學(xué)習(xí)編程，但是Alexandrov 等人的研究已經(jīng)指出：對于兒童而言，與編程概念本身相比語法鍵盤和debug過程是更大的困難。
- 對于學(xué)齡前兒童而言，他們的抽象思維發(fā)展不完善，還處于具體向抽象過渡的階段，所以應(yīng)當(dāng)選擇能看得到摸得著的實(shí)體積木塊來學(xué)習(xí)，而非計(jì)算機(jī)屏幕上冰冷的代碼。
- 部分家長可能會(huì)擔(dān)心使用計(jì)算機(jī)屏幕會(huì)對孩子的視力和身體健康造成危害，使用實(shí)體工具可以減少這種困擾。
3.功能特點(diǎn)
故事化的游戲情景，簡潔易懂，讓兒童在玩樂中學(xué)習(xí)，4-6 歲的兒童其思維理解能力還未成熟，需要根據(jù)此年齡階段的智力發(fā)展程度及日常習(xí)性進(jìn)行設(shè)計(jì)，這就需要把計(jì)算思維以最簡單的方式融入到這款游戲產(chǎn)品中，最好是日常生活中能夠接觸到的問題或被兒童所熟知的人物角色和場景設(shè)定。
雙人或者多人模式，讓父母和孩子一起進(jìn)行游戲，并且強(qiáng)調(diào)父母所扮演角色的必要性，增加父母在孩子游戲過程中的參與度，從而解決父母和孩子之間的溝通問題。
模塊化產(chǎn)品，實(shí)體產(chǎn)品的模塊化拼接組裝，實(shí)現(xiàn)游戲場景的多樣化，打破實(shí)體產(chǎn)品的游戲場景單一的弊端，同時(shí)，產(chǎn)品通過這種方式增強(qiáng)孩子的動(dòng)手能力，并提高游戲興趣。
4.游戲設(shè)計(jì)思路
游戲環(huán)節(jié)中在每個(gè)關(guān)卡融入相對應(yīng)的計(jì)算思維。
計(jì)算概念：順序思維、并行思維、循環(huán)思維、事件思維、條件思維、運(yùn)算符思維
5.情景地圖設(shè)計(jì)
在情景地圖設(shè)計(jì)中，我們選定簡單的幾何拼塊地圖以更好地實(shí)現(xiàn)模塊化的情景搭建，每個(gè)拼塊地圖的尺寸為4X4（厘米），整體尺寸為64 X 40（厘米）。整個(gè)情景地圖由9*16共144塊拼塊組成，在進(jìn)行情景調(diào)整時(shí)可根據(jù)需求對障礙物拼塊進(jìn)行重新拼盤。其中每個(gè)不同的色塊和標(biāo)識(shí)圖案代表不同的分區(qū)，元素分別為：巖石、河流、葫蘆、道路、草地、陷阱、鑰匙、鐵門、機(jī)關(guān)。
外框設(shè)計(jì)了一個(gè)可智能彈出的儲(chǔ)存格，當(dāng)游戲中的角色獲得藥水和鑰匙后，儲(chǔ)存格彈出，玩家可拿走一個(gè)迷你的藥水瓶或鑰匙，這個(gè)裝置的設(shè)計(jì)是為了方便兒童計(jì)數(shù)并且增加游戲趣味。
地圖中，為了增加通關(guān)難度，設(shè)置了障礙物，主要為河流與山峰，角色可以根據(jù)自身的特殊能力通過障礙物
6.人物屬性設(shè)計(jì)
在游戲開始時(shí)每個(gè)角色并沒有人物屬性，這時(shí)需要兒童拼接命令塊，使未獲取屬性的葫蘆兄弟行走到不同顏色的地圖塊上（如下圖）獲取相對應(yīng)顏色的人物屬性，如率先行走到紅色葫蘆地圖上的玩家獲取紅娃屬性，獲得屬性后通過智能感應(yīng)，葫蘆兄弟頭頂葫蘆和衣服亮紅燈表明屬性。
7.編程積木設(shè)計(jì)
每個(gè)命令塊都有插排接口，都可單獨(dú)插入情景地圖邊框上的卡槽中進(jìn)行命令操作，但卡槽每次最多只能接入五個(gè)命令塊。
命令塊主要分為三種形式：
1.基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)塊：前進(jìn)，左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)，等待
2.常量塊：1，2，3，4，5
3.特殊命令：協(xié)作，收集
五、游戲配套APP原型
為了增加實(shí)體編程桌面游戲的豐富性和拓展性，還設(shè)計(jì)了游戲配套的APP。該APP能作為輔助編譯工具，兒童編好的實(shí)體程序段，可以使用APP拍照，并在APP上的虛擬棋盤查看程序運(yùn)行的結(jié)果。同時(shí)APP上面也有互動(dòng)社區(qū)可供不同的用戶在上面交流心得，后續(xù)更新的棋盤地圖和新類型的編程塊也會(huì)發(fā)布在APP上。
1.原型圖
