基础信息

适合年龄:
用时:
参与人数:
涉及学科:

快捷链接

订阅Edbox课程

课程:设计翻牌记忆游戏

来源:Edbox团队

摘要

学生们探索游戏设计师在设计“翻牌记忆游戏”时所利用的脑科学记忆力相关的知识,包括记忆力的分类、影响因素、工作原理等以及游戏设计相关的知识(如关卡、规则、反馈等),针对记忆游戏中难度设计进行分析,研究游戏关卡之间难度差异,设计全新的游戏,使用Edbox游戏编辑创作出自己的游戏作品。

工程连接

学生探索翻牌记忆游戏最基本的生物学原理以及游戏设计的知识,这对于设计翻牌记忆游戏的游戏设计师的初始设计过程是至关重要的。学生认识到人类的视觉空间工作记忆可以通过翻牌记忆游戏来锻炼和提升,并且了解到通过改变游戏中的卡片图案、时间、关卡难度设置以结算反馈规则能够使游戏表现出不同的可能性。课后,学生能够利用所学的知识,自己设计出一款翻牌记忆游戏。

学习目标

在此课程之后,学生应该做的:

1、解释翻牌记忆游戏与人类的视觉空间工作记忆的关系;

2、用心理学的术语解释游戏难度设计的原理;

3、理解卡片的图案和时间的设置对于游戏关卡难度的影响;

4、理解不同关卡之间难度的设置应该遵循的原则;

5、理解游戏结算反馈规则设置的注意要点及重要性;

6、知道在游戏的不同阶段应该给玩家提供哪些信息;

7、了解什么是游戏策划。

教育标准

NGSS(下一代科学标准 ):生命科学

收集和综合来自于感觉接收器对于刺激响应的信号,并将其传递到大脑用于即时行为的产生或作为记忆进行存储。

科学与工程学实践

学科核心概念

科学课概念

收集、评估和交流信息

•从多种合适的渠道收集、阅读、整合信息并且评估每个出版物和所使用方法的的可信度、准确率以及可能存在的偏差,同时利用证据来描述它们是如何被支持和不被支持的。

信息处理

•每个感觉接受器对不同的输入(电磁、机械、化学)做出反应,并将它们作为信号沿着脑神经传递给大脑。然后在大脑中处理信号,从而产生即时行为或记忆。

因果关系

•因果关系可用于预测自然系统中的现象。

NGSS(下一代科学标准 ):工程设计

充分精确的定义设计问题的标准和限制条件以保证获得一个成功的解决方案,同时要考虑科学原理、人类和自然环境潜在影响的相关知识,这些知识会限制可能的解决方案的制定。

科学与工程学实践

学科核心概念

科学课概念

提出问题和定义问题

定义一个设计问题,可通过开发课题、工具、流程或系统来解决,包括多种准则和约束条件,也包括可以限制可能存在的解决方案的科学知识。

定义和界定工程问题

•设计任务的标准和约束条件定义得越精确,设计的解决方案成功的可能性就越大。约束条件的规范包括科学原理的考虑因素和可能限制可能解决方案的其他相关知识。

科学、工程和技术对社会和自然界的影响

•所有的人类活动都利用自然资源,并对人类健康和自然环境产生短期和长期的积极和消极的后果。

• 技术的使用及其使用限制是通过个人或社会的需要、欲望和价值观、科学研究的结果、以及气候、自然资源和经济条件等因素的差异所驱动的。

开发一个模型用于反复测试、修改提出来的目标、工具或步骤来生成能够获得最优设计的数据。

科学与工程学实践

学科核心概念

科学课概念

开发和利用模型

•开发一个模型来生成数据以测试关于设计系统的构想,包括那些表示输入和输出的构想。

制定可能的解决方案

•各种模型对于测试解决方案都很重要。优化设计解决方案

• 测试最有希望的解决方案并在测试结果的基础上修改所提出的解决方案的迭代过程,这将导致进一步细化,并最终得到最优解决方案。

 

分析测试数据,确定几种设计的解决方案之间的异同点,以确定每种解决方案的最佳特性,并将其组合成新的解决方案,以便更好地满足标准。

科学与工程学实践

学科核心概念

科学课概念

分析和解释数据

•分析和解释数据,以确定调查结果的相似性和差异性。

制定可能的解决方案

•有些系统过程可以评估解决方案如何很好的满足问题标准和约束条件。

• 有时,不同解决方案的部分可以联合起来创造一个比其任何前一个更好的解决方案。

优化设计解决方案

• 尽管一个设计解决方案可能不能在所有的测试中执行最佳。但确定的是,在每次测试中执行最佳的设计特征可以为重新的设计过程提供有用的信息 - 也就是说,那些特征中的一些最佳设计可以合并到新的设计中。

 

使用一个系统的方法评估具有争议的设计方案去确定他们能够在多大程度上满足设计问题的标准和限制条件。

科学与工程学实践

学科核心概念

科学课概念

根据证据进行辩论

•基于联合开发和商定的设计标准评估有争议的设计解决方案。

制定可能的解决方案

• 有些系统过程可以评估解决方案如何很好的满足问题标准和约束条件。

 

CCSS(共同核心州标准)-数学

使用函数来模拟两个变量之间的关系

 • 通过分析图表,定性描述两个变量之间的函数关系(例如:函数是递增还是递减,是线性还是非线性)。

前置需求知识

学生需要具备计算机科学、PPT编辑和制图软件(如PS)的相关知识。

引言和动机

翻牌记忆游戏是经常用于测试记忆力的一款游戏,它的中文别名为“对对碰”和“记忆游戏”,英文名为“concentration”。翻牌记忆游戏的主要玩法是在翻牌游戏开始时,所有的牌是背面朝上的,玩家一次需翻开两张牌,若两张牌图案不一样,会重新翻回背面。翻牌的同时必须一边记住图案,并在接下来的翻牌中,继续寻找两两配对的图案,当所有的牌都配对完成后游戏结束。(图一)

 

(图一)

翻牌记忆游戏的优点是能够轻易的操纵游戏的难度,更改记忆的对数,游戏的玩法比较简单,可以适合个人或小组进行体验,同时也适合于所有年龄段、不同文化和语言的人群,甚至是对于一些比如像失读症、心智障碍、失智症、沟通障碍这样的患者等也都可以进行翻牌游戏的体验。(接下来,组织学生体验翻牌记忆游戏,让学生对于翻牌记忆游戏有一个深入的了解,并结合自身的体验,思考相关问题,参阅课程评估1.1。)

教师的课程背景和概念

一、翻牌记忆游戏与视觉空间工作记忆的关系

翻牌记忆游戏是明确的记忆任务,为了找到能够正确配对的两张卡片,必须记住卡片上的图案以及卡片所处的位置。因此,在体验游戏的过程中,玩家必须利用视觉空间工作记忆保留并处理大量的视觉(卡片的图案)以及空间信息(出现的位置),那么要理解视觉空间工作记忆,就需要先从工作记忆说起。在科学家们眼中,记忆根据信息在大脑中保存时间的长短不同,可将记忆分为感觉记忆、短期记忆、长期记忆和永久记忆四种。外部的信息通过感觉通道先进入短期记忆,短期记忆是信息进入到长期记忆的一个容量有限的存储器和处理器。信息在短期记忆中可以短暂地保存约15~30s,或是通过复述的方式进入到长期记忆中。

工作记忆的概念是Baddeley和Hitch于1974年从短期记忆的概念出发提出的,与短时记忆不同的是,工作记忆是一种对信息进行短暂性存储和加工的容量有限的记忆系统,他除了能够短暂存储信息以外,还强调了加工信息的功能。例如:在进行心算的时候,想象你现在必须进行25*25的计算,但是手头并没有纸笔和计算器帮助计算,这个时候就需要使用到心算。首先,你必须将两个数字先记在工作记忆中,接下来将要是用乘法规则,将个别的数字相乘并将计算结果保留在工作记忆中,最后将保留在工作记忆中的结果相加,得出正确的结果,这体现了工作记忆的可加工性。而当你完成了这道题的计算以后,进入到下一题的计算或是处理别的事情的时候,之前的计算的结果很快就会被你遗忘,这体现了工作记忆的短暂性。

Baddeley和Hitch认为,工作记忆至少由三个部分组成,分别为语音回路,视觉空间模板及中央执行系统(图二)。语音回路是负责保持和处理基于语音的信息,视觉空间模板是一种能综合视觉与空间资讯的暂时储存系统,它无论是从视觉、语言或长期记忆获得,还是思维、记忆和处理任务上都扮演非常重要的角色。而中央执行系统,是工作记忆中最重要的成分,是一个资源有限的控制系统,监控工作记忆中信息处理的进程,负责将有限的注意力资源用于协调语音回路和视觉空间模板的活动,并且与长期记忆保持联系。因此,人们对于视觉空间工作记忆的关注,就开始于上述模型的视觉空间模板。

 

(图二)

视觉空间工作记忆,顾名思义就是对于空间信息的存储和加工,作为工作记忆的一个子系统,它也同样具有短暂性和可加工性。如何能够反映一个人的视觉空间工作记忆的好坏,就可以用翻牌记忆游戏来进行测试。测试者必须记住不同卡片图案所在的位置,当测试者看到一个图案的时候,需要快速提取出同样图案卡片所在的位置,这反映的就是视觉空间工作记忆。

在翻牌记忆游戏的体验中,除了要考察玩家的视觉空间工作记忆的能力外,其实还考察了玩家的视觉辨别能力和注意力。视觉辨别能力是指个体把一个物体与另一个物体区别出来的能力,包括求同能力和求异能力两个方面。而注意力,在心理学上认为是人的心理活动指向和集中于某种事物的能力。在游戏的过程中,玩家需要全神贯注地集中注意力,认真观察并且辨认卡片图案特征的差异,尤其对于那些复杂的、相似度很高的图案,对于注意力和视觉辨别能力的要求也越高。

二、影响翻牌记忆游戏难度的因素

翻牌记忆游戏的玩法是需要我们快速的记住两个部分的内容,一个是图片的影像,一个是影像所在的位置,并在一定的时间内将其进行配对消除。因此图片的类型,卡片所处的位置,以及时间对于翻牌记忆游戏的难度会产生影响。

首先,看看卡片所处的位置是如何影响游戏的难度的?对比一下图三展示的两张图片,会发现记忆右边图片要比记忆左边图片的难度大。那是因为我们观察的图片的类型相同的情况下,当格子数少的时候,格子内所容纳的图片种类就少,所要记忆的图片的位置数就比较少,因此考察玩家的注意力、视觉辨别能力和视觉空间工作记忆的要求就相对低,反映出来的游戏难度就相对小,反之游戏的难度就会加大。

 

(图三)

接下来,再来看一下当格子数量相同的情况下,卡片的图案类型的不同,又是如何影响游戏的难度的?以下展示了三组图片(图四、图五和图六),对比任意一组图片,都会发现记忆右边图片要比记忆左边图片的难度大很多,为什么呢?因为,如图四,我们发现右边图片都是一个颜色的,视觉在聚焦这类图片时,颜色对于视觉的分辨能力的干扰就比较大,第一时间我们不能通过颜色的因素对卡片的图案进行区分和定位,只能在一堆大量的一样颜色的图片中,依靠图案的形状特征来进行辨认和记忆。而左边的图片,我们可以在第一时间内,先通过颜色对于要记忆的卡片进行区分和定位,然后可以在小范围内,也就是在有限的格子数中,利用图案的形状进行定位,进行记忆和辨认,因此考玩家挑战游戏所需要的能力的要求就相对低,相应反映的难度就相对小,反之游戏的难度就大。

 

(图四)

 

(图五)

 

(图六)

而像图五,我们会发现右边卡片的图案不论是在外形上,还是颜色上都有很多相似的,那我们人的眼镜在短暂的时间内观察和分辨这么多相似的内容,并且需要快速提取图案细节的关键特征进行记忆,这对于玩家的注意力、视觉空间工作记忆,特别是对视觉的辨别能力的要求大大增加,因此对应的游戏的难度也会大大的加大。

我们再来观察一下图六,会发现除了我们前面提到的图片相似度这个原因以外,图片整体的内容变得更加的复杂,图片本身容纳的信息量就大大的增加,要求玩家辨别和记忆的内容会变得更多,更难,因此整体游戏的难度又会提升的一个高度。

总的来说是,游戏内设置的格子数、卡片的种类、卡片的图案会影响挑战游戏所需技能的高低,从未决定了游戏的难度是高还是低。

(接下来,组织学生以小组合作的方式进行卡片图案的设计和制作的活动,活动完成,每个小组展示作品并分享设计理念,活动参阅实践活动-活动一。)

(接下来,组织学生观看视频,思考时间是如何影响游戏难度的,参阅课程评估1.2(c)。)

在视频中,我们可以观察到对于“页面停留”的观察时间及玩家体验的时间,即“倒计时”都做了限制,这就会导致玩家必须在限制的时间内记住图片的影像和影像所在的位置,同时还要在规定的时间内回忆起所有的东西。由于时间的限制,玩家会感觉到时间所带来的压力,而由时间引起的压力又会对于身理上、心里上及能力产生直接的影响。也就是,时间限制的越短,产生的压力就会越大,那么想要成功完成游戏所要求技能,包括注意力,视觉分辨能力、视觉空间工作记忆的能力的要求就会提升,因此时间所带来的的压力感就会直接的影响整个游戏的难度。

三、翻牌记忆游戏关卡难度设置的原则

游戏通常会根据难度的不同而被分成几部分,我们称之为阶段或者关卡。那么我们在设计游戏时,对于不同关卡之间的难度的设置应该需要注意什么呢?下面的图表(图七)向我们展示了不同关卡间难度的一个变化趋势。通过这张图,我们会发现随着时间的推进,关卡之间的难度会呈现缓慢上升的趋势,而不会在关卡之间去猛增难度,为什么呢?接下来,我们通过一张图(图八)来解释这个原因。这张图展示了玩家能力和游戏难度之间的关系,也就是说玩家的能力跟他们所面对的挑战任务的难度平衡的时候,他们就会进入一个令人满意的状态,也就是这边的“适中”的区域,在心理学上称这种状态为“涨潮”。如果挑战太难,玩家就会变得焦虑,如果挑战太简单,玩家就会厌倦,也就有可能导致玩家终止游戏体验。因此,我们在进行游戏关卡难度设置的时候,目标不是简单地设置一个难度级别,而是要思考怎样去调整难度使其处于一个合理的范围,让玩家始终保持在一个“涨潮”的状态中。这个图,我们仔细观察还会发现一个现象,就是在下一关卡开始的时候,出现了难度稍微下降的趋势,这个设置的目的是为了让玩家在完成上一个关卡的游戏之后,有休息和调整状态的一个时间和机会,为了让玩家更好的进入下一关的挑战。

(图七)

 

(图八)

四、翻牌记忆游戏中玩家需要知道哪些信息?

(接下来,组织学生结合自己之前玩游戏的经历,思考在游戏中有哪些信息是必须要提供给玩家,参阅课程评估1.4)。

游戏的难度是通过玩家自身的感知获得的,在游戏中还有一些信息是需要通过不同的方式呈现给玩家的。首先,在游戏的开始阶段,我们需要告诉玩家他们正在面对什么样的挑战?是记忆力挑战,还是要射击比赛。那游戏挑战的规则是什么,在规定的时间内翻牌子进行配对消除,还是在一定的时间内要射中几个靶。其次,在游戏的体验阶段,我们需要告诉玩家他们所做的动作是成功还是失败?这边可以利用一些音效、动作、指示器来显示玩家动作的结果,比如,在翻牌游戏中,配对成功,卡片会消失,配对失败,卡片会恢复原状,重新盖回去。还有就是他们的所处的状态,他们是处于失败的危险之中吗?针对这个部分,通常会在界面上以生命值,能量,一个定时结束之前的剩余时间的指示器等方式进行显示,警告玩家这些物品中的其中一项接近了危险线,要注意了。最后,在游戏结束时,我们需要告诉玩家他们做的怎么样。通常会通过文本信息,动作和声音给玩家一个报告,给玩家成功的情感回报或是失败的情感打击,清楚的告诉他们是做的好了,还是糟糕,这就是游戏中常说的结算。这些信息都是我们要在游戏中需要清楚的告诉给玩家的信息,也是我们在游戏设计阶段需要考虑的事项。

五、翻牌记忆游戏中结算反馈规则设置的注意事项

(接下来,向学生展示游戏结束阶段,不同的结果反馈形式的图片,并出示思考题,组织学生进行讨论,参阅课程评估1.5)。

很多游戏在结算的时候会通过星级或分值来反馈玩家的行为。星级或分值仅仅是反馈结果的一个外在表现,背后其实隐藏着一定的评价规则,通过这个评价规则与玩家的行为进行对比,最终给出反馈结果。在翻牌记忆游戏中,可以用时间或翻牌次数等不同的评价标准来评价玩家的行为,但是最关键的是评价标准数值设置的合理性。在游戏设计中,想要验证标准设定的是否合理,就需要经历一个调研、分析、调整的反复的过程,这是非常关键的一个步骤,对于整个游戏设计都非常重要。

(接下来,组织学生以小组合作的方式进行翻牌记忆游戏设计和制作的活动,活动完成,每个小组展示作品并分享设计理念,活动参阅实践活动-活动二)

相关活动

1、体验翻牌记忆游戏-学生通过体验翻牌记忆游戏,了解翻牌记忆游戏的核心玩法。

2、观看翻牌记忆游戏体验视频-学生通过观看视频,探究“时间”因素对于游戏难度的影响。

3、卡片图案的设计和制作-学生运用卡片图案对游戏关卡难度影响的理解,设计并制作卡片的图案。

4、翻牌记忆游戏的设计和制作-学生综合运用翻牌记忆游戏中涉及的游戏设计相关的知识,设计并制作一款翻牌记忆游戏。

单击链接了解更多信息…

词汇/定义

1、瞬时记忆:亦称“感觉记忆”,记忆系统的一种,刺激作用于感觉器官所引起的短暂记忆,通常是指1秒钟左右的时间;

2、短时记忆:外界刺激以极短的时间一次呈现后,一般保持时间5-20秒,在无复述的情况下不超过1分钟的记忆;

3、长时记忆:外界刺激以极短的时间一次呈现之后,保持时间在1分钟以上的记忆;

4、永久记忆:属于长时记忆,长时记忆够保持许多年甚至终身,最终转化为永久记忆

4、工作记忆:是一种对信息进行暂时加工和贮存的容量有限的记忆系统;

5、语音回路:负责储存和处理声音和语音的讯息的系统;

6、视觉空间模板:能综合视觉和空间资讯的暂时储存系统;

7、中央执行系统:负责协调各子系统之间的活动,且与长期记忆保持联系;

8、视觉空间工作记忆:是工作记忆模型中的一个次级系统,在个体的讯息处理过程中负责维持与操控视觉和空间的资讯;

9、注意力:指人的心理活动指向和集中于某种事物的能力;

10、视觉辨别能力:视觉辨别能力是指个体把一个物体与另一个物体区别出来的能力,包括求同能力和求异能力两个方面;

11、关卡:游戏流程根据难度的递增被分成几部分,称之为阶段或者关卡;

12、涨潮:当执行任务的人的能力跟他们所面对的任务的难度平衡时,就会进入一个令人满意的最大生产状态,心理学上称这种状态为涨潮;

13、结算:通过文本信息、动作和声音给玩家成功的情感回报或者失败的情感打击,清楚的告诉他什么时候做得好或者糟糕,什么时候胜利或者失败;当他完成一关时,给他一个报告,比如得分总结、任务总结或者某些文字内容。

课程评估

在课程中

1.1 为了让学生对于翻牌记忆游戏有一个初步的了解,可以组织学生体验游戏,并让思考相关的问题,示例问题:

(a)在进行翻牌游戏时,需要玩家记忆哪些内容?

(b)在记忆牌面图案时,是以什么样的方式进行快速记忆?

1.2 向学生展示不同格子数和不同图案的卡片及游戏体验的视频。期望学生能够识别:

(a)格子数量对于游戏难度的影响。

(b)卡片图案的颜色、相似度、复杂度对于游戏难度的影响。

(c)时间限制对于游戏难度的影响。

1.3 组织学生结合自己之前玩游戏的经历,并出示思考题,组织学生进行讨论,示例问题:

(a)游戏的不同关卡之间的难度应该如何变化。

1.4 组织学生结合自己之前玩游戏的经历,思考在游戏中有哪些信息是必须要提供给玩家,示例问题:

(a)在游戏开始阶段、进行游戏的过程中以及游戏结束阶段,有哪些信息是必须要提供给玩家的?这些信息都以什么形式提供给玩家呢?

1.5 向学生展示游戏结束阶段,不同的结果反馈形式的图片,并出示思考题,组织学生进行讨论,示例问题:

(a)你会以什么样的规则来判定玩家的结果?

(b)当你确定规则以后,你是如何来验证它的合理性的?

课程拓展活动

职业聚焦:游戏策划师

游戏策划是一种职称,是游戏开发团队中负责设计策划的人员,是游戏开发的核心。他们的主要工作是编写游戏背景故事,制定游戏规则,设计游戏交互环节,计算游戏公式,以及整个游戏世界的一切细节等内容。为了能够胜任这些工作内容,游戏策划是需要具备很多的能力,如:洞察力、市场的调研能力、对程序、美术、音乐的鉴赏能力,对文字、语言的表达能力等等。我们通常所说的游戏策划是一个总称,其实在公司里面还会对策划进行细分,如:主策划、数值策划、关卡策划、系统策划等,他们一起分工协作,共同完成整个游戏的设计和制作。

参考资料

(1)周珊珊,王馨敏. (2017). 幼儿视觉空间工作记忆与翻牌游戏之关联性研究. 硕士论文。
(2)Baddeley,Hitch,G. J. (1974).  working memory. The psychology of learning and motivation, 8, 47-89。
(3)Alloway, T. P. (2006). How does working memory work in the classroom? Educational Research and Reviews, 1 (4), 134。
(4)Csikszentmihalyi, Mihaly. (1991). Flow: psychology of Optimal Experience. New York: Harper Perennial reprint edition。
(5) Adamsl, Ernest. Rollings, Andrew. 编著,王鹏杰. 董西广译. (2009-01出版). 游戏设计基础. 机械工业出版社。
(6)短时记忆 维基百科。
(7)瞬时记忆 维基百科。
(8)长时记忆 维基百科。
(9)永久记忆 百度百科。​​

订阅Edbox课程