我国一直非常重视小学生数学能力的培养,在小学数学课程标准中,明确提出要培养小学生的基本数学能力,包括抽象概括能力、空间想象能力、推理能力、运算求解能力、应用能力等。数学推理能力是解决数学问题的基本能力,是小学数学中非常重要和基础的一种能力,而比例推理能力又是数学推理能力中最基础、应用最广泛的一种推理能力。比例是小学数学学习中一个非常重要的概念,比例推理能力的发展对于小学生的问题解决能力和思维发展非常关键。在以后的数学学习中,方程、几何、微积分等知识都蕴含着比例推理。除此之外,比例推理还涉及建筑、工程、美术、物理、化学、医学等多个领域。因此,在小学阶段打好基础、注重比例推理能力的发展是非常重要和必要的。但是在传统的比例推理的教学中,存在学生主体地位不凸显、教学活动脱离学生生活实际、缺乏趣味性等问题。近年来,教育游戏以其动人的故事情节、丰富的交互和虚拟的现实情境等特点成功吸引了众多青少年,使学习变得有趣。游戏中通过创设虚拟的问题情境,使学生产生身临其境的感觉,能够将学习与生活相联系,促进知识在生活中的应用。另外,游戏中丰富的交互、挑战、反馈等促使学生在游戏环境中自主探索和学习,突出了学生的主体地位。因此,本研究在认知发展阶段理论、情境学习理论和内在动机理论等理论基础的指导下,以Unity3D为游戏开发工具,设计并开发了一款发展小学生比例推理能力的教育游戏——《小小店员》。本研究采用文献分析法、设计研究法、实验法等研究方法,按照“文献综述与理论研究——游戏设计——游戏开发——游戏应用”的研究思路展开相关研究工作,下面将概括研究内容与成果。(1)文献综述与理论研究。本研究通过阅读和分析大量文献,深入了解了前人在比例推理和数学游戏领域的研究,进而提出了研究问题。另外,清晰地界定了比例、比例推理能力等相关概念,详细地阐述了相关指导理论。(2)比例推理教育游戏的设计。该内容包括游戏的整体框架设计、游戏化教学设计、游戏元素设计以及游戏主体设计。首先,分析了游戏的可行性和功能需求,并在此基础上,结合游戏设计的相关理论,提出了游戏中的整体设计框架,指出了游戏中的教学设计要素、游戏元素等。其次,详细阐述了教学设计,包括学习者分析、学习内容分析、学习目标分析、比例推理问题及情境设计等要素。然后,阐述了支持比例推理教学设计的目标、情境、挑战、反馈和适应性等游戏元素。最后,对情境任务、交互机制、反馈和奖励机制、关卡构建、适应性关卡推送等游戏主体进行了详细设计。(3)比例推理教育游戏的开发。在需求分析和游戏设计的基础上,本研究构建了游戏的开发框架,将游戏划分成不同的功能模块。以开发框架为基础,逐步实现了游戏的整体功能。首先,构建了游戏中的数据库,然后,利用Photoshop等工具实现了图片等资源的设计,最后,通过Unity3D游戏引擎和C#编程语言实现了游戏的开发。(4)比例推理教育游戏的应用。本研究在六年级进行教育实验探究《小小店员》游戏对学生比例推理能力的影响,并进一步探究了游戏中促进学习绩效的原因。结果表明,游戏确实提高了六年级学生的比例推理能力,并且,游戏绩效、游戏投入和游戏中的设计特征促进了游戏的学习效果。本研究分析了游戏的应用效果,并对游戏提出了改进建议。在相关研究和理论的指导下,本研究实现了《小小店员》游戏的开发,创造性地将教育游戏应用到小学六年级的比例推理学习中,证明了游戏可以发展小学生的比例推理能力。但由于研究时间和研究者个人能力有限,本研究还存在一些不足之处,在未来的研究中将弥补不足以取得更好的研究成果。