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项目负责人：郝雨
项目成员：蔚跃风 王晨阳
指导教师：李朝阳
摘要： 本项目旨在将科学知识融入儿童互动游戏中，利用创新游戏地图设计，增加游戏交互方式设计，使用户在娱乐的同时，达到学习科学知识的目的。游戏将手牌知识点与游戏地图交互方式相结合，为知识点增加趣味性和多样性。游戏中，儿童通过选择游戏角色确定某类知识的学习方面后，可通过大卡牌了解具体知识详情与交互动作。游戏通过小卡牌强化交互方式，隐形强化儿童对交互方式所代表的知识点的记忆。游戏地图反复出现的知识点对应相应的交互动作，并结合骰子多样化游戏结果。通过注重知识的双向交互式传递，基于受众的科技知识经验，引导受众积极主动参与知识的理解与实践，鼓励受众通过自主探究式学习或与他者互动学习，而非单向、被动、机械地接受科学原理。
近年来国家对科普的支持力度加大，全国科技馆等科普单位发展迅速，对科普文化衍生品的支持和投入力度加大。以中国科技馆为例，参观人数逐年增加，其商品也受到参观群众的支持和好评。
科普游戏，将知识的载体从书本变为交互式游戏，利用创新游戏地图设计和游戏交互方式设计，方便用户在娱乐的同时，达到学习科学知识的目的。科普游戏注重知识的双向交互式传递，基于受众的科技知识经验，引导受众积极主动参与知识的理解与实践，鼓励受众通过自主探究式学习或与他者互动学习，多感官而非单向、被动、机械地接受科学原理，寓教于乐。
科普文化衍生品收入是科技馆收入的重要组成部分，衍生品的类型、质量及消费者满意度直接影响着科技馆的整体收益。科普文化衍生品的发展有利于提高科技馆的整体经济效益，衍生品的带动作用将关系科技馆甚至科技领域的延伸发展。良好的衍生品开发模式与市场运行销售模式发展，将带动科技馆的运营甚至成为一个新的经济增长点。
图1 游戏研究方式
合理将科学知识融入科普文化衍生品设计中，有益于科技馆在弘扬科学精神、传播科学思想的基础上，延伸科普的长度及广度。将科技馆展品及其蕴含的科学知识，转化成衍生品，使消费者与科技馆展品的交互式体验延伸到其日常生活中，有助于消费者养成科学的价值观念，形成以消费者为中心的二次科普，最大限度拓宽科普传播的受众范围。本项目以游戏为载体，通过创新游戏地图设计和游戏交互方式设计，使用户在娱乐的同时，达到学习科学知识的目的。
项目研究采用调查法、观察法、实验法与文献研究法等多种研究方法相结合，综合调研结果，确定游戏目的、游戏内容、游戏交互方式、游戏架构与迭代规则等，制定具体游戏调研结构、具体游戏研究方式与游戏研发架构（见图1、图2）。
图2 研究架构
通过调研儿童感兴趣的科学知识点，发掘儿童对相应知识点的理解角度，综合运用历史法、观察法等方法以及谈话、问卷、个案研究、测验等科学方式，对教育现象进行有计划的、周密和系统的了解，对调研数据进行分析、综合、比较、归纳，从而发现儿童科普兴趣点的规律，优化游戏设计内容。
在中国科技馆商店和王府井儿童玩具市场设立观察点，实地观察儿童和家长的购买决策过程中的影响因素和购买结果，观察购买过程中的问题和关注点，结合调查法，综合分析用户行为。
（1）在不干预研究对象的前提下，认识引导研究对象使用儿童科普游戏地图和道具。
（2）改变地图变量：变换地图、增强或减弱地图难度，测试不同地图对游戏体验的影响。
（3）改变卡牌知识难度：变化卡牌知识点架构与难度，测试儿童在不同难度下对交互方式的理解与记忆程度。
查找该课题文献，根据现有的儿童游戏设计科学理论和儿童互动实践的特点，结合科普产品设计相关文献，了解有关问题的历史和现状，结合问卷调研、观察法与实验法的相关结果，提出设计架构。
随着近年来科技支持投入力度的增大，全国科技馆等科普单位发展迅速，对科普文化衍生品的支持和投入力度加大，从理念、设计、研发等方面着手，关注科普文化衍生品的探索，将科普文化衍生品的发展作为科技馆发展建设中的重要部分。以中国科技馆为例，科技馆建设投入力度极大，参观人数逐年增加，科技馆商品受到参观群众的支持和好评，尤其是与科技馆展品相关的特色玩具，销售数量明显多于其他普通玩具。由此看出，与科技馆展品结合紧密的科普文化衍生品受消费者喜爱的可能性更大。
近五年来，国内外各类博物馆、艺术馆、科技馆及旅游景区皆掀起了特色衍生品开发的浪潮，成熟的衍生品开发为其带来了巨大的利润。2015 年全球衍生品市场零售额已经达到 2517 亿美元，较上年同期增长 4.2%。其中，美国和加拿大是全球最大的衍生品市场，达到了 1455亿美元，比上年增长了 3.9%，占全球市场的 57.8%；其次是西欧，特别是英国、德国、比利时和荷兰，衍生品市场收入共计 518 亿美元，全球占比从 2014 年的 19.8%上涨到 20.6%，前景广阔；再次是东亚，收入 235 亿美元，占比从 2014 年的 9.1%上涨到 9.3%，其中中国以76.1亿美元（约合507.6亿元人民币）的授权市场规模名列全球第五，占全球品牌授权市场的3.0%，同比增长23.9%，成为全球授权市场增长最快的国家之一（见图3）。LIMA的主席Charles Riotto 谈到：“2016年的调查结果显示，知识产权的许可商品继续受到世界各地消费者广泛欢迎。全球衍生品市场规模的不断扩大，说明特许授权行业正在全世界扩张。”比如大英博物馆2016年相关衍生品的营业额高达1000万英镑，精美的衍生品浓缩了其精品展项与特色文化，为消费者带来更多愉悦的自主式消费体验。
图3 2015年全球各地区衍生品市场收入情况
国内其他展馆，尤其是艺术相关的博物馆与艺术馆的衍生品开发程度相对较深，主要从艺术和馆藏本身出发，将展品进行再深度创作及加工，将原有的精美艺术品与典藏转变成可供消费者购买和把玩的小商品，或者将经典的馆藏艺术品比如雕塑、书画、文物器具等，通过现代化制造工艺复制或以此为原型再创作，将其演变为可以带回家的艺术品。这在增强艺术品推广的同时，提高了其展馆的知名度与经济收益。
从衍生品类型来看，娱乐/角色形象类（包括电影和电视节目）的衍生产品2015年创造了1132亿美元的收入，占全球特许商品销售额的45%。其中，玩具类衍生品收入达337亿美元（占总额的13.39%），仅次于服装类（收入379亿美元），而时尚配饰类为285亿美元（11.3%）。
就消费者年龄结构不同造成的需求差异而言，目前大部分科技馆的科普文化衍生品以低龄儿童玩具为主，造成可适用的人群受限。以上海科技馆为例，其科普文化衍生品仅限于玩具，与国外科普文化衍生品相比，种类少而单调乏味，与科技馆受众的多年龄层次、多需求的现状不符，与现代社会大众科普的发展趋势相违背。
就消费水平不同造成的需求差异而言，科普文化衍生品消费者的消费水平及文化素养不同，由于其购物偏好不同，科普文化衍生品应该满足不同层次消费者的消费需求。高档消费人群较为期待性能完善、做工精良、包装精美的家居摆件或科技新品；消费能力处在中低层次的消费者更愿意选择物美价廉、使用方便的生活用品或耐用的儿童玩具。
科普文化衍生品不仅仅是愉悦儿童的商品，更应该是能沿承科技馆展品展项内涵、提供多感官交互体验、启发受众延伸思考的产品。此商品需要准确传递科学知识，又要启发受众思考科学原理，引导受众交互式学习，促使受众思考所传达知识以外的更深层次内涵。
近年来各科普机构虽然陆续推出数量规模较大的科普文化衍生品，但是其与科技馆展项关联较弱，同时缺乏系统性。大部分科普文化衍生品都是独立存在的，主题性与系统性太弱。科普文化衍生品生产者研发能力较弱，主要依托市场已有玩具，对特色科普展项的衍生品设计能力较差，创新科普文化衍生品的意识淡薄，生产经营方式与营销方式相对落后，只考虑单件物品的销售数量，没有主题性与系列性的规划，无法做到迭代式持续发展，进而影响了科普文化衍生品的生产和销售。
近年来，科普文化衍生品销售额持续增长，在政府加强旅游景点衍生品消费规范后，社会大众对衍生品的认识有所改观。原本消费者认为衍生品价格过高，实用性不强，冲动消费较多，后续实用功能不能达到日常生活用品标准，低质高价。但近年来消费者对衍生品的认识逐渐转化，认为衍生品设计风格有别于日常生活用品，大多数艺术馆及博物馆的衍生品具有一定的艺术价值，基本能符合消费者的喜好与追求，虽然价格比日常用具略贵，但是消费者愿意为其承载的文化价值买单。
近年来，科普机构和相关科普企业对文化衍生品的开发力度持续增大，对科普文化衍生品的关注程度越来越高。部分机构组织的大型比赛和项目研发，都明确强调对科普文化衍生品的大力支持。科普文化衍生品的经营和管理制度也逐渐完善，精心策划和组织有价值、有创意的科普文化衍生品展销活动，推进科普文化衍生品走向大众日常生活。
目前以北京故宫博物院及台北“故宫博物院”为首的博物院衍生品品牌市场规模逐渐扩大，对展馆类衍生品品牌开发的市场推广起到了良好的探索作用，为其他展馆机构探索自身品牌市场提供了巨大指导。
优秀的科普文化衍生品既要准确传达科学原理或知识内容，又要避免简单枯燥的知识灌输。将体验式、多感官互动融入其中，增加了科普文化衍生品的研发和生产难度。对于原理的准确把握、对多感官交互方式的研究、对材料工艺等生产环节的把控等都具有较大难度，或可能成为科普文化衍生品走向大众的阻碍。
本项目采用交互式地图游戏的方式，开发了一套实体儿童玩具，以纸质游戏地图为载体，将科学知识融入游戏地图设计及游戏交互方式设计过程。通过卡牌或掷骰子的简单交互方式引导用户使用地图，随机性的交互可以使用户全方位、多角度地了解某知识体系，从而改进原本静态的、单维度的知识传递形态。单人或多人互动参与，使受众在娱乐的同时，了解更多科学知识，注重知识的双向交互式传递。基于受众的科技知识经验，引导受众积极主动参与知识的理解与实践，鼓励受众进行自主探究式学习，而非单向、被动、机械地接受科学原理。
以鸟类科普为主题，根据文献资料了解鸟类的历史演进、生理结构特征、物种分区及生活习性，可进一步将鸟类分为六种。对不同鸟类的行为、生活习性、生存劣势进行归类总结，并通过问卷访谈与观察法等调研，结合交互方式相关文献，总结归纳出不同鸟类对应的6种属性维度（觅食类别、栖息属性、飞行属性、行走属性、生存环境属性、生理属性）的交互动作，并将属性维度归纳为简易名词（小虫、树木、高山、陆地、湖泊、排便），便于低龄儿童进行抽象认知联想与具象记忆（见表1）。
表1 鸟种分类
鸟类科普游戏主要设计为以下几个环节：抽签选择游戏角色（鸟类）；选择路线；认识卡牌上的知识点，记忆知识点对应的交互方式（后退/前进/补充能量），初步认知游戏规则；通过小手牌强化知识点与交互动作的对应关系；通过投掷骰子，决定后续的基础游戏动作；识别所在地图上的图案，完成图形对应的交互动作，隐形强化知识点记忆；反复上述操作，直至到达相应目的地。
通过大卡牌展示鸟类属性特点，运用通俗的语言将知识与交互方式相对应。手持式鸟类角色卡牌正面为各鸟类代表品种，卡牌背面为知识点对应的游戏交互动作（见图4）。
图4 手持式鸟类角色卡
通过文献调研和问卷访谈等基础数据收集，制定初步游戏架构；采用实验法，在不干预研究对象的前提下，引导研究对象认识和使用儿童科普游戏地图和道具，如逐渐改变地图变量（变换地图、增强或减弱地图难度）测试不同地图对游戏体验的影响，改变卡牌知识难度、测试儿童在不同难度下对交互方式的理解与记忆程度。经过系列观察与对比实验，项目组不断优化游戏地图，调整知识点难度与游戏交互方式，并针对不同年龄段儿童认知特点，设计了不同难度的游戏地图和交互模式（见图5）。
图5 不同难度的游戏地图和交互模式
罕见病是指那些发病率极低的疾病，根据世界卫生组织的定义，罕见病为患病人数占总人口0.65%～1%的疾病。国内为人熟知的罕见疾病包括苯丙酮尿症、地中海贫血、成骨不全症（俗称玻璃娃娃）、高血氨症、有机酸血症、威尔森氏症等。
中国罕见病发展中心整理出了269种罕见病名录，其中相对常见的有24种，包括“渐冻人”“瓷娃娃”“企鹅人”“不食人间烟火的孩子”等。“白塞病”患者在我国估计超过100万人，亦无公认的根治办法。而我国“渐冻人”群体估计有20万人，“瓷娃娃”有10万人。
通过大卡牌展示罕见病症状特点，运用通俗的语言将知识与交互方式相对应。手持式罕见病角色卡牌正面为该类代表名称，卡牌背面为知识点对应的游戏交互动作（见图6）。并针对不同年龄段儿童的认知特点，设计不同难度的游戏地图和交互模式。
图6 手持式罕见病角色卡
本项目的难点在知识梳理内容与游戏地图的结合方式上，如何把知识准确、简洁、有趣地融入游戏地图及交互方式中，让受众既能学习到相应知识又能满足娱乐需求。
本项目最终以交互式游戏为载体，通过创新游戏地图设计和游戏交互方式设计，让用户在娱乐的同时，达到学习科学知识的目的。该形式注重知识的双向交互式传递，在受众的知识与经验上，引导受众积极主动参与知识的理解与实践，鼓励受众通过自主探究式学习、与自我或他者互动学习。通过本项目，我们认识到科普寓教于乐的重要性，更加清晰了解游戏制作的重难点，从实际调研中，感受到了儿童科普游戏给儿童和家长带来的乐趣。
杨媛媛：《科技馆科普文化衍生品开发探究》，《科技视界》2016年第27期。
王俊卿、孙颖：《科普博物馆衍生品开发设计研究》，《价值工程》2016年第2期。
赵梅：《博物馆的最后一个展厅—— 浅论博物馆文化产品开发》，载《2014年学术前沿论坛文集》，2015。
吴凡：《科普场馆展教衍生品的现状与发展对策》，《科技馆》2008年第2期。
智研咨询集团：《2017-2022年中国衍生品行业市场深度调研及投资前景分析报告》，2017年2月。