分析性游戏以研究为目的探索一个问题或一个领域。为了研究分析性游戏设计、执行和使用的改进，大量的研究正在进行。此外，许多领域的技术快速发展，如人工智能和虚拟现实，使得说明这些新能力的优势和限制变得更加引人注目。在游戏设计中，数字手段的使用往往被视为一个单纯的技术因素，与平台选择、主持人支持和数据记录过程有关。在这项工作中，我们建议转变视角，从以技术为导向的设计选择标准转向对设计选择的更广泛评估。事实上，技术的引入（即自动化和自主化）不会导致任务的替代，而是会内在地改变游戏环境。这项工作引入了一个框架，为分析性游戏的不同设计阶段中需要考虑的方面提供了结构化的指导，包括采用自动化和自主性的潜在影响。提出的方法是基于以前在基于模拟的严肃游戏、模型驱动工程和人因工程领域的研究。该框架被应用于一个知识获取分析游戏作为案例研究。

关键词：严肃游戏，分析性游戏，知识获取，设计框架，模型驱动工程，人因工程

1 引言

严肃游戏的第一个定义出现在[1]中，指的是用于改善教育的游戏。随着时间的推移，其他几个定义也被提出来了[2]，这些定义将其确定为主要目的不是娱乐的游戏。尽管严肃游戏领域的大多数研究都集中在学习游戏上[3]，但它们也可以为其他目的服务。例如，在严肃游戏的游戏性/目的/范围（G/P/S）分类法[4]中，目的维度允许根据游戏的功能进行分类，即信息广播、培训或数据交换。数据交换游戏的具体目的是 "从[...]玩家那里收集信息"[4]。一些作者泛指以收集数据为目的而设计的游戏[4]，而另一些作者则根据收集这些数据的具体目的（例如，为了实验、研究或操作目的）来区分游戏[5]。按照[6]，我们将使用分析性游戏这一术语来表示具有实验或研究目的的游戏。因此，分析性游戏可以被纳入数据交换严肃游戏的范畴。像其他严肃游戏一样，分析性游戏使用模拟作为一种手段，使玩家沉浸在模拟环境中[7]，在不同的抽象层次上模仿参考系统。参与者有一个特定的角色，需要评估情况，发现未知的东西，并运用他们的知识和技能来解决情况所带来的问题。分析性游戏的主要目的是研究参与游戏的过程（如认知、行为和身体）。分析性游戏的一个具体类别是知识获取分析性游戏（K2AGs）[8]，它支持知识工程和知识获取（KA）的决策支持和认知系统设计。知识获取技术的目的是收集、构建和组织专家知识。这些技术有几个缺点，如时间效率低下，有偏见和无法获得隐性知识（例如，[9]）。为了克服这些限制，知识工程领域正在探索使用游戏（例如，[10]）。具体来说，K2AGs研究决策，重点是信息处理策略、不确定推理和决策周期（即情境评估、情境意识和决策[11]）。游戏设计在游戏科学研究中得到了广泛的讨论，但大多数工作都集中在游戏工件本身的设计上[12]。最近，研究认识到需要考虑不同层次的设计，即游戏工件的设计和与它试图告知或支持的社会技术系统问题有关的游戏设计[12]。为了给分析性游戏的设计者和使用者提供一个结构化的指导，在本文中，我们提出了一个设计框架，它建立在[13]在基于模拟的严肃游戏的背景下提出的方法之上，并且补充了K2AG设计形式化的工作，它侧重于游戏工件[14]。具体来说，建议的解决方案旨在更好地将技术和非技术的游戏设计决策正规化，包括超越单纯的游戏平台的方面。事实上，我们建议明确说明与自动化和自主性（A&A）有关的方面。自动化是指 "通过[......]自动手段操作或控制一个过程的技术、方法或系统，如通过电子设备，将人类的干预减少到最低限度"[15]，而自主性是指机器（硬件和软件）在重要的不确定条件下长时间独立执行而不需要外部干预的能力[16]。A&A代表的能力可能会提供有趣的机会，并可能大大支持分析性游戏。例如，玩家在空间（即分布式游戏）和时间上不在同一地点的分析性游戏，具有非常复杂的裁决需求的游戏或非游戏角色（如部队或对手）可能有用的游戏。在过去的几十年里，自动化和后来的自主性的好处已经被探索和明确讨论（即[17]）。然而，如果在设计阶段没有正确解决人与系统整合的因素，它们在游戏中的使用可能会对收集的数据的质量产生负面影响。事实上，它也被证明了它们的引入意味着性能、工作量和情景意识之间的权衡（即，[18]）。在分析性游戏中引入A&A将从本质上改变游戏环境。这可能会影响人类（如玩家和主持人）与这种环境的互动方式以及分析中的决策过程。为了建立对该问题的共同理解，并为分析性游戏的初步设计选择中需要考虑的方面提供初步指导，在整个框架中包括了自动化和自主性采用的评估方法。了解这些方面将有力地促进所采用的严肃游戏的科学严谨性，通过促进负责任地和适当地使用现有技术来进一步开发分析游戏的能力。事实上，这将有助于做出明智的设计决策。建议的框架建立在数十年来在人的因素和认知工程领域进行的研究之上。我们希望这项工作不仅可以作为设计的指南，也可以作为严肃游戏社区进一步研究的指南，同时也可以作为通往其他科学领域的桥梁。

本文的其余部分组织如下。第2节提供了严肃游戏在工程实践中的使用和游戏设计形式化的一些背景；第3节讨论了A&A和严肃游戏；第4节提出了拟议的设计周期，并总结了与分析性游戏相关的人因和认知工程的研究；第5节展示了设计框架在K2AGs中的应用案例；第6节报告了结论。

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