大量的健康益处与增加体力活动有关，如心肺和肌肉健康，以及对体重状况的积极影响[ 1- 3.］．此外，有证据表明体育活动对认知能力和亲社会行为有积极影响[ 4］．然而，世界各地的大多数儿童和青少年并没有达到世界卫生组织建议的每日身体活动[ 1， 5］．

一个解决方案是每天使用主动交通工具，这有实质性的积极影响[ 6］．此外，积极参加体育活动的儿童和青少年更有可能采取健康的行为，童年时期积极参加体育活动的生活方式往往会转移到成年时期[ 7- 9］．总的来说，儿童时期充足的体育活动可以避免与肥胖相关的不良健康影响，并通过持续有规律的体育活动行为，从而使成年后的生活更健康[ 10］．步行和骑自行车的健康益处包括显著降低癌症死亡率、心血管疾病和肥胖发病率的风险[ 11， 12］．虽然主动运输涉及创伤性事故和暴露于不良空气质量等风险[ 13， 14]，与开车相比，骑自行车对健康的好处明显大于骑车的风险[ 3.， 15， 16］．以交通为基础的积极体育活动也可带来气候保护和环境效益[ 17]以及减少学校周围交通流量的可能性[ 18］．

尽管主动交通工具对增加身体活动有很多好处，但在瑞典，只有57%的6-15岁儿童在春季和秋季使用主动交通工具上学，冬季的比例更低，为48% [ 19］．儿童和青少年减少使用主动交通工具的趋势是全球性的，如果不采取干预措施改变这一趋势，预计这一趋势将继续下去[ 20.- 22］．增加日常体育活动，例如使用主动学校交通工具(AST)，也是世界卫生组织增加体育活动全球计划的优先领域[ 23］．

本研究的重点是AST，其中非机动方法应用于家庭和学校之间的交通。因此，AST可以增加儿童急需的日常体育活动。然而，考虑到机动交通有许多吸引人的地方，如便捷性、不受天气影响和避免旅行链，采用AST可能具有挑战性[ 24］．相比之下，AST需要体力消耗，并受天气条件的影响，后者可能是瑞典北部的一个重要因素。此外，家长的担忧，如基础设施的可用性、距离、时间、交通安全以及与其他需要交通工具的活动的兼容性，形成了AST解决方案必须克服的额外障碍[ 25， 26］．尽管存在这些挑战，但只要AST的动机方面(例如，促进团结和参与)得到充分实现，冬季AST的成功是有可能的[ 27］．

游戏化指的是在非游戏环境中应用游戏元素，如游戏规则、徽章、积分和排行榜。游戏已被证明具有强大的激励因素，驱使人们去从事不吸引人的活动。 28]例如在下雪的冬天骑自行车[ 27]以及使用主动交通工具代替机动交通工具[ 29］．此外，一些著名的模型和框架，如Octalysis [ 30.]、力学-动力学-美学[ 31]和Hexad [ 32已经被提出来帮助研究人员和从业者将游戏化应用到不同的领域。此外，广泛传播的商业游戏，如Pokémon GO，已被证明对儿童和成人玩家的身体活动和健康有积极影响[ 33- 35］．

最近的研究表明，使用游戏化来促进儿童和青少年的体育活动，以鼓励和激励行为转变为积极的体育生活方式。Quintas-Hijos等[ 36)探讨了游戏化在五年级和六年级体育教学中的应用。研究结果证实，游戏化提供了更全面的积极感觉、乐趣、创意灵感、自主学习、动力和数字休闲选择。Corepal等[ 37)在北爱尔兰的一所中学进行了游戏化干预。StepSmart挑战赛是一项针对青少年的干预活动，通过团队和个人竞争，使用动机和激励来改变他们的体育活动行为。另一项研究在学生中使用每周挑战，他们在干预后获得徽章、奖杯和奖励，以改善心肺健康和加强积极的体育活动行为[ 38］．在另一项研究中，Lindberg等人[ 39他开发并评估了一款由传感器驱动的棋盘游戏，在这款游戏中，玩家通过解决物理和教学任务来在一个大型棋盘上完成动作。结果表明学习效率、玩家粘性和努力度都有所提高。最后，Comeras-Chueca等[ 40研究人员对超重和肥胖儿童和青少年玩电子游戏的情况进行了系统评估。他们的研究结果表明，积极的电子游戏对身体质量指数和体脂率有明显的积极影响，但它们对肌肉健康、无脂肪质量、腰围和运动能力的影响尚不清楚。

除了支持儿童的身体活动外，游戏化还被用于促进AST，并取得了显著的效果[ 41- 44］．库姆斯及琼斯[ 41他们发现有证据表明，参与游戏化的孩子，使用带有奖励机制的跟踪技术，鼓励他们步行和骑自行车上学，增加了他们的AST时间和身体活动水平。具体来说，每周的积极旅行增加了，在学校通勤时间中适度到剧烈的体育活动与孩子们使用游戏化系统的天数之间存在正相关。在另一项基于游戏化元素的研究中，参与者通过敲击“Beat Boxes”(安装在游戏区域不同位置的射频识别扫描仪)记录他们的步行和骑自行车旅行，并获得积分和奖励[ 43］．这项研究的结果显示，参与者的身体活动水平有所提高。关于同一项目的另一项研究表明，集体奖励、社会影响和探索是参与干预的关键激励因素[ 44］．

2020年，我们推出了一款新颖的分布式多人游戏《井- tac - training》，用于促进工作场所的主动交通[ 45］．一字棋训练是一种对三字棋游戏的改编，玩家通过完成与主动交通和可持续工作习惯相关的各种任务来与其他团队竞争。游戏可以通过定义玩家要完成的任务来定制。通过这种方式，游戏系统可以应用于广泛的环境，例如儿童的AST。

这项研究的重点是瑞典北部，特别是Luleå市，该市人口为77,832人，其中7492人是2019-2020学年就读1-9年级的学生[ 46］．市政当局拥有广泛的自行车和行人道路网络，在冬季条件下维护道路方面拥有强大的专业知识(例如，犁和撒沙子和盐)，使机动和非机动交通全年可行。

尽管非机动交通是可行的，但使用AST的儿童数量一直很低。由于努力在学校推广AST，这种情况最近有所改善。第五(SR)和第六(AKL)作者实施了之前的干预措施，以促进基于授权和非数字游戏化的AST [ 47］．为了扩大干预规模，数字游戏化AST工具至关重要。

这项研究是多学科项目“儿童主动交通可持续创新”的一部分。该项目的目标之一是创造关于应用游戏使儿童参与有利于AST的行为改变的新知识。此外，该项目与教师、学生和家长共同设计基于课程的学习活动，以激励和参与AST。

我们的目的是调查一字棋训练游戏如何适合于学龄儿童推广AST，如何提高其适用性，以及学龄儿童希望在AST游戏中加入哪些游戏化元素。因此，我们做出了以下贡献:(1)对游戏及其技术实现的描述，(2)在Luleå上与学生进行形成性评估，以测试游戏概念对AST的适用性，(3)根据形成性评估结果通过添加功能来改进游戏，(4)展示从学生那里收集的其他AST游戏化想法，并将这些想法映射到Octalysis游戏化框架[ 30.以及(5)基于这些想法的下一个迭代开发的一字棋训练的路线图。

本研究采用混合方法，包括定量方法和定性方法。该研究的核心部分是基于最终用户、大学生和小学生的贡献的迭代式、以用户为中心的一字棋训练游戏开发。此外，我们还通过问卷调查和焦点小组访谈对游戏进行了形成性评估，以探索小学生对AST游戏化的体验和想法。本研究的总体研究设计如所示 图1．研究的4个阶段将在以下部分详细解释，然后是伦理声明。

Tic-Tac-Training最初是为工作场所开发的，采用以用户为中心的设计方法，设计师在Luleå市政当局的背景下迭代构建了一系列设计原型[ 45］．工作场所版本的Tic-Tac-Training使用Scrum敏捷开发方法实现[ 48通过这种方式，开发者(3名游戏工程专业的大学生)、scrum管理员(第一作者)和产品所有者(Luleå市政当局和第三作者)每两周召开一次scrum sprint回顾和计划会议。

形成性评价的目的[ 49是在Luleå上测量一组小学生对“一字棋训练”游戏的看法，这将指导游戏开发过程的迭代。特别是，我们试图通过探索可用性、动机和预期影响等方面来了解儿童对促进工作场所主动交通的游戏的反应。

在形成性评估结果的基础上，2名信息技术专业的大学生通过添加新功能继续开发，使游戏更适合AST。 48如上所述。这两名学生不同于最初的学生开发小组。

2017年，有两个班40名12-13岁的儿童参加了第五和第六作者的非数字AST干预。干预结束后，33%(13/40)男生和50%(20/40)女生知情同意参加每组4-7名学生的焦点小组访谈。他们被要求讨论参与干预的经验，涉及他们在干预期间拍摄的照片;研究结果已在其他地方发表[ 27］．此外，我们要求参与者讨论他们关于开发数字游戏以支持AST干预的想法和想法;这些数据在本研究中呈现。

对焦点小组访谈数据进行转录和定性内容分析[ 53]，以确定游戏化理念。一旦这些想法被记录下来，第一作者就会通过Octalysis游戏化框架来分析它们。 30.］．这个框架在游戏化领域很有名，包括8 核心驱动其中可以放置各种游戏化元素。第一个作者将孩子们的想法映射到核心驱动，然后，基于这些想法，为每个核心驱动推导出具体的功能建议，这些建议可以在下一个开发迭代中实现。其他作者验证了映射和特性建议，形成了最终的特性路线图。

这项研究是根据瑞典研究法律和世界医学协会《赫尔辛基宣言》的伦理原则进行的。本研究获得了Umeå，瑞典地区伦理委员会(2018-10-31M)的批准。参与实验的学生及其家长提供知情同意。所有学生都被告知参加或不参加的可能性，以及他们可以在任何时候决定退出。

在本节中，我们在呈现形成性评估结果之前描述了工作场所版本的一字棋训练的实施细节。首先，我们描述了游戏的概念，然后是游戏的架构和实现细节。

本节报告了16名学童对工作场所的一字棋训练的看法。我们的分析结果是根据调查问卷部分:可用性、动机和影响来呈现的。

我们开发了新功能来克服已发现的缺点，改善整体玩家体验，并促进团队合作。我们开发了分数、等级、排名和奖励系统来保持玩家的积极性，让他们长期沉浸在游戏中。我们设计了两种奖励类型的奖励系统:Lucky Cell和Task Master。幸运细胞奖励是通过捕获带有标签的细胞来获得的 幸运的细胞（ 图5A)，随机分布在游戏棋盘上。任务大师奖励给第一个完成一定数量任务的玩家( 图5B). match创建者为Task Master定义任务类型。所有可用的奖励都列在 信息火柴盒( 图5G)，玩家在赢得奖励后会立即得到通知。

我们还执行了一个包含20个关卡和5个等级(徽章; 图5C).玩家每升5级就会获得一个新的排名。玩家通过从各种游戏活动中收集经验值(XPs)来获得等级和排名( 图5H)，无论是作为个人(例如，幸运细胞，任务大师和捕获细胞)，还是作为团队(例如，连续4次并赢得比赛)。玩家的个人资料显示了当前的等级，等级和XPs ( 图5D)。

我们重新设计了用户界面，使其更加丰富多彩，更加一致，更能吸引孩子们( 图5)．我们使用一致的颜色、对话框、通知、按钮和图标来减少学习曲线。此外，我们在通知和弹出窗口中使用动画来吸引用户的注意力，让游戏看起来更动态。此外，每当玩家完成一行，阻挡一行，获得奖励( 图5A和B)，获得一个升级，或捕获一个单元格，游戏以一个简短的弹出消息回应，显示获得的XPs。XP信息和进度条( 图5C和D，旨在激励持续的游戏玩法。

为了改进通知系统，我们添加了支持电子邮件来传递重要通知(例如，比赛开始或结束)，并创建了新类型的通知，例如当一个连续4次的机会被采取，一个单元格被采取，另一个团队的连续4次机会被阻止，玩家的团队的连续4次机会被阻止，比赛开始，比赛结束，玩家获得幸运单元格或任务大师，以及玩家获得新排名。玩家可以选择加入或退出通知( 图5E)，并浏览通知历史记录( 图5F)总结比赛中的所有活动。

由于评估参与者不喜欢比赛，我们实施了一个1队比赛模式，让玩家合作尽快满足结束条件。此模式可作为基于协作的未来任务的基础。

最后，我们实现了通过Facebook或谷歌帐户登录。更深层次的社交媒体整合(如联系人列表和论坛)仍有待实现。我们预计，将社交媒体账户整合到游戏中将使玩家更方便地玩游戏，并为未来的功能扩展和与其他系统的互联创造新的可能性。

除了基于形成性评价开发新功能外，我们还询问了另一组学生(13/33,39%为男性，20/33,61%为女性)，他们希望在AST游戏中看到什么功能。然后，我们将收集到的想法映射到Octalysis游戏化框架提出的8个游戏化核心驱动力[ 30.——意义、授权、社会影响、不可预测性、回避、稀缺性、所有权和成就——并为一字棋训练创造了未来功能的路线图。结果显示在 多媒体附件2［ 30.］．

我们介绍了一字棋训练游戏的概念和技术细节，该游戏旨在促进工作场所的主动交通。最初的游戏是基于团队间的竞争，并没有提供持续游戏玩法的动机。通过分析瑞典北部学童的形成性评价所收集到的主观认知，我们发现这种方法并不适合学童，因为他们通常更喜欢合作而不是竞争，并且对于一款好游戏应该是什么样的看法与成年人不同。因此，基于形成性评估结果，我们开发了具有新功能的新版本的游戏，旨在使游戏更有趣，更吸引学生，激励长期参与游戏玩法，并增加合作。此外，我们通过焦点小组访谈从另一组学童中收集了AST游戏化的想法，并将发现映射到Octalysis游戏化框架中。在这些想法的基础上，我们为未来的Tic-Tac-Training功能制定了路线图。

在形成性评估中，我们询问了参与者关于游戏对友谊、体育活动和环境的预期影响的意见，这些都是游戏的潜在主题。结果大多为阴性，如 表3．一个可能的解释是，参与者只玩了一次游戏;纵向研究可以揭示不同的结果和详细的原因。另一个可能的解释是，游戏未能激励参与者玩游戏 头脑，参与者认为这只是老师给他们的一个任务。这一解释得到了一位参与者评论的支持:“我们的老师让我们玩它”(男，11)。从中我们可以学到一个重要的经验:如果玩家被说服自愿长期参与干预，他们可能会更清楚地看到干预的影响。深入探究严肃游戏中的自愿粘性是另一项研究的主题。然而，游戏化已被证明能够支持许多能够促进内在动机和粘性的因素。 28］．此外，动机理论可以帮助解释游戏中是否存在必要的动机组件。例如，自我决定理论的组成部分[ 55自主性、能力和相关性——并没有完全得到学童玩的最初版本的一字棋训练的支持。这款游戏支持有限的自主权，允许玩家在游戏棋盘上任意移动。通过允许玩家自定义他们的个人资料和头像，并创建他们的比赛，可以增加对自主权的支持。此外，添加XPs和关卡可以被视为提升能力的方式，而团队游戏、单队比赛和聊天等协作功能可以支持相关性。未来的纵向评估可能会显示一字一字训练的新特征将如何支持自愿参与和动机理论，如自决理论，以及形成性评估中收集的感知影响是否有任何变化。

一字棋训练的新功能之一是通过OAuth授权协议连接Facebook和谷歌等社交媒体账户。通过导入好友列表，整合基于社交媒体的讨论，甚至将游戏整合到Facebook等社交媒体平台，这种联系为游戏中进一步使用社交媒体提供了基础。孩子们也提出了这种社交媒体整合的建议，他们为AST游戏化提供了想法，游戏与流行社交媒体平台的连接能力增加了大规模推广的潜力。这就带来了网络环境中不可忽视的隐私和安全等威胁。大多数社交媒体账户都对儿童有年龄限制，但低于年龄限制的儿童成为社交媒体的狂热用户并不罕见。例如，根据Ofcom的一份报告，2020年，英国5-7岁儿童中有30%使用社交媒体，8-11岁儿童中有44%使用社交媒体[ 56］．利用公开信息，可以建立可用于犯罪目的的人员详细档案。 57］．此外，社交媒体可能成为网络欺凌的背景。 58］．在将社交媒体账户整合到一字棋训练中时，必须采取与一般使用社交媒体相同的预防措施。为此，存在许多社交媒体隐私指南，例如Internet Matters提供的社交媒体隐私指南[ 59这是一家致力于促进儿童在网络环境中的安全的非营利组织。

路线图的新井棋训练功能提出 多媒体附件2形成下一个发展步骤的基础。这些想法很好地映射了游戏化的核心驱动力。 30.];只有一种动力，不可预测，没有从孩子们的想法。总的来说，收集到的游戏化想法表明，小学生有能力根据他们对不同游戏的知识和经验发展出不同的想法。这支持了之前的观察，即儿童拥有作为游戏共同设计师的资产，如创造力，关系和情感影响。 60］．虽然我们没有必要为游戏的成功提供所有的核心驱动，但支持其中的许多核心驱动能够帮助游戏吸引同一年龄段的不同玩家类型。关于玩家类型，存在一些有助于理解玩家之间差异的模型，如Bartle的杀手、成就者、探索者和社交者。 61];Keirsey的《四种气质》[ 62];Bateman等人的人口统计游戏设计2模型[ 63];Marczewski的Hexad模型[ 32］．《Tic-Tac-Training》的未来版本可能会使用一个或多个这样的模型来识别每个玩家的类型，并相应地调整游戏玩法。例如，任务类型可以根据玩家喜欢的游戏机制类型自动定制。

由于路线图中提出的功能来自孩子们的想法，我们希望它们能够帮助提高游戏的动机、吸引力和瑞典学童的参与度。特别是，在游戏中拥有一个可进化的角色对许多学生来说似乎很重要。拥有一个个性化的角色能够支持自我决定理论的自主成分[ 55，因为玩家自愿控制自己的角色及其进化。当玩家通过完成任务和收集游戏玩法数据(例如通过传感器)来发展角色的技能时，能力组件就会得到提升。自主性和能力被认为是培养内在动机的基本心理需求[ 55];因此，游戏的未来版本将增加内在动机的潜力。然而，这仅仅是推测，直到路线图功能被实施，并在未来的研究中衡量其效果。

如在 多媒体附件2在游戏中，虚拟角色的使用是为游戏玩法建立更深层次意义的一种方式。开发和照顾角色能够推动持续的游戏玩法，这是支持行为改变的重要因素。与建立更深刻意义相关的另一个潜在游戏化元素是叙事的使用。尽管这些内容并未出现在儿童的想法中，但叙述和故事却是许多游戏中的关键激励因素。 28］．此外，研究表明，叙事有助于增加儿童的身体活动[ 64］．

孩子们经常提到的另一个路线图理念是在游戏中添加货币，用于购买道具和开发虚拟形象。这一理念很常见，许多免费手机游戏都提供使用真实或游戏内货币购买道具和技能的功能。获得游戏内货币的能力与能力有关，因为它是成功完成任务的直接结果，而在游戏世界中购买则支持玩家的自主性。如果购买是与他人分享的(游戏邦注:如装饰玩家的头像并与其他玩家分享)，那么自我决定理论中的相关性也会得到支持。在创造和分享内容(如照片)以及通过社交媒体与其他玩家互动的想法中，对关联性的需求也很明显。

尽管有一些贡献，但这项研究有一些局限性。首先，尽管16个参与者被认为是在用户测试中识别问题的足够数量[ 50]，研究结果无法就比赛的影响得出更深层次的结论。第二，样本只包括瑞典六年级的学生。虽然这项研究的背景是瑞典，但拥有来自不同国家和年龄组的更多样化的参与者将使结果更具普遍性。我们假设，这些结果至少可以适用于北欧国家的其他北部地区，因为它们在许多方面与Luleå相似，但这仍有待测试。第三，没有对游戏的更新版本进行评估，以衡量新功能对学童对游戏的看法的影响。形成性评估是在2019冠状病毒病全球爆发之前的2020年2月进行的。由于大流行和限制，我们没有机会评估这项研究中的新特征。