随着信息技术的发展,人类的游戏从现实世界扩展到了虚拟的世界中。计算机游戏已经成为不分年龄、性别、种族和地域的广受大众,尤其是青少年喜爱的娱乐形式。在过去的一些年里,教育工作者尝试着参与设计和使用计算机游戏用于教育教学,从而产生了教学游戏的概念。这种尝试已经取得了丰硕的成果。教学游戏是电脑游戏的分支,国内外对其的研究主要集中在理论研究,应用研究和设计研究三个方面。电脑游戏对学生认知和人格方面有不可小觑的影响,这些影响与电脑游戏善于运用隐喻等叙事技巧密切相关,也受惠于电脑游戏的作用机制。尽管国内对电脑游戏的评价总体趋于负面,但是根据布鲁姆认知层面教育目标分类理论,论文建构的三维评价架构可以提高教育游戏的正面效应。商业化电脑游戏的设计存在大型化、智能化、网络化的趋势。当前的教学游戏仅仅局限于针对某个知识点的动画小游戏,存在着课件化、简单化的问题,从而限制了教学游戏的应用。丰富教学游戏的形式和内容,顺应电脑游戏的发展潮流,走大型化、智能化、网络化之路,是教育游戏真正作用于学生的认知、情感、价值观和态度的必然要求。要实现这些趋势,其技术必由之路是组件化。组件化的目的是将电脑游戏中的某些成分设计成可以拼接的“标准件”,从而简化教学游戏的设计。论文详述了组件化的原理,方法和具体实现步骤,并以实例说明了从面向对象向面向组件平滑过渡的方法。以近三年流行游戏排行榜中前10名游戏做为样本,论文析取出较为稳定的游戏设计核心要素,即场景布设,角色智能行为和交互技术三大类。每一大类根据组件化的独立性、基础性、通用和简化原则可以进一步细化,论文分析了其中的关键技术和相关算法,并以UML类图,时序图或用例图等形式加以描述。场景是游戏中虚拟世界的图景。从内容看,场景分为室内场景和室外场景；从功能看,场景分为基础类,应用类和效果类。室外场景的组件建构主要涉及：地形的生成技术、外部地理模型数据的导入技术、表面纹理的处理技术等方面；室内场景的组件建构,重点在于表面纹理渲染、观察点设置和三维投影变换相结合的天空盒设计。论文也对游戏常见的特效：粒子系统、雾和水面效果等功能的组件封装给予了关注。结合组件设计原则分别对场景建构中的基础类,应用类和效果类分门别类地予以分析并给出了相应的组件接口设计蓝图。游戏中的角色行为是指由计算机自动生成的游戏者的对手,伙伴或“群众演员”在游戏的进程中对外界刺激所做出的各种反应。按照其行为特征,角色行为可以划分为自主角色行为和非自主角色行为两类。论文分析了非自主角色行为的动作和行为的生成原理；自主角色行为的内部行为和外部行为构成机理。其中自主角色的智能行为都可以在神经网络和遗传算法等技术的基础上进行组件设计预处理。根据社会行为理论,论文例举教学游戏中教师和学生角色,展示了基于职业的角色建模的基本思路。对于自主行为角色,组件设计聚焦在行为模型构建方面。交互技术是游戏者与游戏或游戏中的其他游戏者之间互动的技术支持。包括常见的交互设备和交互媒介。比较典型的交互技术如三维状态下的鼠标拾取、网络环境下的文本传输、语音、视频的捕获,传输和回放,外部设备驱动的设计等等,这些都能以组件的方式予以封装。论文最后通过场景搭建组件,视频捕捉回放组件的设计与测试实例证明了组件在不同语言环境下表现的一致性,从而证实了组件化可以大大简化游戏设计过程的观点。