数学是其他各科学习的基础,不仅是知识、公式的学习,更重要的是数学素养的养成,而义务教育阶段的数学教育一直是游戏化学习的重要应用领域。精心设计和开发的教育游戏不仅可以让学生在场景任务下进行沉浸式学习,还可以让学生降低学习过程中枯燥感,提高学生的参与度。许多研究表明,数学教育游戏不管是在评价学生学习方面,还是在提高学生数学认知、数学技能等方面都具有独特的优势。传统的数学教育游戏在设计和评价方面存在某些弊端,例如并未给出详细的游戏任务设计方法,在游戏反馈阶段也无法对学生的知识掌握模式给予精准的反馈。基于项目反应理论和经典测试理论的传统的教育评价方式能够对考生分数和能力给予相应的评价,但却无法精确化得出学生关于知识掌握的相关结论。针对学生游戏结果的反馈也仅停留在游戏的通关结果、获得的虚拟奖励等基础反馈层面。本研究试图在认知诊断理论、流理论等相关理论的指导下,以Uuity3D作为开发工具,开发一款数学教育游戏《小小考古员》,详尽说明游戏任务的开发过程、游戏任务之间存在的逻辑关联、以及游戏数据收集和分析等方面。在游戏中,学生完成系统推送的所有关卡,根据学生对所有关卡的掌握情况得出结论,为学生显示相应的诊断报告,针对学生薄弱点进行补救教学,并对学生未通过的关卡进行二次闯关,探索补救教学的效果。研究采用文献分析法、问卷调查法、实验法等研究方法,按照“文献综述——理论研究——相关案例分析——教育游戏模型构建——教育游戏开发——游戏应用效果与验证”的研究思路开展研究工作。下面将概括研究内容与相关成果。（1）文献综述与理论研究。本研究通过分析和阅读大量相关文献,了解前人在认知诊断及数学教育游戏领域方面的研究,进而提出研究问题,详细的阐述相关理论并完善概念界定。（2）融入认知诊断的数学教育游戏模型的构建。通过对以往传统数学教育游戏模型的分析,借鉴其可行之处,结合认知诊断理论,最终构建出包括“任务模型”、“学生模型”、“教师模型”三大基础模型的游戏功能模型。（3）融入认知诊断的数学教育游戏的设计。首先结合相关理论分析游戏需求,其次阐述游戏化教学设计,对学习者、游戏化教学内容等方面进行分析,然后对游戏设计的原则进行阐述,最后根据以上三小节的内容对游戏主体,包括游戏元素、游戏任务、游戏反馈等方面进行详细的设计。（4）融入认知诊断的数学教育游戏的开发与应用。实例开发阶段,以分数加减法作为学习内容,以unity3D为开发工具,c#为开发语言,实现游戏开发。游戏开发完成之后,通过实验法收集学生游戏数据,对学生的游戏行为以及认知属性模式进行分析。对学生在游戏过程中产生的流体验进行问卷调查,结果显示学生产生了较高的流体验,认知诊断的判准度和游戏任务区分度都较高,学生在补救教学后认知属性掌握程度有所提升,并且探究了学生在完成游戏任务的过程中存在的差异。由于研究时间和研究者能力有限,在游戏的设计与开发方面多有不足,在未来的研究工作中,将进一步弥补和完善,以取得更好的研究成果。