自閉癥兒童3D訓(xùn)練游戲設(shè)計與實現(xiàn)

錢凱豪+顧漢杰

摘要摘要：科學(xué)研究表明，通過積極游戲訓(xùn)練可以緩解甚至治愈自閉癥。根據(jù)美國英格索爾自閉癥兒童社交游戲訓(xùn)練指南，使用Unity引擎開發(fā)了有針對性的社交訓(xùn)練游戲，用于自閉癥兒童的輔助治療?；?dsMax三維建模以及Unity引擎進(jìn)行程序開發(fā)，游戲模塊包括語言訓(xùn)練、感知、交往等，提高了兒童社交、語言和感知能力。

關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：自閉癥；訓(xùn)練游戲；3dsMax；Unity

DOIDOI：10.11907/rjdk.162276

中圖分類號：TP319文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號文章編號：16727800（2017）001006902

引言

自閉癥又稱孤獨癥，是一種多發(fā)于兒童的癥狀，表現(xiàn)為不同程度的言語障礙、行為呆板、興趣狹隘及人際交往障礙，對家庭造成巨大心理傷害[1]。2014年《中國自閉癥兒童發(fā)展?fàn)顩r報告》數(shù)據(jù)顯示，我國0-14歲患兒可能超過200萬[2]。針對自閉癥兒童的治療，目前較為認(rèn)可的方法之一是游戲。以游戲為媒介，讓兒童通過游戲自然表達(dá)情感、暴露問題，以消除或緩解癥狀。兒童在游戲中學(xué)會自我控制、自我指導(dǎo)、自由表達(dá)、接納自我[3]。

研究表明，輕松的游戲活動可以幫助自閉癥兒童學(xué)習(xí)如何與人相處、團(tuán)結(jié)合作，進(jìn)而使孩子社交、語言及感知能力得到進(jìn)一步提高。美國心理學(xué)家Brooke Ingersoll和Anna Dvortcsak博士是自閉癥兒童社交訓(xùn)練項目的發(fā)起者，將游戲的方法應(yīng)用在自閉癥兒童身上，取得了非常好的效果，獲得了很多家長認(rèn)可，他們編著了《自閉癥兒童社交游戲訓(xùn)練指南》，指導(dǎo)家長進(jìn)行訓(xùn)練。隨著游戲引擎技術(shù)發(fā)展，3D游戲等新型游戲發(fā)展很快，本研究依據(jù)《自閉癥兒童社交游戲訓(xùn)練指南》的游戲療法理論，為自閉癥兒童開發(fā)了3D訓(xùn)練游戲，豐富了游戲訓(xùn)練方案。

1游戲模塊設(shè)計

面向自閉癥兒童的訓(xùn)練游戲設(shè)計，旨在引導(dǎo)自閉癥兒童參與語言、溝通、社交模仿等訓(xùn)練環(huán)節(jié)，提高兒童的社交、語言及感知能力。自閉癥訓(xùn)練強(qiáng)調(diào)交互式教導(dǎo)技術(shù)與直接教導(dǎo)技術(shù)，這與游戲媒體的人機(jī)交互強(qiáng)反饋存在共通之處?；诖嗽O(shè)計游戲結(jié)構(gòu)如圖1所示，設(shè)置語言訓(xùn)練游戲、感知游戲、交往游戲等游戲主模塊，訓(xùn)練相應(yīng)能力。

1.1語言訓(xùn)練游戲模塊

語言訓(xùn)練主要涉及表達(dá)性語言、接受性語言、示范擴(kuò)展語言的教導(dǎo)技術(shù)，本文設(shè)計了詠鵝、拔蘿卜、填詞造句等小游戲進(jìn)行針對性訓(xùn)練，提升語言表達(dá)能力。詠鵝游戲以唐詩詠鵝作為內(nèi)容題材，設(shè)計色彩鮮艷的古詩意境動畫吸引兒童注意力并復(fù)讀詩詞，以行為主義方式訓(xùn)練其表達(dá)性語言；拔蘿卜游戲設(shè)計了小貓小狗等動物呼朋喚友一起拔蘿卜的故事情境，設(shè)計引導(dǎo)性對話內(nèi)容，以站起來、舉起手、用力拉等指令引導(dǎo)兒童作出正確的行為應(yīng)答，訓(xùn)練接受性語言；填詞造句游戲以兒童較為熟悉的常識設(shè)計斷句提示，比如我站在西湖邊，看到（ ）的荷花，還有（ ）的鴨子，要求兒童將句子填充完整，拓展語言能力。

1.2感知游戲模塊

感知游戲模塊主要涉及有趣的障礙物等教導(dǎo)技術(shù)，設(shè)計了摸大象、芝麻開門、跑酷等小游戲進(jìn)行訓(xùn)練，提升其感知能力。摸大象游戲要求兒童依據(jù)提示去接觸大象正確的身體部位，設(shè)計方法是以點帶面，從局部發(fā)散到整體認(rèn)知；芝麻開門游戲要求兒童從蔬果堆里選擇正確的對象作為鑰匙開啟大門，設(shè)計方法是形狀識別；跑酷游戲要求兒童感知空間障礙物的大小與位置，判斷需要繞開的障礙物，設(shè)計方法是應(yīng)用空間智力感知。這3個小游戲都強(qiáng)調(diào)設(shè)計障礙物的趣味化，引導(dǎo)兒童判斷不同形式的障礙物特征，從而提升感知能力。

1.3交往游戲模塊

交往游戲模塊主要涉及均衡輪換、社交模仿等教導(dǎo)技術(shù)，設(shè)計了過家家、換玩具游戲以鍛煉兒童的社交能力。過家家游戲通過模擬人生的虛擬情境，要求兒童扮演各種家庭角色，作為主人或客人與小朋友進(jìn)行溝通與玩耍，從社交模仿方面提升兒童的社交適應(yīng)能力；換玩具游戲設(shè)計物物交換規(guī)則，引導(dǎo)孩子每隔一段時間與其它角色交換玩具，從均衡輪換方面鍛煉孩子輪換做事的社交能力[4]。

1.4其它功能模塊

其它模塊包含設(shè)置、幫助、登錄等功能。設(shè)置模塊主要用于游戲軌跡、分?jǐn)?shù)等數(shù)據(jù)記錄與顯示；幫助模塊主要為家長與兒童提供視頻教學(xué)，幫其快速了解軟件定位與操作方法；登錄模塊主要用于兒童與家長等不同用戶登錄，查看游戲記錄等。

2游戲元素設(shè)計

本研究的訓(xùn)練游戲?qū)ο鬄樘厥馊后w兒童，因此在游戲元素設(shè)計方面，需要考慮到該年齡層的喜好與適應(yīng)問題。心理學(xué)家研究表明，低齡兒童喜愛較為艷麗明快的色彩，因此在游戲UI、場景設(shè)計及角色設(shè)計時偏向較為鮮艷的色彩，以黃、籃、紅等代表性顏色為主色調(diào)[5]。自閉癥兒童較為敏感脆弱，因此在背景音樂與語音提示等交互音效設(shè)計方面強(qiáng)調(diào)聲調(diào)的柔和，營造輕松的感知氛圍，以保護(hù)用戶心理。鑒于兒童對背景意義的關(guān)注度有限，在游戲進(jìn)程控制方面采用直線型的發(fā)展脈絡(luò)以及弱劇情故事，用以簡化故事的表達(dá)形式，幫助兒童快速理解故事含義；在工具提示等重要反饋機(jī)制上，采用位置明顯、顏色突出、反饋步驟極少的提示信息用以指導(dǎo)操作，降低用戶的操作難度及熟悉時間。

3游戲程序開發(fā)

游戲程序采用Unity引擎開發(fā)， 3D模型通過3dsMax構(gòu)建，UI以及貼圖等圖片素材采用CorelDRAW與Photoshop繪制。

3.1dsMax建模

游戲所需的角色、場景模型均由3dsMax建模完成。場景模型基本采用內(nèi)置模型建模，角色模型以及部分找不到合適組件的場景模型則采用網(wǎng)格建模。建模基本以簡模為主，采用合理分布模型密度、多用面片表現(xiàn)復(fù)雜造型以及保持面與面之間距離的形式，以提高模型的渲染效率。模型經(jīng)過漫反射貼圖與UV貼圖設(shè)置，再由默認(rèn)的Scanline渲染器實時渲染效果，對物體進(jìn)行烘焙增強(qiáng)光影效果，突出模型真實感，然后將模型導(dǎo)入到Unity素材庫。

3.2Unity引擎開發(fā)

創(chuàng)建場景文件，與工程保存在同一目錄中。除了少數(shù)特殊地形外貌需要借助模型導(dǎo)入，Unity的大部分地形采用內(nèi)置的Terrain（地形）對象進(jìn)行繪制，其優(yōu)點是可以直接用鼠標(biāo)拖拽繪制刪改。使用Terrain依次繪制草地、山峰等基本地形，并進(jìn)行紋理貼圖進(jìn)行地形仿真。導(dǎo)入樹木、花草模型至游戲地圖內(nèi)，設(shè)置材質(zhì)貼圖為3D Texture（質(zhì)地），對樹木進(jìn)行貼圖。觀察光照效果，通過Light組件的Intensity（亮度）屬性調(diào)節(jié)地圖明暗，既不能太暗也不能太刺眼，以明亮柔和為原則。將地圖設(shè)為可重復(fù)調(diào)用的預(yù)設(shè)對象，為后期優(yōu)化做好備份 [6]。

在地圖中導(dǎo)入游戲角色，調(diào)整好攝像機(jī)視角，將其與角色坐標(biāo)綁定，并將攝像機(jī)設(shè)為角色子對象，編寫第一人稱視角的C#腳本控制角色移動。為樹木、建筑、道具等對象設(shè)置最為節(jié)約資源的矩形碰撞盒，以此編寫角色與物體的交互操作腳本。使用內(nèi)置Start函數(shù)設(shè)置各個對象的初始化狀態(tài)，使用內(nèi)置Update函數(shù)編寫重復(fù)性事件，設(shè)置Destroy方法銷毀一次性物品對象以回收內(nèi)存。為NPC（NonPlayer Character，非玩家角色）設(shè)置圓形碰撞盒，設(shè)為Is Trigger（可觸發(fā)對象）并擴(kuò)大觸發(fā)半徑。利用Invoke延遲函數(shù)設(shè)置NPC的定時交互事件。為游戲內(nèi)的同類型道具設(shè)置標(biāo)簽，在腳本中統(tǒng)一設(shè)置各類交互事件，減少代碼重復(fù)量。創(chuàng)建2D UI（User Interface）對象，在對象屬性內(nèi)設(shè)置Anchor Presets（錨點）實現(xiàn)UI在不同分辨率下的自適應(yīng)性，并通過編寫C#腳本將角色的個人信息、反饋數(shù)據(jù)等信息反映到2D UI，通過LoadScene方法控制登錄、設(shè)置、游戲等各個場景的切換。

創(chuàng)建動畫控制器，通過關(guān)鍵幀的設(shè)計在時間軸上為各類角色、NPC設(shè)置基本動作。導(dǎo)入對應(yīng)的音效，讓角色形象更為豐滿。為道具添加粒子特效與動畫效果，令其更為醒目。此外，為場景添加天空盒，令場景的全景效果更為逼真。最后，選擇Windows PC等主流平臺導(dǎo)出程序。

4結(jié)語

本文針對自閉癥兒童，以專業(yè)的游戲訓(xùn)練手冊作為指導(dǎo)，設(shè)計了提高兒童社交、語言和感知能力的針對性訓(xùn)練游戲模塊，提供了一種自由安全的虛擬環(huán)境，以行為訓(xùn)練、認(rèn)知建構(gòu)等方式幫助兒童實現(xiàn)康復(fù)。Unity作為目前國內(nèi)主流、先進(jìn)的游戲引擎，對眾多平臺支持良好，