基于AR和LBS的社交化教育游戲設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

陳一銘 潘思成 顧漢杰

摘要：本項(xiàng)目結(jié)合AR與LBS，采用Unity引擎設(shè)計(jì)開發(fā)應(yīng)用于教育領(lǐng)域的社交化游戲。其新型互動(dòng)模式結(jié)合微課等自主化學(xué)習(xí)，改革現(xiàn)有共享學(xué)習(xí)方式，并設(shè)計(jì)了發(fā)布知識(shí)任務(wù)、回答知識(shí)問(wèn)題、查看排名等功能模塊，技術(shù)上則主要從AR和LBS三維建模以及Unity引擎的程序開發(fā)上進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：教育游戲；AR；LBS

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 論文編號(hào)：1674-2117（2018）18-0106-03

● 引言

目前，我國(guó)教育教學(xué)范圍仍然局限于教室、圖書館等學(xué)習(xí)場(chǎng)所，其中教室是教學(xué)互動(dòng)最密集的場(chǎng)所。雖然微課等精熟化教育媒體的出現(xiàn)突破了課堂的學(xué)習(xí)范圍，將主動(dòng)學(xué)習(xí)擴(kuò)展到了寢室、家庭等場(chǎng)合，但是其在社交方面的推動(dòng)力天然存在不足，因?yàn)檫@些教育媒體（或教育方法）仍然只是課堂講授的碎片化分解，并未運(yùn)用激發(fā)用戶動(dòng)機(jī)的社交、競(jìng)爭(zhēng)、冒險(xiǎn)等游戲化元素，用戶興趣未有太多起色。但隨著AR（Augmented Reality，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）、LBS（Location Based Service，基于位置服務(wù)）技術(shù)的逐漸成熟，游戲的社交化成為可能。

2013年，Niantic工作室開發(fā)的真實(shí)互動(dòng)游戲Ingress，在社交方面的驅(qū)動(dòng)取得了一定效果，但其并非為教育領(lǐng)域設(shè)計(jì)，且設(shè)計(jì)技術(shù)也并非很成熟。2016年，Niantic工作室將AR與LBS結(jié)合在一起，彌補(bǔ)了此前的技術(shù)弊端，推出社交型游戲Pokemon Go，掀起了全球的熱潮，無(wú)論男女老幼均瘋狂投入到采用智能手機(jī)定位地圖、掃描游戲?qū)櫸锏幕顒?dòng)中，社交流量在此游戲應(yīng)用中得到了極大的提升。支付寶、騰訊在2017年也均采用AR與LBS推出了紅包游戲，吸引了用戶的關(guān)注，起到了很好的社交效應(yīng)。上述案例說(shuō)明，AR與LBS在移動(dòng)社交應(yīng)用中起到了較大的促進(jìn)作用，可激發(fā)用戶參與動(dòng)機(jī)，對(duì)于教學(xué)改革有潛在應(yīng)用價(jià)值。本文即基于上述背景提出采用AR和LBS設(shè)計(jì)一款社交化教育游戲案例，在提升學(xué)生關(guān)注度與學(xué)習(xí)效率等方面做出探索。

● 游戲流程設(shè)計(jì)

面向?qū)W生的社交化教育游戲的設(shè)計(jì)，旨在將游戲的神秘性、趣味性與基于地理的社交特性進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，使得學(xué)習(xí)形式不再那么呆板?；贏R與LBS的游戲強(qiáng)調(diào)交互式教導(dǎo)技術(shù)，與游戲媒體的人機(jī)交互過(guò)程中的強(qiáng)反饋存在共通之處。鑒于上述考慮，設(shè)計(jì)游戲的用戶流程走向，如下圖所示。在該設(shè)計(jì)理念下，學(xué)生（用戶）可以在游戲中應(yīng)用AR進(jìn)行趣味性的學(xué)習(xí)交互，并基于LBS限制在校園的物理空間范圍內(nèi)活動(dòng)，達(dá)到一定的教學(xué)管理作用。

1.發(fā)布知識(shí)任務(wù)模塊

發(fā)布知識(shí)任務(wù)模塊是整個(gè)游戲內(nèi)容的重要組成部分，主要分為學(xué)生發(fā)布任務(wù)和教師發(fā)布任務(wù)。其中教師可以在校園等地理位置直接發(fā)布游戲化的共享知識(shí)包，進(jìn)行知識(shí)任務(wù)發(fā)布，完成任務(wù)的獎(jiǎng)勵(lì)可以是計(jì)入到項(xiàng)目素質(zhì)拓展分或者過(guò)程性評(píng)價(jià)分等與教學(xué)有關(guān)的獎(jiǎng)勵(lì)。學(xué)生可以對(duì)自己歷史獲取的知識(shí)共享包進(jìn)行修改，投放到任意位置，以此完成地理位置上的傳播與互動(dòng)，或者編寫新的知識(shí)任務(wù)，但是通過(guò)學(xué)生發(fā)布的任務(wù)必須要經(jīng)過(guò)教師的驗(yàn)證后才能被玩家搜索到。這一環(huán)節(jié)中，學(xué)生通過(guò)對(duì)已學(xué)知識(shí)的復(fù)習(xí)與鞏固，進(jìn)行自我思考并深化知識(shí)的運(yùn)用，將自己的見解利用發(fā)布知識(shí)分享包的方式進(jìn)行分享，這一功能激發(fā)了學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)知識(shí)的積極性。

2.回答知識(shí)問(wèn)題模塊

回答知識(shí)問(wèn)題模塊是主要的游戲環(huán)節(jié)，游戲方式分為學(xué)生自主走到相應(yīng)地點(diǎn)進(jìn)行掃碼答題和操控系統(tǒng)人物到指定地點(diǎn)進(jìn)行答題。學(xué)生可以根據(jù)自己的時(shí)間來(lái)選擇任意方式獲取知識(shí)分享包，進(jìn)行知識(shí)任務(wù)答題。學(xué)生在校園內(nèi)外等區(qū)域?qū)ふ矣杏米鴺?biāo)，用手機(jī)掃描識(shí)別或者操作虛擬對(duì)象獲取知識(shí)包。自主走到相應(yīng)地點(diǎn)的游戲玩法，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行課外運(yùn)動(dòng)的同時(shí)也讓學(xué)生邊學(xué)習(xí)邊提升自己。操控系統(tǒng)人物到指定地點(diǎn)主要利用了AR投放與獲取，既滿足了用戶的社交需求，也使游戲過(guò)程變得更有趣味性。游戲過(guò)程設(shè)定為：若用戶A設(shè)置了任務(wù)要求，且用戶B搜索到了該任務(wù)，則必須完成該任務(wù)提問(wèn)等要求，才可獲取知識(shí)包，取得獎(jiǎng)勵(lì)。教師對(duì)該獎(jiǎng)勵(lì)予以認(rèn)可，可計(jì)入到項(xiàng)目素質(zhì)拓展分或者教學(xué)過(guò)程性評(píng)價(jià)分。

3.查看排名模塊

排名模塊中主要顯示學(xué)生已經(jīng)獲得的知識(shí)分享包數(shù)量和分享的知識(shí)分享包數(shù)量。任務(wù)成就排名激發(fā)學(xué)生的競(jìng)爭(zhēng)心理，學(xué)生競(jìng)爭(zhēng)促進(jìn)學(xué)習(xí)的積極性和趣味性，讓學(xué)生參與競(jìng)爭(zhēng)是提高學(xué)生心理素質(zhì)、增長(zhǎng)其才能的重要途徑。[1]

4.其他功能模塊

其他模塊諸如設(shè)置、幫助、登錄等主要作為功能型模塊體現(xiàn)。設(shè)置模塊主要用于音量、音效等對(duì)游戲的設(shè)置調(diào)節(jié)。幫助模塊主要為學(xué)生與教師快速了解軟件定位與操作方法服務(wù)。登錄模塊主要用于學(xué)生與教師等不同用戶登錄，具備驗(yàn)證發(fā)布不同級(jí)別的知識(shí)分享包和任務(wù)的功能。

● 游戲元素設(shè)計(jì)

本研究的游戲案例面向的對(duì)象為在校大學(xué)生，因此在游戲元素設(shè)計(jì)方面，需要考慮到該身份的喜好與適應(yīng)問(wèn)題。報(bào)告表明，現(xiàn)階段大學(xué)生對(duì)顏色愛好的順序是白、藍(lán)、黑、黃、綠等，主要變現(xiàn)為對(duì)冷色的偏愛。[2]因此游戲UI、場(chǎng)景設(shè)計(jì)及角色設(shè)計(jì)應(yīng)偏向較為冷的色調(diào)，以白、藍(lán)、黑等代表色作為主色調(diào)。在飛速發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代大背景下，學(xué)生對(duì)事物的新鮮度容易快速流失，因此在背景音樂(lè)與語(yǔ)音提示等交互音效的設(shè)計(jì)方面可以參考一些網(wǎng)絡(luò)流行語(yǔ)言，并在制作語(yǔ)音提示時(shí)強(qiáng)調(diào)激勵(lì)語(yǔ)氣，營(yíng)造有趣而輕松的游戲氛圍，使用戶能夠保持對(duì)游戲的興趣。此外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教導(dǎo)技術(shù)的施行，降低新手用戶的操作難度以及熟悉時(shí)間。

● 游戲程序開發(fā)

游戲程序采用Unity引擎進(jìn)行開發(fā)，LBS定位的功能通過(guò)調(diào)用高德地圖SDK來(lái)實(shí)現(xiàn)，AR的功能通過(guò)高通Vuforia SDK實(shí)現(xiàn)，UI等圖片素材采用Photoshop制作。

1.LBS定位

高德地圖SDK雖然不能直接導(dǎo)入U(xiǎn)nity，但可以借助Unity調(diào)用安卓的包，從而加載高德地圖的安卓SDK來(lái)實(shí)現(xiàn)游戲內(nèi)位置定位。通過(guò)導(dǎo)入安卓的jar包，并通過(guò)AndroidJavaClass、AndroidJavaObject等類來(lái)調(diào)用包中的方法，可在手機(jī)中獲取當(dāng)前的經(jīng)緯度、時(shí)間、地址等必要的信息，再添加回調(diào)監(jiān)聽來(lái)實(shí)時(shí)更新位置信息。獲取位置信息后，利用高德地圖靜態(tài)地圖API在場(chǎng)景中下載地圖圖片并添加為Sprite的材質(zhì)，達(dá)到顯示地圖的效果，最后利用地圖的比例尺來(lái)計(jì)算當(dāng)前在地圖中的位置并設(shè)置標(biāo)記。

2.AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)

AR功能通過(guò)Vuforia SDK所提供ARCamera替換Unity默認(rèn)Camera，并加載VuforiaLicense啟用ARCamera。Database數(shù)據(jù)包的生成由上傳自定義識(shí)別平面圖完成，并導(dǎo)入ImageTarget、FrameMarker、VirtualButton等預(yù)制體，最后加載與識(shí)別對(duì)象相對(duì)應(yīng)的模型文件實(shí)現(xiàn)界面顯示對(duì)象，編寫C#腳本完成虛擬與現(xiàn)實(shí)關(guān)聯(lián)的功能。

● 結(jié)語(yǔ)

本研究針對(duì)學(xué)生，以專業(yè)的游戲訓(xùn)練手冊(cè)作為指導(dǎo)，設(shè)計(jì)了旨在將學(xué)習(xí)范圍擴(kuò)展到課堂外、提高大學(xué)生運(yùn)動(dòng)范圍、推動(dòng)知識(shí)共享的教育領(lǐng)域社交化游戲。同時(shí)，技術(shù)上所用的Unity為目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用率最高、兼容性較好的游戲引擎之一，且結(jié)合AR和LBS技術(shù)所開發(fā)的3D版本社交化游戲，符合當(dāng)今社會(huì)的需求趨勢(shì)，可有效提升用戶的學(xué)習(xí)積極性。此外，游戲所創(chuàng)造的新型互動(dòng)模式將結(jié)合微課等自主化學(xué)習(xí)方式，將學(xué)習(xí)范圍擴(kuò)展到課外，激發(fā)學(xué)生形成主動(dòng)學(xué)習(xí)社交圈，進(jìn)而提高學(xué)生活力，創(chuàng)建和諧向上的學(xué)習(xí)環(huán)境。

參考文獻(xiàn)：

[1]李瑞光，賈金榮.如何培養(yǎng)學(xué)生健康的競(jìng)爭(zhēng)心理[J].遼寧教育，2009（Z2）：32-33.

[2]曹橋安.大學(xué)生顏色喜好的研究[J].南平師專學(xué)報(bào)，2006（2）：122+123-125.

作者簡(jiǎn)介：顧漢杰（1981—），男，講師，碩士，研究方向?yàn)閿?shù)字媒體應(yīng)用。陳一銘（1997—），浙江樹人大學(xué)信息科技學(xué)院數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)學(xué)生。