The Leap概念視角下的體感控制型教育游戲設計

顧漢杰

摘要：文章從TheLeap概念視角出發，探討體感手勢控制在教育游戲中的應用可行性，分析官方商城Airspace中游戲應用，梳理適合體感開發的游戲類型、智力屬性，同時依據應用指南探索適合的學科領域。在此基礎上提出設計框架，建立仿真型、題庫型、融合型等三種場景模型，并分類介紹代表性的游戲元素，最后結合LeapModon SDK特點闡釋了規則控制。

關鍵詞：TheLeap；體感控制；教育游戲

【中圖分類號】G40—057 【文獻標識碼】A 【論文編號】1009—8097（2014）02—0108—07【DOI】10.3969/j.issn.1009-8097.2014.02.015

The Leap是2013年美國科技界最為流行的體感設備之一，它允許用戶通過最簡單的手勢讓人和電腦之間進行交互，并開創了基于體感技術的Airspace應用商店，主要涉及游戲與應用，其受歡迎程度堪與iPhone推出時媲美。與微軟的Kinect不同，The Leap的體積僅有普通優盤大小，在桌面近距離的4立方英尺空間內就可靈活操控，靈敏度是Kinect的200倍，支持USB插拔，并支持Windows、Linux和Mac OS多操作系統，價格也更為低廉，彌補了Kinect在上述方面的不足。基于手勢的交互方式目前吸引了眾多開發者的目光，The Leap所提出的手勢操控方向極具潛力。如果能將The Leap的手勢操控優勢應用于教育游戲設計，將是研究教育游戲的一個嶄新領域。本研究認為，The Leap概念視角下的教育游戲，即基于手勢操控、適用于桌面近距離、面向教育目的新型電子游戲。下文將針對此類教育游戲設計進行闡述。

一 應用可行性

體感技術應用于電子游戲，源于微軟在2005年發明的Kinect技術。由于Kinect等原有體感設備定位中遠距離，因此一般適合肢體的大幅度展開，游戲公司開發游戲中可被歸類進教育游戲的其類型多數為體育運動、動作冒險型，集中于家庭內的健身娛樂，其它學科領域涉及相對較少。

隨著Leap Motion的The Leap推出，各種充滿想象力的社會應用案例顯現：著名的美國國家航空航天局（NASA）利用The Leap遠程控制Athlete六臂探測器。美國的Robbie Tilton使用The Leap操控全息圖，用Leap Motion技術來翻轉地球。此外，官方商城Airspace應用程序也包含使用手指操縱操作系統或瀏覽網頁、手勢改變來控制地圖收縮、讓工程師與3D模型相互作用、精確繪制2D或3D畫面、玩高速控制的游戲、在空氣中劃動來簽署數字文檔等功能。

上述案例均證明了The Leap無窮的潛力，無論是高端的科學界還是普通的IT愛好者都可以發揮其強大功能，進行互動應用，承擔專業訓練和模擬等內容。從廣義上的嚴肅游戲概念（即以應用為目的的游戲）進行分析，The Leap的功能特性已勝任開發教育游戲的資格；而在更進一步的游戲化元素融入過程，則需要對The Leap概念視角下體感控制型教育游戲的設計進行更深入研究。

二 知識特性分析

The Leap除了是一種設備，也是一種新型的體感控制理念，核心當屬桌面近距離手勢操控。顯然，TheLeap的功能性指向明確，在使用它進行教育游戲設計前需要分析其適合開發的知識特性。本研究將根據Airspace游戲應用特性以及官方應用指南進行分析。

1 Airspace的游戲應用特性

（1）游戲類型

本研究參考智能操作平臺具備代表性的iTunes游戲分類法，并對其進行適當整合，設計為如下游戲類型：動作、探險、休閑、棋牌、教育、音樂、智力、體育、角色扮演、策略、競速、其它游戲。截至2013年8月初，對Airspace全部50款游戲應用進行調研分析，由圖1可知，休閑游戲占據36%，比例優勢明顯，這與目前用戶在智能設備使用時間呈碎片化的現狀相符；動作游戲、智力游戲各占16%，比例僅次于休閑游戲，動作游戲的產生與The Leap本身需要用戶進行體感操作的運動本質相符，智力游戲則與其容易消磨時間及用戶普遍追求更高的自身成就感有較大關聯，這兩類也是各大移動應用平臺上極受歡迎的類型；音樂游戲比例占10%，其產生與游戲本身追求節奏感較為適合手指操控有關；探險、教育、體育、角色扮演、競速均在10%以下，顯示出目前這些類型游戲設計、考量方面的不成熟；棋牌、策略、其它游戲比例為0，顯示出開發者在這些類型上的信心不足。以上可知，休閑、動作、智力、音樂游戲這些類型在The Leap概念視角下的設計相對較為成熟，適合目前游戲的開發，其余類型仍需要探索。

（2）智力屬性

參考加德納的多元智力分類，對上述50款游戲應用進行調研，本研究對每個游戲應用中最具代表性的單項智力進行屬性統計。由圖2可知，身體/動覺智力占42%，呈絕對優勢，這與The Leap體感動作的定位有直接關聯，任何操作都脫離不開身體/動覺智力；空間智力占26%，邏輯/數學智力占22%，這兩項比例僅次于身體/動覺智力，空間智力的體現與體感設備在3D空間操控優勢有關，邏輯/數學智力則與游戲粘性的優勢有較大關聯；音樂智力為8%，與手指操控的優勢有關；語言智力為2%，自然智力、人際智力、內省智力均為0，說明這些智力屬性目前在游戲設計中較難體現。以上可知，身體/動覺智力、邏輯/數學智力、空間智力與音樂智力較為適合目前The Leap概念視角下的設計，其余智力仍需游戲設計的后續完善來配合體現。

2 官方應用指南

據官方對Airspace應用內容的統計，大部分與手術、游戲、建筑、設計、工程相關，所涉及到的學科有教育學、文學、理學、工學、農學、醫學、藝術學、軍事學，說明這些學科已能夠就The Leap進行知識內容的體感操控設計。其余學科，如哲學、經濟學、法學、管理學則尚未涉及，說明其知識內容目前尚無適合的設計文檔納入。據官方的技術宣傳，除了在電腦前進行體感操控，Leap Motion還將透過The Leap影響一些傳統行業，如雕塑家、建筑師可利用該技術完成一份虛擬作品，然后再通過3D打印機將模型打印出來。可以預見，未來The Leap將對更多的學科產生影響。

三 設計模型

1 設計框架

明確游戲定位與知識特性后，需設計游戲的理念框架。依據建構主義的支架理論，“學生不是被動的知識接受者，而是積極的信息加工者”，The Leap在此過程中扮演起支架的角色。如圖3所示，學生在教師引導下，借助支架支持，操控人機交互界面進入游戲場景獲取信息并加之加工內化；此外，教師通過建設、分配教學單元，結合動作技能指向的規則融合教育性與游戲性，為游戲場景的順利演化提供支持。相較傳統課堂內的支架式教學，The Leap取代了教師較大部分的支架作用，為學生提供情境以及幫助，并以體感的優勢促進學生感知信息，引導學生更有效率地管理學習，教師的作用則更多轉移到后臺的調控。

圖3 設計框架圖

利用The Leap概念視角下設計的體感控制型教育游戲，可以配合混合式學習，根據現實條件將傳統學習與游戲化學習結合，使二者優勢互補，取得最優化的學習效果。

2 場景模型

場景模型是構建整個游戲程序的單位模塊，代表了游戲的設計風格。通過對Airspace游戲應用的調研，以及參考iTunes的TOP50教育游戲場景（截至2013年8月1日），本研究依據教育性與游戲性結合程度，認為The Leap概念視角下的教育游戲場景模型可分為以下三類：仿真型、題庫型、融合型。

如圖4所示，在仿真型場景模型內，游戲情節被弱化，內容單薄，僅僅起到引導作用，稱為引導情節，其在整個游戲內的所占比例較少。每一個引導情節均引導游戲者進入指定的仿真知識內容，學習完成后進入下一個引導情節。仿真知識內容占到大部分比例，其決定整個游戲的風格為仿真操控。仿真型場景模型因仿真特點而具備沉浸式體驗優勢，但教育性與游戲性的聯系不夠緊密，其較為適合理學、工學、軍事學、醫學、農學等學科的體感游戲設計。

（2）題庫型

如圖5所示，在題庫型場景模型內，游戲情節飽滿，能表達豐富的故事背景。在每個游戲情節中，均鏈接有若干題庫，這些題庫承擔知識的傳授，游戲者可依據游戲規則在游戲情節與題庫之間切換。各個游戲情節之間承前啟后，串聯順暢，但是代表知識內容的題庫與游戲情節不存在必然聯系。題庫型場景模型理論上適用于所有學科，設計開發的難度相對較低，但教育性與游戲性的聯系性不理想，從而影響游戲體驗。

（3）融合型

如圖6所示，在融合型場景模型內，每個場景中游戲情節與教學內容的主題相同，兩者以交叉相融的方式存在于場景。游戲情節推動教學內容所在進程發展，教學內容又發展為游戲情節的一部分繼而豐富游戲情節。兩者在游戲過程中，聯系緊密，相輔相成。融合型場景模型的游戲體驗性好，但設計難度較高，需要游戲設計者對知識特性與游戲情節統籌兼顧，其較為適合教育學、理學、工學、農學、醫學、藝術學、軍事學等學科的體感游戲設計。

四 游戲元素

游戲元素就像血肉，讓游戲變得豐滿，構建起完整的設計對象。本研究提出The Leap概念視角下常用的游戲元素，幫助游戲設計者進行了解，在具體設計時依據游戲類型合理使用。

1 明確的主題

游戲必須第一時間讓游戲者了解游戲所專注的目標與類型，避免游戲者產生迷惘情緒從而喪失興趣，因此明確的主題需要開門見山式展示給游戲者。關于主題介紹的說明文檔需要制作多個版本，包括應用商城內的主題簡介、游戲載入時的引導界面所含主題簡介、游戲幫助文檔中的主題簡介等，確保游戲者能在尋找游戲與游戲過程中都能隨時獲悉游戲的主題。

2 適合手勢操控的動作交互設定

The Leap概念視角下的教育游戲，在進行交互設定時引入最適合手勢操控的動作形式，最大限度的發揮自身優勢。在The Leap支持下的多種動作選擇時，游戲設計者應關注當前交互所處游戲進程以及游戲者的當前運動量等，宜選擇連貫自然、符合游戲者適應水平的手勢動作去支持當前交互設定。手勢操控交互設定與傳統PC交互有較大區別，如鼠標單擊選擇菜單可調整為手指長按，光標移動可調整為手指揮動，具體操作對象可調整為雙指（或多指、手掌）捏握等形式。此外，由于Leap Motion的SDK（Soft-ware Development Kit，軟件開發工具包）支持多種手勢的自定義命令，因此也允許游戲設計者發揮天馬行空的創意設計具備個性的游戲交互。

3 推動游戲發展的情節

情節是推動游戲發展的元素。情節在游戲過程中，起到營造故事氛圍、增加游戲內涵、延長游戲壽命等作用。好的情節應為游戲者制造良好的劇情代入感，同時注意使用簡單直接的故事將各個游戲元素串聯起來，避免因一味強調曲折的節奏感而影響游戲者的體驗。游戲情節的設計可參考融合型、仿真型、題庫型的場景模型對故事的比例進行安排，避免盲目代入過少故事影響趣味性，或代入過多故事影響教學重點呈現。

4 符合游戲定位的角色外形

視覺是影響感官的要素之一。游戲設計者提出角色外在形象和視覺特征，由美工人員根據策劃文檔進行設計與建模。角色外形應體現游戲定位的時代背景，與情節互相呼應。個性鮮明、特色明顯的角色將使游戲者在操作時更能深入其境、渾然忘我。

5 適應對象層次的任務挑戰

任務挑戰是增加游戲粘性的要素。游戲設計者需要分析游戲者的特征，盡量預設不同難度、不同形式的任務，使不同游戲者都能在游戲中找到適合自己的游戲環節，從而提高探索與解決問題的能力。在仿真型模型中任務可設計為直線型的串聯任務，將若干個知識單元分布在對應的小任務中，任務的表述一般接近于課堂教學；在題庫型模型中任務的概念被弱化，一般由故事情節代替任務引導學習者進入題庫練習，任務的要求較低；在融合型模型中，對于任務要求較高，任務的表述需結合背景故事，任務的細節展開需巧妙安排知識點的游戲化呈現。

6 激動人心的獎勵

與任務挑戰相聯系的是激勵機制。一個游戲若只有挑戰卻沒有激勵，將會很快讓游戲者失去興趣。從馬斯洛需求層次理論可知，游戲者渴求自我實現的成就感。游戲設計者必須安排激勵機制，以經驗、物品、稱號、成就等形式配合任務的進行，吸引游戲者持續參與。此外，對游戲者的獎勵需及時反饋到交互界面，避免隱晦、多層級的獲取形式。

7 烘托氣氛的音效

音效也是影響感官的要素，在游戲設計中已是不可或缺的“綠葉”。音效承擔著配合情節設計，渲染游戲環境的作用，它從多維度豐富游戲，為提高游戲者的感官效果服務。音效的設計風格可根據游戲者特征、故事情節的世界觀、學科（知識）背景等，作出益于營造氣氛的選擇。

8 增加粘性的競爭

SNS（Social Networking Services，社會型網絡服務）社區化是目前網絡趨勢之一，游戲者渴望與他人進行比較，在競爭與合作中獲得獎勵。游戲設計者可根據游戲類型在任務中引入不同形式的競爭機制，提高用戶可持續發展意識，促進團隊合作精神，增加整個游戲的粘性從而延長游戲周期壽命。

9 NPC型的功能

考慮到教師無法參與到每次游戲化教學，需設計一個NPC型的功能。此功能以虛擬人物或指令操作等形式存在，為游戲者提供線索，減少其誤操作，此外也解讀訓練內容、練習內容等，幫助玩家及早融入操作。

五 規則控制

在流程控制方面，鑒于教學“循序漸進”的原則以及目前較多智能應用單線程的現狀，本研究認為在The Leap概念視角下，宜選擇單線程進行流程設計，比較符合實際情況，但不否定個別大型游戲程序選擇多線程。

在UI（User Interface，圖形界面）設計方面，游戲設計者應重點關注程序界面的無盲點切換、場景風格的統一性、體現知識主體的特征性等。

在游戲規則方面，游戲設計者除了需提供最基本的操作指南，還需控制游戲者數據的增減，制訂進入場景的條件參數，維護競爭機制下的前提平衡與獎勵公平，并規劃無用戶情形下的游戲運轉方式等，確保整個游戲順利運行。

在功能控制方面，目前Leap Mption所提供的SDK中包含手指與工具追蹤、手勢定義與識別、手掌運動以及支持第三方類庫嵌入等功能，支持利用方向和位置數據進行選擇、移動、旋轉、縮放、拖拽等交互。手指與長條形的工具接近于鼠標操作，適合作為過渡引導與簡單操控等情況使用，如手指長按控制菜單選擇；手勢定義與識別適合游戲者在度過引導階段，對手勢操控有所熟悉的交互進程或練習過程等情況使用，如手指的劃動控制光軌的運動；手掌運動適合正式進入游戲進程后，對對象進行深入操作或練習過程等情況使用，如手掌的握、捏手勢，控制游戲對象的釋放與回收；對于音頻、圖像等媒體處理，可以借助第三方類庫，如JUCE，配合The Leap API進行控制運用。

六 小結

Leap Motion公司CEO麥可巴克沃德表示，現在電腦與使用者之間存在種種障礙，而跨過這個鴻溝的最好方式就是利用“每個人對電腦最自然的互動能力”。The Leap為改變人與電腦的互動模式提供了一種方向，它深入到任何有電腦的地方，會出現在醫療、金融、工程、游戲等諸多領域，通過揮、捏、抹等手勢去控制交互。在The Leap概念視角下開發體感控制型教育游戲，有希望拓展原有限制于技術桎梏的學科領域，為游戲化教學的發展提供強大助力。以此技術為基礎，創造感知上的操控，期望本研究能起到拋磚引玉作用，為未來的教學創造更多的媒體支持。

編輯：小西