基于AR和LBS的社交化教育游戲設計與實現

陳一銘 潘思成 顧漢杰

摘要：本項目結合AR與LBS，采用Unity引擎設計開發應用于教育領域的社交化游戲。其新型互動模式結合微課等自主化學習，改革現有共享學習方式，并設計了發布知識任務、回答知識問題、查看排名等功能模塊，技術上則主要從AR和LBS三維建模以及Unity引擎的程序開發上進行闡述。

關鍵詞：教育游戲；AR；LBS

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 論文編號：1674-2117（2018）18-0106-03

● 引言

目前，我國教育教學范圍仍然局限于教室、圖書館等學習場所，其中教室是教學互動最密集的場所。雖然微課等精熟化教育媒體的出現突破了課堂的學習范圍，將主動學習擴展到了寢室、家庭等場合，但是其在社交方面的推動力天然存在不足，因為這些教育媒體（或教育方法）仍然只是課堂講授的碎片化分解，并未運用激發用戶動機的社交、競爭、冒險等游戲化元素，用戶興趣未有太多起色。但隨著AR（Augmented Reality，增強現實）、LBS（Location Based Service，基于位置服務）技術的逐漸成熟，游戲的社交化成為可能。

2013年，Niantic工作室開發的真實互動游戲Ingress，在社交方面的驅動取得了一定效果，但其并非為教育領域設計，且設計技術也并非很成熟。2016年，Niantic工作室將AR與LBS結合在一起，彌補了此前的技術弊端，推出社交型游戲Pokemon Go，掀起了全球的熱潮，無論男女老幼均瘋狂投入到采用智能手機定位地圖、掃描游戲寵物的活動中，社交流量在此游戲應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，吸引了用戶的關注，起到了很好的社交效應。上述案例說明，AR與LBS在移動社交應用中起到了較大的促進作用，可激發用戶參與動機，對于教學改革有潛在應用價值。本文即基于上述背景提出采用AR和LBS設計一款社交化教育游戲案例，在提升學生關注度與學習效率等方面做出探索。

● 游戲流程設計

面向學生的社交化教育游戲的設計，旨在將游戲的神秘性、趣味性與基于地理的社交特性進行有機結合，使得學習形式不再那么呆板。基于AR與LBS的游戲強調交互式教導技術，與游戲媒體的人機交互過程中的強反饋存在共通之處。鑒于上述考慮，設計游戲的用戶流程走向，如下圖所示。在該設計理念下，學生（用戶）可以在游戲中應用AR進行趣味性的學習交互，并基于LBS限制在校園的物理空間范圍內活動，達到一定的教學管理作用。

1.發布知識任務模塊

發布知識任務模塊是整個游戲內容的重要組成部分，主要分為學生發布任務和教師發布任務。其中教師可以在校園等地理位置直接發布游戲化的共享知識包，進行知識任務發布，完成任務的獎勵可以是計入到項目素質拓展分或者過程性評價分等與教學有關的獎勵。學生可以對自己歷史獲取的知識共享包進行修改，投放到任意位置，以此完成地理位置上的傳播與互動，或者編寫新的知識任務，但是通過學生發布的任務必須要經過教師的驗證后才能被玩家搜索到。這一環節中，學生通過對已學知識的復習與鞏固，進行自我思考并深化知識的運用，將自己的見解利用發布知識分享包的方式進行分享，這一功能激發了學生對學習知識的積極性。

2.回答知識問題模塊

回答知識問題模塊是主要的游戲環節，游戲方式分為學生自主走到相應地點進行掃碼答題和操控系統人物到指定地點進行答題。學生可以根據自己的時間來選擇任意方式獲取知識分享包，進行知識任務答題。學生在校園內外等區域尋找有用坐標，用手機掃描識別或者操作虛擬對象獲取知識包。自主走到相應地點的游戲玩法，鼓勵學生進行課外運動的同時也讓學生邊學習邊提升自己。操控系統人物到指定地點主要利用了AR投放與獲取，既滿足了用戶的社交需求，也使游戲過程變得更有趣味性。游戲過程設定為：若用戶A設置了任務要求，且用戶B搜索到了該任務，則必須完成該任務提問等要求，才可獲取知識包，取得獎勵。教師對該獎勵予以認可，可計入到項目素質拓展分或者教學過程性評價分。

3.查看排名模塊

排名模塊中主要顯示學生已經獲得的知識分享包數量和分享的知識分享包數量。任務成就排名激發學生的競爭心理，學生競爭促進學習的積極性和趣味性，讓學生參與競爭是提高學生心理素質、增長其才能的重要途徑。[1]

4.其他功能模塊

其他模塊諸如設置、幫助、登錄等主要作為功能型模塊體現。設置模塊主要用于音量、音效等對游戲的設置調節。幫助模塊主要為學生與教師快速了解軟件定位與操作方法服務。登錄模塊主要用于學生與教師等不同用戶登錄，具備驗證發布不同級別的知識分享包和任務的功能。

● 游戲元素設計

本研究的游戲案例面向的對象為在校大學生，因此在游戲元素設計方面，需要考慮到該身份的喜好與適應問題。報告表明，現階段大學生對顏色愛好的順序是白、藍、黑、黃、綠等，主要變現為對冷色的偏愛。[2]因此游戲UI、場景設計及角色設計應偏向較為冷的色調，以白、藍、黑等代表色作為主色調。在飛速發展的互聯網時代大背景下，學生對事物的新鮮度容易快速流失，因此在背景音樂與語音提示等交互音效的設計方面可以參考一些網絡流行語言，并在制作語音提示時強調激勵語氣，營造有趣而輕松的游戲氛圍，使用戶能夠保持對游戲的興趣。此外在工具提示等重要反饋機制上，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技術的施行，降低新手用戶的操作難度以及熟悉時間。

● 游戲程序開發

游戲程序采用Unity引擎進行開發，LBS定位的功能通過調用高德地圖SDK來實現，AR的功能通過高通Vuforia SDK實現，UI等圖片素材采用Photoshop制作。

1.LBS定位

高德地圖SDK雖然不能直接導入Unity，但可以借助Unity調用安卓的包，從而加載高德地圖的安卓SDK來實現游戲內位置定位。通過導入安卓的jar包，并通過AndroidJavaClass、AndroidJavaObject等類來調用包中的方法，可在手機中獲取當前的經緯度、時間、地址等必要的信息，再添加回調監聽來實時更新位置信息。獲取位置信息后，利用高德地圖靜態地圖API在場景中下載地圖圖片并添加為Sprite的材質，達到顯示地圖的效果，最后利用地圖的比例尺來計算當前在地圖中的位置并設置標記。

2.AR增強現實

AR功能通過Vuforia SDK所提供ARCamera替換Unity默認Camera，并加載VuforiaLicense啟用ARCamera。Database數據包的生成由上傳自定義識別平面圖完成，并導入ImageTarget、FrameMarker、VirtualButton等預制體，最后加載與識別對象相對應的模型文件實現界面顯示對象，編寫C#腳本完成虛擬與現實關聯的功能。

● 結語

本研究針對學生，以專業的游戲訓練手冊作為指導，設計了旨在將學習范圍擴展到課堂外、提高大學生運動范圍、推動知識共享的教育領域社交化游戲。同時，技術上所用的Unity為目前國內應用率最高、兼容性較好的游戲引擎之一，且結合AR和LBS技術所開發的3D版本社交化游戲，符合當今社會的需求趨勢，可有效提升用戶的學習積極性。此外，游戲所創造的新型互動模式將結合微課等自主化學習方式，將學習范圍擴展到課外，激發學生形成主動學習社交圈，進而提高學生活力，創建和諧向上的學習環境。

參考文獻：

[1]李瑞光，賈金榮.如何培養學生健康的競爭心理[J].遼寧教育，2009（Z2）：32-33.

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

作者簡介：顧漢杰（1981—），男，講師，碩士，研究方向為數字媒體應用。陳一銘（1997—），浙江樹人大學信息科技學院數字媒體技術專業學生。