數(shù)字化教學(xué)游戲的組件化研究.pdf

1、隨著信息技術(shù)的發(fā)展，人類的游戲從現(xiàn)實(shí)世界擴(kuò)展到了虛擬的世界中。計(jì)算機(jī)游戲已經(jīng)成為不分年齡、性別、種族和地域的廣受大眾，尤其是青少年喜愛(ài)的娛樂(lè)形式。在過(guò)去的一些年里，教育工作者嘗試著參與設(shè)計(jì)和使用計(jì)算機(jī)游戲用于教育教學(xué)，從而產(chǎn)生了教學(xué)游戲的概念。這種嘗試已經(jīng)取得了豐碩的成果。教學(xué)游戲是電腦游戲的分支，國(guó)內(nèi)外對(duì)其的研究主要集中在理論研究，應(yīng)用研究和設(shè)計(jì)研究三個(gè)方面。電腦游戲?qū)W(xué)生認(rèn)知和人格方面有不可小覷的影響，這些影響與電腦游戲善于運(yùn)用隱喻

2、等敘事技巧密切相關(guān)，也受惠于電腦游戲的作用機(jī)制。盡管國(guó)內(nèi)對(duì)電腦游戲的評(píng)價(jià)總體趨于負(fù)面，但是根據(jù)布魯姆認(rèn)知層面教育目標(biāo)分類理論，建構(gòu)的三維評(píng)價(jià)架構(gòu)可以提高教育游戲的正面效應(yīng)。 商業(yè)化電腦游戲的設(shè)計(jì)存在大型化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的趨勢(shì)。當(dāng)前的教學(xué)游戲僅僅局限于針對(duì)某個(gè)知識(shí)點(diǎn)的動(dòng)畫(huà)小游戲，存在著課件化、簡(jiǎn)單化的問(wèn)題，從而限制了教學(xué)游戲的應(yīng)用。豐富教學(xué)游戲的形式和內(nèi)容，順應(yīng)電腦游戲的發(fā)展潮流，走大型化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化之路，是教育游戲真正作用于學(xué)生的

3、認(rèn)知、情感、價(jià)值觀和態(tài)度的必然要求。要實(shí)現(xiàn)這些趨勢(shì)，其技術(shù)必由之路是組件化。組件化的目的是將電腦游戲中的某些成分設(shè)計(jì)成可以拼接的“標(biāo)準(zhǔn)件”，從而簡(jiǎn)化教學(xué)游戲的設(shè)計(jì)。詳述了組件化的原理，方法和具體實(shí)現(xiàn)步驟，并以實(shí)例說(shuō)明了從面向?qū)ο笙蛎嫦蚪M件平滑過(guò)渡的方法。
　　 本文以近三年流行游戲排行榜中前10名游戲做為樣本，析取出較為穩(wěn)定的游戲設(shè)計(jì)核心要素，即場(chǎng)景布設(shè)，角色智能行為和交互技術(shù)三大類。每一大類根據(jù)組件化的獨(dú)立性、基礎(chǔ)性、通用和簡(jiǎn)

4、化原則可以進(jìn)一步細(xì)化，論文分析了其中的關(guān)鍵技術(shù)和相關(guān)算法，并以UML類圖，時(shí)序圖或用例圖等形式加以描述。場(chǎng)景是游戲中虛擬世界的圖景。從內(nèi)容看，場(chǎng)景分為室內(nèi)場(chǎng)景和室外場(chǎng)景；從功能看，場(chǎng)景分為基礎(chǔ)類，應(yīng)用類和效果類。室外場(chǎng)景的組件建構(gòu)主要涉及：地形的生成技術(shù)、外部地理模型數(shù)據(jù)的導(dǎo)入技術(shù)、表面紋理的處理技術(shù)等方面；室內(nèi)場(chǎng)景的組件建構(gòu)，重點(diǎn)在于表面紋理渲染、觀察點(diǎn)設(shè)置和三維投影變換相結(jié)合的天空盒設(shè)計(jì)。論文也對(duì)游戲常見(jiàn)的特效：粒子系統(tǒng)、霧和水面效

5、果等功能的組件封裝給予了關(guān)注。結(jié)合組件設(shè)計(jì)原則分別對(duì)場(chǎng)景建構(gòu)中的基礎(chǔ)類，應(yīng)用類和效果類分門別類地予以分析并給出了相應(yīng)的組件接口設(shè)計(jì)藍(lán)圖。游戲中的角色行為是指由計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成的游戲者的對(duì)手，伙伴或“群眾演員”在游戲的進(jìn)程中對(duì)外界刺激所做出的各種反應(yīng)。按照其行為特征，角色行為可以劃分為自主角色行為和非自主角色行為兩類。分析了非自主角色行為的動(dòng)作和行為的生成原理；自主角色行為的內(nèi)部行為和外部行為構(gòu)成機(jī)理。其中自主角色的智能行為都可以在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

6、和遺傳算法等技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行組件設(shè)計(jì)預(yù)處理。根據(jù)社會(huì)行為理論，例舉教學(xué)游戲中教師和學(xué)生角色，展示了基于職業(yè)的角色建模的基本思路。對(duì)于自主行為角色，組件設(shè)計(jì)聚焦在行為模型構(gòu)建方面。交互技術(shù)是游戲者與游戲或游戲中的其他游戲者之間互動(dòng)的技術(shù)支持。包括常見(jiàn)的交互設(shè)備和交互媒介。比較典型的交互技術(shù)如三維狀態(tài)下的鼠標(biāo)拾取、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的文本傳輸、語(yǔ)音、視頻的捕獲，傳輸和回放，外部設(shè)備驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)等等，這些都能以組件的方式予以封裝。最后通過(guò)場(chǎng)景搭建組件，