The Leap概念视角下的体感控制型教育游戏设计

顾汉杰

摘要：文章从TheLeap概念视角出发，探讨体感手势控制在教育游戏中的应用可行性，分析官方商城Airspace中游戏应用，梳理适合体感开发的游戏类型、智力属性，同时依据应用指南探索适合的学科领域。在此基础上提出设计框架，建立仿真型、题库型、融合型等三种场景模型，并分类介绍代表性的游戏元素，最后结合LeapModon SDK特点阐释了规则控制。

关键词：TheLeap；体感控制；教育游戏

【中图分类号】G40—057 【文献标识码】A 【论文编号】1009—8097（2014）02—0108—07【DOI】10.3969/j.issn.1009-8097.2014.02.015

The Leap是2013年美国科技界最为流行的体感设备之一，它允许用户通过最简单的手势让人和电脑之间进行交互，并开创了基于体感技术的Airspace应用商店，主要涉及游戏与应用，其受欢迎程度堪与iPhone推出时媲美。与微软的Kinect不同，The Leap的体积仅有普通优盘大小，在桌面近距离的4立方英尺空间内就可灵活操控，灵敏度是Kinect的200倍，支持USB插拔，并支持Windows、Linux和Mac OS多操作系统，价格也更为低廉，弥补了Kinect在上述方面的不足。基于手势的交互方式目前吸引了众多开发者的目光，The Leap所提出的手势操控方向极具潜力。如果能将The Leap的手势操控优势应用于教育游戏设计，将是研究教育游戏的一个崭新领域。本研究认为，The Leap概念视角下的教育游戏，即基于手势操控、适用于桌面近距离、面向教育目的新型电子游戏。下文将针对此类教育游戏设计进行阐述。

一 应用可行性

体感技术应用于电子游戏，源于微软在2005年发明的Kinect技术。由于Kinect等原有体感设备定位中远距离，因此一般适合肢体的大幅度展开，游戏公司开发游戏中可被归类进教育游戏的其类型多数为体育运动、动作冒险型，集中于家庭内的健身娱乐，其它学科领域涉及相对较少。

随着Leap Motion的The Leap推出，各种充满想象力的社会应用案例显现：著名的美国国家航空航天局（NASA）利用The Leap远程控制Athlete六臂探测器。美国的Robbie Tilton使用The Leap操控全息图，用Leap Motion技术来翻转地球。此外，官方商城Airspace应用程序也包含使用手指操纵操作系统或浏览网页、手势改变来控制地图收缩、让工程师与3D模型相互作用、精确绘制2D或3D画面、玩高速控制的游戏、在空气中划动来签署数字文档等功能。

上述案例均证明了The Leap无穷的潜力，无论是高端的科学界还是普通的IT爱好者都可以发挥其强大功能，进行互动应用，承担专业训练和模拟等内容。从广义上的严肃游戏概念（即以应用为目的的游戏）进行分析，The Leap的功能特性已胜任开发教育游戏的资格；而在更进一步的游戏化元素融入过程，则需要对The Leap概念视角下体感控制型教育游戏的设计进行更深入研究。

二 知识特性分析

The Leap除了是一种设备，也是一种新型的体感控制理念，核心当属桌面近距离手势操控。显然，TheLeap的功能性指向明确，在使用它进行教育游戏设计前需要分析其适合开发的知识特性。本研究将根据Airspace游戏应用特性以及官方应用指南进行分析。

1 Airspace的游戏应用特性

（1）游戏类型

本研究参考智能操作平台具备代表性的iTunes游戏分类法，并对其进行适当整合，设计为如下游戏类型：动作、探险、休闲、棋牌、教育、音乐、智力、体育、角色扮演、策略、竞速、其它游戏。截至2013年8月初，对Airspace全部50款游戏应用进行调研分析，由图1可知，休闲游戏占据36%，比例优势明显，这与目前用户在智能设备使用时间呈碎片化的现状相符；动作游戏、智力游戏各占16%，比例仅次于休闲游戏，动作游戏的产生与The Leap本身需要用户进行体感操作的运动本质相符，智力游戏则与其容易消磨时间及用户普遍追求更高的自身成就感有较大关联，这两类也是各大移动应用平台上极受欢迎的类型；音乐游戏比例占10%，其产生与游戏本身追求节奏感较为适合手指操控有关；探险、教育、体育、角色扮演、竞速均在10%以下，显示出目前这些类型游戏设计、考量方面的不成熟；棋牌、策略、其它游戏比例为0，显示出开发者在这些类型上的信心不足。以上可知，休闲、动作、智力、音乐游戏这些类型在The Leap概念视角下的设计相对较为成熟，适合目前游戏的开发，其余类型仍需要探索。

（2）智力属性

参考加德纳的多元智力分类，对上述50款游戏应用进行调研，本研究对每个游戏应用中最具代表性的单项智力进行属性统计。由图2可知，身体/动觉智力占42%，呈绝对优势，这与The Leap体感动作的定位有直接关联，任何操作都脱离不开身体/动觉智力；空间智力占26%，逻辑/数学智力占22%，这两项比例仅次于身体/动觉智力，空间智力的体现与体感设备在3D空间操控优势有关，逻辑/数学智力则与游戏粘性的优势有较大关联；音乐智力为8%，与手指操控的优势有关；语言智力为2%，自然智力、人际智力、内省智力均为0，说明这些智力属性目前在游戏设计中较难体现。以上可知，身体/动觉智力、逻辑/数学智力、空间智力与音乐智力较为适合目前The Leap概念视角下的设计，其余智力仍需游戏设计的后续完善来配合体现。

2 官方应用指南

据官方对Airspace应用内容的统计，大部分与手术、游戏、建筑、设计、工程相关，所涉及到的学科有教育学、文学、理学、工学、农学、医学、艺术学、军事学，说明这些学科已能够就The Leap进行知识内容的体感操控设计。其余学科，如哲学、经济学、法学、管理学则尚未涉及，说明其知识内容目前尚无适合的设计文档纳入。据官方的技术宣传，除了在电脑前进行体感操控，Leap Motion还将透过The Leap影响一些传统行业，如雕塑家、建筑师可利用该技术完成一份虚拟作品，然后再通过3D打印机将模型打印出来。可以预见，未来The Leap将对更多的学科产生影响。

三 设计模型

1 设计框架

明确游戏定位与知识特性后，需设计游戏的理念框架。依据建构主义的支架理论，“学生不是被动的知识接受者，而是积极的信息加工者”，The Leap在此过程中扮演起支架的角色。如图3所示，学生在教师引导下，借助支架支持，操控人机交互界面进入游戏场景获取信息并加之加工内化；此外，教师通过建设、分配教学单元，结合动作技能指向的规则融合教育性与游戏性，为游戏场景的顺利演化提供支持。相较传统课堂内的支架式教学，The Leap取代了教师较大部分的支架作用，为学生提供情境以及帮助，并以体感的优势促进学生感知信息，引导学生更有效率地管理学习，教师的作用则更多转移到后台的调控。

图3 设计框架图

利用The Leap概念视角下设计的体感控制型教育游戏，可以配合混合式学习，根据现实条件将传统学习与游戏化学习结合，使二者优势互补，取得最优化的学习效果。

2 场景模型

场景模型是构建整个游戏程序的单位模块，代表了游戏的设计风格。通过对Airspace游戏应用的调研，以及参考iTunes的TOP50教育游戏场景（截至2013年8月1日），本研究依据教育性与游戏性结合程度，认为The Leap概念视角下的教育游戏场景模型可分为以下三类：仿真型、题库型、融合型。

如图4所示，在仿真型场景模型内，游戏情节被弱化，内容单薄，仅仅起到引导作用，称为引导情节，其在整个游戏内的所占比例较少。每一个引导情节均引导游戏者进入指定的仿真知识内容，学习完成后进入下一个引导情节。仿真知识内容占到大部分比例，其决定整个游戏的风格为仿真操控。仿真型场景模型因仿真特点而具备沉浸式体验优势，但教育性与游戏性的联系不够紧密，其较为适合理学、工学、军事学、医学、农学等学科的体感游戏设计。

（2）题库型

如图5所示，在题库型场景模型内，游戏情节饱满，能表达丰富的故事背景。在每个游戏情节中，均链接有若干题库，这些题库承担知识的传授，游戏者可依据游戏规则在游戏情节与题库之间切换。各个游戏情节之间承前启后，串联顺畅，但是代表知识内容的题库与游戏情节不存在必然联系。题库型场景模型理论上适用于所有学科，设计开发的难度相对较低，但教育性与游戏性的联系性不理想，从而影响游戏体验。

（3）融合型

如图6所示，在融合型场景模型内，每个场景中游戏情节与教学内容的主题相同，两者以交叉相融的方式存在于场景。游戏情节推动教学内容所在进程发展，教学内容又发展为游戏情节的一部分继而丰富游戏情节。两者在游戏过程中，联系紧密，相辅相成。融合型场景模型的游戏体验性好，但设计难度较高，需要游戏设计者对知识特性与游戏情节统筹兼顾，其较为适合教育学、理学、工学、农学、医学、艺术学、军事学等学科的体感游戏设计。

四 游戏元素

游戏元素就像血肉，让游戏变得丰满，构建起完整的设计对象。本研究提出The Leap概念视角下常用的游戏元素，帮助游戏设计者进行了解，在具体设计时依据游戏类型合理使用。

1 明确的主题

游戏必须第一时间让游戏者了解游戏所专注的目标与类型，避免游戏者产生迷惘情绪从而丧失兴趣，因此明确的主题需要开门见山式展示给游戏者。关于主题介绍的说明文档需要制作多个版本，包括应用商城内的主题简介、游戏载入时的引导界面所含主题简介、游戏帮助文档中的主题简介等，确保游戏者能在寻找游戏与游戏过程中都能随时获悉游戏的主题。

2 适合手势操控的动作交互设定

The Leap概念视角下的教育游戏，在进行交互设定时引入最适合手势操控的动作形式，最大限度的发挥自身优势。在The Leap支持下的多种动作选择时，游戏设计者应关注当前交互所处游戏进程以及游戏者的当前运动量等，宜选择连贯自然、符合游戏者适应水平的手势动作去支持当前交互设定。手势操控交互设定与传统PC交互有较大区别，如鼠标单击选择菜单可调整为手指长按，光标移动可调整为手指挥动，具体操作对象可调整为双指（或多指、手掌）捏握等形式。此外，由于Leap Motion的SDK（Soft-ware Development Kit，软件开发工具包）支持多种手势的自定义命令，因此也允许游戏设计者发挥天马行空的创意设计具备个性的游戏交互。

3 推动游戏发展的情节

情节是推动游戏发展的元素。情节在游戏过程中，起到营造故事氛围、增加游戏内涵、延长游戏寿命等作用。好的情节应为游戏者制造良好的剧情代入感，同时注意使用简单直接的故事将各个游戏元素串联起来，避免因一味强调曲折的节奏感而影响游戏者的体验。游戏情节的设计可参考融合型、仿真型、题库型的场景模型对故事的比例进行安排，避免盲目代入过少故事影响趣味性，或代入过多故事影响教学重点呈现。

4 符合游戏定位的角色外形

视觉是影响感官的要素之一。游戏设计者提出角色外在形象和视觉特征，由美工人员根据策划文档进行设计与建模。角色外形应体现游戏定位的时代背景，与情节互相呼应。个性鲜明、特色明显的角色将使游戏者在操作时更能深入其境、浑然忘我。

5 适应对象层次的任务挑战

任务挑战是增加游戏粘性的要素。游戏设计者需要分析游戏者的特征，尽量预设不同难度、不同形式的任务，使不同游戏者都能在游戏中找到适合自己的游戏环节，从而提高探索与解决问题的能力。在仿真型模型中任务可设计为直线型的串联任务，将若干个知识单元分布在对应的小任务中，任务的表述一般接近于课堂教学；在题库型模型中任务的概念被弱化，一般由故事情节代替任务引导学习者进入题库练习，任务的要求较低；在融合型模型中，对于任务要求较高，任务的表述需结合背景故事，任务的细节展开需巧妙安排知识点的游戏化呈现。

6 激动人心的奖励

与任务挑战相联系的是激励机制。一个游戏若只有挑战却没有激励，将会很快让游戏者失去兴趣。从马斯洛需求层次理论可知，游戏者渴求自我实现的成就感。游戏设计者必须安排激励机制，以经验、物品、称号、成就等形式配合任务的进行，吸引游戏者持续参与。此外，对游戏者的奖励需及时反馈到交互界面，避免隐晦、多层级的获取形式。

7 烘托气氛的音效

音效也是影响感官的要素，在游戏设计中已是不可或缺的“绿叶”。音效承担着配合情节设计，渲染游戏环境的作用，它从多维度丰富游戏，为提高游戏者的感官效果服务。音效的设计风格可根据游戏者特征、故事情节的世界观、学科（知识）背景等，作出益于营造气氛的选择。

8 增加粘性的竞争

SNS（Social Networking Services，社会型网络服务）社区化是目前网络趋势之一，游戏者渴望与他人进行比较，在竞争与合作中获得奖励。游戏设计者可根据游戏类型在任务中引入不同形式的竞争机制，提高用户可持续发展意识，促进团队合作精神，增加整个游戏的粘性从而延长游戏周期寿命。

9 NPC型的功能

考虑到教师无法参与到每次游戏化教学，需设计一个NPC型的功能。此功能以虚拟人物或指令操作等形式存在，为游戏者提供线索，减少其误操作，此外也解读训练内容、练习内容等，帮助玩家及早融入操作。

五 规则控制

在流程控制方面，鉴于教学“循序渐进”的原则以及目前较多智能应用单线程的现状，本研究认为在The Leap概念视角下，宜选择单线程进行流程设计，比较符合实际情况，但不否定个别大型游戏程序选择多线程。

在UI（User Interface，图形界面）设计方面，游戏设计者应重点关注程序界面的无盲点切换、场景风格的统一性、体现知识主体的特征性等。

在游戏规则方面，游戏设计者除了需提供最基本的操作指南，还需控制游戏者数据的增减，制订进入场景的条件参数，维护竞争机制下的前提平衡与奖励公平，并规划无用户情形下的游戏运转方式等，确保整个游戏顺利运行。

在功能控制方面，目前Leap Mption所提供的SDK中包含手指与工具追踪、手势定义与识别、手掌运动以及支持第三方类库嵌入等功能，支持利用方向和位置数据进行选择、移动、旋转、缩放、拖拽等交互。手指与长条形的工具接近于鼠标操作，适合作为过渡引导与简单操控等情况使用，如手指长按控制菜单选择；手势定义与识别适合游戏者在度过引导阶段，对手势操控有所熟悉的交互进程或练习过程等情况使用，如手指的划动控制光轨的运动；手掌运动适合正式进入游戏进程后，对对象进行深入操作或练习过程等情况使用，如手掌的握、捏手势，控制游戏对象的释放与回收；对于音频、图像等媒体处理，可以借助第三方类库，如JUCE，配合The Leap API进行控制运用。

六 小结

Leap Motion公司CEO麦可巴克沃德表示，现在电脑与使用者之间存在种种障碍，而跨过这个鸿沟的最好方式就是利用“每个人对电脑最自然的互动能力”。The Leap为改变人与电脑的互动模式提供了一种方向，它深入到任何有电脑的地方，会出现在医疗、金融、工程、游戏等诸多领域，通过挥、捏、抹等手势去控制交互。在The Leap概念视角下开发体感控制型教育游戏，有希望拓展原有限制于技术桎梏的学科领域，为游戏化教学的发展提供强大助力。以此技术为基础，创造感知上的操控，期望本研究能起到抛砖引玉作用，为未来的教学创造更多的媒体支持。

编辑：小西