基于AR和LBS的社交化教育游戏设计与实现

陈一铭 潘思成 顾汉杰

摘要：本项目结合AR与LBS，采用Unity引擎设计开发应用于教育领域的社交化游戏。其新型互动模式结合微课等自主化学习，改革现有共享学习方式，并设计了发布知识任务、回答知识问题、查看排名等功能模块，技术上则主要从AR和LBS三维建模以及Unity引擎的程序开发上进行阐述。

关键词：教育游戏；AR；LBS

中图分类号：G434 文献标识码：A 论文编号：1674-2117（2018）18-0106-03

● 引言

目前，我国教育教学范围仍然局限于教室、图书馆等学习场所，其中教室是教学互动最密集的场所。虽然微课等精熟化教育媒体的出现突破了课堂的学习范围，将主动学习扩展到了寝室、家庭等场合，但是其在社交方面的推动力天然存在不足，因为这些教育媒体（或教育方法）仍然只是课堂讲授的碎片化分解，并未运用激发用户动机的社交、竞争、冒险等游戏化元素，用户兴趣未有太多起色。但随着AR（Augmented Reality，增强现实）、LBS（Location Based Service，基于位置服务）技术的逐渐成熟，游戏的社交化成为可能。

2013年，Niantic工作室开发的真实互动游戏Ingress，在社交方面的驱动取得了一定效果，但其并非为教育领域设计，且设计技术也并非很成熟。2016年，Niantic工作室将AR与LBS结合在一起，弥补了此前的技术弊端，推出社交型游戏Pokemon Go，掀起了全球的热潮，无论男女老幼均疯狂投入到采用智能手机定位地图、扫描游戏宠物的活动中，社交流量在此游戏应用中得到了极大的提升。支付宝、腾讯在2017年也均采用AR与LBS推出了红包游戏，吸引了用户的关注，起到了很好的社交效应。上述案例说明，AR与LBS在移动社交应用中起到了较大的促进作用，可激发用户参与动机，对于教学改革有潜在应用价值。本文即基于上述背景提出采用AR和LBS设计一款社交化教育游戏案例，在提升学生关注度与学习效率等方面做出探索。

● 游戏流程设计

面向学生的社交化教育游戏的设计，旨在将游戏的神秘性、趣味性与基于地理的社交特性进行有机结合，使得学习形式不再那么呆板。基于AR与LBS的游戏强调交互式教导技术，与游戏媒体的人机交互过程中的强反馈存在共通之处。鉴于上述考虑，设计游戏的用户流程走向，如下图所示。在该设计理念下，学生（用户）可以在游戏中应用AR进行趣味性的学习交互，并基于LBS限制在校园的物理空间范围内活动，达到一定的教学管理作用。

1.发布知识任务模块

发布知识任务模块是整个游戏内容的重要组成部分，主要分为学生发布任务和教师发布任务。其中教师可以在校园等地理位置直接发布游戏化的共享知识包，进行知识任务发布，完成任务的奖励可以是计入到项目素质拓展分或者过程性评价分等与教学有关的奖励。学生可以对自己历史获取的知识共享包进行修改，投放到任意位置，以此完成地理位置上的传播与互动，或者编写新的知识任务，但是通过学生发布的任务必须要经过教师的验证后才能被玩家搜索到。这一环节中，学生通过对已学知识的复习与巩固，进行自我思考并深化知识的运用，将自己的见解利用发布知识分享包的方式进行分享，这一功能激发了学生对学习知识的积极性。

2.回答知识问题模块

回答知识问题模块是主要的游戏环节，游戏方式分为学生自主走到相应地点进行扫码答题和操控系统人物到指定地点进行答题。学生可以根据自己的时间来选择任意方式获取知识分享包，进行知识任务答题。学生在校园内外等区域寻找有用坐标，用手机扫描识别或者操作虚拟对象获取知识包。自主走到相应地点的游戏玩法，鼓励学生进行课外运动的同时也让学生边学习边提升自己。操控系统人物到指定地点主要利用了AR投放与获取，既满足了用户的社交需求，也使游戏过程变得更有趣味性。游戏过程设定为：若用户A设置了任务要求，且用户B搜索到了该任务，则必须完成该任务提问等要求，才可获取知识包，取得奖励。教师对该奖励予以认可，可计入到项目素质拓展分或者教学过程性评价分。

3.查看排名模块

排名模块中主要显示学生已经获得的知识分享包数量和分享的知识分享包数量。任务成就排名激发学生的竞争心理，学生竞争促进学习的积极性和趣味性，让學生参与竞争是提高学生心理素质、增长其才能的重要途径。[1]

4.其他功能模块

其他模块诸如设置、帮助、登录等主要作为功能型模块体现。设置模块主要用于音量、音效等对游戏的设置调节。帮助模块主要为学生与教师快速了解软件定位与操作方法服务。登录模块主要用于学生与教师等不同用户登录，具备验证发布不同级别的知识分享包和任务的功能。

● 游戏元素设计

本研究的游戏案例面向的对象为在校大学生，因此在游戏元素设计方面，需要考虑到该身份的喜好与适应问题。报告表明，现阶段大学生对颜色爱好的顺序是白、蓝、黑、黄、绿等，主要变现为对冷色的偏爱。[2]因此游戏UI、场景设计及角色设计应偏向较为冷的色调，以白、蓝、黑等代表色作为主色调。在飞速发展的互联网时代大背景下，学生对事物的新鲜度容易快速流失，因此在背景音乐与语音提示等交互音效的设计方面可以参考一些网络流行语言，并在制作语音提示时强调激励语气，营造有趣而轻松的游戏氛围，使用户能够保持对游戏的兴趣。此外在工具提示等重要反馈机制上，采用位置明显、颜色突出、反馈步骤极少的提示信息用以教导技术的施行，降低新手用户的操作难度以及熟悉时间。

● 游戏程序开发

游戏程序采用Unity引擎进行开发，LBS定位的功能通过调用高德地图SDK来实现，AR的功能通过高通Vuforia SDK实现，UI等图片素材采用Photoshop制作。

1.LBS定位

高德地图SDK虽然不能直接导入Unity，但可以借助Unity调用安卓的包，从而加载高德地图的安卓SDK来实现游戏内位置定位。通过导入安卓的jar包，并通过AndroidJavaClass、AndroidJavaObject等类来调用包中的方法，可在手机中获取当前的经纬度、时间、地址等必要的信息，再添加回调监听来实时更新位置信息。获取位置信息后，利用高德地图静态地图API在场景中下载地图图片并添加为Sprite的材质，达到显示地图的效果，最后利用地图的比例尺来计算当前在地图中的位置并设置标记。

2.AR增强现实

AR功能通过Vuforia SDK所提供ARCamera替换Unity默认Camera，并加载VuforiaLicense启用ARCamera。Database数据包的生成由上传自定义识别平面图完成，并导入ImageTarget、FrameMarker、VirtualButton等预制体，最后加载与识别对象相对应的模型文件实现界面显示对象，编写C#脚本完成虚拟与现实关联的功能。

● 结语

本研究针对学生，以专业的游戏训练手册作为指导，设计了旨在将学习范围扩展到课堂外、提高大学生运动范围、推动知识共享的教育领域社交化游戏。同时，技术上所用的Unity为目前国内应用率最高、兼容性较好的游戏引擎之一，且结合AR和LBS技术所开发的3D版本社交化游戏，符合当今社会的需求趋势，可有效提升用户的学习积极性。此外，游戏所创造的新型互动模式将结合微课等自主化学习方式，将学习范围扩展到课外，激发学生形成主动学习社交圈，进而提高学生活力，创建和谐向上的学习环境。

参考文献：

[1]李瑞光，贾金荣.如何培养学生健康的竞争心理[J].辽宁教育，2009（Z2）：32-33.

[2]曹桥安.大学生颜色喜好的研究[J].南平师专学报，2006（2）：122+123-125.

作者简介：顾汉杰（1981—），男，讲师，硕士，研究方向为数字媒体应用。陈一铭（1997—），浙江树人大学信息科技学院数字媒体技术专业学生。