基于Unity3D的小学安全教育游戏的开发

王铃木 马坤

【摘 要】教育游戏不断推陈出新，使得人们对其观念已有了很大的改善，但仍然很难走进传统课堂。安全教育作为学校教育工作中的一项重点，却受到应试教育的挤压，导致很多学生缺乏安全意识。本文阐述了安全教育的现状、对研究现状的分析以及安全教育游戏的设计与开发，期望通过教育游戏提高学生安全教育学习的积极性和安全意识，帮助教育游戏更好地融入课堂教学。

【关键词】教育游戏;安全教育;Unity3D

【中图分类号】G434  【文献标识码】A

【论文编号】1671-7384（2021）012-076-03

游戏化教学是将教育与游戏相融合的一种新型教学方式。随着技术的发展，学生学习方式和交流方式正在发生改变，越来越多的教育研究者将目光投向了教育游戏，一些一线教师也尝试将计算机游戏运用到教学中。一些研究报告表明，教育性计算机游戏能够提高学生学习动机、学习满意度和学习成绩。在一些沉浸式教育游戏中，学生可以从多角度思考问题，综合利用不同的学科知识和技能解决问题，有效帮助学生明确科学的知识价值及应用领域。安全教育是学校的一项重要工作。近几年来，一些学校发生的火灾事件、踩踏事件、暑假学生溺水事件等都在警示我们要重视校园里的安全教育工作，同时也要反思我们的安全教育方式。基于游戏的安全教育可以消除学习与游戏、正式学习与非正式学习的界限，有效提高学生的学习兴趣、沉浸感和自我效能感，为丰富教师教学手段提供思路，也可以为相关课程提供新的教学素材。

国内外安全教育的研究现状

国内小学安全教育主要是在道德与法治课上进行，所以国内许多关于安全教育的探索多集中在相关课程研究上。卞一杰认为，目前我们的安全教育在生活中和相关课程中都有遇到，但是一些学生安全意识却很缺失，因此他提出要充分运用多媒体技术进行教学、通过模拟安全教育场景进行教学等建议[1]。石心、苏国华等人认为小学道德与法治课程的核心功能就是树立学生的安全意识，保护学生身心健康，所以需要对教师进行安全教育培训，包括理论的学习与实践培训，以及学校组织专题研讨会等[2]。要以教材为载体，联系学生实际，实行安全教育，优化安全教育教学情境，激发学生学习兴趣，采取体验式教学方法激发学生学习的积极性。孙朝文在对农村小学安全教育研究时发现，农村小学安全教育存在现实困境，学校对安全教育的认识存在偏差，有些小学教师对安全教育的理解不够全面[3]。陈鹤通过小学校园安全的App设计让学生能够通过App随时随地学习，自主分配时间，使学习变得有趣且便捷。通过以小学校园安全为例设计开发情境体验视角下的安全教育App，为安全类教育App的设计开发提供了新思路[4]。

Viviana、Aguilar、Mu?oz等作者讨论了巴西、哥伦比亚、古巴、多米尼加共和国、牙买加和波多黎各的学校安全和灾难教育，通过案例研究探索提高学生对自然灾害和备灾认识的工作方法。波多黎各提供了小学生和大学生反思玛丽亚飓风记忆的创新范例;来自巴西的方案描述呈现了在高中阶段发展课程技能和研究能力的学校工作，是鼓励学校成为知识的生产者，而不是集中传播信息的复制者;南美洲的另一个案例研究则侧重于保护哥伦比亚大学建筑的努力。南美洲和加勒比地区丰富的政策、实践和经验来源于综合学校安全三大支柱的模式：安全学习设施、学校灾难管理以及减少风险的复原力教育。

通过梳理国内外研究者们有关安全教育的探索，笔者发现一个共识：大家都强调了通过教育技术创设真实情境以及具体的案例分析对于教学的促进作用，通过情境教学能够更好地激发学生的学习兴趣。

安全教育游戏设计

1.开发引擎

本游戏是在Unity3D的基础上开发设计出的教育游戏，所以有必要对其进行相应的介绍。Unity3D是由Unity Technologies公司开发的一款专业跨平台游戏设计和开发的数字引擎[5]，一直作为图形化开发游戏的主要开发引擎软件，入门门槛较低、容易上手的操作并且低廉的價格使其很快风靡市场。特别是2009年发布的Unity2.5版本推出了Windows版本，支持ios和任天堂游戏机（XBOX One）;2010版本的Unity3.0版本支持Android平台后其市场占有率更是名列前茅。综合各方面对比来看，Unity3D是一款出色的游戏开发引擎，它的Shader、粒子系统（用于渲染效果）、Lightmapping等都能将场景中的建筑和其他物体渲染得更加真实、生动，使视觉效果更加出色。而且基于Unity3D开发出的游戏可以在多平台发布，并且支持mac和Windows等多种常用系统运作。

2.游戏总体设计与规则制定

教育游戏的设计与规则的制定是游戏开发的基础，良好的教育游戏设计对于整个游戏的开发至关重要。本游戏是基于Unity3D开发设计的安全教育游戏，以小学道德与法治课三年级课本中第三单元“安全护我成长”第八课“安全记心上”为基础开发设计教育游戏，通过虚拟游戏环境设计与实现。本单元包含了防火、防电、防水等内容，而本游戏除上述内容外还包含了防拐骗和交通安全等内容。通过布置开始的UI窗口，开始游戏、暂停和结束游戏等按键构成初始界面。导入场景包，在设置好空气墙的道路上行走，走到视频板前会触碰到隐形触发器，播放视频，播放完毕后才可继续前进，之后会触碰到知识版面，总共包含5大板块，全部学完方可结束游戏。

游戏开发的关键技术

1.场景的搭建与UI的控制

游戏场景仿真程度决定着教育游戏对学生吸引的程度，包括地理环境、天空盒、植被、地形以及河流等情况。为节省开发时间，本游戏的场景通过Assert商店寻找合适的3D场景，地形和河流场景都比较适合本款教育游戏，直接下载后导入到项目中即可。通过UI的设计对游戏窗口等进行优化，标题有两个选项，即开始游戏和结束游戏。初始界面如图1所示。

图1  初始界面

2.角色控制

游戏只设计一个男孩虚拟角色，并且采用第三人称视角，通过上、下、左、右键或者w、s、a、d键控制人物的行走方向，鼠标左右移动控制相机视角的左右幅度，上下通过设置控制在一定的角度范围内。建立一个控制人物移动的脚本，在inspector界面设置一个移动速度speed。利用函数GetKey（）确认键盘输入，若按下键盘的方向键或w、a、s、d键就会触发语句，利用transform方法（三维方向向量*系统增量时间*移动速度）能够使得人物遵循按键的方向进行移动，从而完成角色的移动控制。

视觉转换是游戏过程中需要解决的一个问题，通过控制Camera从而控制角色的视角，与人物移动的道理是一样的，或者可以通过父子物体进行。所谓的父子物体就是在Hieratchy面板中将一个物体拖拽到另一个物体上形成父子物体，子物体会继承父物体的移动、旋转和缩放属性，而且子物体不会影响父物体。但是这一类对于视角的控制是通过人物的移动控制的，只能一直保持一个角度，因此还是有必要通过一个新的脚本对相机进行跟随控制。

相机控制的方法如下：在Awake方法中拿到场景中的角色控制器并赋值给player;将游戏一开始摄像机和玩家的位移差值赋值给offset;把玩家位置加上offset偏移量所得的值赋值给摄像机的位置;把鼠標纵轴和横轴的移动速度所得的旋转值赋值给摄像机的旋转。通过这些变量控制相机跟随人物，包括相机移动的速度以及左右移动的速度等，通过旋转值控制视角的X、Y轴移动速度。

3.视频播放与文本控制

播放视频有两种方式。一种是Gui形式，这种方式会转到新的2D界面中播放;另一种是通过插入panel直接在原有的3D环境中播放，这里选择第二种。因为本文涉及5块内容，因此插入5个panel分布在场景中的道路上，并且保持一定的距离，并将导入到项目中的视频分别插入到相应的面板中。文本的插入也可以有两种形式。一种是通过text文本附加到Gameobject组件上，通过角色触碰到开关出现;另一种是插入到panel上，随着人物触碰到触发器播放视频而出现。通过视频脚本，创建视频播放，初始化的视频暂停在第二帧（防止进入时有卡顿现象），当玩家进入区域开始播放，离开区域后停止播放，并使视频始终对着玩家摄像机。通过文本脚本控制对话框，创建文本集并对其命名，创建text以及Animation、bool等变量，并通过bool量的真假控制文本的播放以及结束。

本文是关于安全教育游戏的设计，结合实际课程教学内容，通过开发引擎设计教育游戏，将安全教育与教育游戏结合在一起，提高相关课程教学的课堂效率。本研究是教育游戏与中小学安全教育结合的一次尝试，也是通过游戏开发引擎将信息技术与安全教育有机结合的一次有益探索。当然，目前开发的游戏还存在许多不足，在后续过程中也将不断地进行完善。

参考文献

卞一杰. 小学《道德与法治》教学中的安全教育探究[J]. 课程教育研究，2019（42）： 66.

石心，苏国华. 以小学道德与法治课为载体 探索安全教育有效途径[J]. 小学教学研究，2019（35）： 18-21.

孙朝文. 农村小学安全教育的现实困境与难点突破[J]. 科学咨询，2019（13）： 114.

陈鹤，毛晓娟. 情景体验视角下安全教育App的设计——以“小学校园安全”为例[J]. 电脑知识与技术，2017（31）：93-94.

王龙，任步春，赵宸立. 基于Unity3D的FPS教育游戏研究与设计[J]. 软件导刊，2016，15（11）： 79-81.