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摘 要：虚拟现实游戏具有很强的魔力，让广大的青少年们沉醉其中并乐此不疲，同时也吸引了众多专家学者们探讨研究。近年来，一些教育学者陆续提出了教育游戏的概念，它是虚拟现实游戏中的一种，是将教育与游戏结合起来，让游戏者们能够在虚拟的世界中不但可以体验游戏的乐趣，还可以有效的掌握更多生活中的习得技能。在进行本研究之前，我们查阅了大量的相关文献和资料，对虚拟现实教育游戏和游戏设计与开发相关领域的研究有了比较全面地认识。在本文中，我们首先将简单介绍一下虚拟现实的特点，接着分析一下教育游戏的特点、教育价值以及发展前景。在此基础上，总结出一套实用于虚拟现实教育游戏的设计与开发策略、主题游戏设计机制和相关的设计开发工程技术，并梳理出设计方案，开发出一款适用于家庭、学校、公司等具有意义的教育游戏。
关键词：虚拟现实；教育游戏；设计；游戏开发
项目简介：河南师范大学国家级大学生创新创业训练计划项目 项目编号：201410476033
0 引言
随着网络游戏的不断更新进步，很多人越来越沉浸于虚拟现实。虚拟现实游戏成为了大多数人生活中不可或缺的一部分。同时这也引起了很多争议，游戏中存在的暴力与血腥场景令很多家长担忧，他们担心是非辨别能力不是太强的孩子会受到不好的影响。这也启发了娱乐界与教育界的深深思考。然而万物都具有两面性，我们不能因为它存在有不利因素而放弃一种娱乐和教育方式。因此，这里笔者根据虚拟现实的特征，以及拥有的相关理论知识与实践能力和相对完备的软硬件设备，将设计开发出一款具有兼娱乐和教育价值的虚拟现实教育游戏。
1虚拟现实的特点
虚拟现实是一种具有沉浸性、交互性、视觉真实感，让用户有一种完全置身在另外一个世界的三维环境。用户可以通过视觉、听觉、嗅觉、触觉、动觉等多种感官通道感知周围环境的变化并且可以与之交互，能够改变和控制周围的事物。这在很大程度上满足了人们与生俱来的一种控制欲和征服一切的天性，从而在交互的过程中获得无限的乐趣。另外在虚拟的世界中用户还可以结交更多的现实生活中几乎很少有机会见面的人，可以组建一个或多个组织或者团队，共同面对所处的另一个世界中的疑难问题。大家集思广益可以了解和掌握更多的知识和技能。
2教育游戏
2.1 特点
教育游戏是教育与游戏质的融合而非量的嫁接，是融教育性与娱乐性于一体的一种新发展起来的游戏类型。它在尊重游戏者的主体能动性的前提下，又以使游戏学习者身心愉悦的沉浸感为首要任务，激发其学习动机，并主动投入其中，结合实际从游戏者的生活体验出发，通过逼真的虚拟现实场景与结构化的任务系统相结合，使游戏者能够积极主动、快乐高效的去学习，从而真正的达到寓教于乐，最终能让用户在主动体验与游戏交互中养成热爱学习、主动组建知识和技能习得的习惯。另外教育游戏还是一个多学科交叉渗透的新领域，其发展前景无限，需要兼收并蓄各种人才参与其中集思广益，各尽其能。
2.2 教育价值
自1999年，中共中央、国务院颁布了《关于深化教育改革，全面推进素质教育的决定》，我国将素质教育确定为教育改革和发展的长远方针。素质教育强调“五育“并举，这就要求每个青少年要德智体美劳全面发展，而不是片面的只追求升学率。教育游戏将在教育行业中发挥着举足轻重的作用。
（1）根据青少年与生俱来的贪玩、好奇等特性，在教育游戏中将设计生动形象的游戏模型和具有一定挑战性的关卡，让游戏者不但沉浸其中获得无限乐趣，还能根据提示通过实践不断地克服困难，了解并掌握更多的知识，从而真正的达到寓教于乐。
（2）“快乐学习”不仅仅是新时期课程改革的要求，更是大多数老师、孩子和父母愿意看到的情景。如果能通过教育游戏让孩子们主动、有效、快乐的学习，我们何乐而不为呢？通过教育游戏的设计与开发，使更多的孩子更加乐于学习。
（3）自新中国成立特别是改革开放以来，党和国家特别重视青少年的动手实践能力，希望培养出一代又一代的具有积极主动性和动手操作能力强的人才。通过教育游戏，游戏者们可以自主选择不同的场景，如身临其境般进行各种操作。在不断的反复实际操作中，使游戲者们掌握更多的知识与技能。
2.3 发展前景
从家庭市场前景来看，很多家长对孩子的教育是十分重视的，只要是对孩子发展和成长有益的东西，即使是游戏，只要设计与开发的有教育意义，他们几乎都会接受；从教育行业市场前景来看，随着信息技术的不断革新，教育信息化市场不断扩大，教育行业中的硬件投资比重也在逐渐增长，教育游戏也走进了课堂。“游戏化学习”倍受很多地区教育局、学校领导老师和青少年学生们的青睐。从企业市场前景来看，无论大、中、小企业，食品、玩具、服务等行业，都离不开一批又一批新员工的培训工作。传统的培训方式都是一对多的面对面培训，不但浪费人力、时间，还达不到理想的效果。有了教育游戏，可以将要培训的内容制作为逼真的虚拟场景，以游戏的方式将员工分批次的进行培训。这样既节省了公司成本，又能使新员工积极主动、快乐高效的去学习。
3设计与开发
3.1 游戏场景的设计
游戏场景又名用户活动范围，一个华丽逼真的游戏场景设计更容易引起游戏者们的兴趣。场景可以是根据现实生活中的建筑物仿造的，也可以是根据需要想象的。在设计的时候，要特别注意到人们的惯性思维和现实生活经验带来的影响。[1]游戏场景的设计可以利用3ds Max、Sketch up等专业的三维场景建模工具。在该游戏中，需要设计的游戏场景分为室内和室外以及大全景和局部特写。每个场景都是精心策划和美工反复雕琢的，使游戏学习者们更加深入的投入到虚拟的场景中去感受和学习。
3.2 游戏角色的设计
角色即灵魂。游戏角色是根据游戏类型及其故事情节创建的。精美的游戏角色有着让玩家难以抗拒的魔力。在创建游戏角色的同时，要考虑到其基本的光影、颜色、动作、布料衣服纹饰、肌肉骨骼的结构与比例等。特别是游戏中角色的连续动作，需要合理的分解，并按照比例构建。另外，复杂的角色模型面数要精简，贴图大小比例要适中。无论是玩家还是NPC都需要精心的设计，使游戏不仅场景逼真，更要其中的角色鲜活灵动。 3.3 游戏关卡的设计
游戏关卡是吸引游戏者的主要元素。常见的游戏关卡有標准关卡、枢纽关卡、Boss关卡和奖励关卡。这些关卡之间都是连贯起来，层层深入的。而教育游戏是一种特殊的游戏，在注重娱乐性的同时，还要强调其教育性，所以在设计教育游戏关卡的时候一定要把教育与娱乐紧紧结合起来，让游戏者在游戏中了解并掌握更多的有教育价值的知识。根据加涅的学习结果分类理论，还可以将教育游戏关卡分为知识类关卡、技能类关卡、态度类关卡。其中知识类关卡又分为事实展现类、事实转述类和探究发现类三个子类，技能类关卡中包含信息辨别类、概念形成类与问题解决类三种子类。关卡是游戏的重要组成部分，游戏的节奏、剧情、难以阶梯等方面都要依靠关卡来很好的实现。[2]在此，游戏中以时间的推移和血量的增减来激发游戏者们更加激情奋进的操作，从而增加游戏的趣味性、可玩性以及沉浸感。
3.4 游戏的交互设计
教育游戏的交互设计是对游戏中学习者的行为方式的定义和设计，不仅仅包含普通游戏的基本功能的交互，还要考虑到教育游戏的特征交互。在该地震逃生游戏中游戏者不仅可以选择躲在课桌下面、躲在墙角和用书挡着头部等交互，还可以选择要不要帮助别人一块逃生等一系列交互。此外在游戏中还会设计能量瓶、药水等奖励机制，使游戏者在接近能量瓶和药水时有增加HP等的交互。[3]
3.5 游戏程序的设计与开发
任何游戏的程序设计都离不开掌握基础语言、数据结构和库的学习及应用。C++语言是一切游戏程序的基础，另外JAVA语言也是很好的辅助语言。根据不同语言的优缺点和游戏不同交互性的需要，合理的选择并运用C++语言和JAVA语言，有序的排列数据结构并利用知识和功能比较强大的常用的MFC、GUI等库来设计游戏程序。另外，在程序设计的过程中都是以教学设计为依据，以教育性为根本目的。程序的设计是对教育游戏软件设计的最高体现，也是对前述各环节技术与设计成果的技术实现。然而游戏程序设计与开发并不是教育游戏软件设计与开发的最后一项任务，还需要进行不断地测试和试用。
3.6 游戏调试与改进
任何教育游戏产品的设计与开发都是需要不断改进和优化的。程序编写初步完成后都要进行检测程序，并发现其中隐含的一些错误，还会收集使用反馈意见，以便对教育游戏产品不断地优化。笔者认为游戏调试与开发需要注意以下几点：（1）始终如一耐心的去发现问题；（2）尽可能多的去找到说明问题的论据；（3）大胆的去尝试修改，有创新意识的更正问题；（4）将交互和干扰最小化、随机性最小化；（5）不断地进行测试并完善。
4结语
虚拟现实教育游戏融娱乐性与教育性与一体，将传统的课堂上老师讲学生听的模式转变为学生积极主动、快乐的去学的模式。游戏的娱教平衡目的可以通过关卡和做任务来实现。近几年国内外对教育游戏的研究也在不断深入，可以看到未来教育游戏行业发展的大好前景。与此同时，教育游戏的设计也将逐步细化，更加深入的研究。加强对游戏关卡和任务系统设计的分析，将会是以后教育游戏设计与发展的一大方向。
参考文献
[1] 陈向东，蒋中望. 增强现实教育游戏的应用[A]. 远程教育杂志，2012，05：71-72.
[2] 汤磊. 基于Virtools的三维场景实时漫游系统的研究与开发[D].大庆石油学院，2007.
[3] 马颖峰，杨栋.探究式教育游戏的学习交互设计[A].陕西师范大学，2010，05：45-49.
作者简介：樊迎春，河南师范大学教育与教师发展学院，教育技术学专业2013级本科生，主要研究方向为教育技术学。
关键词：虚拟现实；教育游戏；设计；游戏开发
项目简介：河南师范大学国家级大学生创新创业训练计划项目 项目编号：201410476033
0 引言
随着网络游戏的不断更新进步，很多人越来越沉浸于虚拟现实。虚拟现实游戏成为了大多数人生活中不可或缺的一部分。同时这也引起了很多争议，游戏中存在的暴力与血腥场景令很多家长担忧，他们担心是非辨别能力不是太强的孩子会受到不好的影响。这也启发了娱乐界与教育界的深深思考。然而万物都具有两面性，我们不能因为它存在有不利因素而放弃一种娱乐和教育方式。因此，这里笔者根据虚拟现实的特征，以及拥有的相关理论知识与实践能力和相对完备的软硬件设备，将设计开发出一款具有兼娱乐和教育价值的虚拟现实教育游戏。
1虚拟现实的特点
虚拟现实是一种具有沉浸性、交互性、视觉真实感，让用户有一种完全置身在另外一个世界的三维环境。用户可以通过视觉、听觉、嗅觉、触觉、动觉等多种感官通道感知周围环境的变化并且可以与之交互，能够改变和控制周围的事物。这在很大程度上满足了人们与生俱来的一种控制欲和征服一切的天性，从而在交互的过程中获得无限的乐趣。另外在虚拟的世界中用户还可以结交更多的现实生活中几乎很少有机会见面的人，可以组建一个或多个组织或者团队，共同面对所处的另一个世界中的疑难问题。大家集思广益可以了解和掌握更多的知识和技能。
2教育游戏
2.1 特点
教育游戏是教育与游戏质的融合而非量的嫁接，是融教育性与娱乐性于一体的一种新发展起来的游戏类型。它在尊重游戏者的主体能动性的前提下，又以使游戏学习者身心愉悦的沉浸感为首要任务，激发其学习动机，并主动投入其中，结合实际从游戏者的生活体验出发，通过逼真的虚拟现实场景与结构化的任务系统相结合，使游戏者能够积极主动、快乐高效的去学习，从而真正的达到寓教于乐，最终能让用户在主动体验与游戏交互中养成热爱学习、主动组建知识和技能习得的习惯。另外教育游戏还是一个多学科交叉渗透的新领域，其发展前景无限，需要兼收并蓄各种人才参与其中集思广益，各尽其能。
2.2 教育价值
自1999年，中共中央、国务院颁布了《关于深化教育改革，全面推进素质教育的决定》，我国将素质教育确定为教育改革和发展的长远方针。素质教育强调“五育“并举，这就要求每个青少年要德智体美劳全面发展，而不是片面的只追求升学率。教育游戏将在教育行业中发挥着举足轻重的作用。
（1）根据青少年与生俱来的贪玩、好奇等特性，在教育游戏中将设计生动形象的游戏模型和具有一定挑战性的关卡，让游戏者不但沉浸其中获得无限乐趣，还能根据提示通过实践不断地克服困难，了解并掌握更多的知识，从而真正的达到寓教于乐。
（2）“快乐学习”不仅仅是新时期课程改革的要求，更是大多数老师、孩子和父母愿意看到的情景。如果能通过教育游戏让孩子们主动、有效、快乐的学习，我们何乐而不为呢？通过教育游戏的设计与开发，使更多的孩子更加乐于学习。
（3）自新中国成立特别是改革开放以来，党和国家特别重视青少年的动手实践能力，希望培养出一代又一代的具有积极主动性和动手操作能力强的人才。通过教育游戏，游戏者们可以自主选择不同的场景，如身临其境般进行各种操作。在不断的反复实际操作中，使游戲者们掌握更多的知识与技能。
2.3 发展前景
从家庭市场前景来看，很多家长对孩子的教育是十分重视的，只要是对孩子发展和成长有益的东西，即使是游戏，只要设计与开发的有教育意义，他们几乎都会接受；从教育行业市场前景来看，随着信息技术的不断革新，教育信息化市场不断扩大，教育行业中的硬件投资比重也在逐渐增长，教育游戏也走进了课堂。“游戏化学习”倍受很多地区教育局、学校领导老师和青少年学生们的青睐。从企业市场前景来看，无论大、中、小企业，食品、玩具、服务等行业，都离不开一批又一批新员工的培训工作。传统的培训方式都是一对多的面对面培训，不但浪费人力、时间，还达不到理想的效果。有了教育游戏，可以将要培训的内容制作为逼真的虚拟场景，以游戏的方式将员工分批次的进行培训。这样既节省了公司成本，又能使新员工积极主动、快乐高效的去学习。
3设计与开发
3.1 游戏场景的设计
游戏场景又名用户活动范围，一个华丽逼真的游戏场景设计更容易引起游戏者们的兴趣。场景可以是根据现实生活中的建筑物仿造的，也可以是根据需要想象的。在设计的时候，要特别注意到人们的惯性思维和现实生活经验带来的影响。[1]游戏场景的设计可以利用3ds Max、Sketch up等专业的三维场景建模工具。在该游戏中，需要设计的游戏场景分为室内和室外以及大全景和局部特写。每个场景都是精心策划和美工反复雕琢的，使游戏学习者们更加深入的投入到虚拟的场景中去感受和学习。
3.2 游戏角色的设计
角色即灵魂。游戏角色是根据游戏类型及其故事情节创建的。精美的游戏角色有着让玩家难以抗拒的魔力。在创建游戏角色的同时，要考虑到其基本的光影、颜色、动作、布料衣服纹饰、肌肉骨骼的结构与比例等。特别是游戏中角色的连续动作，需要合理的分解，并按照比例构建。另外，复杂的角色模型面数要精简，贴图大小比例要适中。无论是玩家还是NPC都需要精心的设计，使游戏不仅场景逼真，更要其中的角色鲜活灵动。 3.3 游戏关卡的设计
游戏关卡是吸引游戏者的主要元素。常见的游戏关卡有標准关卡、枢纽关卡、Boss关卡和奖励关卡。这些关卡之间都是连贯起来，层层深入的。而教育游戏是一种特殊的游戏，在注重娱乐性的同时，还要强调其教育性，所以在设计教育游戏关卡的时候一定要把教育与娱乐紧紧结合起来，让游戏者在游戏中了解并掌握更多的有教育价值的知识。根据加涅的学习结果分类理论，还可以将教育游戏关卡分为知识类关卡、技能类关卡、态度类关卡。其中知识类关卡又分为事实展现类、事实转述类和探究发现类三个子类，技能类关卡中包含信息辨别类、概念形成类与问题解决类三种子类。关卡是游戏的重要组成部分，游戏的节奏、剧情、难以阶梯等方面都要依靠关卡来很好的实现。[2]在此，游戏中以时间的推移和血量的增减来激发游戏者们更加激情奋进的操作，从而增加游戏的趣味性、可玩性以及沉浸感。
3.4 游戏的交互设计
教育游戏的交互设计是对游戏中学习者的行为方式的定义和设计，不仅仅包含普通游戏的基本功能的交互，还要考虑到教育游戏的特征交互。在该地震逃生游戏中游戏者不仅可以选择躲在课桌下面、躲在墙角和用书挡着头部等交互，还可以选择要不要帮助别人一块逃生等一系列交互。此外在游戏中还会设计能量瓶、药水等奖励机制，使游戏者在接近能量瓶和药水时有增加HP等的交互。[3]
3.5 游戏程序的设计与开发
任何游戏的程序设计都离不开掌握基础语言、数据结构和库的学习及应用。C++语言是一切游戏程序的基础，另外JAVA语言也是很好的辅助语言。根据不同语言的优缺点和游戏不同交互性的需要，合理的选择并运用C++语言和JAVA语言，有序的排列数据结构并利用知识和功能比较强大的常用的MFC、GUI等库来设计游戏程序。另外，在程序设计的过程中都是以教学设计为依据，以教育性为根本目的。程序的设计是对教育游戏软件设计的最高体现，也是对前述各环节技术与设计成果的技术实现。然而游戏程序设计与开发并不是教育游戏软件设计与开发的最后一项任务，还需要进行不断地测试和试用。
3.6 游戏调试与改进
任何教育游戏产品的设计与开发都是需要不断改进和优化的。程序编写初步完成后都要进行检测程序，并发现其中隐含的一些错误，还会收集使用反馈意见，以便对教育游戏产品不断地优化。笔者认为游戏调试与开发需要注意以下几点：（1）始终如一耐心的去发现问题；（2）尽可能多的去找到说明问题的论据；（3）大胆的去尝试修改，有创新意识的更正问题；（4）将交互和干扰最小化、随机性最小化；（5）不断地进行测试并完善。
4结语
虚拟现实教育游戏融娱乐性与教育性与一体，将传统的课堂上老师讲学生听的模式转变为学生积极主动、快乐的去学的模式。游戏的娱教平衡目的可以通过关卡和做任务来实现。近几年国内外对教育游戏的研究也在不断深入，可以看到未来教育游戏行业发展的大好前景。与此同时，教育游戏的设计也将逐步细化，更加深入的研究。加强对游戏关卡和任务系统设计的分析，将会是以后教育游戏设计与发展的一大方向。
参考文献
[1] 陈向东，蒋中望. 增强现实教育游戏的应用[A]. 远程教育杂志，2012，05：71-72.
[2] 汤磊. 基于Virtools的三维场景实时漫游系统的研究与开发[D].大庆石油学院，2007.
[3] 马颖峰，杨栋.探究式教育游戏的学习交互设计[A].陕西师范大学，2010，05：45-49.
作者简介：樊迎春，河南师范大学教育与教师发展学院，教育技术学专业2013级本科生，主要研究方向为教育技术学。