顧漢杰

摘要：文章從TheLeap概念視角出發(fā)，探討體感手勢控制在教育游戲中的應(yīng)用可行性，分析官方商城Airspace中游戲應(yīng)用，梳理適合體感開發(fā)的游戲類型、智力屬性，同時依據(jù)應(yīng)用指南探索適合的學科領(lǐng)域。在此基礎(chǔ)上提出設(shè)計框架，建立仿真型、題庫型、融合型等三種場景模型，并分類介紹代表性的游戲元素，最后結(jié)合LeapModon SDK特點闡釋了規(guī)則控制。

關(guān)鍵詞：TheLeap；體感控制；教育游戲

【中圖分類號】G40—057 【文獻標識碼】A 【論文編號】1009—8097（2014）02—0108—07【DOI】10.3969/j.issn.1009-8097.2014.02.015

The Leap是2013年美國科技界最為流行的體感設(shè)備之一，它允許用戶通過最簡單的手勢讓人和電腦之間進行交互，并開創(chuàng)了基于體感技術(shù)的Airspace應(yīng)用商店，主要涉及游戲與應(yīng)用，其受歡迎程度堪與iPhone推出時媲美。與微軟的Kinect不同，The Leap的體積僅有普通優(yōu)盤大小，在桌面近距離的4立方英尺空間內(nèi)就可靈活操控，靈敏度是Kinect的200倍，支持USB插拔，并支持Windows、Linux和Mac OS多操作系統(tǒng)，價格也更為低廉，彌補了Kinect在上述方面的不足?；谑謩莸慕换シ绞侥壳拔吮姸嚅_發(fā)者的目光，The Leap所提出的手勢操控方向極具潛力。如果能將The Leap的手勢操控優(yōu)勢應(yīng)用于教育游戲設(shè)計，將是研究教育游戲的一個嶄新領(lǐng)域。本研究認為，The Leap概念視角下的教育游戲，即基于手勢操控、適用于桌面近距離、面向教育目的新型電子游戲。下文將針對此類教育游戲設(shè)計進行闡述。

一 應(yīng)用可行性

體感技術(shù)應(yīng)用于電子游戲，源于微軟在2005年發(fā)明的Kinect技術(shù)。由于Kinect等原有體感設(shè)備定位中遠距離，因此一般適合肢體的大幅度展開，游戲公司開發(fā)游戲中可被歸類進教育游戲的其類型多數(shù)為體育運動、動作冒險型，集中于家庭內(nèi)的健身娛樂，其它學科領(lǐng)域涉及相對較少。

隨著Leap Motion的The Leap推出，各種充滿想象力的社會應(yīng)用案例顯現(xiàn)：著名的美國國家航空航天局（NASA）利用The Leap遠程控制Athlete六臂探測器。美國的Robbie Tilton使用The Leap操控全息圖，用Leap Motion技術(shù)來翻轉(zhuǎn)地球。此外，官方商城Airspace應(yīng)用程序也包含使用手指操縱操作系統(tǒng)或瀏覽網(wǎng)頁、手勢改變來控制地圖收縮、讓工程師與3D模型相互作用、精確繪制2D或3D畫面、玩高速控制的游戲、在空氣中劃動來簽署數(shù)字文檔等功能。

上述案例均證明了The Leap無窮的潛力，無論是高端的科學界還是普通的IT愛好者都可以發(fā)揮其強大功能，進行互動應(yīng)用，承擔專業(yè)訓練和模擬等內(nèi)容。從廣義上的嚴肅游戲概念（即以應(yīng)用為目的的游戲）進行分析，The Leap的功能特性已勝任開發(fā)教育游戲的資格；而在更進一步的游戲化元素融入過程，則需要對The Leap概念視角下體感控制型教育游戲的設(shè)計進行更深入研究。

二 知識特性分析

The Leap除了是一種設(shè)備，也是一種新型的體感控制理念，核心當屬桌面近距離手勢操控。顯然，TheLeap的功能性指向明確，在使用它進行教育游戲設(shè)計前需要分析其適合開發(fā)的知識特性。本研究將根據(jù)Airspace游戲應(yīng)用特性以及官方應(yīng)用指南進行分析。

1 Airspace的游戲應(yīng)用特性

（1）游戲類型

本研究參考智能操作平臺具備代表性的iTunes游戲分類法，并對其進行適當整合，設(shè)計為如下游戲類型：動作、探險、休閑、棋牌、教育、音樂、智力、體育、角色扮演、策略、競速、其它游戲。截至2013年8月初，對Airspace全部50款游戲應(yīng)用進行調(diào)研分析，由圖1可知，休閑游戲占據(jù)36%，比例優(yōu)勢明顯，這與目前用戶在智能設(shè)備使用時間呈碎片化的現(xiàn)狀相符；動作游戲、智力游戲各占16%，比例僅次于休閑游戲，動作游戲的產(chǎn)生與The Leap本身需要用戶進行體感操作的運動本質(zhì)相符，智力游戲則與其容易消磨時間及用戶普遍追求更高的自身成就感有較大關(guān)聯(lián)，這兩類也是各大移動應(yīng)用平臺上極受歡迎的類型；音樂游戲比例占10%，其產(chǎn)生與游戲本身追求節(jié)奏感較為適合手指操控有關(guān)；探險、教育、體育、角色扮演、競速均在10%以下，顯示出目前這些類型游戲設(shè)計、考量方面的不成熟；棋牌、策略、其它游戲比例為0，顯示出開發(fā)者在這些類型上的信心不足。以上可知，休閑、動作、智力、音樂游戲這些類型在The Leap概念視角下的設(shè)計相對較為成熟，適合目前游戲的開發(fā)，其余類型仍需要探索。

（2）智力屬性

參考加德納的多元智力分類，對上述50款游戲應(yīng)用進行調(diào)研，本研究對每個游戲應(yīng)用中最具代表性的單項智力進行屬性統(tǒng)計。由圖2可知，身體/動覺智力占42%，呈絕對優(yōu)勢，這與The Leap體感動作的定位有直接關(guān)聯(lián)，任何操作都脫離不開身體/動覺智力；空間智力占26%，邏輯/數(shù)學智力占22%，這兩項比例僅次于身體/動覺智力，空間智力的體現(xiàn)與體感設(shè)備在3D空間操控優(yōu)勢有關(guān)，邏輯/數(shù)學智力則與游戲粘性的優(yōu)勢有較大關(guān)聯(lián)；音樂智力為8%，與手指操控的優(yōu)勢有關(guān)；語言智力為2%，自然智力、人際智力、內(nèi)省智力均為0，說明這些智力屬性目前在游戲設(shè)計中較難體現(xiàn)。以上可知，身體/動覺智力、邏輯/數(shù)學智力、空間智力與音樂智力較為適合目前The Leap概念視角下的設(shè)計，其余智力仍需游戲設(shè)計的后續(xù)完善來配合體現(xiàn)。

2 官方應(yīng)用指南

據(jù)官方對Airspace應(yīng)用內(nèi)容的統(tǒng)計，大部分與手術(shù)、游戲、建筑、設(shè)計、工程相關(guān)，所涉及到的學科有教育學、文學、理學、工學、農(nóng)學、醫(yī)學、藝術(shù)學、軍事學，說明這些學科已能夠就The Leap進行知識內(nèi)容的體感操控設(shè)計。其余學科，如哲學、經(jīng)濟學、法學、管理學則尚未涉及，說明其知識內(nèi)容目前尚無適合的設(shè)計文檔納入。據(jù)官方的技術(shù)宣傳，除了在電腦前進行體感操控，Leap Motion還將透過The Leap影響一些傳統(tǒng)行業(yè)，如雕塑家、建筑師可利用該技術(shù)完成一份虛擬作品，然后再通過3D打印機將模型打印出來。可以預(yù)見，未來The Leap將對更多的學科產(chǎn)生影響。

三 設(shè)計模型

1 設(shè)計框架

明確游戲定位與知識特性后，需設(shè)計游戲的理念框架。依據(jù)建構(gòu)主義的支架理論，“學生不是被動的知識接受者，而是積極的信息加工者”，The Leap在此過程中扮演起支架的角色。如圖3所示，學生在教師引導下，借助支架支持，操控人機交互界面進入游戲場景獲取信息并加之加工內(nèi)化；此外，教師通過建設(shè)、分配教學單元，結(jié)合動作技能指向的規(guī)則融合教育性與游戲性，為游戲場景的順利演化提供支持。相較傳統(tǒng)課堂內(nèi)的支架式教學，The Leap取代了教師較大部分的支架作用，為學生提供情境以及幫助，并以體感的優(yōu)勢促進學生感知信息，引導學生更有效率地管理學習，教師的作用則更多轉(zhuǎn)移到后臺的調(diào)控。

圖3 設(shè)計框架圖

利用The Leap概念視角下設(shè)計的體感控制型教育游戲，可以配合混合式學習，根據(jù)現(xiàn)實條件將傳統(tǒng)學習與游戲化學習結(jié)合，使二者優(yōu)勢互補，取得最優(yōu)化的學習效果。

2 場景模型

場景模型是構(gòu)建整個游戲程序的單位模塊，代表了游戲的設(shè)計風格。通過對Airspace游戲應(yīng)用的調(diào)研，以及參考iTunes的TOP50教育游戲場景（截至2013年8月1日），本研究依據(jù)教育性與游戲性結(jié)合程度，認為The Leap概念視角下的教育游戲場景模型可分為以下三類：仿真型、題庫型、融合型。

如圖4所示，在仿真型場景模型內(nèi)，游戲情節(jié)被弱化，內(nèi)容單薄，僅僅起到引導作用，稱為引導情節(jié)，其在整個游戲內(nèi)的所占比例較少。每一個引導情節(jié)均引導游戲者進入指定的仿真知識內(nèi)容，學習完成后進入下一個引導情節(jié)。仿真知識內(nèi)容占到大部分比例，其決定整個游戲的風格為仿真操控。仿真型場景模型因仿真特點而具備沉浸式體驗優(yōu)勢，但教育性與游戲性的聯(lián)系不夠緊密，其較為適合理學、工學、軍事學、醫(yī)學、農(nóng)學等學科的體感游戲設(shè)計。

（2）題庫型

如圖5所示，在題庫型場景模型內(nèi)，游戲情節(jié)飽滿，能表達豐富的故事背景。在每個游戲情節(jié)中，均鏈接有若干題庫，這些題庫承擔知識的傳授，游戲者可依據(jù)游戲規(guī)則在游戲情節(jié)與題庫之間切換。各個游戲情節(jié)之間承前啟后，串聯(lián)順暢，但是代表知識內(nèi)容的題庫與游戲情節(jié)不存在必然聯(lián)系。題庫型場景模型理論上適用于所有學科，設(shè)計開發(fā)的難度相對較低，但教育性與游戲性的聯(lián)系性不理想，從而影響游戲體驗。

（3）融合型

如圖6所示，在融合型場景模型內(nèi)，每個場景中游戲情節(jié)與教學內(nèi)容的主題相同，兩者以交叉相融的方式存在于場景。游戲情節(jié)推動教學內(nèi)容所在進程發(fā)展，教學內(nèi)容又發(fā)展為游戲情節(jié)的一部分繼而豐富游戲情節(jié)。兩者在游戲過程中，聯(lián)系緊密，相輔相成。融合型場景模型的游戲體驗性好，但設(shè)計難度較高，需要游戲設(shè)計者對知識特性與游戲情節(jié)統(tǒng)籌兼顧，其較為適合教育學、理學、工學、農(nóng)學、醫(yī)學、藝術(shù)學、軍事學等學科的體感游戲設(shè)計。

四 游戲元素

游戲元素就像血肉，讓游戲變得豐滿，構(gòu)建起完整的設(shè)計對象。本研究提出The Leap概念視角下常用的游戲元素，幫助游戲設(shè)計者進行了解，在具體設(shè)計時依據(jù)游戲類型合理使用。

1 明確的主題

游戲必須第一時間讓游戲者了解游戲所專注的目標與類型，避免游戲者產(chǎn)生迷惘情緒從而喪失興趣，因此明確的主題需要開門見山式展示給游戲者。關(guān)于主題介紹的說明文檔需要制作多個版本，包括應(yīng)用商城內(nèi)的主題簡介、游戲載入時的引導界面所含主題簡介、游戲幫助文檔中的主題簡介等，確保游戲者能在尋找游戲與游戲過程中都能隨時獲悉游戲的主題。

2 適合手勢操控的動作交互設(shè)定

The Leap概念視角下的教育游戲，在進行交互設(shè)定時引入最適合手勢操控的動作形式，最大限度的發(fā)揮自身優(yōu)勢。在The Leap支持下的多種動作選擇時，游戲設(shè)計者應(yīng)關(guān)注當前交互所處游戲進程以及游戲者的當前運動量等，宜選擇連貫自然、符合游戲者適應(yīng)水平的手勢動作去支持當前交互設(shè)定。手勢操控交互設(shè)定與傳統(tǒng)PC交互有較大區(qū)別，如鼠標單擊選擇菜單可調(diào)整為手指長按，光標移動可調(diào)整為手指揮動，具體操作對象可調(diào)整為雙指（或多指、手掌）捏握等形式。此外，由于Leap Motion的SDK（Soft-ware Development Kit，軟件開發(fā)工具包）支持多種手勢的自定義命令，因此也允許游戲設(shè)計者發(fā)揮天馬行空的創(chuàng)意設(shè)計具備個性的游戲交互。

3 推動游戲發(fā)展的情節(jié)

情節(jié)是推動游戲發(fā)展的元素。情節(jié)在游戲過程中，起到營造故事氛圍、增加游戲內(nèi)涵、延長游戲壽命等作用。好的情節(jié)應(yīng)為游戲者制造良好的劇情代入感，同時注意使用簡單直接的故事將各個游戲元素串聯(lián)起來，避免因一味強調(diào)曲折的節(jié)奏感而影響游戲者的體驗。游戲情節(jié)的設(shè)計可參考融合型、仿真型、題庫型的場景模型對故事的比例進行安排，避免盲目代入過少故事影響趣味性，或代入過多故事影響教學重點呈現(xiàn)。

4 符合游戲定位的角色外形

視覺是影響感官的要素之一。游戲設(shè)計者提出角色外在形象和視覺特征，由美工人員根據(jù)策劃文檔進行設(shè)計與建模。角色外形應(yīng)體現(xiàn)游戲定位的時代背景，與情節(jié)互相呼應(yīng)。個性鮮明、特色明顯的角色將使游戲者在操作時更能深入其境、渾然忘我。

5 適應(yīng)對象層次的任務(wù)挑戰(zhàn)

任務(wù)挑戰(zhàn)是增加游戲粘性的要素。游戲設(shè)計者需要分析游戲者的特征，盡量預(yù)設(shè)不同難度、不同形式的任務(wù)，使不同游戲者都能在游戲中找到適合自己的游戲環(huán)節(jié)，從而提高探索與解決問題的能力。在仿真型模型中任務(wù)可設(shè)計為直線型的串聯(lián)任務(wù)，將若干個知識單元分布在對應(yīng)的小任務(wù)中，任務(wù)的表述一般接近于課堂教學；在題庫型模型中任務(wù)的概念被弱化，一般由故事情節(jié)代替任務(wù)引導學習者進入題庫練習，任務(wù)的要求較低；在融合型模型中，對于任務(wù)要求較高，任務(wù)的表述需結(jié)合背景故事，任務(wù)的細節(jié)展開需巧妙安排知識點的游戲化呈現(xiàn)。

6 激動人心的獎勵

與任務(wù)挑戰(zhàn)相聯(lián)系的是激勵機制。一個游戲若只有挑戰(zhàn)卻沒有激勵，將會很快讓游戲者失去興趣。從馬斯洛需求層次理論可知，游戲者渴求自我實現(xiàn)的成就感。游戲設(shè)計者必須安排激勵機制，以經(jīng)驗、物品、稱號、成就等形式配合任務(wù)的進行，吸引游戲者持續(xù)參與。此外，對游戲者的獎勵需及時反饋到交互界面，避免隱晦、多層級的獲取形式。

7 烘托氣氛的音效

音效也是影響感官的要素，在游戲設(shè)計中已是不可或缺的“綠葉”。音效承擔著配合情節(jié)設(shè)計，渲染游戲環(huán)境的作用，它從多維度豐富游戲，為提高游戲者的感官效果服務(wù)。音效的設(shè)計風格可根據(jù)游戲者特征、故事情節(jié)的世界觀、學科（知識）背景等，作出益于營造氣氛的選擇。

8 增加粘性的競爭

SNS（Social Networking Services，社會型網(wǎng)絡(luò)服務(wù)）社區(qū)化是目前網(wǎng)絡(luò)趨勢之一，游戲者渴望與他人進行比較，在競爭與合作中獲得獎勵。游戲設(shè)計者可根據(jù)游戲類型在任務(wù)中引入不同形式的競爭機制，提高用戶可持續(xù)發(fā)展意識，促進團隊合作精神，增加整個游戲的粘性從而延長游戲周期壽命。

9 NPC型的功能

考慮到教師無法參與到每次游戲化教學，需設(shè)計一個NPC型的功能。此功能以虛擬人物或指令操作等形式存在，為游戲者提供線索，減少其誤操作，此外也解讀訓練內(nèi)容、練習內(nèi)容等，幫助玩家及早融入操作。

五 規(guī)則控制

在流程控制方面，鑒于教學“循序漸進”的原則以及目前較多智能應(yīng)用單線程的現(xiàn)狀，本研究認為在The Leap概念視角下，宜選擇單線程進行流程設(shè)計，比較符合實際情況，但不否定個別大型游戲程序選擇多線程。

在UI（User Interface，圖形界面）設(shè)計方面，游戲設(shè)計者應(yīng)重點關(guān)注程序界面的無盲點切換、場景風格的統(tǒng)一性、體現(xiàn)知識主體的特征性等。

在游戲規(guī)則方面，游戲設(shè)計者除了需提供最基本的操作指南，還需控制游戲者數(shù)據(jù)的增減，制訂進入場景的條件參數(shù)，維護競爭機制下的前提平衡與獎勵公平，并規(guī)劃無用戶情形下的游戲運轉(zhuǎn)方式等，確保整個游戲順利運行。

在功能控制方面，目前Leap Mption所提供的SDK中包含手指與工具追蹤、手勢定義與識別、手掌運動以及支持第三方類庫嵌入等功能，支持利用方向和位置數(shù)據(jù)進行選擇、移動、旋轉(zhuǎn)、縮放、拖拽等交互。手指與長條形的工具接近于鼠標操作，適合作為過渡引導與簡單操控等情況使用，如手指長按控制菜單選擇；手勢定義與識別適合游戲者在度過引導階段，對手勢操控有所熟悉的交互進程或練習過程等情況使用，如手指的劃動控制光軌的運動；手掌運動適合正式進入游戲進程后，對對象進行深入操作或練習過程等情況使用，如手掌的握、捏手勢，控制游戲?qū)ο蟮尼尫排c回收；對于音頻、圖像等媒體處理，可以借助第三方類庫，如JUCE，配合The Leap API進行控制運用。

六 小結(jié)

Leap Motion公司CEO麥可巴克沃德表示，現(xiàn)在電腦與使用者之間存在種種障礙，而跨過這個鴻溝的最好方式就是利用“每個人對電腦最自然的互動能力”。The Leap為改變?nèi)伺c電腦的互動模式提供了一種方向，它深入到任何有電腦的地方，會出現(xiàn)在醫(yī)療、金融、工程、游戲等諸多領(lǐng)域，通過揮、捏、抹等手勢去控制交互。在The Leap概念視角下開發(fā)體感控制型教育游戲，有希望拓展原有限制于技術(shù)桎梏的學科領(lǐng)域，為游戲化教學的發(fā)展提供強大助力。以此技術(shù)為基礎(chǔ)，創(chuàng)造感知上的操控，期望本研究能起到拋磚引玉作用，為未來的教學創(chuàng)造更多的媒體支持。

編輯：小西