陳向東　萬悅

摘要：增強現(xiàn)實技術(shù)融入教育游戲，大大拓展了教育游戲的應(yīng)用領(lǐng)域。為探索增強現(xiàn)實教育游戲設(shè)計、開發(fā)與應(yīng)用的策略和方法，該文通過分析現(xiàn)有案例，梳理了增強現(xiàn)實教育游戲設(shè)計的原則，歸納了增強現(xiàn)實教育游戲在需求分析、游戲設(shè)計與開發(fā)、測試發(fā)布等各個環(huán)節(jié)需要考慮的問題，并且以一個增強現(xiàn)實英語單詞學習游戲——泡泡星球為例，具體說明了增強現(xiàn)實教育游戲設(shè)計與開發(fā)的整個過程。該游戲針對小學低年級學習者，通過設(shè)計豐富的畫面和有趣的情境，輔助學習者完成英語單詞的認知和記憶。初步應(yīng)用表明，該游戲完成了預(yù)設(shè)的學習目標，在用戶體驗上取得了較好的反饋。通過強化虛實結(jié)合、人機交互、實時反饋和感官體驗，增強現(xiàn)實教育游戲能夠改進學習的過程，優(yōu)化學習體驗。

關(guān)鍵詞：增強現(xiàn)實；教育游戲；英語學習

一、引言

2016年7月，由任天堂、Pokemon和谷歌Niantic Labs公司聯(lián)合制作開發(fā)的增強現(xiàn)實RPG手游Pokemon Go發(fā)布，并且在短短的幾個月迅速風靡全球，使得增強現(xiàn)實游戲重新成為人們關(guān)注的熱點。與此同時，增強現(xiàn)實技術(shù)的不斷應(yīng)用為教育游戲的發(fā)展提供了新的動力。增強現(xiàn)實教育游戲?qū)⒃鰪姮F(xiàn)實技術(shù)以適宜教學內(nèi)容的方式應(yīng)用到游戲環(huán)節(jié)，通過對現(xiàn)實世界的虛擬信息擴增，輔助知識內(nèi)容在游戲中的體現(xiàn)與傳授，拓展了游戲的活動形式。

目前，移動增強現(xiàn)實教育游戲更多地應(yīng)用于科普教育。蝶千尋是一款以蝴蝶種類教學為主題的教育游戲，它的主旨在于通過使用者在野外與虛擬蝴蝶的互動，激發(fā)進一步觀察了解蝴蝶的興趣，獲取與蝴蝶相關(guān)的生物知識。蝶千尋一般應(yīng)用于室外自然環(huán)境中，使用者可通過游戲應(yīng)用，在手機屏幕上看到各類虛擬蝴蝶疊加在真實環(huán)境中。學習者可以仔細觀察蝴蝶的顏色、形狀、種類特征，并與蝴蝶進行手勢互動。AR Dinopark是一款通過利用增強現(xiàn)實技術(shù)讓原始世紀的恐龍“復原”在現(xiàn)實生活中的科普類游戲，將遠古恐龍與現(xiàn)代空間結(jié)合在同一畫面上，創(chuàng)造出新穎趣味的互動體驗。AR Dinopark游戲共有四項基本功能：通過用手機攝像頭掃描標記得到恐龍的三維模型；可通過手勢操作改變模型的朝向、位置、大??；觸摸恐龍并完成簡單的互動；與恐龍合照，拍攝出如同生活在遠古侏羅紀時代的照片，并上傳到博客、Facebook、Twitter等社交平臺。

通過虛實結(jié)合的方式，增強現(xiàn)實技術(shù)使得抽象教學內(nèi)容具象到現(xiàn)實生活中，降低對學習者遷移能力的要求，輔助學習者完成認知過程。此外，它可以通過學習者與模型實時互動，增強學習者對教學內(nèi)容的關(guān)注，延長沉浸時間，加深對內(nèi)容的理解。

二、設(shè)計與開發(fā)的原則

增強現(xiàn)實教育游戲的設(shè)計與開發(fā)有兩大難點，這也是教育游戲和新興技術(shù)相融合時普遍存在的問題：其一，如何平衡游戲中的教學內(nèi)容與純娛樂性的內(nèi)容；其二，如何在兼顧增強現(xiàn)實技術(shù)特性的前提下，將該技術(shù)系統(tǒng)地嵌入到游戲和教育的結(jié)合點上，并在教學重點上發(fā)揮出該技術(shù)的優(yōu)勢。

（一）設(shè)計原則

對于增強現(xiàn)實教育游戲而言，設(shè)計的過程中需要充分考慮以下5個要素：

1.真實與虛擬的融合

增強現(xiàn)實作為該類游戲的核心技術(shù)，應(yīng)盡量融入至游戲情境中，減少由于技術(shù)應(yīng)用帶來的游戲環(huán)節(jié)不協(xié)調(diào)、游戲內(nèi)容呈現(xiàn)突兀等問題，避免在游戲過程中，因真實與虛擬的切換而打斷學習者的連續(xù)思維。所以，在設(shè)計游戲時，應(yīng)著重考慮增強現(xiàn)實的開啟、展示以及退出形式。增強現(xiàn)實的應(yīng)用要與知識內(nèi)容以及環(huán)境背景相契合，例如游戲所要呈現(xiàn)的虛擬教學信息為生物，那么在設(shè)計時就可以將真實情境設(shè)定在自然界中，以減少疊加信息與原有情境的脫離。

2.人機互動

增強現(xiàn)實游戲根據(jù)硬件載體設(shè)備可分成許多種：頭盔顯示器、計算機、移動設(shè)備等等，每種硬件載體都具有自身獨有的互動特點。因此在設(shè)計增強現(xiàn)實教育游戲時，要根據(jù)其終端特性來調(diào)節(jié)游戲的操作方式。首先，游戲的設(shè)計上，應(yīng)充分考慮到人機交互的靈活性、操作的簡便性，最大程度滿足學習者的人機互動需求；其次，游戲的導航系統(tǒng)、功能布局應(yīng)該清晰明了，使學習者一目了然，能夠迅速進入游戲，減少由于游戲本身帶來的教學障礙。另外，基于移動設(shè)備的增強現(xiàn)實教育游戲還應(yīng)該注重游戲運行的穩(wěn)定性，減少由于增強現(xiàn)實掃描疊加信息不穩(wěn)定而造成的學習者的心理反感。

3.反饋機制

不論在何種游戲中，完善的激勵反饋機制往往能促使學習者更為專注地沉浸在游戲中，激發(fā)學習動機，維持學習興趣。因此，在設(shè)計游戲時也可以參考傳統(tǒng)游戲的成功經(jīng)驗，通過虛擬角色的升級、積分獎勵、情節(jié)推動等多種手段來增加游戲的可玩性，延長學習者的學習熱情。與此同時，設(shè)計時應(yīng)注意到：反饋機制除了引發(fā)學習者的興趣外，還應(yīng)在游戲過程中適宜地輔助學習者，起到響應(yīng)和提示的作用。因此在設(shè)計過程中要考慮學習者可能發(fā)生的問題，并制定對應(yīng)措施。在游戲結(jié)束后，游戲設(shè)計中必須涉及與知識學習相關(guān)的評價。

4.與學習目標以及學習者吻合

增強現(xiàn)實教育游戲的游戲情節(jié)和激勵措施的設(shè)計，要充分考慮學習目標和學習者的特征。首先，游戲情節(jié)能夠?qū)蛩璧膶W習目標，即學習者在游戲的過程中，最終能夠達到要求的學習效果。增強現(xiàn)實技術(shù)能提供給學習者虛實結(jié)合的教育情境，設(shè)計過程中要保證情境中的模型、動畫、效果為學習服務(wù)；其次，增強現(xiàn)實教育游戲的虛擬信息融入感較好，利用這一特點可以設(shè)置更多的學習輔助信息，使游戲者根據(jù)提示進一步拓展思考，引導學習者完成學習目標；最后，游戲故事背景與學習者年齡段相符，并根據(jù)學習者的認知背景，設(shè)計相應(yīng)的情節(jié)、內(nèi)容和效果，保證學習目標貫穿始終。

5.感官體驗

許多增強現(xiàn)實游戲引入了多種感官體驗，學習者可以在游戲情境中感受逼真的畫面與音效，甚至接收來自嗅覺和觸覺的信息，全面的感官刺激將會使學習者深度沉浸至游戲營造的情境中。同時也可以看到，游戲區(qū)別于日常教育在于其具有娛樂化特征，因此在界面設(shè)計上應(yīng)當符合學習者的年齡偏好，優(yōu)化用戶體驗。

（二）開發(fā)過程

歸納國內(nèi)外增強現(xiàn)實教育游戲的案例，以一般的游戲開發(fā)流程為基礎(chǔ)，結(jié)合增強現(xiàn)實技術(shù)的特點及開發(fā)經(jīng)驗，整理并總結(jié)出增強現(xiàn)實教育游戲開發(fā)在需求分析、游戲設(shè)計、游戲開發(fā)、測試發(fā)布各個環(huán)節(jié)需要考慮的問題。

1.需求分析

增強現(xiàn)實教育游戲需求分析主要涉及三個層面的內(nèi)容：教學內(nèi)容分析、學習者分析、關(guān)鍵技術(shù)分析。其中，需要著重考慮的內(nèi)容有：教學內(nèi)容與增強現(xiàn)實技術(shù)的貼合性、教學開展場所與增強現(xiàn)實技術(shù)的匹配度、增強現(xiàn)實技術(shù)所基于的終端設(shè)備特性。

（1）教學內(nèi)容與增強現(xiàn)實技術(shù)的貼合性。增強現(xiàn)實技術(shù)作為何種手段介入教學內(nèi)容是兩者結(jié)合的關(guān)鍵點。當增強現(xiàn)實技術(shù)作為演示教學內(nèi)容的虛擬模型介入時，需要考慮該類型知識內(nèi)容是否適宜用具象、立體的模型來展現(xiàn)，這種介入形式需要同時考慮增強現(xiàn)實游戲制作所需的模型素材以及動畫效果實現(xiàn)的可行性。當增強現(xiàn)實作為創(chuàng)設(shè)教學內(nèi)容所依托的虛擬故事情境介入時，需要考慮該類型教學是否適宜在情境中教學，所依托的情境是否適宜用增強現(xiàn)實的形式展現(xiàn)給學習者。在這里，可以引入和其它教育游戲的對比分析，例如常見的虛擬教育游戲，確保增強現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用有其不可或缺的意義。

（2）教學開展場所與增強現(xiàn)實技術(shù)的匹配度。教學游戲開展場所是否符合增強現(xiàn)實特性，在很大程度上影響增強現(xiàn)實技術(shù)在游戲中的應(yīng)用是否友好穩(wěn)定。增強現(xiàn)實技術(shù)在使用過程中，對標記對象的識別性能受到標記分辨率、標記穩(wěn)定度、環(huán)境光源等因素的影響。因此分析過程中，需綜合考慮教學環(huán)境來確定如何應(yīng)用增強現(xiàn)實技術(shù)，以期提供良好的游戲體驗。此外，在有些增強現(xiàn)實游戲中，需要考慮定位技術(shù)與環(huán)境的適應(yīng)性。目前，小范圍的定位技術(shù)有WI-FI無線定位技術(shù)、QR-CODE技術(shù)、紅外線定位技術(shù)、無線射頻定位技術(shù)等，而大范圍的定位有基于GPS和基于移動運營網(wǎng)的基站的定位等，基于不同定位技術(shù)的增強現(xiàn)實應(yīng)用有其各自的適用場合。

（3）終端設(shè)備特性。根據(jù)游戲終端設(shè)備所具備的性能，游戲的功能與交互形式存在著較大差異。以移動設(shè)備終端為例，考慮到移動設(shè)備的操作方式多以手觸為主，包括按鈕、觸屏滑動、手勢操作等，因而增強現(xiàn)實環(huán)境中學習者與虛擬信息實時互動，需要通過以上方式進行信息傳輸。同時，由于移動設(shè)備渲染繪制虛擬模型的速率及承載量有限，所以不宜在設(shè)計環(huán)節(jié)加入過多的情境要素，以免導致游戲不穩(wěn)定。

2.游戲設(shè)計

游戲需求分析結(jié)束之后，可以根據(jù)游戲目的進一步規(guī)劃游戲整體架構(gòu)。作為開發(fā)者，首先需要從教學資源出發(fā)，分析游戲劇情、虛擬角色、情境背景等內(nèi)容，以此為基礎(chǔ)奠定游戲整體基調(diào)；再從教育游戲活動任務(wù)出發(fā)，考慮游戲系統(tǒng)整體應(yīng)具備的控制框架，例如規(guī)則設(shè)計、激勵措施設(shè)計、評價系統(tǒng)設(shè)計等，使之成為一個統(tǒng)一的整體。在設(shè)計階段，需要特別加以強調(diào)的是增強現(xiàn)實資源的設(shè)計。

增強現(xiàn)實資源設(shè)計包括了實體標記對象的設(shè)計以及虛擬數(shù)字資源的設(shè)計，這兩者決定了在游戲中，增強現(xiàn)實虛實結(jié)合的是什么，如何顯示其互相關(guān)聯(lián)。對于實體標記對象的設(shè)計，要求開發(fā)者進一步關(guān)注標記的大小、外形、存在形式等物理性質(zhì)是否配合游戲界面中的數(shù)字資源。而對于虛擬數(shù)字資源，需要關(guān)注其物理感官、光影效應(yīng)是否能使其與攝像頭捕捉到的真實畫面相融合。同時，開發(fā)者可根據(jù)游戲劇情，對實體資源和數(shù)字資源進行整合，通過故事背景內(nèi)容將兩者無縫接合。

3.游戲?qū)崿F(xiàn)

實現(xiàn)階段主要是根據(jù)游戲需求和游戲設(shè)計方案，選取開發(fā)平臺和增強現(xiàn)實開發(fā)工具，選擇合適的開發(fā)語言，實現(xiàn)游戲主要的關(guān)鍵技術(shù)，最終完成游戲相關(guān)的各功能模塊。

4.測試與發(fā)布

開發(fā)初步結(jié)束后得到的是增強現(xiàn)實教育游戲的原型，需要根據(jù)測試反饋效果對游戲進行進一步的調(diào)試。調(diào)試中需要關(guān)注的內(nèi)容主要有兩個方面：首先，該款增強現(xiàn)實教育游戲是否達到了預(yù)期的教學目標。針對這個問題可以通過選取適當?shù)娜后w進行游戲體驗和測評，收集體驗者的意見與建議，或者通過游戲后臺記錄的數(shù)據(jù)來分析學習者游戲過程中對教學內(nèi)容的理解和應(yīng)用；其次，該款增強現(xiàn)實教育游戲在應(yīng)用增強現(xiàn)實技術(shù)的環(huán)節(jié)是否存在漏洞或問題。主要是通過學習者用例測試，來發(fā)現(xiàn)隱含游戲中的缺漏，進行二次修改調(diào)試。

三、“泡泡星球”的開發(fā)

基于上述討論，本節(jié)將介紹一款增強現(xiàn)實教育游戲：泡泡星球，具體說明增強現(xiàn)實游戲設(shè)計與開發(fā)的整個過程。

（一）案例簡介

泡泡星球游戲是一款基于增強現(xiàn)實技術(shù)的英語詞匯教學游戲，其核心思想是將日常英語詞匯以情境的形式進行劃分，通過情境問答的方式輔助學習者進行單詞的認知和記憶。游戲背景建立在一個虛擬的未來星球——泡泡星球上，該星球正面臨著前所未有的毀滅性災(zāi)難，每個星球上的物體都賦予了泡泡屬性。學習者通過正確的單詞的學習，能夠“拯救”星球。一旦學習任務(wù)失敗，所有的城市、公園、住房、醫(yī)院都會在泡泡爆破的動畫中淪為廢墟。該劇情針對小學低年級學習者，希望通過增強現(xiàn)實營造想象與實境相融合的體驗，激發(fā)學習者（小學低年級學生）對于游戲內(nèi)容的求知欲。

增強現(xiàn)實技術(shù)在該游戲中起到的作用主要為：其一，創(chuàng)設(shè)與單詞內(nèi)容相對應(yīng)的虛擬環(huán)境，為學習者快速營造一個逼真直觀的學習情境；其二，提供與單詞對應(yīng)的虛擬模型，強化對單詞的認知與記憶。

（二）游戲需求分析

“泡泡星球”教學游戲?qū)ο笫怯g兒童，這一階段的兒童對事物的感知以整體輪廓的感知為主，而對細節(jié)的關(guān)注能力較弱，游戲的設(shè)計要充分考慮這些特點，學習內(nèi)容的內(nèi)化要借助形狀知覺，即知識要與具體事物相關(guān)聯(lián)，對于抽象的教學內(nèi)容輔以平面或立體的圖像將會有效降低其認知門檻，輔助學習者完成學習任務(wù)。同時，由于該年齡段的學習者對于思考問題、分析問題、完成任務(wù)等能力上已經(jīng)具備初步的能力，因此可以通過有效引導讓學習者在游戲過程中完成簡單的操作，但不宜過于復雜。從記憶的方法上來看，低齡兒童還不善于主動構(gòu)建知識聯(lián)系，因此多數(shù)停留在形象記憶上，對抽象概念的掌握水平不高。

根據(jù)以上內(nèi)容，該教學游戲設(shè)計應(yīng)該注意以下兩點：第一，注重游戲情境的創(chuàng)設(shè)，通過豐富的情境體驗來促進學習者對于單詞內(nèi)容的理解記憶，同時利用增強現(xiàn)實技術(shù)的新穎性，保持學習者的興趣，延長其記憶時間；第二，內(nèi)容貼合學習者知識背景，使學習者可以通過對學習內(nèi)容的聯(lián)想加強記憶。通過設(shè)計豐富的畫面和有趣的游戲情境，引導學習者將抽象的單詞和具象的虛擬模型信息相聯(lián)系，輔助其完成認知和記憶的過程。

（三）游戲設(shè)計

1.總體設(shè)計

泡泡星球的總體架構(gòu)如右圖所示。首先根據(jù)游戲的教學用途，確定這是一款應(yīng)用增強現(xiàn)實技術(shù)，以情境問答為主要活動形式的游戲，此后的設(shè)計均在此基礎(chǔ)上拓展。

前期以游戲策略設(shè)計為主，圍繞情境問答所需的故事背景、答題規(guī)則、答題激勵措施、完成問題后的學習信息反饋以及得到反饋后的診斷強化學習等方面展開，目標是使學習者在游戲中完成一個完整的英語詞匯學習過程。中期以功能模塊設(shè)計以及資源設(shè)計為主，功能模塊中除了核心的增強現(xiàn)實技術(shù)外，還包括了移動應(yīng)用所需的用戶圖形交互拾取功能、數(shù)據(jù)封裝、數(shù)據(jù)存儲與載入以及實現(xiàn)教學策略所需的單詞自動化抓取、社會分享系統(tǒng)等。

資源設(shè)計按其用途分為兩類：增強現(xiàn)實資源設(shè)計和游戲資源設(shè)計，其中增強現(xiàn)實資源設(shè)計包括實體資源及虛擬資源。實體資源為增強現(xiàn)實標記，虛擬資源為3D場景模型、人物模型等。標記通過功能模塊中的增強現(xiàn)實引擎掃描識別并進行跟蹤注冊，并將場景和人物疊加到現(xiàn)實場景中，并在手機顯示屏上呈現(xiàn)疊加后的景象。

以此情境為基礎(chǔ)開展的教學問答，將通過功能模塊中的數(shù)據(jù)封裝，存儲人數(shù)據(jù)庫后臺，用于評價分析學習者的學習結(jié)果并推送相關(guān)診斷強化信息，供學習者在游戲后鞏固復習單詞內(nèi)容。至此，形成整個以故事引導、任務(wù)挑戰(zhàn)、情境問答、探索發(fā)現(xiàn)、記憶聯(lián)想、記錄反饋、成就激勵、鞏固強化等環(huán)節(jié)組成的教育游戲。

泡泡星球的策略設(shè)計包括答題模式、時間控制、激勵措施、學習反饋以及復化強化等。游戲每次由單人登錄完成，每位學習者需根據(jù)3D虛擬情境，回答系統(tǒng)給出的問題。學習者可以在游戲過程中與模型互動，自由移動位置或變換手機攝像頭的距離來完成對模型的觀察，以求在最短時間內(nèi)準確地回答游戲提問。在本案例中，確定每題答題時間為5秒，從給出題目開始計時，到選擇答案后計時結(jié)束，若單題用時超過5秒則視為放棄作答。為吸引學生的興趣，激勵分為過程性激勵和成果性激勵。對于過程性激勵而言，若在規(guī)定時間內(nèi)未完成回答或回答錯誤，界面會給出失敗信息，并激勵學習者繼續(xù)完成任務(wù)。反之，若學習者很好地完成了答題，界面會給出鼓勵信息。成果性激勵通過成就系統(tǒng)（即社會分享功能）實現(xiàn)，通過社會分享功能使學習者可以將游戲中取得的階段性成果與他人進行分享交流，從而強化學習者的成就感，提升其學習興趣。學習者完成相應(yīng)數(shù)目的單詞學習后，數(shù)據(jù)庫會同步讀取答題情況并做出分析，推送給學習者，使學習者第一時間了解到答題情況以及薄弱的單詞模塊。答題完成后，系統(tǒng)后臺根據(jù)學習者的答題情況（用時和正確率）來判斷該學習者薄弱的單詞內(nèi)容，并計算出生疏度并以此進行排序，推送相關(guān)單詞信息給學習者，從讀音、解釋、造句等多個方面對該單詞進行進一步鞏固強化。該處將傳統(tǒng)單詞本與游戲結(jié)合，意在及時解決學習者在游戲過程中碰到的問題。

2.功能模塊設(shè)計

泡泡星球主要功能有六大子模塊：增強現(xiàn)實、隨機出題、評價反饋、數(shù)據(jù)存儲與載人、單詞本推送、社會分享。

（1）增強現(xiàn)實模塊。本案例中單詞場景、游戲角色的選擇以及根據(jù)情境回答問題的環(huán)節(jié)均通過增強現(xiàn)實技術(shù)實現(xiàn)。增強現(xiàn)實功能主要基于掃描圖片標記來完成，掃描并識別圖片標記后即讀取該標記對應(yīng)物體的ID號，從而在數(shù)據(jù)庫表內(nèi)查詢到該ID號的場景和人物模型，實現(xiàn)實體標記和虛擬模型的關(guān)聯(lián)。同理，在情境問答過程中，以增強現(xiàn)實的形式將抽象的單詞文本轉(zhuǎn)義為具象的3D模型疊加在真實的三維空間中。每道題目均圍繞場景中的一個模型展開，學習者通過觀察情境模型、回憶聯(lián)想單詞，最終思考確定答案。

（2）隨機出題模塊。為提升游戲的可玩性，避免題目重復帶來的抵觸心理，學習者進入游戲后，系統(tǒng)即從后臺即生成一個隨機數(shù)，該隨機數(shù)即對應(yīng)于數(shù)據(jù)庫表中題目的ID號，在抽取題目時同樣用隨機數(shù)選取混淆項與正確選項配對，生成最終的題目。

（3）評價反饋。為統(tǒng)計學習者在游戲中的表現(xiàn)情況以及對單詞的掌握程度，系統(tǒng)將每次答題結(jié)果判斷后輸入數(shù)據(jù)庫表中。不僅在每次答題后給出激勵反饋信息，而且在完成整個場景題目后，系統(tǒng)會根據(jù)答題情況進行總體的單詞掌握程度分析，如正確率低即任務(wù)失敗，無法解鎖下一個單詞場景，反之則任務(wù)成功可以繼續(xù)闖關(guān)。

（4）單詞本推送。為提供給學習者復習鞏固的環(huán)節(jié)，游戲加入了單詞本推送功能。對游戲中判斷錯誤的單詞進行及時糾正，對雖然猜對但記憶模糊的單詞進行明確講解，對掌握了的單詞進行擴展延伸學習。系統(tǒng)會根據(jù)學習者答題情況抽取對應(yīng)的單詞信息以單詞本的形式推送給學習者。

（5）進度存儲。學習者中途意外退出游戲后，能夠再次加載之前的游戲進度，避免重復訓練同樣的單詞內(nèi)容，游戲加人了進度存儲功能來控制整體進程。游戲在答題環(huán)節(jié)會存儲題目作答狀態(tài)，并在二次加載時判斷題目作答狀態(tài)，從未作答的題目中再次隨機抽取題目ID號，繼續(xù)進行游戲。

（6）社會分享。將游戲成果以文字或圖片的形式，分享到新浪微博、騰訊微博等社交平臺，記錄傳播每個學習者在游戲中的成長提升。社會分享模塊可以實現(xiàn)三大功能：其一，體現(xiàn)學習者的個人學習成就，作為激勵措施激發(fā)學習者更強的學習熱情和積極性，使每位學習者在游戲中的學習成長軌跡變得更為真實；其二，引發(fā)小范圍的學習共同體形成，學習者在分享時也可加入對知識內(nèi)容的理解感悟，在社交平臺上與其他學習個體進行溝通互動；其三，增強游戲的趣味性，學習者能與游戲中的虛擬人物、虛擬場景合照，進一步感受增強現(xiàn)實技術(shù)帶來的奇妙體驗。

本游戲依所選用的技術(shù)方案為JDK+AndroidSDK+Unity3D+Vuforia，Vuforia是針對移動設(shè)備的增強現(xiàn)實軟件開發(fā)工具包，它支持主流移動平臺的接入，其核心技術(shù)主要利用計算機視覺技術(shù)通過攝像機實時捕捉現(xiàn)實世界畫面，對特定圖案或者紋理進行檢驗，并返回檢測到的目標圖案的位置信息。通過此功能獲得的信息，可以方便地在移動設(shè)備屏幕上迭加虛擬多媒體對象。

四、應(yīng)用與評價

本案例中的英語單詞教學游戲定位為自主學習游戲，學習者可根據(jù)自身興趣以及單詞掌握基礎(chǔ)來確定學習內(nèi)容。學習者進入游戲界面后，首先通過一段游戲角色對話來了解游戲故事背景，故事背景以泡泡星球遇難急需勇士前去化解危機為主題內(nèi)容，目的是為了激發(fā)學習者解決問題的使命感。了解游戲故事梗概后，學習者會以增強現(xiàn)實的形式進行角色選擇，使3D角色對象生成在自身所在的真實情境中，并與角色進行手觸互動，正式進入游戲的核心內(nèi)容——情境問答。學習者可以以增強現(xiàn)實的方式進行單詞場景的選擇，根據(jù)虛擬情境中的對象回答系統(tǒng)提問，這也是實現(xiàn)教學目標的重點環(huán)節(jié)。完成所有提問后，系統(tǒng)會根據(jù)答題情況給出評價，并依據(jù)學習者在游戲中的表現(xiàn)，推送其生疏的詞匯進行自主學習。另外，游戲會提供社會性平臺分享功能供學習者展現(xiàn)游戲成就，分享討論學習內(nèi)容和學習方法。具體的操作包括以下步驟：

第一步：啟動軟件，按照按鈕提示進入游戲，讀取題目的故事背景。提示內(nèi)容交代了泡泡星球的起源由來，賦予每位學習者以解救星球的使命感，從而使學習任務(wù)附上了游戲化的色彩。

第二步，選擇游戲角色，并與角色互動。學習者可通過掃描標記卡片來選擇自己喜歡的游戲角色人物，卡片上的角色輪廓圖是為了進一步引發(fā)學習者對于角色形象的好奇心。游戲識別到人物后，會在屏幕上疊加出對應(yīng)的3D虛擬人物，與學習者進行互動，學習者可通過觸屏控制人物的動作，體驗豐富的互動樂趣。虛擬人物的創(chuàng)設(shè)是為了使學習者進一步沉浸于游戲的故事環(huán)境中，將自身與角色緊密聯(lián)系，完成游戲任務(wù)。

第三步，游戲情境解鎖。點擊進入闖關(guān)后，學習者可以看到六個生活場景，分別為公園、學校、花店、甜品店、超市和醫(yī)院，每個情境代表一級關(guān)卡，除公園以外的其它情境均未解鎖，需要通過闖關(guān)勝利來解鎖下一關(guān)卡。游戲中所涉及的單詞學習任務(wù)以場景區(qū)分，劃分到這六個子模塊中，因此每完成一個子模塊即完成其情境對應(yīng)的單詞學習目標。學習者可在此界面中查詢哪些情境已解鎖，對于解鎖后的情境可以用標記卡片的掃描識別來獲取虛擬情境，反之系統(tǒng)會提示該情境未解鎖。

第四步，掃描情境標記卡，進入游戲情境。在首次登陸時僅公園情境處于解鎖狀態(tài)，因此退出關(guān)卡查詢后，掃描公園對應(yīng)的標記卡即可在手機顯示屏上看到渲染生成的三維虛擬模型，即泡泡星球的公園場景。這個公園由幾十個3D模型組建而成，學習者通過旋轉(zhuǎn)標記卡或調(diào)整自身手機位置朝向來對公園情境進行觀察，可以將攝像頭靠近模型觀察細節(jié)，也可以拉遠觀察公園全景。公園中包含有植物、動物、各類娛樂設(shè)施等對象，因此對應(yīng)的單詞內(nèi)容也圍繞這些主題展開。

第五步，學習者讀題，在場景中搜索目標對象，根據(jù)題目中的提示信息，搜索到目標對象，選擇其對應(yīng)的英文單詞。

第六步，全部作答完畢后系統(tǒng)給出整體結(jié)果。本案例中每個情境設(shè)置了10道題目，當完成要求題目數(shù)后，系統(tǒng)即會給出答題結(jié)果，學習者可查看自己的正確率。

第七步，系統(tǒng)根據(jù)錯題內(nèi)容向?qū)W習者推送單詞本。若學習者在情境問答過程中有錯誤，系統(tǒng)會存儲相應(yīng)信息，在單詞本中顯示該題對應(yīng)的單詞內(nèi)容：單詞拼寫、模型圖像、音標信息、釋義、例句等，以輔助學習者及時糾錯，并在重構(gòu)知識框架的過程中，獲取全面的單詞信息，避免留存漏洞。

第八步，分享學習成果，或與角色互動合照。作答完畢后，學習者可以將自己的游戲成果分享到微博。通過社會分享平臺給予學習者一個正向激勵，同時，學習者也可與代表自己的角色模型合照，在平臺上進行分享，增強游戲的趣味性。至此，學習者完成游戲的環(huán)節(jié)。

開發(fā)完成后，開發(fā)者為了充分了解用戶感受進行了多次用例測試。開發(fā)者向游戲用戶介紹游戲操作，用戶根據(jù)講解及提示完成游戲體驗，開發(fā)者記錄不同用戶的使用過程、用戶主觀體驗感受、異常事件流（使用過程中沒用預(yù)計到的事件），詢問用戶對于游戲效果的評價。使用過程的觀察以及用戶主觀體驗不預(yù)設(shè)框架，效果評價則預(yù)設(shè)三個問題：是否更容易記憶單詞，是否愿意繼續(xù)該游戲?qū)W習、是否愿意將來繼續(xù)嘗試使用這類AR教育游戲?qū)W習。我們對20個用例的主觀體驗及異常事件流進行了整理歸納，對效果評價進行了統(tǒng)計，括號內(nèi)為相應(yīng)觀點的反饋人數(shù)或事件發(fā)生的次數(shù)，如右表所示。

用戶反饋基本一致，認為該游戲的創(chuàng)意新穎，3D的場景非常有趣，這些反饋說明增強現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用的有效性。但是在用例測試中也反映出一些問題，例如游戲音效不夠理想，試玩者在自行操作時對于掃描標記選擇角色的過程仍有所不解，單詞本沒有融人游戲情節(jié)等等，這些問題需要作進一步改進。對于游戲效果的反饋，大多數(shù)用戶都認為該游戲?qū)τ谟洃泦卧~更為有效，但由于該游戲使用過程中存在一定問題（例如音效、標記不夠明確），只有60%用戶愿意繼續(xù)使用該游戲?qū)W習英語，但是所以用戶均對這類AR教育游戲的前景非常認可，如果將來有類以AR教學游戲，仍愿意繼續(xù)嘗試。

五、結(jié)語

從測試結(jié)果上看，通過引入增強現(xiàn)實技術(shù)，泡泡星球游戲完成了預(yù)設(shè)的學習效果，在用戶體驗上取得了良好反饋。作為一款增強現(xiàn)實游戲，本案例只運用了Vuforia中基于視覺標記的識別疊加功能，游戲中還缺少位置識別、團隊合作、角色扮演等增強現(xiàn)實游戲的代表性元素，因此游戲功能有待進一步豐富完善。此外，由于單詞情境問答模塊仍舊以傳統(tǒng)出題答題形式呈現(xiàn)給學習者，沒有將其融合在游戲策略中潛移默化地進行傳授，因此在教學內(nèi)容與游戲活動的結(jié)合上仍有待改進。后續(xù)的開發(fā)將結(jié)合基于位置的識別功能來豐富游戲的形式，運用GPS手持設(shè)備疊加虛擬信息，借助學習者與場所環(huán)境間互動，來促使其解決復雜問題、獲得相關(guān)經(jīng)驗。同時，將在游戲中強化協(xié)作功能，將需要訓練的知識技能融合在游戲任務(wù)中，通過團隊合作、角色分工完成學習任務(wù)。