基于增強現(xiàn)實技術(shù)的兒童安全教育游戲設計研究

1、基于增強現(xiàn)實技術(shù)的兒童安全教育游戲設計研究摘要：解決傳統(tǒng)安全教育游戲內(nèi)容枯燥，場景展示單一，交互性差等問題。文 章根據(jù)兒童與傳統(tǒng)安全教育游戲特征，簡析兩款較典型的傳統(tǒng)安全教育游戲 的優(yōu)劣勢，引出增強現(xiàn)實技術(shù)下的安全教育游戲的優(yōu)勢,結(jié)合增強現(xiàn)實技術(shù)沉 浸感、交互性、情境式等特點。基于增強現(xiàn)實技術(shù)，提出了幾點在安全教育游 戲上的應用可能，并對增強現(xiàn)實環(huán)境下的安全教育游戲整理了一般設計原則 與開發(fā)流程。增強現(xiàn)實技術(shù)與安全教育游戲的結(jié)合，為以后的兒童安全教育形 式提供了新的設計思路。關鍵伺：兒童安全教育游戲增強現(xiàn)實設計思路Abstract： To solve the problems of tradi

2、tional security education game boring， single scene display，and poor interactivity.According to the characteristics of children and traditional security education games，the article analyzes the advantages and disadvantages of two typical traditional security education games，and brings out the advant

3、ages of security education games under augmented reality technology， combined with augmented reality technology immersion，interaction，situation Characteristics. Based on the augmented reality technology，several applications in security education games were proposed and the general design principles

4、and development processes were organized for the security education games in the augmented reality environment. The combination of augmented reality technology and safety education games provides a new design idea for future forms of child safety education.Keywords： Child safety education Augmented

5、reality technology Design idea引言兒童安全教育一直是社會各界關注的重點，對于低幼齡7-10歲兒 童，其身體及心智都尚未發(fā)展成熟，對周邊環(huán)境陌生，自我防范和安 全意識比較薄弱，且多數(shù)父母忙于工作，出差，無暇兼顧子女的教育問 題，易導致安全事故的發(fā)生。這些潛在的安全隱患，不僅阻礙兒童健康 的成長，還給兒童造成了嚴重的心理陰影。傳統(tǒng)的兒童安全教育方式 主要是基于形式單一內(nèi)容枯燥的故事書籍、宣傳展示視頻或?qū)嶓w安全 演習等方式，并且演習存在一定的危險，其教育知識的實質(zhì)內(nèi)容不能 被兒童真正理解吸收。增強現(xiàn)實技術(shù)因其沉浸感、交互性與情境性在 教育游戲上得到長足發(fā)展，能夠為兒童安

6、全教育提供新的可能。一、傳統(tǒng)兒童安全教育游戲內(nèi)容分析研究兒童安全教育是指防控、排除或避免意外突發(fā)事件或災害性事 故，造成人身傷害，維護兒童生命安全的一種教育，其范圍包涵了學校 教育、家庭教育、社會教育以及教育機制的構(gòu)建四個方面。在對兒童 進行安全教育知識普及上,丹麥每周安排“徒步旅游”，家長帶領兒童 在街上行走,了解安全標志，學習知識；法國在對兒童過馬路上訓練有 序，講解安全知識的同時給他們頒發(fā)“馬路行走許可證”；美國更注重 加強安全教育的宣傳，組織競賽，緊密聯(lián)系課程，理論與實踐結(jié)合。低幼齡兒童好奇心強，對游戲娛樂活動有較強的興趣意識，雖然 國內(nèi)校園安全教育形式化比較突出，很少開展相關活動，但

7、是在幫助 兒童了解安全教育知識，提高主動性上也出現(xiàn)了幾款比較有意義的經(jīng) 典安全教育游戲。其中一款美夢精靈如圖1所示，是克萊辛系列安 全教育親子游戲的一款經(jīng)典之作,在游戲過程中能夠消除兒童常見的 安全隱患，幫助兒童克服恐懼心理，增強兒童的記憶力、語言表達能 力，是一款娛樂學習和成長兼?zhèn)涞挠螒?。游戲中，兒童需要將翻開的夢境卡與時鐘眼上的卡片保持一致， 然后對該夢境提出合理解釋和優(yōu)化方案，最后夢境卡片較多者獲勝。 游戲中有多張有關小動物的夢境卡，它們?nèi)粘Ｉ钪卸加龅搅艘恍┌?全隱患，兒童需要通過卡片上展示的內(nèi)容來幫助小動物解決常見的安 全問題與擔心害怕的東西。另一款騎士救公主是火星豬開發(fā)的一款很具有

8、代表性的安全 教育桌游，如圖2所示，游戲中使兒童能夠在出行安全，災害應急,性教 育等在游戲中學會如何保護自己，是一款適合全家一起娛樂與學習的 游戲，其玩法類似于桌游大富翁，采用投擲骰子的方式根據(jù)點數(shù)在棋 盤上行走，每一步的前進與后退都蘊含了豐富的安全知識，并且在體 驗過程中還設計了很多提問需要孩子做出正確的判斷，比如：叔叔這 里有糖，你跟我走吧;如果選擇同意則會相應扣除一分,選擇拒絕則可 拿到兩分。這兩款安全教育游戲憑借其較豐富的故事劇情設定和印象深刻 的卡通人物設計吸引了多數(shù)玩家，并彌補了傳統(tǒng)市面上枯燥無味的書 籍的劣勢，并采用游戲娛樂的形式使兒童能夠被游戲的故事情境所沉 浸，將自己或卡片中

9、人物有害怕恐懼心理時用語言，動作等形式表達出 來解決，家長的參與還能夠幫助排除孩子的負面情緒，學習到安全教 育知識，培養(yǎng)孩子的記憶力和表達能力。游戲內(nèi)容涉及了日常生活行 為、家庭生活安全、外出旅行安全等知識，所有接觸到的知識點都與 孩子的生活緊密關聯(lián)。而由于傳統(tǒng)游戲缺少與界面的交互性,在體驗過程中，其一由于卡 片的冷漠性，兒童不能真切感受到小動物或者公主遇到安全事件時的 內(nèi)心狀態(tài)與感受，游戲的沉浸感不夠充足；其二所有的解決方案都需 要兒童口頭描述，并通過想象與認知來描述故事結(jié)局，缺少與界面的 交互。而增強現(xiàn)實技術(shù)正好能夠彌補卡片的不可交互，場景的單一化， 并豐富傳統(tǒng)安全教育游戲的互動形式。二、

10、增強現(xiàn)實技術(shù)在教育游戲上的應用可能增強現(xiàn)實(Augmented Reality, AR)技術(shù)是由虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality, VR)技術(shù)發(fā)展而來的新型技術(shù)，其通過攝像設備和角度位置 判別，來呈現(xiàn)相應的文字、圖像、3D對象等多媒體信息，為學習者提供 了一個更加真實有效的自主學習研究環(huán)境，在同一個屏幕上共同呈現(xiàn) 虛擬情景畫面與真實世界景象，提高用戶對真實世界的感知能力?；贏R的交互手段能夠為兒童提供一個最貼近自然的交互方 式，為兒童搭建了一個自主探索的空間，通過娛樂化元素來減少枯燥圖1美夢精靈游戲圖2騎士救公主游戲9你餓了去廚房找食物，發(fā)現(xiàn)桌上 有水果，但是已經(jīng)放了好幾天， 有些發(fā)

11、霉洗洗直接吃|不吃了直接扔到垃圾桶里的學習過程，提高兒童參與程度，減輕兒童在面對火災食物中毒等心 理恐懼，總體來說，AR技術(shù)相比于傳統(tǒng)安全教育展現(xiàn)的應用有這7個 可能性：情境式、可視化地展示抽象的安全故事內(nèi)容。AR能快速準確 地通過移動設備掃描實體場景并在實體卡片中疊加出逼真、多變的場 景，兒童能夠直觀地看到與場景所對應的安全教育故事內(nèi)容,并作出 實時選擇反饋來進入下一個安全教育場景，增強兒童對現(xiàn)實情景的視 覺感知能力。（二）交互式的敘事結(jié)構(gòu)。兒童通過自由選擇學校、住宅、城區(qū)三 個模塊來進入安全教育故事場景,并且能夠在不同的場景中做出所給 出的安全故事的問題選項反饋后自主選取其他的場景進行新的

12、交互反 饋，并且故事內(nèi)容具有連貫性和延續(xù)性，不同的交互反饋能夠在不同 的場景跳轉(zhuǎn)中產(chǎn)生不同的故事線和結(jié)局，使每個兒童都能體驗到屬于 自己的一條安全教育線路。（三）提升兒童參與積極性和沉浸感。AR能通過提供即時的交互 反饋,并給出安全教育內(nèi)容的語音播報或相應的選項提示音效來培養(yǎng) 兒童的存在感和敏感度，能夠?qū)和?、虛擬物體信息在一個真實情境 中融合到一起，給兒童帶來一種身臨其境的感覺。兒童能夠在做出交 互反饋的場景中實時模擬到真實環(huán)境中事故的危險中,并沉浸其中， 幫助游戲中的自己避免安全教育事故的發(fā)生。（四）使用自然交互方式。兒童可以自由使用移動設備掃描卡片 中的任意某一個場景進行游戲，根據(jù)提示與

13、問題在下方自主選擇安全 事故的答案,觸發(fā)并體驗不同的安全故事，這種非鼠標、鍵盤操作的自 然交互方式，與真實體驗的感覺基本是一致的。這種真實的代入感也 能夠讓兒童在自由交互的同時，更自然更貼切地去掌握和學習安全教 育知識。（五）減少成本，避免真實危險的發(fā)生。AR技術(shù)的獨特實現(xiàn)形式 能夠幫助兒童在不必額外花費成本的情況下,可以多次重復地進行 體驗安全教育的活動，也能夠通過選擇不同安全教育事件體驗到不 同場景并完成多種故事線的結(jié)局,并可以使兒童在不用承擔真實后 果的同時體驗到日常生活中難以接觸或者具有危險性的比如火災、 闖紅燈等情境。（六）傳統(tǒng)學習與新型學習相結(jié)合。運用AR技術(shù)能夠創(chuàng)設一個虛 實結(jié)合

14、的新型學習場景環(huán)境，通過使用移動設備的便攜性，配合傳統(tǒng) 的安全教育故事學習內(nèi)容，在選項的交互反饋下,不斷切換故事場景， 實現(xiàn)多線程的安全教育故事線，達成不同的結(jié)局演示，通過實時語音 提示和場景動效展示，并具有高度自由機制參與體驗，是傳統(tǒng)與新型 學習的結(jié)合。（七）模糊學習與游戲的界限。在精美的游戲場景畫面，舒適愉快 的背景音樂和生動的語音播報環(huán)境下，兒童能夠在體驗過程中不僅享 受到游戲帶來的樂趣，還能夠同時接觸到各種不同的安全教育故事， 通過作出的答案選項交互反饋，在輕松的娛樂中學習到真實的安全教 育知識，并能夠在沉浸感較強的環(huán)境下增強安全意識。三、基于增強現(xiàn)實技術(shù)的兒童安全教育游戲設計原則和開

15、發(fā)流程目前，受到教育游戲的吸引力，其教育性，關鍵特征的研究已形成 了較廣泛共識，如果將安全教育教學內(nèi)容匹配上AR游戲的特征，那么 就可利用游戲娛樂的力量來吸引學習者參與到其中，從而達到預期目 標和安全教育知識的普及與推廣。（）設計原則因此文章從人機交互、內(nèi)容結(jié)構(gòu)、教育意義三個因素層面來對AR 技術(shù)下的安全教育游戲所因具備的設計因素來分析，作為該類游戲設 計的一般設計原則：人機交互層面，應設計符合兒童特征與認知的可用性交互界面， 包括場景跳轉(zhuǎn)，交互按鈕等。（1）自然交互與即時反饋：在與界面交互上提供給兒童自由操作 和反饋選擇的自然機制，場景的自由跳轉(zhuǎn)切換與選項結(jié)果的自由反 饋，并給予兒童及時的反

16、饋判斷結(jié)果，引導兒童接下來的安全教育場景 和內(nèi)容的進一步體驗。（2）沉浸感：在游戲體驗中兒童通過觀看精美的畫面，享受優(yōu) 美的音樂音效，獲取豐富的故事內(nèi)容，并在生動的語音播報指導下深 入到安全教育知識的學習中，所經(jīng)歷的安全教育內(nèi)容都與真實的生 活中所發(fā)生的事件非常接近，兒童能夠沉浸其中，并最終獲得較好的 游戲體驗。（3）娛樂性：在保持傳統(tǒng)游戲完成任務，切換場景，多種游戲支 線，體驗不同結(jié)局玩法的同時，能夠為兒童提供基本的愉悅及滿足感， 享受贏得游戲勝利的成就感，也會增強兒童的自信心和自主探索思考 的能力。內(nèi)容結(jié)構(gòu)層面，應根據(jù)安全教育內(nèi)容和兒童認知特征，設計合 理豐富的游戲內(nèi)容。（1）敘事性：安全

17、教育內(nèi)容的呈現(xiàn)形式處于游戲的核心位置，兒 童游戲過程中不同場景出現(xiàn)的不同安全教育故事都是根據(jù)兒童在前 一個場景中所做的反饋所產(chǎn)生，整個故事具有連貫性和邏輯性，并且 故事線較長，劇情感豐富，不同的兒童做出不同的反饋能夠體驗出多 種不同的故事結(jié)局，內(nèi)容形象，代入感強，如圖3所示。（2）視聽覺：設計精美符合兒童認知喜好的人物場景畫面，配合 以合適的背景音樂與交互音效，采用智能的語音播報，安全教育內(nèi)容 配以合適的拼音，不僅減少兒童在瀏覽文字時的障礙，熟悉的人聲也 能減輕兒童的緊張感與危機感，使兒童在游戲過程減少枯燥的安全教 育內(nèi)容的學習。（3）規(guī)則性:兒童需要使用根據(jù)一定的提示操作完成游戲的相關 玩法

18、，包括開始游戲圖4,場景選擇圖5,并且共同遵守，一定的規(guī)則引 導能夠使游戲更加規(guī)范。（4）成就感：在兒童獲得某項安全事故的正確結(jié)果預防反饋后， 家長可以給予兒童一定獎勵,在夸獎孩子的同時也能夠提升兒童的自 我滿足感與自信心，并且加深對兒童安全教育知識的認識和思考,更有 興趣和動力去了解去接觸安全教育事故的預防。圖4開始游戲請選擇一個場景進入圖5場景選擇圖6兒童安全教育游戲開發(fā)流程挑戰(zhàn)性:在游戲中系統(tǒng)會提供一定的難度機制和一到兩個迷 惑的干擾選項，更能夠提升兒童的主動觀察能力和對事物理解的判斷 能力，并且也增加了兒童對目標的實現(xiàn)的不確定性。教育意義方面，游戲設計最終目的應是更廣泛更深刻地傳達安

19、全教育知識。（1）目的性：使得兒童在體驗一系列安全故事內(nèi)容反饋后能夠掌 握安全知識，通過游戲的玩法，掌握安全教育知識及其注意事項，預 防在現(xiàn)實生活中可能出現(xiàn)的一系列安全事故。（2）影響力：在傳統(tǒng)游戲玩法的基礎上通過增加了AR技術(shù)，并且 結(jié)合含有安全教育意義知識的內(nèi)容，在具備相關儲備知識和預防能力 之后,在整個游戲體驗過程中更能夠激發(fā)兒童處理危急安全事件的判 斷和應變能力，提升兒童的自信心和自我保護意識。（3）延續(xù)性:這種與AR技術(shù)結(jié)合的傳統(tǒng)安全教育游戲形式也給其 他安全教育知識普及帶來了新的設計思考，并也能為以后的AR安全教 育游戲提供一些新的設計思路和想法。（二）開發(fā)流程目前基于AR技術(shù)的安全教育游戲在國內(nèi)外都還沒有成熟的開發(fā) 模式可以借鑒。文章以游戲開發(fā)的一般流程為基礎，結(jié)合國內(nèi)外教 育游戲開發(fā)的特點，并按照現(xiàn)有的AR教育游戲?qū)嵗拈_發(fā)經(jīng)驗，再 借助敘事描述安全教育內(nèi)容的手法，歸納了AR安全教育游戲的一般 開發(fā)模式：需求分析階段。AR安全教育游戲在講述安全教育內(nèi)容時沉浸感 強，能夠把虛擬情景界面疊加到真實的模型場景環(huán)境中、實現(xiàn)人與物 體間的自然交互，激發(fā)兒童學習安全知識的動力，提高學習興趣。在需 求階段，應結(jié)合AR技術(shù)的特性、教育游戲寓