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基于增强现实技术的儿童安全教育游戏设计研究

范文

张文莉胡越

摘要：解决传统安全教育游戏内容枯燥，场景展示单一，交互性差等问题。文章根据儿童与传统安全教育游戏特征，简析两款较典型的传统安全教育游戏的优劣势，引出增强现实技术下的安全教育游戏的优势，结合增强现实技术沉浸感、交互性、情境式等特点。基于增强现实技术，提出了几点在安全教育游戏上的应用可能，并对增强现实环境下的安全教育游戏整理了一般设计原则与开发流程。增强现实技术与安全教育游戏的结合，为以后的儿童安全教育形式提供了新的设计思路。

关键词：儿童安全教育游戏?增强现实?设计思路

中图分类号：TB472

文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2020）08-0150-03

引言

儿童安全教育一直是社会各界关注的重点，对于低幼龄7-10岁儿童，其身体及心智都尚未发展成熟，对周边环境陌生，自我防范和安全意识比较薄弱，且多数父母忙于工作，出差，无暇兼顾子女的教育问题，易导致安全事故的发生。这些潜在的安全隐患，不仅阻碍儿童健康的成长，还给儿童造成了严重的心理阴影。传统的儿童安全教育方式主要是基于形式单一内容枯燥的故事书籍、宣传展示视频或实体安全演习等方式，并且演习存在一定的危险，其教育知识的实质内容不能被儿童真正理解吸收。增强现实技术因其沉浸感、交互性与情境性在教育游戏上得到长足发展，能够为儿童安全教育提供新的可能。

一、传统儿童安全教育游戏内容分析研究

儿童安全教育是指防控、排除或避免意外突发事件或灾害性事故，造成人身伤害，维护儿童生命安全的一种教育，其范围包涵了学校教育、家庭教育、社会教育以及教育机制的构建四个方面。在对儿童进行安全教育知识普及上，丹麦每周安排“徒步旅游”，家长带领儿童在街上行走，了解安全标志，学习知识;法国在对儿童过马路上训练有序，讲解安全知识的同时给他们颁发“马路行走许可证”;美国更注重加强安全教育的宣传，组织竞赛，紧密联系课程，理论与实践结合。

低幼龄儿童好奇心强，对游戏娱乐活动有较强的兴趣意识，虽然国内校园安全教育形式化比较突出，很少开展相关活动，但是在帮助儿童了解安全教育知识，提高主动性上地出现了几款比较有意义的经典安全教育游戏。其中一款《美梦精灵》如图1所示，是克莱辛系列安全教育亲子游戏的一款经典之作，在游戏过程中能够消除儿童常见的安全隐患，帮助儿童克服恐惧心理，增强儿童的记忆力、语言表达能力，是一款娱乐学习和成长兼备的游戏。

游戏中，儿童需要将翻开的梦境卡与时钟眼上的卡片保持一致，然后对该梦境提出合理解释和优化方案，最后梦境卡片较多者获胜。游戏中有多张有关小动物的梦境卡，它们日常生活中都遇到了一些安全隐患，儿童需要通过卡片上展示的內容来帮助小动物解决常见的安全问题与担心害怕的东西。

另一款《骑士救公主》是火星猪开发的一款很具有代表性的安全教育桌游，如图2所示，游戏中使儿童能够在出行安全，灾害应急，性教育等在游戏中学会如何保护自己，是一款适合全家一起娱乐与学习的游戏，其玩法类似于桌游大富翁，采用投掷骰子的方式根据点数在棋盘上行走，每一步的前进与后退都蕴含了丰富的安全知识，并且在体验过程中还设计了很多提问需要孩子做出正确的判断，比如：叔叔这里有糖，你跟我走吧;如果选择同意则会相应扣除一分，选择拒绝则可拿到两分。

这两款安全教育游戏凭借其较丰富的故事剧情设定和印象深刻的卡通人物设计吸引了多数玩家，并弥补了传统市面上枯燥无味的书籍的劣势，并采用游戏娱乐的形式使儿童能够被游戏的故事情境所沉浸，将自己或卡片中人物有害怕恐惧心理时用语言，动作等形式表达出来解决，家长的参与还能够帮助排除孩子的负面情绪，学习到安全教育知识，培养孩子的记忆力和表达能力。游戏内容涉及了日常生活行为、家庭生活安全、外出旅行安全等知识，所有接触到的知识点都与孩子的生活紧密关联。

而由于传统游戏缺少与界面的交互性，在体验过程中，其一由于卡片的冷漠性，儿童不能真切感受到小动物或者公主遇到安全事件时的内心状态与感受，游戏的沉浸感不够充足;其二所有的解决方案都需要儿童口头描述，并通过想象与认知来描述故事结局，缺少与界面的交互。而增强现实技术正好能够弥补卡片的不可交互，场景的单一化，并丰富传统安全教育游戏的互动形式。

二、增强现实技术在教育游戏上的应用可能

增强现实（Augmented?Reality，AR）技术是由虚拟现实（Virtual?Reality，VR）技术发展而来的新型技术，其通过摄像设备和角度位置判别，来呈现相应的文字、图像、3D对象等多媒体信息，为学习者提供了一个更加真实有效的自主学习研究环境，在同一个屏幕上共同呈现虚拟情景画面与真实世界景象，提高用户对真实世界的感知能力。

基于AR的交互手段能够为儿童提供一个最贴近自然的交互方式，为儿童搭建了一个自主探索的空间，通过娱乐化元素来减少枯燥的学习过程，提高儿童参与程度，减轻儿童在面对火灾食物中毒等心理恐惧，总体来说，AR技术相比于传统安全教育展现的应用有这7个可能性：.

（一）情境式、可视化地展示抽象的安全故事内容。AR能快速准确地通过移动设备扫描实体场景并在实体片中叠加出逼真、多变的场景，儿童能够直观地看到与场景所对应的安全教育故事内容，并作出实时选择反馈来进入下一个安全教育场景，增强儿童对现实情景的视觉感知能力。

（二）交互式的叙事结构。儿童通过自由选择学校、住宅、城区三个模块来进入安全教育故事场景，并且能够在不同的场景中做出所给出的安全故事的问题选项反馈后自主选取其他的场景进行新的交互反馈，并且故事内容具有连贯性和延续性，不同的交互反馈能够在不同的场景跳转中产生不同的故事线和结局，使每个儿童都能体验到属于自己的一条安全教育线路。

（三）提升儿童参与积极性和沉浸感。AR能通过提供即时的交互反馈，并给出安全教育内容的语音播报或相应的选项提示音效来培养儿童的存在感和敏感度，能够将儿童、虚拟物体信息在一个真实情境中融合到一起，给儿童带来一种身临其境的感觉。儿童能够在做出交互反馈的场景中实时模拟到真实环境中事故的危险中，并沉浸其中，帮助游戏中的自己避免安全教育事故的发生。

（四）使用自然交互方式。儿童可以自由使用移动设备扫描卡片中的任意某一个场景进行游戏，根据提示与问题在下方自主选择安全事故的答案，触发并体验不同的安全故事，这种非鼠标、键盘操作的自然交互方式，与真实体验的感觉基本是一致的。这种真实的代入感也能够让儿童在自由交互的同时，更自然更贴切地去掌握和学习安全教育知识。

（五）减少成本，避免真实危险的发生。AR技术的独特实现形式能够帮助儿童在不必额外花费成本的情况下，可以多次重复地进行体验安全教育的活动，也能够通过选择不同安全教育事件体验到不同场景并完成多种故事线的结局，并可以使儿童在不用承担真实后果的同时体验到日常生活中难以接触或者具有危险性的比如火灾、闯红灯等情境。

（六）传统学习与新型学习相结合。运用AR技术能够创设一个虚实结合的新型学习场景环境，通过使用移动设备的便携性，配合传统的安全教育故事学习内容，在选项的交互反馈下，不断切换故事场景，实现多线程的安全教育故事线，达成不同的结局演示，通过实时语音提示和场景动效展示，并具有高度自由机制参与体验，是传统与新型学习的结合。

（七）模糊学习与游戏的界限。在精美的游戏场景画面，舒适愉快的背景音乐和生动的语音播报环境下，儿童能够在体验过程中不仅享受到游戏带来的乐趣，还能够同时接触到各种不同的安全教育故事，通过作出的答案选项交互反馈，在轻松的娱乐中学习到真实的安全教育知识，并能够在沉浸感較强的环境下增强安全意识。

三、基于增强现实技术的儿童安全教育游戏设计原则和开发流程

目前，受到教育游戏的吸引力，其教育性，关键特征的研究已形成了较广泛共识，如果将安全教育教学内容匹配上AR游戏的特征，那么就可利用游戏娱乐的力量来吸引学习者参与到其中，从而达到预期目标和安全教育知识的普及与推广。

（一）设计原则

因此文章从人机交互、内容结构、教育意义三个因素层面来对AR技术下的安全教育游戏所因具备的设计因素来分析，作为该类游戏设计的一般设计原则：

1.人机交互层面，应设计符合儿童特征与认知的可用性交互界面，包括场景跳转，交互按钮等。

（1）自然交互与即时反馈：在与界面交互上提供给儿童自由操作和反馈选择的自然机制，场景的自由跳转切换与选项结果的自由反馈，并给予儿童及时的反馈判断结果，引导儿童接下来的安全教育场景和内容的进一步体验。

（2）沉浸感：在游戏体验中儿童通过观看精美的画面，享受优美的音乐音效，获取丰富的故事内容，并在生动的语音播报指导下深入到安全教育知识的学习中，所经历的安全教育内容都与真实的生活中所发生的事件非常接近，儿童能够沉浸其中，并最终获得较好的游戏体验。

（3）娱乐性：在保持传统游戏完成任务，切换场景，多种游戏支线，体验不同结局玩法的同时，能够为儿童提供基本的愉悦及满足感，受赢得游戏胜利的成就感，也会增强儿童的自信心和自主探索思考的能力。

2.内容结构层面，应根据安全教育内容和儿童认知特征，设计合理丰富的游戏内容。

（1）叙事性：安全教育内容的呈现形式处于游戏的核心位置，儿童游戏过程中不同场景出现的不同安全教育故事都是根据儿童在前一个场景中所做的反馈所产生，整个故事具有连贯性和逻辑性，并且故事线较长，剧情感丰富，不同的儿童做出不同的反馈能够体验出多种不同的故事结局，内容形象，代入感强，如图3所示。

（2）视听觉：设计精美符合儿童认知喜好的人物场景画面，配合以合适的背景音乐与交互音效，采用智能的语音播报，安全教育内容配以合适的拼音，不仅减少儿童在浏览文字时的障碍，熟悉的人声也能减轻儿童的紧张感与危机感，使儿童在游戏过程减少枯燥的安全教育内容的学习。

（3）规则性：儿童需要使用根据一定的提示操作完成游戏的相关玩法，包括开始游戏图4，场景选择图5，并且共同遵守，一定的规则引导能够使游戏更加规范。

（4）成就感：在儿童获得某项安全事故的正确结果预防反馈后，家长可以给予儿童一定奖励，在夸奖孩子的同时也能够提升儿童的自我满足感与自信心，并且加深对儿童安全教育知识的认识和思考，更有兴趣和动力去了解去接触安全教育事故的预防。

（5）挑战性：在游戏中系统会提供一定的难度机制和一到两个迷惑的干扰选项，更能够提升儿童的主动观察能力和对事物理解的判断能力，并且也增加了儿童对目标的实现的不确定性。

3.教育意义方面，游戏设计最终目的应是更广泛更深刻地传达安全教育知识。

（1）目的性：使得儿童在体验一系列安全故事内容反馈后能够掌握安全知识，通过游戏的玩法，掌握安全教育知识及其注意事项，预防在现实生活中可能出现的一系列安全事故。

（2）影响力：在传统游戏玩法的基础上通过增加了AR技术，并且结合含有安全教育意义知识的内容，在具备相关储备知识和预防能力之后，在整个游戏体验过程中更能够激发儿童处理危急安全事件的判断和应变能力，提升儿童的自信心和自我保护意识。

（3）延续性：这种与AR技术结合的传统安全教育游戏形式也给其他安全教育知识普及带来了新的设计思考，并也能为以后的AR安全教育游戏提供一些新的设计思路和想法。

（二）开发流程

目前基于AR技术的安全教育游戏在国内外都还没有成熟的开发模式可以借鉴。文章以游戏开发的一般流程为基础，结合国内外教育游戏开发的特点，并按照现有的AR教育游戏实例的开发经验，再借助叙事描述安全教育内容的手法，归纳了AR安全教育游戏的一般开发模式：

1.需求分析阶段。AR安全教育游戏在讲述安全教育内容时沉浸感强，能够把虛拟情景界面叠加到真实的模型场景环境中、实现人与物体间的自然交互，激发儿童学习安全知识的动力，提高学习兴趣。在需求阶段，应结合AR技术的特性、教育游戏寓教于乐的特点，安全教育故事的叙事风格，制订合理的游戏主题内容，选择合适的游戏平台载体类型，得出游戏的基本限制条件。

2框架设计阶段。首先要明确游戏目的、游戏类型和游戏规则，游戏设计的关键性在于主要功能模块的如何应用，确定游戏的可实现性。其次需要从安全教育内容的模型出发，设计出AR安全教育游戏的内容模块。在这一阶段开发者需要从游戏角色设计、游戏流程制定、游戏工具选择等三个方面展开游戏设计，进一步明晰游戏框架及内容。

3..实现制作阶段。这一阶段是AR安全教育游戏开发的较关键环节，主要任务有：

（1）开发工具的选择。根据所要开发的AR安全教育游戏的主题类型和难易程度，来合理地选择游戏开发平台和开发工具;

（2）游戏核心的建构。利用合适的开发平台、工具和语言，实现游戏的主要技术部分，完成游戏相关的功能模块，建构AR安全教育游戏的核心展示部分;

（3）游戏版本的开发与完善。根据设计需求及框架设计，初步实现游戏的大体功能，定制试玩版本;进行调试后，扩展游戏内容，完善交互界面，形成最终版并撰写游戏说明文档。

4.版本发布阶段。发布AR安全教育游戏，进行游戏体验测评，交流游戏意见与测评，总结游戏开发经验教训，便于后续版本的开发工作。

开发流程如图6。

结语

AR技术应用的前进发展方向为安全教育游戏的知识普及和发展提供了新的动力源泉，其核心特征不仅是虚实情景的融合，还增强了用户在人机交互，上的灵活性、操作的便捷性，并且即时反馈机制促使儿童更易沉浸在游戏中，激发学习安全知识的动力，提高获取知识能力和学习效果。

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