基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的兒童安全教育游戲設(shè)計(jì)研究

1、基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的兒童安全教育游戲設(shè)計(jì)研究摘要：解決傳統(tǒng)安全教育游戲內(nèi)容枯燥，場(chǎng)景展示單一，交互性差等問(wèn)題。文 章根據(jù)兒童與傳統(tǒng)安全教育游戲特征，簡(jiǎn)析兩款較典型的傳統(tǒng)安全教育游戲 的優(yōu)劣勢(shì)，引出增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)下的安全教育游戲的優(yōu)勢(shì),結(jié)合增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)沉 浸感、交互性、情境式等特點(diǎn)。基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，提出了幾點(diǎn)在安全教育游 戲上的應(yīng)用可能，并對(duì)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)環(huán)境下的安全教育游戲整理了一般設(shè)計(jì)原則 與開(kāi)發(fā)流程。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)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(shè)計(jì)思路。關(guān)鍵伺：兒童安全教育游戲增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)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(huì)各界關(guān)注的重點(diǎn)，對(duì)于低幼齡7-10歲兒 童，其身體及心智都尚未發(fā)展成熟，對(duì)周邊環(huán)境陌生，自我防范和安 全意識(shí)比較薄弱，且多數(shù)父母忙于工作，出差，無(wú)暇兼顧子女的教育問(wèn) 題，易導(dǎo)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(zhǎng)，還給兒童造成了嚴(yán)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(shū)籍、宣傳展示視頻或?qū)嶓w安全 演習(xí)等方式，并且演習(xí)存在一定的危險(xiǎn)，其教育知識(shí)的實(shí)質(zhì)內(nèi)容不能 被兒童真正理解吸收。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)因其沉浸感、交互性與情境性在 教育游戲上得到長(zhǎng)足發(fā)展，能夠?yàn)閮和?/p>

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?jī)和踩逃侵阜揽亍⑴懦虮苊庖馔馔话l(fā)事件或?yàn)?zāi)害性事 故，造成人身傷害，維護(hù)兒童生命安全的一種教育，其范圍包涵了學(xué)校 教育、家庭教育、社會(huì)教育以及教育機(jī)制的構(gòu)建四個(gè)方面。在對(duì)兒童 進(jìn)行安全教育知識(shí)普及上,丹麥每周安排“徒步旅游”，家長(zhǎng)帶領(lǐng)兒童 在街上行走,了解安全標(biāo)志，學(xué)習(xí)知識(shí)；法國(guó)在對(duì)兒童過(guò)馬路上訓(xùn)練有 序，講解安全知識(shí)的同時(shí)給他們頒發(fā)“馬路行走許可證”；美國(guó)更注重 加強(qiáng)安全教育的宣傳，組織競(jìng)賽，緊密聯(lián)系課程，理論與實(shí)踐結(jié)合。低幼齡兒童好奇心強(qiáng)，對(duì)游戲娛樂(lè)活動(dòng)有較強(qiáng)的興趣意識(shí)，雖然 國(guó)內(nèi)校園安全教育形式化比較突出，很少開(kāi)展相關(guān)活動(dòng)，但

7、是在幫助 兒童了解安全教育知識(shí)，提高主動(dòng)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(mèng)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(guò)程中能夠消除兒童常見(jiàn)的 安全隱患，幫助兒童克服恐懼心理，增強(qiáng)兒童的記憶力、語(yǔ)言表達(dá)能 力，是一款?yuàn)蕵?lè)學(xué)習(xí)和成長(zhǎng)兼?zhèn)涞挠螒?。游戲中，兒童需要將翻開(kāi)的夢(mèng)境卡與時(shí)鐘眼上的卡片保持一致， 然后對(duì)該夢(mèng)境提出合理解釋和優(yōu)化方案，最后夢(mèng)境卡片較多者獲勝。 游戲中有多張有關(guān)小動(dòng)物的夢(mèng)境卡，它們?nèi)粘Ｉ钪卸加龅搅艘恍┌?全隱患，兒童需要通過(guò)卡片上展示的內(nèi)容來(lái)幫助小動(dòng)物解決常見(jiàn)的安 全問(wèn)題與擔(dān)心害怕的東西。另一款騎士救公主是火星豬開(kāi)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(zāi)害應(yīng)急,性教 育等在游戲中學(xué)會(huì)如何保護(hù)自己，是一款適合全家一起娛樂(lè)與學(xué)習(xí)的 游戲，其玩法類(lèi)似于桌游大富翁，采用投擲骰子的方式根據(jù)點(diǎn)數(shù)在棋 盤(pán)上行走，每一步的前進(jìn)與后退都蘊(yùn)含了豐富的安全知識(shí)，并且在體 驗(yàn)過(guò)程中還設(shè)計(jì)了很多提問(wèn)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(huì)相應(yīng)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(shè)定和印象深刻 的卡通人物設(shè)計(jì)吸引了多數(shù)玩家，并彌補(bǔ)了傳統(tǒng)市面上枯燥無(wú)味的書(shū) 籍的劣勢(shì)，并采用游戲娛樂(lè)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(shí)用語(yǔ)言，動(dòng)作等形式表達(dá)出 來(lái)解決，家長(zhǎng)的參與還能夠幫助排除孩子的負(fù)面情緒，學(xué)習(xí)到安全教 育知識(shí)，培養(yǎng)孩子的記憶力和表達(dá)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(shí)，所有接觸到的知識(shí)點(diǎn)都與 孩子的生活緊密關(guān)聯(lián)。而由于傳統(tǒng)游戲缺少與界面的交互性,在體驗(yàn)過(guò)程中，其一由于卡 片的冷漠性，兒童不能真切感受到小動(dòng)物或者公主遇到安全事件時(shí)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(guò)想象與認(rèn)知來(lái)描述故事結(jié)局，缺少與界面的 交互。而增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)正好能夠彌補(bǔ)卡片的不可交互，場(chǎng)景的單一化， 并豐富傳統(tǒng)安全教育游戲的互動(dòng)形式。二、

10、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育游戲上的應(yīng)用可能增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(Augmented Reality, AR)技術(shù)是由虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality, VR)技術(shù)發(fā)展而來(lái)的新型技術(shù)，其通過(guò)攝像設(shè)備和角度位置 判別，來(lái)呈現(xiàn)相應(yīng)的文字、圖像、3D對(duì)象等多媒體信息，為學(xué)習(xí)者提供 了一個(gè)更加真實(shí)有效的自主學(xué)習(xí)研究環(huán)境，在同一個(gè)屏幕上共同呈現(xiàn) 虛擬情景畫(huà)面與真實(shí)世界景象，提高用戶對(duì)真實(shí)世界的感知能力。基于AR的交互手段能夠?yàn)閮和峁┮粋€(gè)最貼近自然的交互方 式，為兒童搭建了一個(gè)自主探索的空間，通過(guò)娛樂(lè)化元素來(lái)減少枯燥圖1美夢(mèng)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(xué)習(xí)過(guò)程，提高兒童參與程度，減輕兒童在面對(duì)火災(zāi)食物中毒等心 理恐懼，總體來(lái)說(shuō)，AR技術(shù)相比于傳統(tǒng)安全教育展現(xiàn)的應(yīng)用有這7個(gè) 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(zhǔn)確 地通過(guò)移動(dòng)設(shè)備掃描實(shí)體場(chǎng)景并在實(shí)體卡片中疊加出逼真、多變的場(chǎng) 景，兒童能夠直觀地看到與場(chǎng)景所對(duì)應(yīng)的安全教育故事內(nèi)容,并作出 實(shí)時(shí)選擇反饋來(lái)進(jìn)入下一個(gè)安全教育場(chǎng)景，增強(qiáng)兒童對(duì)現(xiàn)實(shí)情景的視 覺(jué)感知能力。（二）交互式的敘事結(jié)構(gòu)。兒童通過(guò)自由選擇學(xué)校、住宅、城區(qū)三 個(gè)模塊來(lái)進(jìn)入安全教育故事場(chǎng)景,并且能夠在不同的場(chǎng)景中做出所給 出的安全故事的問(wèn)題選項(xiàng)反饋后自主選取其他的場(chǎng)景進(jìn)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(chǎng)景跳轉(zhuǎn)中產(chǎn)生不同的故事線和結(jié)局，使每個(gè)兒童都能體驗(yàn)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(guò)提供即時(shí)的交互 反饋,并給出安全教育內(nèi)容的語(yǔ)音播報(bào)或相應(yīng)的選項(xiàng)提示音效來(lái)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(gè)真實(shí)情境 中融合到一起，給兒童帶來(lái)一種身臨其境的感覺(jué)。兒童能夠在做出交 互反饋的場(chǎng)景中實(shí)時(shí)模擬到真實(shí)環(huán)境中事故的危險(xiǎn)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(dòng)設(shè)備掃描卡片 中的任意某一個(gè)場(chǎng)景進(jìn)行游戲，根據(jù)提示與

13、問(wèn)題在下方自主選擇安全 事故的答案,觸發(fā)并體驗(yàn)不同的安全故事，這種非鼠標(biāo)、鍵盤(pán)操作的自 然交互方式，與真實(shí)體驗(yàn)的感覺(jué)基本是一致的。這種真實(shí)的代入感也 能夠讓兒童在自由交互的同時(shí)，更自然更貼切地去掌握和學(xué)習(xí)安全教 育知識(shí)。（五）減少成本，避免真實(shí)危險(xiǎn)的發(fā)生。AR技術(shù)的獨(dú)特實(shí)現(xiàn)形式 能夠幫助兒童在不必額外花費(fèi)成本的情況下,可以多次重復(fù)地進(jìn)行 體驗(yàn)安全教育的活動(dòng)，也能夠通過(guò)選擇不同安全教育事件體驗(yàn)到不 同場(chǎng)景并完成多種故事線的結(jié)局,并可以使兒童在不用承擔(dān)真實(shí)后 果的同時(shí)體驗(yàn)到日常生活中難以接觸或者具有危險(xiǎn)性的比如火災(zāi)、 闖紅燈等情境。（六）傳統(tǒng)學(xué)習(xí)與新型學(xué)習(xí)相結(jié)合。運(yùn)用AR技術(shù)能夠創(chuàng)設(shè)一個(gè)虛 實(shí)結(jié)合

14、的新型學(xué)習(xí)場(chǎng)景環(huán)境，通過(guò)使用移動(dòng)設(shè)備的便攜性，配合傳統(tǒng) 的安全教育故事學(xué)習(xí)內(nèi)容，在選項(xiàng)的交互反饋下,不斷切換故事場(chǎng)景， 實(shí)現(xiàn)多線程的安全教育故事線，達(dá)成不同的結(jié)局演示，通過(guò)實(shí)時(shí)語(yǔ)音 提示和場(chǎng)景動(dòng)效展示，并具有高度自由機(jī)制參與體驗(yàn)，是傳統(tǒng)與新型 學(xué)習(xí)的結(jié)合。（七）模糊學(xué)習(xí)與游戲的界限。在精美的游戲場(chǎng)景畫(huà)面，舒適愉快 的背景音樂(lè)和生動(dòng)的語(yǔ)音播報(bào)環(huán)境下，兒童能夠在體驗(yàn)過(guò)程中不僅享 受到游戲帶來(lái)的樂(lè)趣，還能夠同時(shí)接觸到各種不同的安全教育故事， 通過(guò)作出的答案選項(xiàng)交互反饋，在輕松的娛樂(lè)中學(xué)習(xí)到真實(shí)的安全教 育知識(shí)，并能夠在沉浸感較強(qiáng)的環(huán)境下增強(qiáng)安全意識(shí)。三、基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的兒童安全教育游戲設(shè)計(jì)原則和開(kāi)

15、發(fā)流程目前，受到教育游戲的吸引力，其教育性，關(guān)鍵特征的研究已形成 了較廣泛共識(shí)，如果將安全教育教學(xué)內(nèi)容匹配上AR游戲的特征，那么 就可利用游戲娛樂(lè)的力量來(lái)吸引學(xué)習(xí)者參與到其中，從而達(dá)到預(yù)期目 標(biāo)和安全教育知識(shí)的普及與推廣。（）設(shè)計(jì)原則因此文章從人機(jī)交互、內(nèi)容結(jié)構(gòu)、教育意義三個(gè)因素層面來(lái)對(duì)AR 技術(shù)下的安全教育游戲所因具備的設(shè)計(jì)因素來(lái)分析，作為該類(lèi)游戲設(shè) 計(jì)的一般設(shè)計(jì)原則：人機(jī)交互層面，應(yīng)設(shè)計(jì)符合兒童特征與認(rèn)知的可用性交互界面， 包括場(chǎng)景跳轉(zhuǎn)，交互按鈕等。（1）自然交互與即時(shí)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(jī)制，場(chǎng)景的自由跳轉(zhuǎn)切換與選項(xiàng)結(jié)果的自由反 饋，并給予兒童及時(shí)的反

16、饋判斷結(jié)果，引導(dǎo)兒童接下來(lái)的安全教育場(chǎng)景 和內(nèi)容的進(jìn)一步體驗(yàn)。（2）沉浸感：在游戲體驗(yàn)中兒童通過(guò)觀看精美的畫(huà)面，享受優(yōu) 美的音樂(lè)音效，獲取豐富的故事內(nèi)容，并在生動(dòng)的語(yǔ)音播報(bào)指導(dǎo)下深 入到安全教育知識(shí)的學(xué)習(xí)中，所經(jīng)歷的安全教育內(nèi)容都與真實(shí)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(yàn)。（3）娛樂(lè)性：在保持傳統(tǒng)游戲完成任務(wù)，切換場(chǎng)景，多種游戲支 線，體驗(yàn)不同結(jié)局玩法的同時(shí)，能夠?yàn)閮和峁┗镜挠鋹偧皾M足感， 享受贏得游戲勝利的成就感，也會(huì)增強(qiáng)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(yīng)根據(jù)安全教育內(nèi)容和兒童認(rèn)知特征，設(shè)計(jì)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(guò)程中不同場(chǎng)景出現(xiàn)的不同安全教育故事都是根據(jù)兒童在前 一個(gè)場(chǎng)景中所做的反饋所產(chǎn)生，整個(gè)故事具有連貫性和邏輯性，并且 故事線較長(zhǎng)，劇情感豐富，不同的兒童做出不同的反饋能夠體驗(yàn)出多 種不同的故事結(jié)局，內(nèi)容形象，代入感強(qiáng)，如圖3所示。（2）視聽(tīng)覺(jué)：設(shè)計(jì)精美符合兒童認(rèn)知喜好的人物場(chǎng)景畫(huà)面，配合 以合適的背景音樂(lè)與交互音效，采用智能的語(yǔ)音播報(bào)，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(shí)的障礙，熟悉的人聲也 能減輕兒童的緊張感與危機(jī)感，使兒童在游戲過(guò)程減少枯燥的安全教 育內(nèi)容的學(xué)習(xí)。（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(guān) 玩法

18、，包括開(kāi)始游戲圖4,場(chǎng)景選擇圖5,并且共同遵守，一定的規(guī)則引 導(dǎo)能夠使游戲更加規(guī)范。（4）成就感：在兒童獲得某項(xiàng)安全事故的正確結(jié)果預(yù)防反饋后， 家長(zhǎng)可以給予兒童一定獎(jiǎng)勵(lì),在夸獎(jiǎng)孩子的同時(shí)也能夠提升兒童的自 我滿足感與自信心，并且加深對(duì)兒童安全教育知識(shí)的認(rèn)識(shí)和思考,更有 興趣和動(dòng)力去了解去接觸安全教育事故的預(yù)防。圖4開(kāi)始游戲請(qǐng)選擇一個(gè)場(chǎng)景進(jìn)入圖5場(chǎng)景選擇圖6兒童安全教育游戲開(kāi)發(fā)流程挑戰(zhàn)性:在游戲中系統(tǒng)會(huì)提供一定的難度機(jī)制和一到兩個(gè)迷 惑的干擾選項(xiàng)，更能夠提升兒童的主動(dòng)觀察能力和對(duì)事物理解的判斷 能力，并且也增加了兒童對(duì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)的不確定性。教育意義方面，游戲設(shè)計(jì)最終目的應(yīng)是更廣泛更深刻地傳達(dá)安

19、全教育知識(shí)。（1）目的性：使得兒童在體驗(yàn)一系列安全故事內(nèi)容反饋后能夠掌 握安全知識(shí)，通過(guò)游戲的玩法，掌握安全教育知識(shí)及其注意事項(xiàng)，預(yù) 防在現(xiàn)實(shí)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(chǔ)上通過(guò)增加了AR技術(shù)，并且 結(jié)合含有安全教育意義知識(shí)的內(nèi)容，在具備相關(guān)儲(chǔ)備知識(shí)和預(yù)防能力 之后,在整個(gè)游戲體驗(yàn)過(guò)程中更能夠激發(fā)兒童處理危急安全事件的判 斷和應(yīng)變能力，提升兒童的自信心和自我保護(hù)意識(shí)。（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(shí)普及帶來(lái)了新的設(shè)計(jì)思考，并也能為以后的AR安全教 育游戲提供一些新的設(shè)計(jì)思路和想法。（二）開(kāi)發(fā)流程目前基于AR技術(shù)的安全教育游戲在國(guó)內(nèi)外都還沒(méi)有成熟的開(kāi)發(fā) 模式可以借鑒。文章以游戲開(kāi)發(fā)的一般流程為基礎(chǔ)，結(jié)合國(guó)內(nèi)外教 育游戲開(kāi)發(fā)的特點(diǎn)，并按照現(xiàn)有的AR教育游戲?qū)嵗拈_(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，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(kāi)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(shí)沉浸感 強(qiáng)，能夠把虛擬情景界面疊加到真實(shí)的模型場(chǎng)景環(huán)境中、實(shí)現(xiàn)人與物 體間的自然交互，激發(fā)兒童學(xué)習(xí)安全知識(shí)的動(dòng)力，提高學(xué)習(xí)興趣。在需 求階段，應(yīng)結(jié)合AR技術(shù)的特性、教育游戲寓