Unity3D在教育中的應(yīng)用研究

田沖　王興輝

【摘要】Unity3D游戲開(kāi)發(fā)引擎作為制作游戲的主流應(yīng)用軟件，近年在教育領(lǐng)域也得到較廣泛的應(yīng)用。在教學(xué)過(guò)程中使用Unity3D游戲引擎制作的學(xué)習(xí)資源，不僅豐富了教學(xué)形式，教學(xué)方法也得到了更好的體現(xiàn)，同時(shí)也可以達(dá)到寓教于樂(lè)的效果。Unity3D在教育中的應(yīng)用研究，可以從Unity3D在成人教育中的應(yīng)用、Unity3D在教育模型展示中的應(yīng)用以及Unity3D在教育游戲中的應(yīng)用三個(gè)方面分析研究。

【關(guān)鍵詞】Unity3D 教育 應(yīng)用 游戲 模型

一、緒論

在現(xiàn)代教育中，創(chuàng)新人才的培養(yǎng)模式不應(yīng)局限于傳統(tǒng)課堂的講授模式，參與式學(xué)習(xí)、討論式學(xué)習(xí)以及探究式學(xué)習(xí)等學(xué)習(xí)模式被不斷提出，那么如何將學(xué)生帶入到此類學(xué)習(xí)情境中是一個(gè)值得深思的問(wèn)題，提供給學(xué)生的學(xué)習(xí)資源就是其中的一個(gè)切入點(diǎn)。在傳統(tǒng)課程模式的推動(dòng)下，運(yùn)用多媒體教學(xué)資源可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和課堂的主動(dòng)參與性，提高獨(dú)自思考與探索問(wèn)題的個(gè)人能力。

同時(shí)，隨著IOS、Android等系統(tǒng)的移動(dòng)終端的廣泛使用，各類移動(dòng)終端的移動(dòng)學(xué)習(xí)資源被大面積開(kāi)發(fā)?；赨nity3D制作出來(lái)的教學(xué)游戲交互資源可以跨平臺(tái)發(fā)布到手機(jī)、IPAD等移動(dòng)終端，使學(xué)生可以不受時(shí)空時(shí)間限制進(jìn)行學(xué)習(xí)，成為Unity3D從同類軟件中脫穎而出的重要原因之一。

二、Unity3D技術(shù)

Unity3D簡(jiǎn)介：Unity3D技術(shù)相對(duì)其他游戲制作軟件是一種相對(duì)較新的技術(shù)，它既是一款游戲引擎，也是游戲制作工具。Unity3D是由丹麥Unity公司開(kāi)發(fā)的游戲開(kāi)發(fā)工具，具體的特性包含整合的編輯器、跨平臺(tái)發(fā)布、地形編輯、著色器、腳本、網(wǎng)絡(luò)、物理、版本控制等特性。Unity3D在教學(xué)中應(yīng)用具有以下優(yōu)勢(shì)：

（1）MonoDevelop是Unity3D中主要的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，同時(shí)包含了多種編程語(yǔ)言，例如C，C++，Boo，JavaScript等，其中JavaScript語(yǔ)言最為入門。開(kāi)發(fā)者可以根據(jù)自己的實(shí)際情況進(jìn)行選擇。對(duì)于無(wú)開(kāi)發(fā)游戲經(jīng)驗(yàn)的教育者也可以使用簡(jiǎn)單的編程語(yǔ)言參與到教育游戲開(kāi)發(fā)的過(guò)程中。

（2）Unity3D相對(duì)于其他的同類制作游戲軟件支持更大的場(chǎng)景制作，制作出的場(chǎng)景也較為逼真，虛擬與現(xiàn)實(shí)的完美結(jié)合可以提供給學(xué)生更強(qiáng)的代入感。

（3）Unity3D另外一種較為強(qiáng)大的功能是可以支持跨平臺(tái)設(shè)計(jì)，在當(dāng)前的游戲引擎中是唯一可以提供所有平臺(tái)植入能力的游戲開(kāi)發(fā)軟件；同時(shí)，可以將開(kāi)發(fā)出的游戲發(fā)布到手機(jī)等移動(dòng)終端，作為移動(dòng)學(xué)習(xí)資源供學(xué)生利用閑散的時(shí)間學(xué)習(xí)，也可以為成人學(xué)習(xí)者提供終身學(xué)習(xí)的目的。移動(dòng)學(xué)習(xí)將終身學(xué)習(xí)的理念從技術(shù)上進(jìn)行了充分展現(xiàn)，使學(xué)習(xí)者得以在生活、工作甚至消遣之余，于開(kāi)放的狀態(tài)中體驗(yàn)移動(dòng)計(jì)算技術(shù)帶來(lái)的隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)的全新感受。

三、Unity3D在教育游戲中的應(yīng)用

（一）教學(xué)設(shè)計(jì)

基于Unity3D游戲引擎制作的教育游戲，既然需要用在教育過(guò)程中，那么必須需要遵循教育的相關(guān)教學(xué)理論以及教學(xué)設(shè)計(jì)相關(guān)原則。教學(xué)設(shè)計(jì)的目的是設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程，使教學(xué)過(guò)程更完善，學(xué)生在結(jié)合Unity3D教育游戲?qū)W習(xí)的過(guò)程中學(xué)習(xí)效率更高、學(xué)習(xí)效果更好，以達(dá)到預(yù)設(shè)的教學(xué)目標(biāo)。教育游戲面對(duì)的對(duì)象可以是各個(gè)領(lǐng)域、各個(gè)行業(yè)，不同類型的教育游戲有不同的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)，以針對(duì)小學(xué)英語(yǔ)教學(xué)設(shè)計(jì)的教育游戲?yàn)槔；赨nity3D游戲引擎設(shè)計(jì)的游戲也是一個(gè)小型的學(xué)習(xí)環(huán)境，所以在設(shè)計(jì)的過(guò)程中首先要進(jìn)行學(xué)習(xí)者分析、教學(xué)目標(biāo)的制定、設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程，其次需要在一定的理論的指導(dǎo)下，根據(jù)一定的教育游戲的設(shè)計(jì)原則進(jìn)行教育游戲的框架設(shè)計(jì)，最后階段是進(jìn)行開(kāi)發(fā)與調(diào)試。

1.學(xué)習(xí)者分析

小學(xué)生接受新鮮事物的能力有限，并且每個(gè)學(xué)生的英語(yǔ)基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)習(xí)慣也有所不同，所以在呈現(xiàn)新的知識(shí)點(diǎn)時(shí)不宜直接進(jìn)入深層次問(wèn)題的探索，應(yīng)該循序漸進(jìn)、由簡(jiǎn)到難，給學(xué)生一個(gè)適應(yīng)的過(guò)程。學(xué)習(xí)者可以根據(jù)自身的情況自主控制學(xué)習(xí)進(jìn)度、學(xué)習(xí)方法以及學(xué)習(xí)時(shí)間，這與建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論所倡導(dǎo)的“以學(xué)生為中心的”思想不謀而合。

2.教學(xué)目標(biāo)的制定

基于Unity3D游戲引擎設(shè)計(jì)的教育游戲，必須要確定教學(xué)目標(biāo)?？蛇x擇一些在傳統(tǒng)課堂中不易理解的知識(shí)點(diǎn)作為教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)將大的學(xué)習(xí)內(nèi)容拆分成小的知識(shí)點(diǎn)，每一部分的設(shè)計(jì)內(nèi)容不宜過(guò)多，知識(shí)點(diǎn)應(yīng)短小精悍，可以適應(yīng)各個(gè)年齡段學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)要求。

設(shè)計(jì)者還需要考慮到學(xué)生在運(yùn)用基于Unity3D游戲引擎設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)資源后學(xué)習(xí)者可以達(dá)到哪些學(xué)習(xí)目標(biāo)，可以從三維學(xué)習(xí)目標(biāo)展開(kāi)，語(yǔ)言技能、知識(shí)目標(biāo)以及情感態(tài)度。在這一部分的設(shè)計(jì)過(guò)制定過(guò)程中教師可以參與其中，與游戲設(shè)計(jì)者共同完成目標(biāo)的制定。

3.設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程

在針對(duì)小學(xué)英語(yǔ)設(shè)計(jì)教育游戲時(shí)，可將教學(xué)內(nèi)容的難易程度進(jìn)行區(qū)分，學(xué)生可根據(jù)自身情況進(jìn)行選擇。作為學(xué)生學(xué)習(xí)的輔助課件，在使用Unity3D設(shè)計(jì)的教育游戲課件時(shí)，學(xué)生本身處于一種非正式的學(xué)習(xí)狀態(tài)，教育游戲?qū)W(xué)生完全帶入到學(xué)習(xí)內(nèi)容中顯得尤為重要。這就需要在設(shè)計(jì)基于Unity3D游戲引擎的教育游戲時(shí)，環(huán)境的設(shè)計(jì)要符合學(xué)生的心理特征。

4.教育游戲框架設(shè)計(jì)

游戲框架設(shè)計(jì)是教育游戲最為關(guān)鍵的一個(gè)部分?？蚣艿脑O(shè)計(jì)可以根據(jù)移動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)境下教育游戲通用標(biāo)準(zhǔn)。分別包括以下幾個(gè)方面，目標(biāo)、規(guī)則、競(jìng)爭(zhēng)、挑戰(zhàn)、幻想以及娛樂(lè)。

設(shè)計(jì)者首先根據(jù)課堂大綱為學(xué)習(xí)者制定相應(yīng)的目標(biāo)，通過(guò)運(yùn)用教育游戲資源玩家學(xué)習(xí)者可以達(dá)到哪些學(xué)習(xí)效果，例如，在進(jìn)入游戲時(shí)學(xué)習(xí)者就應(yīng)該被告知通關(guān)需要具備哪些技能、這樣做的目的是什么等，使玩家對(duì)于游戲的最終目標(biāo)有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)。同樣，學(xué)習(xí)者玩家也應(yīng)該了解相應(yīng)的游戲規(guī)則，這部分內(nèi)容在游戲開(kāi)始前學(xué)習(xí)者就應(yīng)該被告知。競(jìng)爭(zhēng)可以有不同的表現(xiàn)形式，玩家與玩家之間的競(jìng)爭(zhēng)、玩家與時(shí)間的競(jìng)爭(zhēng)等，如果是聯(lián)網(wǎng)游戲可以設(shè)置玩家與玩家的競(jìng)爭(zhēng)，如果是單機(jī)游戲可以設(shè)置與時(shí)間形成競(jìng)爭(zhēng)，增加玩家的緊迫感，促使玩家在學(xué)習(xí)過(guò)程中集中注意力。設(shè)計(jì)者可以適當(dāng)增加障礙物或者設(shè)置關(guān)卡來(lái)增加玩家的挑戰(zhàn)感，使學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)的同時(shí)又可以增加趣味性。設(shè)計(jì)者在游戲中可以設(shè)置故事情節(jié)，以故事情節(jié)為主線，結(jié)合關(guān)卡使學(xué)習(xí)者完成任務(wù)，使玩家可以帶有強(qiáng)烈的代入感。最后為了使游戲生動(dòng)，通過(guò)設(shè)置音效、背景音樂(lè)等來(lái)增加游戲的娛樂(lè)性。

（二）環(huán)境預(yù)設(shè)

教育游戲情境可以分為兩種形式，一是根據(jù)故事情節(jié)。在針對(duì)小學(xué)英語(yǔ)設(shè)計(jì)Unity3D教育游戲時(shí)，可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)以故事為情節(jié)的課件，以學(xué)生喜歡的故事為主線，在敘述故事的同時(shí)加入教學(xué)內(nèi)容，隨著故事的深入發(fā)展，學(xué)習(xí)內(nèi)容的難度逐漸加深，同時(shí)可以在故事的結(jié)尾加入測(cè)試環(huán)節(jié)來(lái)檢驗(yàn)的學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)成果。以這樣的形式向?qū)W生展示學(xué)習(xí)內(nèi)容可以使學(xué)習(xí)者有著很強(qiáng)的代入感，幾乎遠(yuǎn)離枯燥的學(xué)習(xí)方式，學(xué)生更容易接受，真正達(dá)到寓教于樂(lè)的目的。

（三）開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)

1.在Unity3D中新建一個(gè)工程文件

2.在3DsMax中進(jìn)行建模

3Ds Max的特點(diǎn)主要由以下幾個(gè)方面：（1）基于PC系統(tǒng)很低的配置要求；（2）安裝插件，可提供3D Studio Max沒(méi)有的功能同時(shí)增強(qiáng)原本的功能；（3）有很強(qiáng)大的角色動(dòng)畫制作能力；（4）可以堆疊的建模步驟，使制作出來(lái)的模型有很大的彈性。Rainer Hoffmann認(rèn)為3D效果的真實(shí)性可以極大限度的吸引觀看者，可以使觀看者精神高度集中。

3.將在3DsMax中建立的模型導(dǎo)入到Unity3Dasset中

4.創(chuàng)建場(chǎng)景

利用Unity3D自帶的資源包等自帶功能創(chuàng)建需要的場(chǎng)景。包括天空、地形的創(chuàng)建，以及重力、碰撞、燈光、反射的創(chuàng)建。

5.編譯發(fā)布

首先把所有的場(chǎng)景拖到Scenes In Build的菜單中，然后編譯發(fā)布的過(guò)程可以發(fā)布成網(wǎng)頁(yè)格式，也可以發(fā)布成獨(dú)立的軟件格式，并且可以發(fā)布成Flash格式，也可以根據(jù)不同的平臺(tái)需要進(jìn)行跨平臺(tái)選擇。

（四）運(yùn)行評(píng)價(jià)

初步完成的教育游戲需要進(jìn)行反復(fù)的測(cè)試與修改，找出運(yùn)行過(guò)程中的不足。除了設(shè)計(jì)者自身反復(fù)操作游戲過(guò)程中找出游戲的漏洞以外，同時(shí)還可以將游戲給少量學(xué)習(xí)者進(jìn)行使用，聽(tīng)取學(xué)習(xí)者寶貴的反饋意見(jiàn)和建議，在此基礎(chǔ)上修改技術(shù)問(wèn)題和設(shè)計(jì)之中的不足。

四、結(jié)語(yǔ)

基于Unity3D游戲引擎設(shè)計(jì)的教育游戲雖然有不足之處，但是在教育游戲上的運(yùn)用上還是有很大的優(yōu)勢(shì)。

首先，是突破了傳統(tǒng)課堂上枯燥的學(xué)習(xí)方式，學(xué)習(xí)者可以通過(guò)自己操作游戲軟件來(lái)完成學(xué)習(xí)認(rèn)為，打破了老師在講臺(tái)或者是教師機(jī)上單人操作的尷尬演示，學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度更高，學(xué)習(xí)熱情當(dāng)然也就更濃烈。

其次，可以發(fā)布到網(wǎng)頁(yè)、也可以發(fā)布成軟件的教育游戲不受時(shí)空的限制，這種學(xué)習(xí)形式完全可以作為微型學(xué)習(xí)的形式，學(xué)習(xí)者可以利用零散的時(shí)間做課堂教學(xué)的輔助學(xué)習(xí)，也可以作為學(xué)習(xí)新知識(shí)的先導(dǎo)教材，學(xué)習(xí)形式更靈活。

參考文獻(xiàn)：

[1]王樹(shù)斌.淺析Unity3d開(kāi)發(fā)游戲流程及常用技術(shù)[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2012，（22）：5351-5352.

[2]顧小清，顧鳳佳.微型學(xué)習(xí)策略：設(shè)計(jì)移動(dòng)學(xué)習(xí)[J].中國(guó)電化教育，2008，（03）：17-21.

[3]倪樂(lè)波，戚鵬，遇麗娜，王婧.Unity3d產(chǎn)品虛擬展示技術(shù)的研究與應(yīng)用[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2010，（09）：54-55.

[4]林劍，張帥，伍傳敏.基于Unity3D的手機(jī)觸屏類游戲關(guān)鍵技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)[J].三明學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，（02）：27-31.

[5]Rainer Hoffmann.Elsevier[D].America：Infant Education，2013.

[6]郭芳芳，劉志勤.Unity3D在教育游戲中的應(yīng)用研究[J].教育觀察，2012，（10）：47-50.