基于增強現實技術的兒童安全教育游戲設計研究

張文莉 胡越

摘要：解決傳統安全教育游戲內容枯燥，場景展示單一，交互性差等問題。文章根據兒童與傳統安全教育游戲特征，簡析兩款較典型的傳統安全教育游戲的優劣勢，引出增強現實技術下的安全教育游戲的優勢，結合增強現實技術沉浸感、交互性、情境式等特點。基于增強現實技術，提出了幾點在安全教育游戲上的應用可能，并對增強現實環境下的安全教育游戲整理了一般設計原則與開發流程。增強現實技術與安全教育游戲的結合，為以后的兒童安全教育形式提供了新的設計思路。

關鍵詞：兒童安全教育游戲?增強現實?設計思路

中圖分類號：TB472

文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2020）08-0150-03

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展成熟，對周邊環境陌生，自我防范和安全意識比較薄弱，且多數父母忙于工作，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。傳統的兒童安全教育方式主要是基于形式單一內容枯燥的故事書籍、宣傳展示視頻或實體安全演習等方式，并且演習存在一定的危險，其教育知識的實質內容不能被兒童真正理解吸收。增強現實技術因其沉浸感、交互性與情境性在教育游戲上得到長足發展，能夠為兒童安全教育提供新的可能。

一、傳統兒童安全教育游戲內容分析研究

兒童安全教育是指防控、排除或避免意外突發事件或災害性事故，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“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，緊密聯系課程，理論與實踐結合。

低幼齡兒童好奇心強，對游戲娛樂活動有較強的興趣意識，雖然國內校園安全教育形式化比較突出，很少開展相關活動，但是在幫助兒童了解安全教育知識，提高主動性上地出現了幾款比較有意義的經典安全教育游戲。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備的游戲。

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，它們日常生活中都遇到了一些安全隱患，兒童需要通過卡片上展示的內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》是火星豬開發的一款很具有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點數在棋盤上行走，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玩家，并彌補了傳統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，培養孩子的記憶力和表達能力。游戲內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。

而由于傳統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心狀態與感受，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局，缺少與界面的交互。而增強現實技術正好能夠彌補卡片的不可交互，場景的單一化，并豐富傳統安全教育游戲的互動形式。

二、增強現實技術在教育游戲上的應用可能

增強現實（Augmented?Reality，AR）技術是由虛擬現實（Virtual?Reality，VR）技術發展而來的新型技術，其通過攝像設備和角度位置判別，來呈現相應的文字、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境，在同一個屏幕上共同呈現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。

基于AR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技術相比于傳統安全教育展現的應用有這7個可能性：.

（一）情境式、可視化地展示抽象的安全故事內容。AR能快速準確地通過移動設備掃描實體場景并在實體片中疊加出逼真、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，增強兒童對現實情景的視覺感知能力。

（二）交互式的敘事結構。兒童通過自由選擇學校、住宅、城區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交互反饋，并且故事內容具有連貫性和延續性，不同的交互反饋能夠在不同的場景跳轉中產生不同的故事線和結局，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，并給出安全教育內容的語音播報或相應的選項提示音效來培養兒童的存在感和敏感度，能夠將兒童、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，根據提示與問題在下方自主選擇安全事故的答案，觸發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，避免真實危險的發生。AR技術的獨特實現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）傳統學習與新型學習相結合。運用AR技術能夠創設一個虛實結合的新型學習場景環境，通過使用移動設備的便攜性，配合傳統的安全教育故事學習內容，在選項的交互反饋下，不斷切換故事場景，實現多線程的安全教育故事線，達成不同的結局演示，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，是傳統與新型學習的結合。

（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境下增強安全意識。

三、基于增強現實技術的兒童安全教育游戲設計原則和開發流程

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。

（一）設計原則

因此文章從人機交互、內容結構、教育意義三個因素層面來對AR技術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：

1.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，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，場景的自由跳轉切換與選項結果的自由反饋，并給予兒童及時的反饋判斷結果，引導兒童接下來的安全教育場景和內容的進一步體驗。

（2）沉浸感：在游戲體驗中兒童通過觀看精美的畫面，享受優美的音樂音效，獲取豐富的故事內容，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，所經歷的安全教育內容都與真實的生活中所發生的事件非常接近，兒童能夠沉浸其中，并最終獲得較好的游戲體驗。

（3）娛樂性：在保持傳統游戲完成任務，切換場景，多種游戲支線，體驗不同結局玩法的同時，能夠為兒童提供基本的愉悅及滿足感，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。

2.內容結構層面，應根據安全教育內容和兒童認知特征，設計合理豐富的游戲內容。

（1）敘事性：安全教育內容的呈現形式處于游戲的核心位置，兒童游戲過程中不同場景出現的不同安全教育故事都是根據兒童在前一個場景中所做的反饋所產生，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局，內容形象，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容的學習。

（3）規則性：兒童需要使用根據一定的提示操作完成游戲的相關玩法，包括開始游戲圖4，場景選擇圖5，并且共同遵守，一定的規則引導能夠使游戲更加規范。

（4）成就感：在兒童獲得某項安全事故的正確結果預防反饋后，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。

（5）挑戰性：在游戲中系統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的不確定性。

3.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全教育知識。

（1）目的性：使得兒童在體驗一系列安全故事內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，預防在現實生活中可能出現的一系列安全事故。

（2）影響力：在傳統游戲玩法的基礎上通過增加了AR技術，并且結合含有安全教育意義知識的內容，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）延續性：這種與AR技術結合的傳統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）開發流程

目前基于AR技術的安全教育游戲在國內外都還沒有成熟的開發模式可以借鑒。文章以游戲開發的一般流程為基礎，結合國內外教育游戲開發的特點，并按照現有的AR教育游戲實例的開發經驗，再借助敘事描述安全教育內容的手法，歸納了AR安全教育游戲的一般開發模式：

1.需求分析階段。AR安全教育游戲在講述安全教育內容時沉浸感強，能夠把虛擬情景界面疊加到真實的模型場景環境中、實現人與物體間的自然交互，激發兒童學習安全知識的動力，提高學習興趣。在需求階段，應結合AR技術的特性、教育游戲寓教于樂的特點，安全教育故事的敘事風格，制訂合理的游戲主題內容，選擇合適的游戲平臺載體類型，得出游戲的基本限制條件。

2框架設計階段。首先要明確游戲目的、游戲類型和游戲規則，游戲設計的關鍵性在于主要功能模塊的如何應用，確定游戲的可實現性。其次需要從安全教育內容的模型出發，設計出AR安全教育游戲的內容模塊。在這一階段開發者需要從游戲角色設計、游戲流程制定、游戲工具選擇等三個方面展開游戲設計，進一步明晰游戲框架及內容。

3..實現制作階段。這一階段是AR安全教育游戲開發的較關鍵環節，主要任務有：

（1）開發工具的選擇。根據所要開發的AR安全教育游戲的主題類型和難易程度，來合理地選擇游戲開發平臺和開發工具;

（2）游戲核心的建構。利用合適的開發平臺、工具和語言，實現游戲的主要技術部分，完成游戲相關的功能模塊，建構AR安全教育游戲的核心展示部分;

（3）游戲版本的開發與完善。根據設計需求及框架設計，初步實現游戲的大體功能，定制試玩版本;進行調試后，擴展游戲內容，完善交互界面，形成最終版并撰寫游戲說明文檔。

4.版本發布階段。發布AR安全教育游戲，進行游戲體驗測評，交流游戲意見與測評，總結游戲開發經驗教訓，便于后續版本的開發工作。

開發流程如圖6。

結語

AR技術應用的前進發展方向為安全教育游戲的知識普及和發展提供了新的動力源泉，其核心特征不僅是虛實情景的融合，還增強了用戶在人機交互，上的靈活性、操作的便捷性，并且即時反饋機制促使兒童更易沉浸在游戲中，激發學習安全知識的動力，提高獲取知識能力和學習效果。

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