VR垃圾分類小游戲設(shè)計研究

何怡 陶然

大連交通大學

隨著垃圾分類在我國的逐漸普及，越來越多的城市將面臨城市垃圾處理系統(tǒng)的升級帶來的生活困擾，垃圾分類的相關(guān)知識已經(jīng)成為當前科普教育的一員，培養(yǎng)“會分類，分好類”的公民涉及成年人、青少年以及兒童群體。目前，針對成年人與青少年群體已經(jīng)形成基本的垃圾分類教育規(guī)范，我國有27個城市實現(xiàn)了垃圾分類教育，33個城市編寫相關(guān)讀本。但是，現(xiàn)有的教育方式不能滿足兒童的認知需要，通過虛擬現(xiàn)實的交互方法形成真實的應(yīng)用場景再現(xiàn)，讓枯燥的垃圾分類教育變得更加有趣，探索科技輔助兒童教育的新方式。

一、兒童視覺認知

針對幼教領(lǐng)域進行專項VR游戲研究，本課題通過查閱大量兒童學習習慣與學習特征的相關(guān)資料，對兒童的視覺圖形記憶進行綜合比較分析，通過對色彩、圖案的設(shè)計分析兒童的興趣喜好，建立兒童年齡與認知習慣的對照圖譜，用于VR場景及垃圾貼圖設(shè)計使用。將學習習慣結(jié)合生理與認知特征，將VR操作的難度與游戲關(guān)卡對應(yīng)，建立適用親子共同體驗的沉浸式垃圾分類教學體驗?zāi)Ｊ健?/p>

VR交互為三個部分：一是通過瀏覽、動畫等植入形式對垃圾分類進行展示；二是通過游戲?qū)姆N類及投擲的方式進行判斷，以交互的方式實現(xiàn)游戲操作；三是通過模擬場景的交換達到難度升級。項目在操作上沒有過多復雜的設(shè)置，玩家只需要瞄準垃圾桶，進行投擲，游戲依據(jù)垃圾投擲分類的正確性予以計分獎勵，技術(shù)操作難度小，符合兒童的認知和操作水平。

二、方案制定

游戲鎖定生活垃圾，設(shè)置為廚余、可回收物、有害和其他垃圾四大類別，分別設(shè)計對應(yīng)的游戲場景與交互模式。游戲可滿足多人聯(lián)機模式，專設(shè)親子模式和教學模式，可以應(yīng)用于家庭教育、科普教育機構(gòu)等領(lǐng)域。VR技術(shù)可以再現(xiàn)客觀存在的或者不存在的情景，研究方面相較于傳統(tǒng)教育具有以下幾個方面創(chuàng)新點：第一，構(gòu)建的三維場景符合兒童生理、心理認知。以四大基本品類內(nèi)容為依據(jù)，從而幫助學習者直觀地理解學習內(nèi)容。同時，場景聲音系統(tǒng)的設(shè)計能夠和場景貼合，游戲系統(tǒng)音量較為合理、適當，對話聲音清晰并配合故事情節(jié)的需求。第二，為兒童提供個性化學習服務(wù)，鍛煉兒童自主學習能力。對學習者的學習情況進行有效的、及時的反饋，可以有效提升學習者自主探究學習的效果。讓學習者在VR學習環(huán)境中得到類似真實環(huán)境的一對一學習指導，進而促進學習者的有效學習。第三，VR游戲打造高效率學習。對于開發(fā)學習者的規(guī)劃能力和策略性思維能力，VR技術(shù)可以達到非常顯著的效果。一方面，VR能夠“占領(lǐng)”學習者的視覺、聽覺甚至觸覺等多個感覺通道，通過多感官的調(diào)動可以充分達到學習效果；另一方面，VR使學習者置身完全虛擬的場景中，讓感官集中在場景內(nèi)，讓學生“沉浸”在與學習內(nèi)容的交互過程中，隔離了外界干擾，很難走神，這是高效率學習的前提。第四，護眼機制更加注重兒童眼部健康。本游戲內(nèi)置智能時間調(diào)節(jié)系統(tǒng)，家長可設(shè)置孩子游戲時間，到達預(yù)定時間，系統(tǒng)提示關(guān)閉游戲。

三、制作流程

第一，制作各種垃圾的數(shù)值模型。分別有可回收垃圾、其他垃圾、廚余垃圾、有害垃圾。模型共32個。技術(shù)難點在于模型的面數(shù)，面數(shù)太大會影響后期交互的速度與識別，所以人工控制模型面數(shù)是至關(guān)重要的。第二，制作垃圾模型的貼圖及材質(zhì)。四種垃圾貼圖分別在網(wǎng)上搜集，主要網(wǎng)站為百度、花瓣等，制作貼圖時需要注意的難點為展UV，具體在3d Max軟件上執(zhí)行。在3d Max三維建模軟件中對垃圾分類游戲所需要的各類生活場景中的物品、生活用品等進行三維建模，通過Photoshop等圖形圖像處理軟件繪制貼圖，最后將三維模型導入Unity3D中。第三，游戲場景搭建。主要是在Unity3D中用制作好的垃圾模型、場景模型等進行搭建。第四，編入程序。使之具有可玩性，把所有的模型、貼圖用英文命名后導入Unity3D中，并編寫程序。安裝頭盔式VR眼鏡（如HTC VIVE等）、操作手柄等驅(qū)動程序，安裝VRTK、SteamVR等插件。利用UGUI制作游戲開始界面、加載界面、游戲菜單欄、按鈕、各種模塊面板燈界面。通過C#語言編寫虛擬游戲功能腳本代碼。第五，后期處理。后期處理主要為UI界面的繪制，具體在Photoshop中制作。第六，維護更新。在前期測試部分將所有的腳本進行預(yù)演，找出相關(guān)bug，并進行維護、更新，提升玩家體驗。在后期游戲上線后，委派專門系統(tǒng)維護人員進行系統(tǒng)的修改與維護。第七，用戶黏性解決方案。融合通關(guān)模式，并加入獎勵制度，通過社會對垃圾分類知識的重視和宣傳也為本游戲帶來隱形宣傳，融合多種游戲模式，例如，養(yǎng)成類、格斗類、換裝類，以此增加本游戲用戶黏性。

四、游戲特點

一是本項目設(shè)計以沉侵式交互方式為主，通過虛擬場景仿真再現(xiàn)加強生活性和體驗性；二是主題緊密貼合垃圾分類相關(guān)政策，對于豐富兒童垃圾分類教育具有應(yīng)用價值；三是針對不同年齡段的游戲場景設(shè)計不同的風格，趣味性與可玩性具有一定保障，可以進行商業(yè)上的進一步開發(fā)；四是游戲主體本身具有較高自由度，可變更玩家形象，嵌入城市文化特色，融合多種游戲元素，例如，養(yǎng)成、格斗、換裝等。

五、結(jié)語

將VR技術(shù)與生活知識學習相結(jié)合，從小培養(yǎng)生活習慣。通過VR線上平臺可以搭載不同的優(yōu)秀模塊，更利于科普知識的學習和體驗。以VR交互為模式的全新的知識學習方式，更加符合兒童生理和認知的特點，多人同時在線的場景互動也可以解決教學場地的問題，節(jié)約教學成本。通過游戲設(shè)計，吸引孩子們對垃圾分類的關(guān)注與執(zhí)行，從而培養(yǎng)對垃圾分類的意識，進而逐漸提高城市居民整體素質(zhì)，改善社會環(huán)境，引起公民對環(huán)保的重視。