基于Unity3D的小學安全教育游戲的開發

王鈴木 馬坤

【摘 要】教育游戲不斷推陳出新，使得人們對其觀念已有了很大的改善，但仍然很難走進傳統課堂。安全教育作為學校教育工作中的一項重點，卻受到應試教育的擠壓，導致很多學生缺乏安全意識。本文闡述了安全教育的現狀、對研究現狀的分析以及安全教育游戲的設計與開發，期望通過教育游戲提高學生安全教育學習的積極性和安全意識，幫助教育游戲更好地融入課堂教學。

【關鍵詞】教育游戲;安全教育;Unity3D

【中圖分類號】G434? 【文獻標識碼】A

【論文編號】1671-7384（2021）012-076-03

游戲化教學是將教育與游戲相融合的一種新型教學方式。隨著技術的發展，學生學習方式和交流方式正在發生改變，越來越多的教育研究者將目光投向了教育游戲，一些一線教師也嘗試將計算機游戲運用到教學中。一些研究報告表明，教育性計算機游戲能夠提高學生學習動機、學習滿意度和學習成績。在一些沉浸式教育游戲中，學生可以從多角度思考問題，綜合利用不同的學科知識和技能解決問題，有效幫助學生明確科學的知識價值及應用領域。安全教育是學校的一項重要工作。近幾年來，一些學校發生的火災事件、踩踏事件、暑假學生溺水事件等都在警示我們要重視校園里的安全教育工作，同時也要反思我們的安全教育方式。基于游戲的安全教育可以消除學習與游戲、正式學習與非正式學習的界限，有效提高學生的學習興趣、沉浸感和自我效能感，為豐富教師教學手段提供思路，也可以為相關課程提供新的教學素材。

國內外安全教育的研究現狀

國內小學安全教育主要是在道德與法治課上進行，所以國內許多關于安全教育的探索多集中在相關課程研究上。卞一杰認為，目前我們的安全教育在生活中和相關課程中都有遇到，但是一些學生安全意識卻很缺失，因此他提出要充分運用多媒體技術進行教學、通過模擬安全教育場景進行教學等建議[1]。石心、蘇國華等人認為小學道德與法治課程的核心功能就是樹立學生的安全意識，保護學生身心健康，所以需要對教師進行安全教育培訓，包括理論的學習與實踐培訓，以及學校組織專題研討會等[2]。要以教材為載體，聯系學生實際，實行安全教育，優化安全教育教學情境，激發學生學習興趣，采取體驗式教學方法激發學生學習的積極性。孫朝文在對農村小學安全教育研究時發現，農村小學安全教育存在現實困境，學校對安全教育的認識存在偏差，有些小學教師對安全教育的理解不夠全面[3]。陳鶴通過小學校園安全的App設計讓學生能夠通過App隨時隨地學習，自主分配時間，使學習變得有趣且便捷。通過以小學校園安全為例設計開發情境體驗視角下的安全教育App，為安全類教育App的設計開發提供了新思路[4]。

Viviana、Aguilar、Mu?oz等作者討論了巴西、哥倫比亞、古巴、多米尼加共和國、牙買加和波多黎各的學校安全和災難教育，通過案例研究探索提高學生對自然災害和備災認識的工作方法。波多黎各提供了小學生和大學生反思瑪麗亞颶風記憶的創新范例;來自巴西的方案描述呈現了在高中階段發展課程技能和研究能力的學校工作，是鼓勵學校成為知識的生產者，而不是集中傳播信息的復制者;南美洲的另一個案例研究則側重于保護哥倫比亞大學建筑的努力。南美洲和加勒比地區豐富的政策、實踐和經驗來源于綜合學校安全三大支柱的模式：安全學習設施、學校災難管理以及減少風險的復原力教育。

通過梳理國內外研究者們有關安全教育的探索，筆者發現一個共識：大家都強調了通過教育技術創設真實情境以及具體的案例分析對于教學的促進作用，通過情境教學能夠更好地激發學生的學習興趣。

安全教育游戲設計

1.開發引擎

本游戲是在Unity3D的基礎上開發設計出的教育游戲，所以有必要對其進行相應的介紹。Unity3D是由Unity Technologies公司開發的一款專業跨平臺游戲設計和開發的數字引擎[5]，一直作為圖形化開發游戲的主要開發引擎軟件，入門門檻較低、容易上手的操作并且低廉的價格使其很快風靡市場。特別是2009年發布的Unity2.5版本推出了Windows版本，支持ios和任天堂游戲機（XBOX One）;2010版本的Unity3.0版本支持Android平臺后其市場占有率更是名列前茅。綜合各方面對比來看，Unity3D是一款出色的游戲開發引擎，它的Shader、粒子系統（用于渲染效果）、Lightmapping等都能將場景中的建筑和其他物體渲染得更加真實、生動，使視覺效果更加出色。而且基于Unity3D開發出的游戲可以在多平臺發布，并且支持mac和Windows等多種常用系統運作。

2.游戲總體設計與規則制定

教育游戲的設計與規則的制定是游戲開發的基礎，良好的教育游戲設計對于整個游戲的開發至關重要。本游戲是基于Unity3D開發設計的安全教育游戲，以小學道德與法治課三年級課本中第三單元“安全護我成長”第八課“安全記心上”為基礎開發設計教育游戲，通過虛擬游戲環境設計與實現。本單元包含了防火、防電、防水等內容，而本游戲除上述內容外還包含了防拐騙和交通安全等內容。通過布置開始的UI窗口，開始游戲、暫停和結束游戲等按鍵構成初始界面。導入場景包，在設置好空氣墻的道路上行走，走到視頻板前會觸碰到隱形觸發器，播放視頻，播放完畢后才可繼續前進，之后會觸碰到知識版面，總共包含5大板塊，全部學完方可結束游戲。

游戲開發的關鍵技術

1.場景的搭建與UI的控制

游戲場景仿真程度決定著教育游戲對學生吸引的程度，包括地理環境、天空盒、植被、地形以及河流等情況。為節省開發時間，本游戲的場景通過Assert商店尋找合適的3D場景，地形和河流場景都比較適合本款教育游戲，直接下載后導入到項目中即可。通過UI的設計對游戲窗口等進行優化，標題有兩個選項，即開始游戲和結束游戲。初始界面如圖1所示。

圖1? 初始界面

2.角色控制

游戲只設計一個男孩虛擬角色，并且采用第三人稱視角，通過上、下、左、右鍵或者w、s、a、d鍵控制人物的行走方向，鼠標左右移動控制相機視角的左右幅度，上下通過設置控制在一定的角度范圍內。建立一個控制人物移動的腳本，在inspector界面設置一個移動速度speed。利用函數GetKey（）確認鍵盤輸入，若按下鍵盤的方向鍵或w、a、s、d鍵就會觸發語句，利用transform方法（三維方向向量*系統增量時間*移動速度）能夠使得人物遵循按鍵的方向進行移動，從而完成角色的移動控制。

視覺轉換是游戲過程中需要解決的一個問題，通過控制Camera從而控制角色的視角，與人物移動的道理是一樣的，或者可以通過父子物體進行。所謂的父子物體就是在Hieratchy面板中將一個物體拖拽到另一個物體上形成父子物體，子物體會繼承父物體的移動、旋轉和縮放屬性，而且子物體不會影響父物體。但是這一類對于視角的控制是通過人物的移動控制的，只能一直保持一個角度，因此還是有必要通過一個新的腳本對相機進行跟隨控制。

相機控制的方法如下：在Awake方法中拿到場景中的角色控制器并賦值給player;將游戲一開始攝像機和玩家的位移差值賦值給offset;把玩家位置加上offset偏移量所得的值賦值給攝像機的位置;把鼠標縱軸和橫軸的移動速度所得的旋轉值賦值給攝像機的旋轉。通過這些變量控制相機跟隨人物，包括相機移動的速度以及左右移動的速度等，通過旋轉值控制視角的X、Y軸移動速度。

3.視頻播放與文本控制

播放視頻有兩種方式。一種是Gui形式，這種方式會轉到新的2D界面中播放;另一種是通過插入panel直接在原有的3D環境中播放，這里選擇第二種。因為本文涉及5塊內容，因此插入5個panel分布在場景中的道路上，并且保持一定的距離，并將導入到項目中的視頻分別插入到相應的面板中。文本的插入也可以有兩種形式。一種是通過text文本附加到Gameobject組件上，通過角色觸碰到開關出現;另一種是插入到panel上，隨著人物觸碰到觸發器播放視頻而出現。通過視頻腳本，創建視頻播放，初始化的視頻暫停在第二幀（防止進入時有卡頓現象），當玩家進入區域開始播放，離開區域后停止播放，并使視頻始終對著玩家攝像機。通過文本腳本控制對話框，創建文本集并對其命名，創建text以及Animation、bool等變量，并通過bool量的真假控制文本的播放以及結束。

本文是關于安全教育游戲的設計，結合實際課程教學內容，通過開發引擎設計教育游戲，將安全教育與教育游戲結合在一起，提高相關課程教學的課堂效率。本研究是教育游戲與中小學安全教育結合的一次嘗試，也是通過游戲開發引擎將信息技術與安全教育有機結合的一次有益探索。當然，目前開發的游戲還存在許多不足，在后續過程中也將不斷地進行完善。

參考文獻

卞一杰. 小學《道德與法治》教學中的安全教育探究[J]. 課程教育研究，2019（42）： 66.

石心，蘇國華. 以小學道德與法治課為載體 探索安全教育有效途徑[J]. 小學教學研究，2019（35）： 18-21.

孫朝文. 農村小學安全教育的現實困境與難點突破[J]. 科學咨詢，2019（13）： 114.

陳鶴，毛曉娟. 情景體驗視角下安全教育App的設計——以“小學校園安全”為例[J]. 電腦知識與技術，2017（31）：93-94.

王龍，任步春，趙宸立. 基于Unity3D的FPS教育游戲研究與設計[J]. 軟件導刊，2016，15（11）： 79-81.