基于体感的多端互动在线教育游戏设计开发

摘要

移动互联网的快速发展和计算机应用领域的不断扩大，自然的人机互动方式成为人们的诉求。利用肢体动作以及语言进行人机交互的体感交互技术成为人机交互发展的趋势，并逐步与PC端、平板和手机等多终端融合。
　　在教育游戏应用方面，体感游戏具有体验优、多感官、以学生为中心的优势，因而它在教育领域中得到了广泛的应用。经过调研发现，这方面的研究和开发工作也有局限性:由于常用的Kinect是基于PC端，不支持网页浏览模式，同时开发周期长与教学需求不同步等因素，导致体感教育资源没有得到最大化的利用与分享。另外，多人互动游戏也仅仅局限于Xbox live平台。
　　本文通过对国内外体感教育游戏现状进行分析，利用相关教育理论和认知发展理论，提出以教学目标为导向的知识内容的构建和教育游戏的设计的理论模型，并根据这一理论模型进行内容设计与游戏设计。
　　在具体实现时，本文针对传统体感技术无法在网页浏览体验的问题，提出关键技术解决方案:利用Kinect识别技术和Websocket通讯机制实现了基于体感的多端互动与多人互动的在线教育游戏的新的互动方式。另外，实验中我们进行了易用性测试与教育游戏评价，确保了学习内容的有效性与游戏设计的合理性。本项研究工作为今后教育游戏研究者提供了一种新的思路，具有一定的理论价值和实践意义。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 在线教育游戏的源起与发展

1．1．2 体感技术对教育游戏的有效支撑

1．2 研究内容

1．3 研究的意义

1．4 研究方法

1．5 论文结构

2 基于体感的多端互动在线教育游戏研究概述

2．1 基础理论概述

2．1．1 游戏设计维度-皮亚杰游戏化学习理论

2．1．2 游戏设计维度-游戏模型理论概述

2．1．3 教学设计维度-建构主义理论

2．2 国内外相关工作介绍

2．2．1 国内相关文献研究与应用现状

2．2．2 国外相关文献研究与应用现状

2．2．3 体感交互技术教育应用研究现状分析

2．3 体感交互设备

2．3．1 Leap Motion

2．3．2 Kinect

2．3．3 Intel?RealSense

2．4 本章小结

3 基于体感的多端互动在线教育游戏设计

3．1 需求分析

3．2 基于体感的多端互动在线教育游戏理论模型的提出

3．3 游戏内容设计

3．3．1 故事情节设定与角色设计

3．3．2 游戏任务设计与游戏规则的设定

3．3．3 游戏互动流程设计

3．4 教学内容设计

3．4．1 教学目标制定

3．4．2 教学内容的选择

3．4．3 教学内容呈现方式设计

3．5 本章小结

4 关键技术实现

4．1 系统架构

4．1．1 系统架构

4．1．2 系统流程图

4．2 基于Kinect的体感控制实现

4．2．1 Kinect“悬停选择”进行功能导航

4．2．2 Kinect“空气鼠标”的游戏互动控制

4．2．3 游戏角色平滑跟随处理

4．3 通讯机制的实现

4．3．1 Kinect与网页通讯

4．3．2 多人游戏通讯实现

4．3．3 Kinect Web服务器设置

4．4 页面实现

4．4．1 首页导航界面

4．4．2 微课堂页面实现

4．4．3 海洋趣味百科

4．5 游戏实现

4．5．1 游戏界面实现

4．5．2 游戏机制的实现

4．5．3 多端互动(回调)实现

4．6 基于体感的在线游戏迭代式开发流程的提出

4．7 本章小结

5 测试与评价

5．1 易用性测试

5．1．1 易用性测试

5．1．2 测试方法与数据收集

5．1．3 测试结果分析

5．2 基于体感的多端互动在线教育游戏评价

6 总结和展望

6．1 总结

6．2 研究的创新之处

6．3 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的科研项目及论文