（计算机应用技术专业论文）基于java的rpg教学游戏研究与设计.pdf

山东理工大学硕十学位论文摘要 摘要 随着计算机技术及网络技术的发展，各种数字化的学习方式严重冲击着传统的教 育教学模式，其中以教学游戏为代表的游戏化学习更是引起教育学者的广泛关注，并 被认为是最能激发学习者学习动机的教学方式。虽然市场上出现大量的教学游戏产 品，但品种缺乏、质量参差不齐、开发方法没有统一标准，已经越来越不能满足市场 的需要。 本文首先阐述了教学游戏的概念，通过分析总结教学游戏的特点及其分类，将教 学游戏开发工具划分为三类，根据教学游戏的目标、规模、类型有针对性地选择合适 的开发工具，并提出了教学游戏开发的一般过程。 为更好的实现游戏与教育的平衡与融合，本文提出了一个基于网络的r p g 教学 游戏模型。该模型将教学游戏划分为游戏脚本系统、数据库系统、协作竞争、评价机 制、帮助支持、奖惩机制和交流系统等主要部分。各部分相互协作即可构成一个完整 的教学游戏。 最后，依据上述提出之教学游戏模型，采用j a v a 技术设计并开发了一套小学数 学教学游戏数字西游，本文详细阐述了该教学游戏的整个设计过程，包括需求分 析、总体设计、详细设计等，并对各主要功能模块，以及游戏开发所采用的关键技术 ( 如脚本系统、网络游戏通信等) 做了深入研究。 关键词：教学游戏，网络游戏，角色扮演游戏，j a v a 山东理工大学硕十学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fc o m p u t e ra n dn e t w o r kt e c h n o l o g y 。as e r i o u so fd i g i t a ls t u d y a r ea t t a c k i n gt h et r a d i t i o n a lt e a c h i n ga n dl e a m i n gm o d e t h ei n s t r u c t i o n a lg a m ei sc a u s i n g w i d e s p r e a dc o n c e r na m o n ge d u c a t i o n a l i s t ，a n di tw a sc o n s i d e r e da st h eb e s tt e a c h i n gw a y t os t i m u l a t et h el e a r n e r sm o t i v e a l t h o u g hal a r g en u m b e ro fl n s t r u c t i o n a lg a m ep r o d u c t s h a v eb e e np r e s e n t e dt ot h ep u b l i c ，b u tt h et y p ei s a r c o , t h eq u a l i t yi si r r e g u l a r , t h em e t h o d o f d e v e l o p m e n th a sn o tu n i f i e ds t a n d a r d ，h a v em o r ea n dm o r ec o u l dn o ts a t i s f yt h em a r k e t t h i sp a p e rf i r s t l ye l a b o r a t e dt h ec o n c e p to f i n s t r u c t i o n a lg a m e i n s t r u c t i o n a lg a m e d e v e l o p m e n tt o o l s w i l lb ed i v i d e di n t ot h r e e c a t e g o r i e s w i t hi t sc h a r a c t e r i s t i ca n d c l a s s i f i c a t i o n a c c o r d i n gt ot h eg o a l ，t h es c a l ea n dt h et y p e ，w e 锄c h o o s et h ea p p r o p r i a t e d e v e l o p m e n t a lt o o l ，a n dt h i sp a p e rp r o p o s e dt h eg e n e r a li n s t r u c t i o n a lg a l n ed e v e l o p m e n t p r o c e s s i no r d e rt ob a l a n c ea n di n t e g r a t et h ee d u c a t i o na n dt h eg a m e ，t h i sp a p e rp r e s e n t e da w e b - b a s e dr p gi n s t r u c t i o n a lg a m em o d e l 。t i l i sm o d e ld i v i d e dt h ei n s t r u c t i o n a lg a m e i n t og 砌es c r i p t i n gs y s t e m , d a t a b a s es y s t e m , c o o p e r a t i o na n dc o m p e t i t i o n , a p p r a i s a l m e c h a n i s m , h e l l , s y s t e m , r e w a r d sa n dp u n i s h m e n tm e c h a n i s ma n dc o m m u n i c a t i o ns y s t e m e t c e a c hp a r tm u t u a l l yc o o p e r a t et ob ew i l lc o n s t i t u t ea ni n t e g r a li n s t r u c t i o n a lg a m e f i n a l l y , t h ea u t h o rd e s i g n e da n dd e v e l o p e da ne l e m e n t a r yi n s t r u c t i o n a lg a m e ”d i g i t a l j o u r n e yt ot h ew e s t ”o nt h eb a s i so ft h ea b o v em o d e la n dj a v at e c h n o l o g y t h i sp a p e r d e s c r i b e dt h ee n t i r ed e v e l o p m e n tp r o c e s s ，i n c l u d i n gd e m a n da n a l y s i s ，s y s t e md e s i g n , d e t a i ld e s i g n t h em a i nm o d u l ea n dt h ek e yt e c h n o l o g yu s e di ng a m ed e v e l o p m e n t ( s u c h a ss c r i p t i n gs y s t e m , c o m m u n i c a t i o no f n e t w o r kg a m e ，e t c ) h a v ed o n eat h o r o u g hs t u d y k e yw o r d s ：i n s t r u c t i o n a lg a m e ，n e t w o r kg a m e ，r p g j a v a 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得山东理工大学或其它教育 机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：镢强时间；知7 年乡月g f 1 关于论文使用授权的说明 本人完全了解山东理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅；学校可以用不同方 式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印 或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 研究生签名 导师签名： 时间：沁0 7 年月铲! f t f i l n ：2 ，叮年f 月g p l 山东理工大学硕士学位论文第一章绪论 第一章绪论 1 1 课题研究背景 中国互联网络信息中心( c n n i c ) 在2 0 0 6 年1 月发布了“第十七次中国互联网 络发展状况统计报告”。报告显示，截至2 0 0 5 年1 2 月3 1 日，我国上网用户总数突 破l 亿，为1 1 l 亿人，其中学生占到网民总数的3 5 1 。报告同时显示，3 2 2 的用 户选择网络游戏作为经常使用的网络服务方式，比2 0 0 4 年增加了1 6 个百分点。2 0 0 5 年中国网络游戏产业规模达到6 l 亿元人民币，比2 0 0 4 年增长5 1 。预计到2 0 1 0 年 该产业规模将达到1 4 3 亿元【l 】。 综合上述统计资料可以得知，随着时代的变迁和网络技术的飞速发展，网络游戏 已经成为互联网用户，特别是青少年学生，上网娱乐的主要目的之一。由于计算机游 戏具有人机对话功能，游戏者能够亲身参与并充当角色，紧张、激烈、身临其境的感 觉令游戏者爱不释手，百玩不厌。适当地玩一下计算机游戏，可以调整紧张的情绪， 消除疲劳，缓解学习压力。但是，计算机游戏也带来了许多不利的因素，许多游戏充 斥着暴力、血腥等内容，无意中给青少年造成了不容忽视的负面影响。许多人沉溺其 中不能自拔，荒废学业，影响健康，而学校、老师和家长对计算机游戏也是颇有偏见。 然而，针对计算机游戏的迷人特点进行研究，特别是要研究计算机游戏的有益特 点，对其中的教育因素加以合理借鉴，深入探究计算机游戏的教育价值，并应用到教 学中，可以更好地深化教学改革，加强教学的趣味性，更好的发挥计算机游戏的教育 作用。充分利用计算机游戏的优势，可以为学习者创建一个绿色健康的学习环境。通 过设置明确有趣的任务，赋予游戏内容以知识性和趣味性，能够给学习者带来强烈的 刺激和全新的感受，利用游戏的特性刺激学习者主动学习。 国外对于将游戏应用于教育的研究起步较早，而且取得了一定的进展，很多国家 已经开始在学校教育中应用数字化游戏学习来进行教学，并取得了良好的学习效果。 英国的i m m e r s i v ee d u c a l j o nl t d 和剑桥大学联合推出的角色扮演游戏k a r 2 0 础，主 要是通过大量课程包括角色扮演、照片制作、故事叙述、动画、出版和电影制作等交 叉性的创造活动，来帮助学生发展其概念理解、关键词解释和个人表现能力。美国的 微软、g a m e s 2 t r a i n 等公司也都致力于教育游戏软件的研发和制作。目前已经开发出 一系列的教育游戏软件，应用于教育和培训的各个层面上。由麻省理工学院和微软公 司联合承担的g a m e s - w - t e a c h 项目则是针对工程学、数学领域的教育，设计开发相 应的游戏以支持学生的学习【2 i 。 国内对于游戏应用于教育的研究和开发比较晚，目前从事该领域研究的组织也不 多，不过对于游戏化学习，国内已经开始逐步重视起来，正处于一个探索研究阶段。 在网络越来越发达的时候，一些面向小学生的游戏化学习网站纷纷出现，以f l a s h 技 山东理t 大学硕 = 学位论文第一章绪论 术制作的大批小积件式的数字化游戏受到了小朋友广泛的欢迎，比如大陆的童趣网、 娃娃呀呀、一课一练之传说之旅、奥卓尔的游戏化学习世界，台湾的游戏学堂等 【3 】。 2 0 0 4 年，盛大公司开发了我国首款面向青少年的教育类网络游戏学雷锋， 该游戏属于道德教育游戏范畴，同时也是一款基于网络的r p g 教学游戏。但是，该 款教学游戏仍然存在诸多不足之处，例如教育和游戏的融合比较生硬，游戏可玩性和 可扩展性不足，界面不够友好等。 1 2 课题研究意义 充分利用计算机游戏积极有益的一面，从正面去引导儿童和青少年正确对待计算 机游戏，特别是网络游戏，降低网络游戏所带来的负面影响，改变学校、家长和社会 对游戏的片面认识，改变游戏在人们心目中的地位，这是非常具有现实意义，也非常 具有长远意义的事情，正受到越来越多的关注。同时，开发出健康的、有意义的网络 教学游戏，不仅能吸引青少年主动学习，也能建构学生自主性的个人学习与合作性的 群体学习情境，相信对于科技教育与网络教学的发展与理念推广具有实质且明显的帮 助 4 1 。本课题研究的主要目的是通过对现有教学游戏产品的分析，改进传统教学游戏 系统结构，为r p g 教学游戏的设计与开发提供一个更加完善的模型，并在此模型基 础上，利用j a v a 技术开发一套r p g 教学游戏软件，研究与探讨教学游戏开发过程 中主要技术问题。本课题研究的主要意义为： 1 教育改革与发展的总趋势是，教育要以人为本，尊重人性，重视学生的主体 性和创造性的培养。从2 0 世纪8 0 年代至今，我们一直提倡个性教育、素质教育、创 新教育，因此本课题的研究将是对现有教学模式改革的一种有益探讨，对信息化环境 下教育和学习方式的一种创新； 2 有利于引导青少年进行绿色游戏，降低现如今网络游戏所带来的负面影响， 改变学校、家长和社会对游戏的片面认识，改变游戏在人们心目中的地位； 3 通过构建基于网络的教学游戏模型，为教学游戏的设计与开发提供重要参考， 为将来的教学游戏设计积累宝贵的经验； 4 通过使用j a v a 技术进行教学游戏开发，增加人们对j a v a 技术在桌面平台 游戏开发方面的认识，同时也对移动平台教学游戏的开发具有重要的借鉴意义。 1 3 主要研究内容 分析主要教学游戏开发工具，阐述教学游戏的一般开发过程；建立基于网络的 r p g 教学游戏模型，并在此基础上设计教学游戏数字西游，阐述游戏的总体设 计、详细设计以及关键技术。 2 山东理工大学硕士学位论文 第一章绪论 论文结构如下： 第一章：介绍本课题的研究背景、研究意义，以及主要内容和结构安排。 第二章：介绍教学游戏的概念，分析教学游戏的特点，并对教学游戏及其开发工 具进行分类，阐述了教学游戏的一般开发过程。 第三章：提出基于网络的r p g 教学游戏模型，并对模型的主要功能模块进行了 详细阐述，分析了该模型所具有的网络通信结构。 第四章：对教学游戏数字西游进行总体设计，在系统分析基础上进行教学设 计，提出游戏总体结构；阐述了教学游戏所使用的g t g e 游戏引擎主要工作原理； 举例介绍了游戏的脚本设计；详细介绍游戏数据库结构和题库管理系统的总体结构。 第五章：详细阐述了数字西游主要功能模块以及采用的关键技术，主要包括 脚本系统、主游戏模块、答题测试模块、人物实现、地图模块和网络通信等。 第六章：总结本文所做工作，并对后续的工作和研究方向做了展望。 山东理t 大学硕士学位论文 第二章教学游戏概述 第二章教学游戏概述 2 1 教学游戏的概念 要讨论教学游戏的概念，必须首先清楚什么是游戏? 荷兰学者胡伊青加认为：“游 戏是一种自愿的活动或消遣，这种活动或消遣是在某一固定的时空范围内进行的；其 规则是游戏者自由接受的，但又有绝对的约束力；它以自身为目的并又伴有一种紧张、 愉快的情感以及对它不同于日常生活的意谢”。” 教学游戏符合上述定义，也可划归游戏的范畴。教学游戏是随着计算机技术及网 络技术的发展而产生的一种寓教于乐的新方式，它的概念来源于国外的“i n s t r u c t i o n a l c r a m e ”和“e d u c a t i o n a lg a m e s ”，有的也翻译成教育游戏或学习型游戏嘲。当然，教 育游戏和教学游戏没有本质上的区别，它们仅在“教”和“学”两方面的侧重点有所 不同。教育游戏产业研究报告( 2 0 0 4 ) 将教育游戏定义为“能够培养游戏使用者的知 识、技能、智力、情感、态度、价值观，并具有一定教育意义的计算机游戏软件”。 可见，教学游戏是一种以教育为目的，以游戏为手段，融知识性、娱乐性于一体，能 够培养游戏使用者的知识、技能、智力、情感、态度、价值观的计算机游戏类软件【n 。 教学游戏对小学生的学习和生活都有着重要的作用，它正日益受到人们的关注。 然而。教学游戏在国内还是一个新兴的研究领域，它的开发和应用还处于起步阶段。 目前国内关于教学游戏的研究大致集中在三个方面：优质的教学游戏的开发、教学游 戏的产业化以及教学游戏的应用探索【l 】。 2 2 教学游戏的特点 根据对教学游戏的定义，我们可以得出教学游戏的几个特征： 1 游戏性 好的教学游戏应该做到“教育性”与“游戏性”的平衡，因此教学游戏必须具有 游戏性。没有游戏性的教学游戏相当于没有了生命，就不会吸引学习者参与到游戏中， 也就脱离了教学游戏的原始目的。 2 教育性 教育性是教学游戏的最终目的，这也是区别于其它游戏软件的最重要的特点。普 通的游戏以娱乐和消遣为目的，虽然某些游戏软件在有意无意间涉及了部分教育内 容，但是在游戏策划和设计阶段并没有将教育性作为他的目的。教学游戏设计之前必 须进行教学设计，明确游戏所要实现的教学目标，同时，教学游戏也必须符合教育教 学规律，所表达的知识内容和知识结构体系应当确保科学性。 3 交互性 4 山东理工大学硕士学位论文 第二章教学游戏概述 在教学游戏中，为了使学习者达到对所学习知识的理解和掌握，以及完成既定教 学目标，学习者与教学游戏之间，学习者与学习者之间，必须发生相互交流和作用， 这就是教学游戏中的交互性。教学游戏为学习者提供一个情境化的学习环境，学习者 需要与该学习环境不断交互，从而达到逐步探索游戏世界，完成游戏任务，接近教学 目标的目的。教学游戏也为学习者提供及时地反馈和帮助，这样可以提高学习者兴趣， 避免因陷入困境而对教学游戏失去兴趣。另外，学习者与学习者之间的交互更可以增 加教学游戏的吸引力，满足学习者与他人进行沟通交流的需要。 4 竞争性与合作性 在教学游戏中，学习者为了在游戏中取胜，并完成游戏所设定的最终目标，必须 通过跟游戏规则，甚至学习者之间的竞争来完成。另外，好的教学游戏还具有合作性 的特点。教学游戏为学习者提供自主学习、与他人交流、合作以解决问题的虚拟学习 环境，在解决问题过程中与其它学习者形成良好的合作、竞争关系。 2 3 教学游戏的分类 教学游戏种类繁多，可按照多种标准进行分类。按照常规的游戏分类方法，主要 分为以下几类： 1 角色扮演类游戏 角色扮演类游戏( r p g ，r o l ep l a y i n gg a m e ) 是一种由玩家扮演一个或数个游戏 角色，并在具有完整故事情节的虚拟游戏世界中不断探索的计算机游戏。玩家在遵守 既定游戏规则的前提下，自由选择所扮演角色的行为，并且通过与游戏中非主角人物 的对话，获取各种游戏任务信息，通过完成一个个游戏任务，直至发展到最后的游戏 故事结局。这类游戏的关键在于游戏剧情的设定，剧情的发展将影响玩家的挑战性、 好奇心、幻想力等方面。其中，经典游戏仙剑奇侠传即为典型的r p g 游戏，教 学游戏学雷锋、奥卓尔游戏化学习软件系列也属于此类。本课题所设计的教 学游戏亦采用了r p g 模式。 其中，角色扮演类游戏( r p g ) 叉可细分为以下几种类型： a r p g ( a c tr p g ) ：动作类r p g ，它抛弃传统r p g 回合制战斗方式，采用了更 具游戏性的即时战斗方式。如：魔法门系列、d m b l o ( 暗黑破坏神) 。 s r p g ( s i m u l a t i o n r p g ) ：模拟类r p g ，它融入了策略的元素，不像传统r p g 那样按照游戏所限制的游戏主线或支线进行游戏，需要玩家进行更多的选择，玩家通 过控制一组角色进行战斗。如：魔兽争霸 a v g - r p g ( a d v e n t u r eg a m e - r p g ) ：即解谜冒险游戏与角色扮演游戏的组合， 这类游戏侧重于解谜冒险部分，战斗的画面并不是那么重要，有的甚至根本没有战斗 的存在。如：创世界系列， 秘境寻宝2 一魔进化之谜。 山东理工大学硕十学位论文第二章教学游戏概述 f r p gc f i g h tr p g ) ：格斗类r p g ，是f g t ( 格斗类游戏) 与r p g 的结合，它的 战斗系统采用格斗方式。 其它r p g ：其它类型游戏与r p g 相结合。 2 冒险游戏 此类游戏主要强调冒险的情境，以游戏参与者作为主角，并在游戏的迷宫、机关 中找寻出路。因此这类游戏的关键在于每一个关卡的难易度。与角色扮演类游戏相比 较，冒险类游戏与游戏人物的对话和游戏提示较少。此类游戏能够带给人好奇心、幻 想力、挑战性等游戏动机。 3 战略游戏 此类游戏包含战略、战术的运用，主要强调布局、思考等能力。此类游戏可以带 给玩家挑战性、控制力、幻想力等游戏动机。 4 策略游戏 可提供模拟真实世界情境的游戏，根据游戏参与者的策略使得游戏的情境更美 好，此类游戏可带给玩家控制力、幻想力等。 5 模拟游戏 游戏架构是以真实世界为基础来模拟故事情节，故事情节与内容可以是虚构或是 真实事件，但游戏内容中所使用的游戏也必需要以现实世界中已发表，或者是未发表 但确实存在的科技为主。此类游戏可以带给玩家挑战性、控制力、幻想力、竞争性等 动机。 6 智力谜题类游戏 包含博弈类软件，主要以益智类为主，此类游戏强调人工智能的能力。智力游戏 可以带给玩家控制力、竞争性等游戏动机。现有的教学游戏大多属于智力谜题类游戏 ( 如一课一练之传说之旅中的小游戏) 7 动作游戏 此类游戏强调动机的激烈性与挑战性，游戏的关键在于变换游戏画面的速度与操 作上的顺畅度。动作类游戏可带给玩家挑战性、控制力、合作与竞争等。 8 运动游戏 此类游戏与模拟类游戏类似，强调模拟体育活动。 9 综合类游戏 此类游戏专指一个游戏包含两种或两种以上的游戏类型。 另外，还可按照游戏规模分类，分为大型桌面游戏和小型f l a s h 类游戏。大型桌 面游戏通常有完整的故事情节、统一的人物造型，但是开发难度大、周期长、成本高； 小型f l a s h 类游戏一般没有故事情节和统一人物造型，开发难度低、周期短、成本低。 6 山东理工大学硕士学位论文第二章教学游戏概述 两类教育游戏尺有所短、寸有所长。一般来说，年龄小的儿童适合f l a s h 类游戏，而 年龄大的儿童则更倾向于大型桌面游戏。 2 4 教学游戏开发工具的选择 教学游戏开发有多种开发工具供选择，可针对他们各自不同的特点以及教学游戏 的规模、实现要求等进行选择。对目前主要的教学游戏开发工具划分为三类；傻瓜式 教学游戏开发工具、多媒体类游戏制作工具、程序设计语言及其集成开发工具。 2 4 1 傻瓜式教学游戏开发工具 这类工具以r p gm a k e r 为代表。r p gh , j a k c r 是一款可让玩家自行制作角色扮演 游戏的软件。制作完成的游戏在没有安装r p gm a k e r 的电脑上也能运行。该程序还 加上了“r u b y 脚本系统”，使得游戏制作的自由度大大提升。其主要有以下几个特 点： 1 用r p gm a k o r 制作教学游戏容易上手 r p g m a k e r 是一款即使没有程序设计方面的相关知识，也能独自制作出优秀r p g 游戏的软件。只要具有操作计算机一般软件的能力，都可以迅速的掌握制作r p g 游 戏的技能。对于大多数不懂编程，但具有基本计算机操作技能的一线教师而言，r p g m a k 盱为他们提供了一个快速开发教学游戏的平台【7 j 。 2 使教学游戏个性化 在制作过程中，我们可以针对游戏里的每个角色，包括主人公、伙伴、敌人等， 设定生命值、魔法值、职业、技能、特殊技能习得条件、绝招、必杀率、状态、升级 能力值成长曲线、经验值成长曲线等，角色的发型、五官、肤色、服装、装备、饰品 等也任你挑选搭配。有了这些设定，可以塑造出拥有鲜明个性的故事人物，使传统呆 板的教学课件具有更鲜明的个性。 3 使教学游戏具有曲折的故事情节 r p gm a k e l 提供了功能强大且操作简单的“事件编辑器”，让玩家将天马行空的 想象力彻底落实为游戏中丰富多彩的事件与剧情。从基本的逛街、买卖、交谈，到接 受古堡里国王指派的任务或下达的命令等，“事件编辑器”提供了上百种关键设定项 目，可以让你非常轻松地利用这些关键项目之间的排列组合，铺陈出事件丰富且剧情 走向多样化的教学游戏。 2 a 2 多媒体类游戏制作工具 这类工具主要包括f l a s h 和d i r e c t o r ，其中以f l a s h 应用最为广泛。他的图形处理 能力非常强大，让传统程序开发人员羡慕不已，特别是f l a s h 的传播优势是任何语言 7 山东理_ 大学硕十学位论文 第二章教掌辨戏概述 i e ! 曼舅曼曼曼皇曼曼皇皇曼曼皇曼曼量置璺鼍量鼍吕量詈量詈曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼皇曼曼笪曼曼笪| 皇量鲁曼量量曼曼曼量曼曼量鼍曼暑鼍曼，目曼曼曼曼皇 都望尘莫及的。如今f l a s h a c t i o ns c r i p t 语言越来越强大，已经可以写出高水准的算 法甚至a i ，再结合s o c k e t 技术可以完成网络积分上传和对战的功能要求等。主要优 点是，资源压缩能力强，正支持播放，发行无障碍，不需安装。主要缺点是，独立 的脚本语言体系，代码执行效率低，不能调用d x 等底层组件，不适合大型游戏的开 发。 2 4 3 程序设计语言及其集成开发工具 如果只是设计一些小游戏或者不需要太个性化的元素，那么上述两类开发工具无 疑是最好的选择，因为使用它们进行教学游戏开发即迅速有简单，非常适合一线教师 根据自己的教学需要进行快速开发。但是，如果要进行中、大型的教学游戏开发，而 且需要游戏中具有更多的个性化元素，以及考虑游戏的执行速度和跨平台性等，那么 上述两类开发工具就无法满足开发需要，此时应该选择一种程序开发语言及其相应的 集成开发工具。目前游戏设计常见的程序语言主要有c c + + 、d e l p h i 、v i s u a lb a s i c 、 c 拌、j a v a 等几种。 1 c h 语言 其中c + + 语言及其集成开发工具v i s u a lc + + 系列是当前最主要的游戏开发工 具，使用他们进行开发的游戏可谓数不胜数。主要代表作有( d i a b l o 暗黑破坏神 系列、魔兽争霸系列、星际争霸系列、帝国时代系列等等。可以说， c + + 是所有程序设计人员公认的功能最强大的程序语言，也是执行效率优秀的程序语 言。同时，他的应用范围广泛，具有很强的底层控制能力。结合微软的d i r e c tx 游戏 a p i 库，c + + 可以开发出丰富多彩的2 d 或3 d 游戏。但是，c + + 语言的缺点也非常明 显，那就是使用非常复杂，对于游戏开发的初学者来说上手非常难。c + + 还存在语法 滥用问题，设计程序时若不小心将可能导致游戏的执行错误，甚至程序终止或死机情 况发生。另外，它的移植性也不是很乐观。 2 d e l p h i 语言 随着多款采用d e l p h i 开发完成的网络游戏取得成功，人们不得不对d e l p h i 作为 专业游戏开发工具另眼相看。主要代表作有千年、传奇等。d e l p h i 编程语言 是以o b j e c tp a s c a l 为基础的，而o b j e c tp a s c a l 又是在传统的p a s c a l 语言的基础上发展 而来的，它继承了传统的p a s c a l 语言语法严谨、效率高、数据结构灵活的特点，融入 了面向对象的编程思想。d e l p h i 程序语言除具有上述优点外，还具有数据类型丰富， 编译速度快、效率高，可以进行模块化程序设计，程序的可重用性高等优点。但是， d e l p l l i 语言继承了p a s c a l 语言的过于严谨的语法，在一定程度上阻碍了开发效率，甚 至让编程人员感到厌烦。 3 v i s u a lb a s i c 8 山东理工大学硕士学位论文 第二章教学游戏概述 准确的说，v i s u a lb a s i c 是一种集成开发工具，它提供了强大的可视化编程能力， 可以让你轻松地做出漂亮的程序，众多的控件让编程变得像垒积木一样简单，对初学 者来说，是一种最容易上手的开发工具。大多数中小型游戏都是用v i s u a lb a s i c 进行 开发的，代表作品有日本k o e i 的 水浒英雄传等。但是，v i s u a lb a s i c 具有很多 不足，例如它不是真正的面向对象的开发工具，不是真正的编译型语言，这使得它的 执行速度大大变慢。底层控制能力也比较欠缺。正是由于v i s u a lb a s i c 在功能速度等 方面的不足，使得它不适合进行大型游戏的开发。 4 c 拌语言 v i s u a l 例被誉为是v c 和v b 完美结合的产物，是j a v a 虚拟机架构的c h 编译 器的结合。它同时具有v i s u a lb a s i c 的易用性、高性能以及c + + 的低级内存访问性， 而且，在d i r e c l x 8 0 及其后续版本中，都加入了对c 群的支持和以及示例程序，并 且为p o c k e tp c 的w i n d o w sc e 平台开发提供了支持。作为一种新的程序设计语言， 其在游戏开发领域还没有得到广泛的应用。但是，随着微软最新的游戏开发平台x n a 的发布，使得人们可以在w i n d o w s 和x l m x 3 6 0 两个平台上，使用c 撑语言方便快速的 开发游戏。因此，c 样必定成为未来游戏开发的主流语言。 5 。j a v a 语言 j a v a 是由s u n 最初设计用于嵌入程序的可移植性“小c 抖”，虚拟机机制、垃 圾回收以及没有指针等特性，使它能够快速方便的写出不易崩溃且不会造成内存泄漏 的可靠程序。在基于j a v a 的游戏开发方面，支持游戏开发的j a v aa p i 不断丰富完 善，利用j a v a 技术开发的游戏引擎越也来越多。( p u z z l ep i r a t e s ) ) 就是一款基于j a v a 技术开发的多人在线网络游戏，该游戏荣获了2 0 0 4 年游戏开发商大会技术卓越奖和 玩家最爱奖。( w u r mo n l i n e ) ) 是m o j a n gs p e c i f i c a t i o n s 公司完全用j a v a 开发的一款 奇幻m m o r p g 网络游戏，他的多平台支持给苹果机m a c i n t o s h 系统用户和l i n u x 系 统用户提供了一个玩m m o r p g 游戏的机会。本次课题所要开发的数字西游教学 游戏就是采用了j a v a 程序设计语言。对于选择j a v a 的主要原因有以下几点： ( 1 ) 执行速度不断提高 执行速度永远是游戏运行时的一个重要因素，而这也正是对j a v a 程序最不利的 地方。由于j a v a 程序需要运行在j a v a 虚拟机上，执行前必须经过二次编译，这就 使得跟c 抖语言相比执行速度较慢。不过，执行速度上的问题正逐渐得到改善，新版 本j 2 s e5 0 程序的执行速度是j 2 s e1 4 2 的1 2 到1 5 倍，已经接近c 和c h ，甚至 某些时候超越了它们。同时，随着计算机硬件性能的提升，执行速度方面的问题也将 被弱化。 ( 2 ) 平台无关性 9 山东理t 大学硕十学位论文第二节教学游戏概述 平台无关性是指j a v a 能运行于不同的平台。j a v a 引进虚拟机原理，j a v a 虚 拟机( j a v a v i r t u a lm a c h i n e ) 是建立在硬件和操作系统之上，它用来实现j a v a 二进 制代码的解释执行功能。因此，我们可以利用j a v a 语言为多种平台创建游戏应用程 序，并且在经过简单修改，甚至不修改的情况下，将之用于不同的操作系统平台，甚 至各种移动设备。近两年，随着移动通信设备的发展，我国使用手机的人数不断增加， 手机游戏逐渐深入人心，成为人们娱乐的一种方式。而在手机游戏开发方面，j a v a 语言占有绝对的优势，因此，利用j a v a 语言开发具有移动学习功能的教学游戏也是 未来人们研究的重点。平台无关性是我们选择j a v a 语言作为数字西游开发语言 的重要原因。 ( 3 ) 丰富的j a v a 游戏开发a p i j a v a 具有丰富的用于游戏开发的j a v aa p i ，如j a v a2 d 、j a v a3 d j o | a l 、j o g l 、 j l n p u t 等，游戏开发者只需调用所需a p i 即可完成游戏图形、声音和交互等的处理， 大大提高了开发效率。 ( 4 ) 面向对象设计 j a v a 是一种纯粹的面向对象程序设计语言，具有面向对象的继承、封装、多态 等特性，将数据封装于类中，利用类的优点，实现了程序的简洁性和便于维护性。游 戏开发中也应引进面向对象的开发方法，游戏中的人物、道具、游戏世界等都应划分 为一个个对象。 ( 5 ) 强大的网络处理能力 不断扩充的j a v a 网络类库支持分布式的计算环境，为开发网络游戏提供重要支 持。如今，大多数网络游戏在其网络通信部分，都或多或少的采用了j a v a 技术。 ( 6 ) 其他：安全性、分布性、可扩展性等 除上述优点外，j a v a 还具有安全性、分布性、可扩展性等优点，对于网络游戏 的开发提供了全面的技术支持，一些游戏开发商正逐渐采用j a v a 技术开发网络游 戏。例如，2 0 0 4 年7 月上市的海天英雄传就是国内第一款完全采用j a v a 技术 体系架构研发的大型网络游戏。该游戏提供良好、高效的运行环境，并凭借j a v a 特 有的大型分布式应用，服务器开放架设，可移植性等技术优势，成为国内第一款玩家 数据集中统一管理的在线游戏。另外，该游戏也将启用可以与互联网互连互通的手机 移动版本，可以构建一个无比广阔的游戏世界，为游戏玩家提供全新的数字娱乐体验 嘲【9 l 。 2 5 教学游戏开发过程简介 游戏开发是一项大型的系统工程，涉及的知识和内容非常广泛，主要有程序设计、 美工、音乐制作、游戏策划等。而教学游戏的开发，除具有上述游戏开发的内容外， l o 山东理t 大学硕士学位论文 第二章教学游戏概述 还要包括教学设计的内容。r p g 教学游戏开发的一般过程如下：首先是项目立项、 可行性研究、教学设计，然后进行游戏模型设计、脚本编写、素材制作和编程，完成 后进行测试和修正，发布测试版教学游戏，将形成的教学游戏软件公开测试，让学习 者在学习过程中进行试用和评价，发现不足之处，进行修改，最后形成最终产品【1 0 】【1 1 l 。 如图2 1 所示。 图2 - 1r p g 教学游戏开发流程 1 项目立项 许多优秀的游戏往往来源于一个好的游戏创意，但是仅有好的游戏创意仍不能创 造优秀的游戏。要想制作出优秀的游戏，必需在游戏设计的初期，即项目立项阶段， 就应对游戏的整体架构、类型、呈现方式等做出详细且完整的设计。立项阶段的工作 是整个游戏设计过程的基础，如果没有很好的设计，将直接影响到游戏的成败。该阶 段应明确如下内容：教学游戏的名称及概述、游戏类型、游戏平台、独特卖点、主要 教学内容、应用对象、制作计划和市场定位，并初步确定游戏中一些明显的玩点和特 征。 2 可行性研究 山东理工大学硕士学位论文第二覃敦学游戏概述 在经过项目立项和教学设计后，应该对该项目进行可行性研究，需要同美工、音 效、程序设计人员以及一线教师共同探讨项目的可行性。如果项目不可行，则应及时 修正项目定义，甚至直接放弃该项目，以免造成更大的损失。如果经分析，判定项目 可行，则进入教学设计阶段。 3 教学设计 “教学设计是以获得优化的教学效果为目的，以学习理论、教学理论和传播理论 为理论基础，运用系统方法分析教学问题、确定教学目标、建立解决教学问题的策略 方案、试行解决方案、评价试行结果和修改方案的过程。”教学设计是教学游戏开发 过程中的关键环节，是确保教学游戏教育性的重要因素，只有教学设计做好了，才能 保证游戏设计围绕学习内容展开( 埘。该阶段主要包括教学目标的确定，教学内容的选 择，教学策略以及教学过程的简要描述等内容。 4 游戏模型设计 游戏模型是一种总体结构和框架，他在逻辑上论述了系统的主要组成部分，及其 各部分之间的联系。教学游戏的游戏模型主要应包括游戏脚本系统、数据库系统、帮 助系统、奖惩机制、协作竞争机制、学习者交流系统和教学效果评价系统等部分。 5 脚本编写 经过教学设计和模型设计两个阶段之后，游戏开发的大体脉络和思想方法也就基 本确定了，但是在着手制作之前仍有许多具体的细节问题需要考虑和理清。我们可以 以脚本的形式对所有这些问题加以描述和体现，包括游戏的故事背景、情节、人物角 色、对话、教学内容、操作方式、界面要求等等。它是设计人员提供给美工和编程人 员的制作蓝本，它在整个开发过程中的作用相当于剧本在电视制作中起到的作用，因 此游戏的脚本通常被认为是游戏的灵魂。 6 素材制作 游戏过程中绚烂的图片、优美的音乐都需要美工和音效设计人员进行精心的制 作。尤其对于教学游戏来说，低年龄层次的中小学生是最大的应用群体，精美的游戏 画面将更能吸引他们的目光。 7 程序设计 程序、策划和美工人员会在这一阶段密切合作，程序设计人员将按照设计好的游 戏模型，将每个模块逐步编程实现。 8 测试和修正 对游戏进行全方位测试，找出所有b u g ，修正后生成测试版教学游戏。 9 试用和评价 山东理工大学硕士学位论文第二章教学游戏概述 寻找试用对象，对测试版教学游戏进行试用，发现测试阶段未能发现的程序错误 并修正。同时收集试用者的反馈信息，分析评价教学游戏的教学效果。针对不足进行 修正，重复上述测试和试用过程，直到取得较好效果，形成最终产品并发布。 l o 形成最终产品 经过多次内部测试和公开测试后，形成正式版产品，通过网络进行发布。 山东理丁大学硕十学位论文第三章基于网络的r p g 教学游戏模型构建 第三章基于网络的r p g 教学游戏模型构建 3 1 游戏模型概述 模型有理论模型、逻辑模型、数学模型等。模型是现实世界的简化，为理解现实 服务，模型必须注重关键变量，忽略不重要的信息，以求得对现实世界的抽象化和数 字化。建立模型实际是把现象之间的联系用文字、逻辑、数量关系表达出来，从而有 利于人们用此一般指导个别。 游戏模型是一种总体结构和框架，他在逻辑上论述了游戏系统的主要组成部分及 其各部分之间的联系。对于创建游戏的创建具有重要的指导意义。 3 2 一般游戏模型 由于游戏种类的不同，他们的模型划分也不尽相同，我们在此以基于网络的r p g 游戏为例，其模型如图3 1 所示： i 玩家i i 一 i 游戏客户媸及l i 服务嚣潍l 圈圈回 隔阖磊订司 _ _ - _ _ _ - - _ _ _ _ _ _ _ _ 一。一_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ 一 【：l l j i ! 圈 ：! j i j j i i ! ! j 圈。 广 l 黼i 鼙i i 一 f _ _ 1 i 硬件和o sl i _ j 图3 - 1 基于网络的r p g 一般游戏模型 模型最底层是硬件和操作系统，是所有游戏软件的运行基础。随着游戏设计技术 的发展，各种各样的3 d 游戏产品不断面世，画面越来越生动、逼真，游戏内容越来 越广泛、复杂，随之对硬件和操作系统的要求也越来越高。合适的o s 加上高效的硬 件配置，能够充分发挥游戏的各种特效，显示完美的游戏效果。 1 4 山东理_ 大学硕七学位论文第三章基于网络的i p g 教学游戏模型构建 模型第二层为游戏引擎。引擎原意本是赛车一个重要部件，而游戏中引擎的重要 性正如赛车的引擎，它扮演着游戏发动机的角色。玩家所体验到的剧情、关卡、美工、 音乐、操作等内容都是由游戏的引擎直接控制的。在网络游戏中，网络代码被集成在 引擎中，用于管理客户端与服务器之间的通信。由于大多数游戏都是即时的，要求操 作能立即响应，延迟不得超过半秒。所以对网络部分的设计，要求的性能更高，响应 速度更快，连接数更大【1 3 l 。 在游戏引擎之上，就是游戏的各个主要组成部分，包括剧情系统、道具系统、任 务系统等。如果把游戏引擎比作骨架，则这些模块可视作游戏的血肉，丰富完善的各 个子系统的相互配合构成了一个完整的游戏。有时，仅仅增加一个个性化的功能和特 性，也将使得游戏与众不同，吸引更多玩家的注意力。 游戏客户端是游戏与玩家的接口，玩家通过安装在本地计算机上的游戏客户端进 行游戏，并通过与游戏服务器端相互通信，完成与其他游戏玩家的同步。 3 3 基于网络的r p g 教学游戏模型 区别于一般游戏模型，教学游戏模型在系统划分上，主要增加了评价机制和题库 系统等。对应于上述基于网络的r p g 一般游戏模型，我们构建了如下基于网络的r p g 教学游戏模型。如图3 - 2 所示。 其中增加了评价机制和题库系统，这是教学游戏必须具备的部分。另外，教学游 戏软件对应于普通游戏客户端，学习者对应于普通游戏的玩家。 利用该模型可以快速的创建一