基于Flash的教育网络游戏的设计与开发

篇、网格(24篇、WebServices(18篇等,这也印证了上文从CSCL的新理论及其技术需求归纳出的研究热点。五、总结当前CSCL发展的态势十分喜人,在未来五年到十年间,强大的计算和通信技术将在学习环境、学习资源、学习服务以及学习者之间建立起丰富的联系,也为基于联通主义的协同学习提供了现实条件和发展空间。CSCL技术正在对学习产生重要深远的影响,学习将更大程度地迁移到教室之外,进入学习者的真实和虚拟环境,技术系统在教育中的导向也从技术功能导向转向为人本实用导向,更强调对人的多样性需求的服务支持,“技术增强学习”将获得越来越多的认同。教育者和技术开发者将来的挑战将是:找到多种方法来确保新的学习是高度适应环境的、个人的、协同的和长期的,我们必须确保教育实践能够有效地使用这些有生命力的技术。参考文献:[1]黄荣怀.CSCL的理论与方法[J].电化教育研究,1999,(6:25-28.[2]王桂玲.CSCL系统和工具的分类与比较[DB/OL]./html/73/n-3873.html.[6]RAVASIOPAMELA,?TSCHERTERVINCENT,SUGIMOTOMASANORI.SketchMap:SupportingChildreninDrawing’PersonalEnvironmentMaps’[J].JohoShoriGakkaiShinpojiumuRonbunshu,2006,(4:73-74.[10]王佑镁,祝智庭.从联结主义到联通主义:学习理论的新取向[J].中国电化教育,2006,(3:5-9.[11]刘波,翁佩纯.基于网格的CSCL资源共享平台[J].计算机科学,2008,35(3:29-32.[12]祝智庭,吴战杰,邓鹏.创意技术:教育技术的新境界[J].中国电化教育,2006,(2:5-9.誅收稿日期:2009年9月23日责任编辑:马小强誅誅誅誅誅誅誅誅誅誅誅誅誅誅誅誅誅誅誅誅誅誅誅誅誅誅誅誅誅誅誅誅誅誅誅誅誅誅誅誅誅誅誅誅誅誅一、引言基于教育的游戏近年来已成为吸引教育研究者关注的一项课题。教育游戏[1]是专门设计用来教授人们某一主题、扩展概念、加强发展、理解一个历史事件或者文化,或者协助人们在玩游戏时掌握一项技能的游戏。教育游戏是知识与娱乐的融合,它不仅能够让游戏玩家愉快地获取知识和技能,促进深度学习,而且能帮助玩家学会学习,学会合作,学会独立解决问题。目前,教育游戏已逐步形成了一个规模庞大的市场,根据国外研究[2],2004年美国K-12和中学后教育游戏市场的产值已经达到77亿美元,而且大多数美国家长都对教育游戏软件的功能和效果持肯定基于Flash的教育网络游戏的设计与开发蔡莉,陈永波,梁宇(云南大学软件学院,云南昆明650091摘要:教育游戏是教育和游戏结合的产物,它的出现为网络化学习提供了一种新的形式。目前,教育游戏主要以单机版和C/S模式的网络版为主,但随着Web浏览器的广泛应用和上网速度的提高,基于B/S模式的教育游戏将成为今后游戏开发的一种主流形式。本文提出基于Flash技术的多人在线教育游戏的设计框架和游戏功能,并设计了一款针对语言学习的网络游戏———Zon;论述了该游戏在开发过程中的技术要点,探讨了游戏开发过程中的教学设计和教师功能设计,最后,简要总结了教育游戏的开发特点以及下一步的开发方向。关键词:教育游戏;网页游戏;Flash中图分类号:G434文献标识码:A文章编号:1006—9860(200912—0115—05态度,例如,66%的3-11岁美国孩子的家长认为教育游戏可以给他们的孩子带来教育优势。另据一项统计[3],沉浸式教育游戏可以改善学生们的数学技能和理解能力,提高他们的学习成绩。由此可见,教育游戏特别是教育网络游戏在启发学生思维和培养学生能力方面有着重要作用。现今的网络游戏主要以C/S模式为主,但基于B/S模式的Web游戏因为无需安装游戏客户端,具有点击即可直接玩游戏特点,也逐渐成为游戏开发的一种趋势。本文采用Flash技术开发了一款多人在线角色扮演的教育网络游戏———Zon,以支持在线中文学习。二、教育游戏的相关知识(一教育游戏的设计特性教育游戏是一种全新的游戏形式,必须具备游戏的特点而且符合教育的目标,它的主要特性如下:1.明确的教学点及教学目标教育游戏不同于一般的娱乐性游戏,设计教育游戏的目的是把课程内容中学习者难以形象化或操作有困难的概念,用科学的方法经过精心设计,嵌入到游戏情境中,让学习者以探究的方式来解决问题,作为发展逻辑思维能力的支持工具。因此,在设计之初必须明确开发教育游戏的目标。2.学习支架教育游戏应该向学习者提供学习支架[4],通过提供线索、提示、部分解决问题的方法等方式帮助学习者以保持他们的学习进展,一旦学习者有能力直接控制自己的学习进程时就撤去支架。3.挑战性教育游戏的内容要有一定挑战性,情节和功能不能过于简单。有一定难度的游戏能激发玩家的征服心理,促使他们投入更多的时间来掌握学习方法和技能,完成任务,最终实现游戏所包含的教学目的。4.使玩家(学习者能浸入或参加到教育游戏中教育游戏需要创建一个虚拟的网络教学环境[5][6],教学思想、教学策略、教学内容都可以固化在这个环境中。在网络化的教育游戏中,由于玩家全心投入在活动中,可能因此完成平时不可能完成的任务或挑战,这种感受会让玩家更加肯定自我,并促使个人更加努力地学习新的技巧。学习者置身于这样的环境中,能够自然地与环境进行实时的交互,以便最大化提高他们的学习效率和学习深度。5.协作性教育网络游戏尽管具有竞争特性,但学生必须合作才能共同取胜[7]。游戏中的单打独斗并不能解决问题,必须要有学习者之间的讨论和协商,大家既是竞争者,同时也是合作者,在竞争中合作,在合作中竞争。教育网络游戏通过实施竞争、协同、伙伴和角色扮演等策略,来实现学习者的协作式学习。(二教育游戏的开发团队成功开发一款教育游戏需要一个高效的开发团队,团队的组成如图1所示。开发团队由游戏设计人员、程序员、美工设计人员、音效设计人员以及教育领域专家或者教师共同组成。专家或教师与游戏设计人员紧密配合,提出游戏中所包含的教学目标和教学点,而这些教学知识点将由游戏设计人员进行设计并集成到游戏情景中,以便形成一定的游戏特性。美工设计人员根据游戏情节的发展绘制相应的人物造型、场景、物品以及游戏界面。音效设计人员制作游戏的背景音乐和音效。最后再由程序设计人员进行相应的编程和测试工作,完成游戏软件的开发。三、Zon的系统架构及游戏设计(一Zon游戏设计Zon是一款Web游戏,无需安装即可在浏览器中运行。在Zon的虚拟世界中,玩家可以学习中国的语言和文化,了解中国历史。Zon的游戏故事发生在现代,所有场景既反映传统中国元素和文化,又反映现代文明。玩家首先来到北京机场,并由此展开一段奇妙的旅程。Zon提供给玩家许多任务来帮助他们学习中国文化和语言,除了完成任务之外,玩家也可以轻松一下,玩一些Flash小游戏,当然这些小游戏不是纯粹的娱乐游戏,而是有一定学习目标的游戏。同时,玩家可以和其他玩家进行在线的文字聊天或者语音聊天,提高彼此的中文会话能力,增加学习兴趣和协作能力。Zon的玩家锁定为希望学习中文和中国文化的学生群体,考虑到学生的兴趣爱好,在人物设计时采用2D的卡通人物造型以吸引他们。在Zon中,设置了不同的场景,例如:机场、酒店、茶馆和超市等,玩家注册后就可以自由地在场景间转换。每个场景都由不同的交互对象组成,每个对象都包含一些基本命令,例如:Engage、Observe、Learn、About或者是Play命令。(二Zon游戏设计流程Zon的游戏设计流程如图2所示,玩家需要注册并登录后才能参与游戏。在游戏中玩家可以设置游戏的各项参数,或者在不同的场景之间完成任务以获得相应的经验值,当玩家经验值达到一定程度时就可以升级到更高一级。在本游戏中,随着过程的进展,玩家将会从初级班毕业然后进入高级阶段,最终成为一个正式的公民。正式的公民可以做生意,在这个国家开创自己的事业。(三Zon游戏界面设计Zon的游戏界面设计主要分为4个部分,如图3所示。主菜单区显示所有的游戏工具,通过点击某一工具项,对应的工具将被载入。控制面板区是一个标签方块,可以显示玩家装备、聊天信息、交互信息等内容。游戏区是游戏最重要的显示区域,所有游戏场景、多个玩家角色和NPC都在这里显示。通过鼠标操作,玩家能在场景中移动或者切换。游戏区中会出现一个环状的游戏选择工具,这是游戏中的操作工具,它表示玩家可以进一步选择探索。选择环上会有不同的命令,这些命令代表一定的游戏内容,玩家选择不同的命令来完成游戏任务或者进行学习。玩家属性区表示玩家所拥有的金钱和生命值,成功完成一项任务后,玩家就获得一定的奖励,这两项参数的值就会发生改变。(四Zon游戏引擎设计1.Zon游戏开发框架Zon建立在Asp.NET开发平台上,以跨平台的Socket服务器SmartfoxServer,Flash流媒体服务器Red5作为服务器,以ActionScript2.0和C#为开发语言所开发的网络游戏。整个游戏的开发框架如图4所示。Zon的开发框架包括客户端和服务器端。在客户端,玩家通过浏览器连接到Zon的网站,浏览器必须支持Flash文件的运行。游戏世界场景和图像的显示、音效和视频的播放、角色模型的控制和用户操作都在浏览器中完成。客户端和服务器端的通信利用了Flash的组件FlashRemoting实现,FlashRe-moting与Asp.Net交换数据时采用DLL方式进行。服务器端主要包括Zon的游戏引擎CoreEngine、各种类型的服务器、Zon的后台管理系统以及数据库等内容。CoreEngine是整个游戏的核心,用来控制游戏中的各种动作和响应,玩家在游戏中所有活动都是通过CoreEngine进行管理和设计的,例如地图读取、买卖活动、语言交流等。CoreEngine是由ActionScript脚本和部分FlashRemoting相关的C#脚本开发,并通过开源的ActionScript编译器Mtasc进行Swf文件的编译。Zon的后台管理系统AuthoringSystem架设在Asp.Net平台上,游戏内容管理者和开发者通过它完成游戏内容的添加、修改和删除等管理操作。Au-thoringSystem通过Asp.Net的插件Subsonic对数据库修改,然后由CoreEngine重新加载FlashPlayer并进行显示。数据库模块用来保存游戏中的相关数据,如玩家的基本信息、游戏进度、教学内容和资源,服务器则提供各自对应的功能。2.Zon的游戏引擎设计Zon的游戏引擎分为三层结构。第一层为游戏引擎基础层,包括:图像处理模块、网络通信模块、I/O模块、服务器部署系统和声音模块。第二层为接口层,设定上层与底层的访问接口。网络游戏引擎中客户端与服务器端、后台管理编辑与界面控制间的接口都由接口层控制,接口层的层次结构可以提高系统的可维护性和重用性。第三层为游戏工具库,是游戏的后台管理部分,用于游戏场景和对象的管理,包括地图编辑器、脚本解析器等,下面介绍各模块的功能。(1图像处理模块用于动态创建游戏中的图形、动画、文本等可视对象元素,利用该系统可以把复杂的应用程序分解成很多小的SWF,这些SWF只有在运行需要时才被从服务器下载并载入到FlashPlayer中。这就使得程序的下载速度大大提高,增强玩家的游戏体验。(2网络通信模块采用的网络通讯机制是AdobeFlashRemoting。游戏运行时,游戏数据采用AMF(ActionMessageFormat协议在游戏客户端和应用程序服务器之间进行交换,从而实现网络游戏的实时通讯和游戏内容的动态更新。(3I/O模块用来接收、处理和控制玩家通过键盘和鼠标产生的输入信息,并对输入设备进行管理。同时,玩家状态的保存和配置文件的调入也由该模块完成。(4网络游戏不同于单机游戏,其服务器的部署设计是游戏引擎和框架设计中的重要部分。Zon是建立在SmartfoxServer基础上的多人在线游戏,SmartfoxServer主要是负责创建Zone,ROOM和User,对应于游戏中的游戏场景和玩家,本文通过对其API的操作搭建网络游戏场景,完成游戏的运转。(5Zon中语言学习部分和语音聊天需要强大的语音支持,本文声音系统的设计采用Red5ServerFlash流媒体服务器进行实现,这样可以将声音文件提离Flash文件,使Flash文件变小,提高文件的加载速度。(6地图编辑器主要的功能是创建、编辑和保存游戏场景地图文件。(7由于添加游戏内容实质上是对封装起来底层实现的操作,而添加游戏不能直接进行,要通过统一的脚本和操作来实现。因此脚本解析器用来处理脚本,并能够对其进行解析,以便在游戏中进行游戏功能的体现。(五教育游戏的关键技术———教学功能和教师功能的设计由于教育游戏本身所具有的特性,因此如何在游戏中体现教学功能和教师作用就是此类游戏的关键点。Zon的定位是一款汉语教学游戏,本文通过不同的方式来实现这一目标。在服务器端,教师可以利用AuthoringSystem中的教学模块和地图编辑器的功能结合实现教学内容的管理。在客户端,玩家通过选择圆环状的游戏选择工具或其他辅助工具来获取学习游戏内容和学习材料,促进他们的探索性学习。教学模块用来设置游戏中的教学目标和知识点,教师可以利用教学模块和地图编辑器来创建游戏场景,每个场景包含一些教学目标,这些目标以任务的形式体现出来。为了帮助玩家顺利完成任务,教师可以使用各种形式表示知识点,例如命令、对话、视频和Flash小游戏等方式,以丰富游戏内容。在Zon中,游戏选择工具会包含一些命令,它们与知识点结合起来以展示不同的学习内容和目标。例如:About命令显示知识点的内容和其它额外的信息;Observe命令由一个NPC来实现,玩家通过观察由NPC执行的一段对话来学习词汇、语法、发音等内容;Engage命令允许玩家和NPC或者是其他玩家通过对话进行交互。NPC的功能主要由AuthoringSystem中的AI模块实现,它可以根据玩家的输入信息进行智能地判断和处理,以便让玩家完成对话从而推动情节的发展,或者给以玩家生命值和金钱以激励玩家不断地完成任务,接收更高难度的挑战。此外,在RPG教育游戏中,为了实现更好的互动,教师可以直接作为一个玩家、一个NPC参与到游戏中,或者作为游戏后台的管理者来实现对应的教育角色。同时,利用一定的工具,教师能够依靠游戏的不同情节和统计数据,例如学生的闯关记录、游戏时间、任务完成情况等判断学生是否需要教师给予学习支架和支持服务。在Zon的设计中,教师可以通过AuthoringSystem中的监控模块来检查学生的游戏状态和学习进度,并判断是否向其提供学习支架,如果需要,教师将给以一定帮助或者直接注册成一个玩家参与到游戏中。四、Zon的实现(一游戏运行界面的实现Zon的玩家注册后,就可以进入游戏界面。Zon的游戏界面由不同部分组成,各个部分的调用都是通过CoreEngine的ActionScript脚本动态创建的,并在不同深度进行游戏界面的构建。图5显示了游戏中的一个场景———酒店街,玩家的装备在屏幕的控制面板区中显示,下面是主菜单。主菜单包含了一组工具,玩家可以点击工具项来执行一些操作,例如聊天、查看物品、设置背景音乐、任务提示等内容。主要场景在屏幕右边的游戏区中显示,玩家角色及NPC也在这里出现。玩家在游戏区学习知识点、完成任务,也可以和NPC进行对话,对话内容会显示在左边的控制面板区。玩家的健康值和金钱则显示在屏幕右上角。图6显示了玩家和NPC之间的交互过程,NPC会根据玩家的选择做出智能的判断以推动对话过程继续下去。(二Zon游戏玩家角色的选择和实现Zon中游戏角色的选择集成在注册部分,玩家在注册时选择自己的游戏人物形象,包含性别、衣服颜色等信息。受制于FlashRemoting网关的局限性,注册信息与服务器的通信没有用到FlashRemoting,而是通过ActionScript的LoadVar(方法将数据发送到服务器Asp.Net页面进行处理,然后通过后台程序进行存储。不同于注册部分,游戏中角色的修改数据与其他游戏数据都是通过FlashRemoting实现客户端与服务器的传送,然后再利用服务器后台程序存储到数据库中。五、结论教育网络游戏的开发难点是如何把握好游戏性与教育性的结合,教育网游应该以教育为主,这也是教育游戏区别于商业性网络游戏的所在,但是教育的痕迹又不能太明显,否则学生玩游戏时会产生做作业的感觉,带来一定程度的抵触。因此,教育网游首先要能够营造一种引人入胜的虚拟情境,让玩家能够沉浸其中感受到成就和愉悦。其次,要让教育性因素和游戏性因素有机地相互渗透,