基于Unity3D引擎的科普交互游戏设计与实现

敬件打农与狡用信China

ComputerI■与足

&

Communication1B2021年第2期基于Unity3D引擎的科普交互游戏设计与实现冯啟荣刘萤（广州工商学院，广东广州510000

）摘

要：近年来，以游戏交互的方法传播知识的科普方式在教育环境中得到了广泛应用，可以让人们在寓教于乐中

掌握学科知识.Unity3D是一个全面整合的专业游戏引擎，能够创建实时、可视化的2D和3D动画、游戏。利用Unity3D

引擎将科学知识与简单有趣的游戏元素进行有效融合，开发出具有教育指导性质的科普宣传交互游戏，能够提升知识传

播过程的趣味性，让受众轻松学习自然科学、形式科学和社会科学等知识.关键词：Unity3D;科普；游戏开发；交互中图分类号：TP319

文献标识码：A 文章编号：4003-9767

（2021）

02-114-03Design

and

Implementation

ofUnity

Popular3D

Engine

Science

Interactive

Game

Based

on

FENG

Qirong,

LIU

Ying(Guangzhou

College

of

Technology and

Business,

Guangzhou

Guangdong

510000,

China)Abstract：

In

recent

years,

the

popular

science

method

of

disseminating

knowledge

through

game

interaction

has

been

widely

used

in

the

educational

environment,

allowing

people

to

master

subject

knowledge

through

entertaining

and

entertaining.

Unity3D

is

a

fully

integrated

professional

game

engine

that

can

create

real-time,

visualized

2D

and

3D

animations

and

games.

Use

the

Unity3D

engine

to

effectively

integrate

scientific

knowledge

w辻h

simple

and

interesting

game

elements,

and

develop

an

educational

interactive

game

for

popularizing

science,

which

can

enhance

the

interest

of

the

knowledge

dissemination

process and

allow

the

audience

to

easily

learn

natural

sciences,

formal

sciences,

and

social

ds:

Unity3D;

popular

science;

game development;

interaction1传统科普方法的局限性职业教育，它的基本特点包括社会性、群众性和持续性，强

事实上，传统科普的路已经越走越窄了，面对这种现象,

调对学习者从感官方面进行引导，让他们在引导和探索的过

需要在科普形式上有所改变。而当代虚拟现实技术不断成熟，

程中去学习相关的知识和技能。在这个过程中，不仅能激发

因此应考虑如何将科普知识与虚拟现实技术进行有效融合。

学习者的学习兴趣以及创新意识，还能够使学习者在寓教于

Unity3D引擎的强大功能可满足开发者的各种需求，实现更

乐中广泛宣传科学知识，激发全体公民学科学、爱科学、用

具创新的交互方式，不仅能解决传统科普形式缺乏新意的严

科学的热情，为中国科普活动的可持续发展提供源源不断的

重问题，还能辅助开发者开发出更具互动性、情境性、沉浸

动力。性的交互科普游戏Z）。因此借助Unity3D引擎开发交互科普

游戏是一种新媒体形式，将会颠覆传统的科普形式，采用这

2科普游戏的发展过程种新媒体形式为受众普及科学知识，将是今后科普教育化发

在多媒体计算机出现的时期，国外就已经开始对科普游

展的趋势。戏进行研究。科普游戏的潜在教育价值很早就引起国外研究

科普交互游戏的教育形式既不同于学校教育，又不同于

者的普遍关注。特别在20世纪80年代游戏开发技术迅猛发展,

基金项目：广州工商学院2020-2021学年省级大学生创新创业训练计划项目“基于Unity3D引擎得到科普交互游戏设计与

实现"（项目编号：S2）。作者简介：冯啟荣（2000—）,男，广东汕头人，本科在读。研究方向：数字媒体技术。刘萤（1987-）,女，湖南邵阳人，硕士研究生。研究方向：数字媒体应用、游戏开发。114

信■与电■2021年第2期China

Computer

&

Communication软件卄域;与龛用科科普游戏类型逐渐增加，互动性逐渐增强，应用更加广泛。

握的游戏玩法，促使受众都能快速地掌握科学知识。在科普

例如，微软公司研发的《模拟飞行》科学普及了飞行驾驶知 游戏开发前期进行调研是很有必要的，了解受众群体的基本

识，有着很强的互动性。还有《航海时代》虽说是一款游戏, 情况是本项目研发的基础。但是它也是一个很好的地理教材，包含了丰富的地理知识。3.3科学知识的严谨性随着科普游戏研发的不断深入，开发者容易出现失衡现

象，要么附加在教育上的理性东西太多，使得教育成工具，

在网络信息时代，游戏的种类、题材多种多样，例如魔

要么附加的游戏元素过多，使之成为一款纯粹的游戏软件。

幻类、科学幻想类和历史题材等，他们的内容可根据玩家喜

对于学习者来说，学习很少有兴趣可言，更多的是负担。科

好进行任意删改、增添。但是在基于Unity3D引擎的科普交

普游戏就是要在娱乐中充分发挥科学知识的作用，使学习者

互游戏的设计与实现中，作为具有教育性质的科普游戏，必

在轻松愉快的环境中进行学习。须是符合科学理论，不可歪曲捏造。科普游戏的最终目的就

近年来，国内企业也在对科普游戏软件进行研发。市场

是传播科学知识，激发受众对科普领域的探索欲望。上已经出现一批教育化游戏，比如上海科学中心“地球家园

3.4科普形式的创新问题展厅”中的“垃圾分类”展品，观众可以通过玩游戏的方式，

由摄像头捕捉观众的肢体动作，可以对虚拟的垃圾物品进行

随着我国对科普事业的日益重视，要求部分科普业务要

分类。这种“游戏性”的互动体验能够让玩家玩游戏的同时

通过市场途径，以公众需求为指向，提供形式多样的科普服

学习相关的垃圾分类知识。用这种“身临其境”的科普方式，

务，激发公众的科学兴趣。而科普游戏作为网络时代的一种

主动体会和思考艰涩难懂的科学原理，比以往的“平面图文”

新型学习方式，拥有良好的发展前景，是传播科学知识的理

更具亲和力，更能激发人们主动学习科学知识的兴趣。想途径。为了让新型的学习方式一直延续下去，应该进行不

科普性游戏形式不仅出现在学校，一些事业单位也采用

断创新。如果传授知识的方式一成不变，学习者很快会产生

科普游戏的教育形式。科普性游戏弥补了观众只能远观冰冷

厌倦感和审美疲劳。创新的形式多样，可以从趣味性、互动

的围栏和玻璃灯箱，却不能深入其中的不足，现代的科技馆

性、游戏激励机制和表现手法等途径入手进行分析。当然，

利用游戏交互的方式使观众在观赏展品的同时也能与展品进

科普信息必须具备科学性，否则即使创意再新颖、趣味性再

行交流，实现科技展示信息的普及与传达，让观众更深入地

高、表现手法再好，该科普游戏都是不合格的。因此，在创

了解展品信息。不管国内或国外，都是为了让人们能在寓教

新的过程中，保证科普信息的真实性才是开发科普游戏的最

于乐中学到科普知识，引导观众通过游戏与知识的交互中发

终目的。现学科的真理、探索科学的奥秘，以交互的形式进行参与，

4内容及其发展方向在潜移默化中提升知识的储备量。基于Unity3D引擎的科普交互游戏设计与实现，是通过

3基于UnitySD引擎的科普交互游戏设计与实现亟

unity3D弓摩给科普信息注入活力，不同于传统的科普方式。

需解决的问题传统的科普是单向的，受众对于科学知识的筛选、接受等更

多的是被动。因此需要实现科普的双向互动，基于Unity3D

3.1教育内容与游戏结合的问题引擎的科普交互游戏就解决了该难题，受众可根据兴趣，对

经研究发现，游戏化科普软件设计开发面临着许多挑战。

自认为有用的科学知识各取所需，提高科学知识的利用价值,

目前，国内外的科普交互游戏或多或少都存在游戏元素和科

弥补传统科普的单向性、延后性、互动性不足等缺点，调动

学知识体系之间不够平衡的问题，如果游戏元素多于科学知

人们学习科学知识的积极性，甚至可获得良好的传播效果。识会导致游戏失去教育的意义；如果游戏元素少于科学知识,

科普交互游戏设计有两个关键词：一个是科普，另一

则牺牲了游戏的娱乐性，成为电子练习册性质的教育软件，

个是游戏交互。科普指普及科学知识，游戏交互指用户与游

对青少年来说失去了娱乐性。因此游戏开发前期需要合理规

戏平台之间进行交流与互动。科普交互游戏同样属于教育游

划游戏趣味元素与科普知识之间的比例关系，策划好游戏的

戏，是教育游戏的另一种表现形式，区别于其他教育游戏是

整个过程，避免后期出现比例失衡。其本身通过与用户之间的互动交流来传播科学知识。在基于

Unity3D引擎的科普交互游戏设计与实现中，学习者与游戏

3.2不同年龄人对游戏的接受程度不同者并无差别，学习的过程就是游戏的过程，是轻松愉悦的，

不同年龄段的人对待游戏会有不同的认知和思维方式。

而游戏的过程是在寓教于乐中获取游戏中所蕴含的科学知

因为每个人所处的环境不同，受到的外界因素也存在差异。

识。因此，科普交互游戏设计无论以哪种载体呈现，都要以“游

针对该问题，在设计游戏情节的时候，就要优先考虑所开发

戏者即是学习者，学习者即是游戏者”为设计开发目标。的科普游戏应用于哪个年龄阶段，针对不同年龄段设计相应

在设计教育内容时，要有明确的目标，科普交互游戏与

的游戏任务和情节，选择能够有效吸收科学知识并能快速掌

一般电脑游戏的显著区别就在于，每个科普交互游戏都会有

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信■与兔1BChina

Computer

&

Communication2021年第2期明确的教育目标，是希望科普信息得以传播，将传播科普信

又能够快捷地了解科普内容。息作为一种手段来提高学习者的科学素养。在游戏的机制上

借助Unity3D引擎开发科普游戏，能激发受众学习科学

可以引进激励机制，在心理学上指的是发动和维持动机实现

知识的兴趣，带着好奇在游戏中探索科学知识的奥秘，在寓

目标的过程。一个比较好的科普游戏往往能够很好地让学习

教于乐中切身体验和思考艰涩难懂的科学原理，为社会营造

者专心而又持续地进行学习，无论是单机游戏还是网络游戏，

”人人都是科普之人，处处都是科普之所”的良好氛围，为

在对玩家的激励方面都有其独到之处，如果够将这种激励方

中国科普之路提供源源不断的动力。式引入科普信息中，必然会对科普的效率与成果产生极大的

影响，更好地提升学生的学习成绩。参考文献5结语[1]

王伟.基于游戏化学习的科技展示交互设计研究[D],武汉:

在经济快速发展的今天，人们的生活水平普遍提升，提

华中科技大学,2007.升全民的科技素质变得越来越重要。传统的科普宣传方式由

[2]

刘佳力•基于Unity3D的儿童安全教育游戏的研究与实

于受到地域和时间的影响，缺乏互动，群众的参与性不高。

现[D],成都：四川师范大学,2015.为打破传统科普形式的弊端，应将科学知识与Unity3D引擎

⑶张桂力.游戏化消防教育软件的设计开发及其应用研

进行有效融合，实现更具创新性、互动性、沉浸性的游戏效果。

究[D],成都：四川师范大学,200&与此同时，还要根据受众的需求不断改变互动方式，增强互

[4]吴小金，王巨文，韩静华.科普类教育游戏设计策略研究

动体验，拉近与受众的距离，使游戏能够被受众接受的同时

及开发实践[J].设计,2020,33(20):129-131.116