時間：2023-08-21 17:24:10
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇人工智能科普教育，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
趙姝穎，東北大學教授，人丁智能與機器人研究所副所長、黨支部書記。
打破“機器人”的神秘感
人工智能與機器人技術，聽上去既高深又神秘，似乎距離普通百姓很遠，但實際上正在越來越深刻地改變著人們的生產和生活，如何打破這種神秘感，縮短高精尖技術與百姓生活的距離，趙姝穎創造性地提出了“智能技術科普化和科普產品智能化”的理念，并在實踐中積極探索通過智能技術推動科學普及與傳播。
在中國科技館，有這樣一個“動感過山車”體驗區，你可以在電腦上通過簡單操作親自設計過山車軌道，然后戴上3D眼鏡，進入模擬操作艙。體驗自己設計的動感場景。這聽上去是小是很過癮？這套“動感過山車”模擬操作系統，是趙姝穎團隊應用人工智能與機器人技術自主研發的。
在遼寧科技館“機器人秀”展臺前，常常圍著里三層外三層的人，人們開心地觀賞機器人表演。一群可愛的機器人隨著音樂一會兒跳舞，一會兒翻跟頭；一會兒集體舞。一會兒個人秀；既會播報節日，還會看圖猜字……看的人都忍不住嘖嘖贊嘆，有的小朋友纏著家長一遍又一遍地看，還邊看邊隨著機器人一起跳舞，一起翻滾。由趙姝穎團隊研發的這套機器人全自動展演系統，集中展示了多機器人協作與控制技術，是遼寧科技館的標志性展品。
在沈陽科學宮，有一個叫“下棋機器人”的展臺。展臺內，一個智能機器人認真“觀察著”臺面上的4盤棋局，迅速地移動手臂，同時與4個人分別下不同的棋，有中國象棋，有圍棋，還有五子棋和跳棋。這個展臺常常被大批棋類愛好者包圍，大家爭相與機器人切磋棋藝，比試高低。由趙姝穎團隊研發的這套下棋機器人系統，創造了一臺機器人同時與四人進行不同棋類博弈的紀錄，在沈陽科學宮運行多年，始終是最受觀眾歡迎的展品之一。
目前，趙姝穎團隊已經為中國工業博物館、遼寧科技館新館、遼陽科技館、襄陽科技館等多個科普展館提供了完整的展區設計和展品建設規劃。按照趙姝穎的設想，團隊下一個目標是努力實現研究成果的產品化，走出一條產、學、研、用相結合的道路，為人工智能與機器人技術走進百姓生活做出更大貢獻。
教書育人，既是嚴師又是益友
趙姝穎始終把教書育人作為自己最神圣的責任，她對待學生既嚴又愛，是有名的嚴師，也是學生公認的益友。
她幫助過“后進”學生成才，幫助過有心理問題的學生走出困境，幫助過家庭困難的學生渡過難關。
她重視大學生創新實踐能力的培養，組建了多個大學生創新團隊，常常在炎熱的暑假與學生們共同在實驗室里揮汗如雨，趴在地上調試設備、優化系統的穩定性與安全性。以自己的實際行動為東北大學“知行合一”的校訓做了完美詮釋。
去年5月，趙姝穎與她的學生梁事學一起到北京參加大型科普博覽活動。他們的展區前人頭攢動、歡聲如潮。小朋友們都十分興奮，尖叫著體驗“動感過山車”，中老年人排著長隊等待體驗“智能體測系統”。“在喧鬧的人群中，我突然感受到了一種前所未有的成就感。趙老師帶領我們開發的這些融合物聯網、機器人控制、互動3D建模和裸眼3D顯示等科普展品受到如此歡迎，真的讓我感到十分興奮！”事后梁事學感慨地說。
在趙姝穎的學生創新團隊中，既有信息學科的學生，也有機械、藝術等其他學科的學生；既有本科生，也有研究生。在這個團隊中，學生們不僅學到了很多在課堂和書本上學不到的知識，而且培養了學習興趣、掌握了科研本領、提高了創新能力、鍛煉了團結合作和百折不撓的精神。
趙姝穎對學生的吃苦精神、團隊意識和溝通能力培養最為看重。“機器人科學本身就是多學科跨界混搭的結晶，而科研與科普都不是靠一個人單打獨斗能夠完成的任務。只有讓學生在社會實踐中得到歷練，學會交流、溝通、合作，才能真正促使他們成長，提高核心競爭力。”
今年夏天，趙姝穎的學生常旭鶴帶領“仿人機器人舞蹈隊”在遼寧省科技館亮相，獲得廣泛好評。“我們機器人表演的舞蹈是‘太極’，由于對平衡性要求很高。排練時，曾經有好幾個機器人倒下了，趙老師帶著我們連夜改進，在正式展覽時，機器人的表現非常好。在這個過程中，我深刻體會到了做科研一定要有吃苦耐勞、精益求精的精神！”常旭鶴說。
趙姝穎指導的學生創新團隊，在參加國際、國內大學生數學建模大賽中，獲得過國際一等獎3次、國際二等獎7次和全國二等獎3次，曾包攬2011年全國機器人大賽暨ROBOCUP中國公開賽國際標準平臺比賽冠亞軍。
凝心聚力，打造特色黨支部
教學科研之外，趙姝穎還有一個重要角色――黨支部書記。擔任支部書記10余年來，趙姝穎一直把創建“特色鮮明、充滿活力、團結奮進、爭創一流”的基層黨支部作為目標。在她看來，支部工作的目的主要在于把握方向、凝聚力量，為更好地履行教學科研、人才培養和社會服務職責打造一個寬松的環境和和諧的氛圍。
根據研究所工作的特點，她從一開始直接主抓各項支部工作，到帶領更多年輕人參與支部建設，支部工作模式已經逐漸從“個人帶頭、少數人參與”向“集體合作、共同努力”轉變，進一步激發了黨員隊伍的活力。支部的年輕黨員陳大力、林明秀等先后擔任黨支部副書記，越來越多的教師黨員參與到支部建設中來，黨支部的凝聚力和戰斗力不斷增強。
趙姝穎教授認為，基層黨支部工作雖然算不上轟轟烈烈，但同樣可以做出特色。“特色出于本色，支部工作不能游離于研究所的業務工作之外。研究所的本色在于培育優秀創新人才，支部工作的特色則在于發揮黨員帶頭作用，凝聚更多力量投入到創新人才培養的特色工作中來。”于是，調動一切積極因素大力推進創新人才培養，成為了這個支部的工作重點和鮮明特色。
2008年，人工智能與機器人研究所開始承擔大學生數模競賽組織工作，當時，數模競賽對于大多數師生來說還是一個陌生的新事物，這項工作對于推動創新人才培養的重要意義還沒有被充分認識，參與的師生很少，工作難度很大。在這種情況下，趙姝穎教授帶領支部部分黨員承擔起了這項工作，大家犧牲了春節休息時間，一起研究探索工作思路和方法，認真做好參賽學生的賽前輔導，最終取得了優異成績，獲得了2項國際一等獎和4項國際二等獎。此后，這個在全國高校中影響力很大的競賽項目迅速成為東北大學最受歡迎的創新人才培養項目。在2014年度國際大學生數學建模競賽中，東北大學獲得特等獎。
目前，以科技競賽活動為平臺推動創新人才培養已經在研究所的教師中形成了共識，在“飛思卡爾”杯全國大學生智能汽車競賽、亞太大學生機器人大賽、“華為杯”全國大學生智能設計大賽等同內外大學生科技競賽中，研究所的師生們已經獲得了上百個獎項，一大批學生通過競賽活動提高了創新能力和綜合素質，成為人才市場上的“搶手貨”。
與此同時，研究所的黨建工作也取得豐碩成果。在趙姝穎擔任黨支部書記期間，支部多次被評為“東北大學先進黨支部”，并獲得“遼寧省先進黨支部”、“沈陽市科教工委先進黨支部”等榮譽稱號。
向著最好，奮力前行不止步
“高精尖”還需“勤苦實”，喝彩與掌聲的背后，是無數的汗水與辛苦。“誠信做人，踏實做事”是趙姝穎的人生信條。20多年來，她始終堅持在人工智能與機器人技術領域不斷探索，向著最好，奮力前行，勞動和汗水換來了豐盛的果實。
作為項目執行負責人，趙姝穎奪得過中國第一個機器人足球世界杯冠軍，實現了中國機器人足球世界杯金牌零的突破。回憶起這段往事，她的臉上總會露出幸福的笑容：“記得當時參加比賽的機器人設備運到巴西后，由于當地機場裝卸原因，導致我們的精密儀器出現了故障，為了不影響比賽，我來不及倒時差，連續幾個夜晚不休不眠才把問題解決了，經過激烈的角逐，最終我們奪得標準動作比賽冠軍。當國歌奏響的那一刻，在當地華僑激動地跑上來與我們擁抱，熱淚盈眶地向我們表達祝賀時，我真的感覺自己的全部付出都值了！”趙姝穎激動地說。
關鍵詞：虛擬現實；科普游戲；Unity；沉浸；動機維持
中圖分類號：G434 文獻標志碼： A 文章編號：1673-8454（2017）10-0092-05
一、引言
我國人口基數龐大，科普意識薄弱，體現在ξ⑿排笥訝Φ壬縝中傳播謠言的輕信，網絡的快速轉發率對社會造成了極大的隱患，科普教育亟待加強。作為信息時代的年輕用戶，更需要普及科學意識。然而，目前對于科普教育的傳播仍然停留于平面載體，如社區公告亭張貼、宣傳單分發等，缺乏立體化的現場感染力，實際效果不理想。眾所周知，游戲是一種深受全年齡段用戶喜愛的媒體，而虛擬現實技術則讓游戲沉浸體驗再獲提升，應用其媒體視聽優勢有望加強科普教育的教學效果。
虛擬現實（Virtual Reality，簡稱VR）概念上世紀80年代由美國的Jaron Lanier所提出，指的是由計算機構建的對真實世界或現象的模擬。隨著Oculus Rift等消費級虛擬現實設備的推出，虛擬現實重新成為市場的關注熱點，Facebook、三星、SONY等大型科技公司大力研發虛擬現實應用，尤其是虛擬現實游戲，2016年由此被稱為“虛擬現實元年”。目前，虛擬現實已經被應用于教育、培訓、文化等領域，如教育平臺Unimersiv設計了羅馬競技場、乘坐宇宙飛船探索太陽系等虛擬現實案例，通過沉浸感教學將最枯燥的課題變得生動，獲得良好反響[1]。根據Digi-Capital預測，虛擬現實軟硬件市場規模將達到1500億美元，未來5年將實現超高速增長，虛擬現實依托移動互聯網等優勢呈現巨大發展潛力[2]。基于上述背景，本研究以野外求生作為科普教育內容題材，提出采用虛擬現實技術構建一款支持包括Web在內主流平臺的科普游戲案例，闡述虛擬現實與教育游戲載體結合的方法，以此作為互聯網+時代科普教育宣傳新范式。
二、理論基礎
本研究的游戲案例基礎理論為Mihalyi Csikszentmihalyi的心流理論（Flow Theory，有時也稱沉浸理論），心流（Flow）是一種在活動中因意識投入情境而進入到忽視其它知覺的愉悅狀態。研究表明，心流的產生，可通過調整游戲情境中的挑戰與能力以影響用戶心理狀態偏離焦慮與厭倦區，靠近心流區所激發[3]。
有別于常規媒體設計，虛擬現實游戲中的挑戰與能力，主要是經由虛擬現實3i特征（沉浸：Immersion，構想：Imagination，交互： Interaction）調整實現。當今虛擬現實的優勢在于沉浸（Immersion），可幫助用戶快速構建對虛擬環境的認知，是獲取心流的必要前提。基于虛擬現實的科普游戲首當需要考慮虛擬環境的真實程度，三維建模正是還原對象特征的優先選擇，可有效連接用戶行動與知覺，這也是目前絕大多數虛擬現實應用的首選呈現方式。構想（Imagination）體現設計者的創造思想，交代游戲的世界觀，在科普游戲中表現為當前知識內容的性質、意義、因果、參照等客觀事實。沉浸與構想的設計，加速了用戶對于科普游戲案例的熟悉過程，有利于沉浸階段中的目標設立。交互（Interaction）反映游戲的人機交互理念，是沉浸持續發生的重要階段。在科普游戲設計中，利用游戲的天然優勢――快速反饋保持用戶注意力的集中，并通過設計趣味性的游戲任務保持用戶參與動機的持續，同時在任務中設置與能力相平衡的挑戰以促進行動與意識的融合，引導用戶進入沉浸從而激發心流[4]。
三、游戲設計流程概述
基于虛擬現實的科普游戲的設計流程如圖1所示，分為設計、開發、應用三個階段。設計階段包含概念創意、游戲背景設定、游戲劇情設計、游戲任務設計、游戲關卡設計等，這部分工作由整個游戲團隊共同參與討論，并由游戲策劃人員將游戲設計思想編寫為游戲腳本，方便游戲團隊了解游戲的各個組成部分與游戲的分解，并制訂開發計劃，其重點關注游戲內容與教學內容融合。開發階段包含游戲三維建模、游戲程序開發等工作，由專門的美術人員、建模人員、音頻設計人員、編程人員等負責，致力于整個游戲程序的開發實現。應用階段包含游戲測試與推廣應用，分別由測試群體與市場管理人員負責，在游戲測試中通過判斷是否發生沉浸學習決定游戲修改或，目的在于保證游戲項目的質量以及順利推廣。
四、游戲腳本設計
游戲腳本（也稱游戲設計文檔），主要用于指導游戲項目的持續性、游戲主題的連貫性以及游戲開發的順利進行[5]。本研究的科普游戲案例腳本設計包含下列步驟：首先，討論決定概念原型，確定游戲的背景設定，保證科普游戲時空背景與現實的一致。其次，設計游戲劇情，創設出野外求生的形象情境，增強用戶的代入感。再次，設計游戲任務，將遇險自救的知識內容分解到各個任務，并與劇情主線走向融合。最后，設計游戲關卡，將自救技能的虛擬現實操作與游戲難度系數進行關聯并趨向平衡，利用互動設計理念優化關卡的人性化操作，以做到對大部分用戶的友好適應。
1.概念原型
本游戲案例的概念原型是，利用Unity引擎開發一款野外自救題材的科普游戲，強調三維場景的真實展示，在虛擬情境的交互練習過程中助其達到沉浸學習。鑒于目前頭盔沉浸式等虛擬現實類型對點擊、選擇等精確交互的不友好，且體感操控、增強現實式虛擬現實則對設備或場地要求較高，較高的成本不利于推廣，與科學普及面向廣大普通用戶的原則相悖；而桌面仿真式只需要普通的個人電腦、較小的物理空間就能夠滿足運行條件，基于上述原因，本案例在游戲模式上主要采用桌面仿真式虛擬現實技術進行開發。
2.背景設定
游戲背景設定主要用于描述游戲世界觀，本案例將其定位于現代時空下的戶外場景事件，主要交代故事的由來、用戶可以在游戲中具備何種程度的能力、世界是怎樣一種物理運行規則等背景，以此匹配用戶對于現代社會野外自救行為的認知習慣。
3.劇情設計
本游戲案例的劇情設定為主角與伙伴在叢林走失，依靠自救技能在叢林內冒險尋找伙伴的故事。敘事采用影視媒體常用的三幕式結構，易于用戶理解劇情。第一幕（Act1）講述游戲主角與伙伴走失，從而深入叢林尋找伙伴，確定了游戲的人物關系、所處形勢以及面臨的主要問題，所占內容比例較少[6]。這一幕主要在于吸引用戶的注意力，盡快將其引入游戲情境。第二幕（Act2）講述主角穿越叢林的密林區、水域區以及村莊，在每個場景地圖內完成自救冒險的故事，確立主角所面臨的主要問題以及與困難做斗爭的事件關系。這一幕作為游戲劇情的展開，占據游戲大部分的內容比例，給予用戶自由，允許其控制自己的虛擬現實游戲體驗[7]。第三幕（Act3）v述主角歷經艱險，成功找到伙伴，為游戲故事劃上結局。這一幕對用戶在游戲過程中的表現進行總結，通過游戲成就的反饋結束整個游戲。其地位相當于電影的，雖然篇幅內容不多，但是對于用戶的沉浸體驗非常重要，可以有效增強或持續激發心流。三幕式設定由于在影視媒體中應用較廣，用戶對其接受度較高，可較好理解游戲情節，便于教學內容的融入。
4.任務設計
與商業游戲有所不同，科普游戲的任務設計除了創設游戲趣味性，還需要兼顧游戲項目的科學性。因此，必須考量游戲性與教育性的融合問題，即游戲任務與科普知識如何有機結合。
在游戲性與教育性融合樣式處理上，本案例的游戲任務應用了“1主線任務+3子任務”的直線型任務結構，與三幕式劇情結構呼應，利于對游戲不熟悉的用戶理解教學內容的闡釋流程；并采用游戲設計中的模糊策略，將科普知識與游戲任務設計為一種“互為彼此”的交融狀態，緩解教學內容融入游戲內容的突兀感。游戲任務在前提上仍然遵循于游戲背景與劇情設定，確保用戶順利按照任務主線進行冒險，而知識內容則通過尋找游戲地圖的物理特征與野外自救知識的性質特征的聯結點將其融入到對應任務，實現樣式如圖2所示[8]，可以看到樹林、水域、村莊等場景內的任務均與相關知識進行聯結。例如，樹林中枝葉密集的物理特性決定其易致人迷路，而如何應對迷路的科普知識包含了指南針的使用、對陌生樹林內毒蛇的防患知識，通過兩者的關聯點將指南針與防蛇知識融入到樹林地圖的迷路任務。采用模糊策劃的好處是，可助科普與游戲主線吻合，避免產生知識點游離于游戲之外的情況，既保證了良好、完整的游戲體驗，又確保科學普及的正確性。
5.關卡設計
關卡作為游戲可玩性體現的環境，擁有分界線，入口與出口，以及一定的目標、開頭與結局等特征，一般包含地形、目標（任務）、情節、對手與NPC（非玩家角色）、物品道具等要素[5]。關卡在本案例中是用以劃分知識單元的重要依據，便于用戶了解自身的學習進度。本游戲案例的關卡設計（Stage）較為明確，以區域地圖為單位，劃分為叢林、水域、村莊三個關卡。每個關卡的目標導向均明確當前任務目標，關卡內的每件道具都與自救技能的練習存在關聯，始終考慮游戲的科普宗旨，如叢林關卡中的指南針道具就是為了鍛煉尋路技能而設置。此外，關卡中的地形、道具、挑戰、難題等資源都是逐漸呈現給用戶，以保持進入下一個關卡的樂趣。
五、游戲平衡設計
在本游戲案例中，游戲平衡的類型屬于玩家用戶/游戲性平衡（Player/Gameplay Balance），為了有效觸發心流，其重點在于調整游戲挑戰難度與用戶能力的相適應，以此提升用戶在游戲過程中的愉悅感，保持用戶的學習動力。具體的平衡技巧有以下幾種[7]：
1.保持設計動機一致性
確保游戲的核心玩法，使之保持科普游戲的純粹性，令游戲特征得到良好控制。若因為過度強調趣味性而加入太多不相關的游戲特征，容易分散用戶的注意力，且影響到科普宣傳目的，如在游戲《植物大戰僵尸》中，設計動機就是對抗僵尸、防衛家園，始終貫徹如一，最終獲得市場肯定。在本案例中，設計動機始終是以科普為導向，野外自救為內容題材，追求虛擬現實帶來的沉浸體驗，特征集小而精煉，游戲任務等各項內容均為保持游戲設計動機的一致性所服務。
2.概率統計
游戲中發生的不平衡現象存在個體性、偶然性，因此需要通過測試人員對游戲程序進行測試分析，確定數據是否存在群體性異常，進而使用數學工具改善原有游戲數值或公式，使之與多數用戶的能力水平匹配。例如，在本案例的渡河任務中，若100名測試人員內有60名均長時間無法完成任務且表現出沮喪情緒，則說明游戲難度可能偏高，需聯系游戲數值策劃、游戲程序員等討論、修改。
3.動態難度調整
游戲動態難度調整指的是依靠游戲系統對用戶的各種行為進行監聽，如用戶的操作方式、行為方式、判斷能力等信息，以此作為用戶的度量標準判斷用戶的能力水平，進而調整游戲的難度，如游戲《暗黑破壞神III》就根據用戶的角色等級自動調整游戲難度。在本案例中，這一措施的關鍵是，需確定環境障礙或威脅的數量、用戶的任務持續時間、任務完成度、操作有效率等參數，以這些參數為基礎構建游戲變量并形成度量標準，配合后臺監控系統即可作出及時的自動難度調整。
4.改善用戶選擇
游戲中存在多種類型的選擇，越靠近上層的選擇對游戲的影響越大。用戶最想要的是在游戲中獲勝，游戲設計者必須為其定制有意義的選擇，即對勝負產生直接或間接影響的選擇，如在游戲《掃雷》中，用戶每一次目標區的選擇都可能對生死結果產生決定性影響，其決策等級較高。在本案例中，對于科普知識傳達及游戲任務結果具有直接或間接影響的用戶選擇會得以保留，以保證游戲的趣味性、戲劇性。其它空洞的、無根據的、無關緊要的選擇都必須摒棄，避免用戶的無意義思考影響沉浸學習。
六、游戲交互機制
心流理論顯示，清晰的目標、及時的反饋等維度都屬于影響心流產生的條件，而這些正是游戲交互機制中的關鍵因素。Werner Wirth等研究者認為，沉浸的發生需要經由用戶在頭腦中形成游戲展示給他們的世界印象，繼而以游戲世界作為自己“在”哪里的參考點，最終獲得空間臨場感（Presence）[9]。因此，良好交互機制的設定也是維持沉浸的重要條件，可減少用戶對游戲的熟悉時間，有利于快速激發心流。結合上述理論，本游戲案例設定如下游戲交互機制：
1.清晰的目標
清晰的目標，要求游戲明確表達用戶參與游戲任務的原因以及要完成的目標要求。通過目標設定，用戶可以有效定位自己在游戲中的角色使命，更好的獲取游戲中的參考點，有助沉浸產生。在本游戲案例中，所設定的目標為主角在叢林中尋找失散伙伴，用戶以此在尋找過程中探索未知的地圖，并清晰表述于游戲的開場動畫內，為沉浸體驗奠定基礎。
2.及時的反饋
及時的反饋，指的是游戲必須就用戶參與的游戲行為給予實時或者幾近實時的清晰、準確的反饋[10]。反饋是電子游戲區別于其它多媒體軟件的最大特點之一，其傳達速度極快甚至密集，內容涵蓋環境狀態、人物狀態、能力狀態、物品狀態、NPC（非玩家角色）狀態、任務狀態等在內的游戲常見狀態。在本游戲案例中，以渡河任務為例，用戶可以實時觀察游戲HUD（抬頭顯視設備）界面所反饋的渡河里程、人物方向、浮力狀態等信息，正確評估自己的能力，掌握任務的完成進度，激勵用戶取得游戲的勝利。
3.信息的關聯展示
Werner Wirth等認為空間臨場感的發生，是經由各種線索形成對虛擬空間感知的定位，從而進行判斷，進入沉浸狀態的心理模型。這個前提是用戶在游戲世界中遇到的（線索）信息應該是有所關聯的，如在本案例中會遇到樹叢下的毒蛇，這種遭遇并不會產生突兀感，用戶只會覺得毒蛇增加了森林的危險性，制造了冒險的沖突感，游戲環境在用戶心中會產生更加立體的印象；但如果樹叢下露出的是“迪斯尼米老鼠”，整個游戲的嚴肅氛圍就會被打破，導致用戶思維可能跳出野外自救的范疇，構建出其它世界觀背景，從而影響到科普游戲的目標與動機。因此，信息的展示設置需要顧及到游戲對象間的關聯，對視覺、因果、行為完整性以及物品對象間的互動作用進行協調，促進臨場的沉浸。
4.操作方法的簡化
Alan Cooper等設計專家認為，面對一個陌生的系統，每個人在一段時間內都是以新手形式存在；隨后遷移到中間用戶，成為大部分用戶的代表，且最為穩定；最后僅有少數中間用戶會轉變為專家[11]。
基于虛擬現實的科普游戲案例，也遵循這種用戶曲線規律，鑒于科普案例的持續使用時間通常小于商業游戲，可以預計用戶層次會停留在新手與中間用戶為主。因此，在游戲進程的初期，通過簡化操作方法，讓新手快速進入熟悉階段，并助其無痛苦的成為中間用戶，具體措施有同時支持鼠標左鍵單擊行走與鍵盤（WASD鍵）控制四向行走，支持滾輪縮放視角、右鍵選擇視角、任務自動尋址等為用戶普遍認可的三維游戲操作。在游戲進程的中后期，為穩定的中間用戶優化操作體驗，具體措施有設置易被發現的導航與功能交互區，提供側邊、半透明、自動移除等形式的工具提示條，永久支持調用的操作幫助界面等。通過上述操作方法的簡化，可保證大部分用戶對于游戲案例不存在使用障礙，有效增加新手成長為中間用戶的信心。
七、游戲程序開發
游戲程序的開發實現主要包含兩部分，首先采用3dsMax進行三維建模，再使用Unity引擎開發與游戲程序。期間所用到的媒體素材則由專門多媒體軟件設計實現，如圖片采用Photoshop設計，音頻采用Audition設計。
1.3dsMax三維建模
本案例中的游戲角色、物品道具、植被建筑等對象均采用3dsMax進行建模。物品道具與簡單的建筑主要采用內置模型建模，使用基本幾何形體和擴展幾何形體快速實現。相對復雜的植被建筑采用復合對象建模，對基本模型對象進行合并與修改，采用變形、連接、地形、散布等方法構建。對于最為復雜的人物、動物等模型，采用網格建模法對其設計，主要從頂點、邊和面進行精細化編輯；其中部分復雜的布線（如臉部），借助Photoshop繪制二維參考圖導入3dsMax作為底圖，實現三維布線繪制。最后，使用UV貼圖方法進行貼圖，VRay插件進行渲染，完成模型的設計工作。
2.Unity游戲開發
Unity引擎是Unity科技公司開發的支持三維虛擬現實、三維游戲等互動內容的綜合性開發工具，兼容Windows、Mac、iOS、Android、WebGL等21種主流平臺，開發周期短，對虛擬現實支持良好，極為適合作為開發科普游戲案例的首選平臺。
本案例的Unity開發流程如圖3所示，包含場景繪制、參數設置、C#編程、美化渲染等工作。
首先，導入模型、音頻、UI（User Interface）等素材文件，做好分類管理。其次，創建Terrain對象，繪制地形，設置材質紋理，并將植被、建筑等模型插入到場景，通過調整⑹完善地圖外觀。接著，按照角色、NPC、物品道具等門類，插入到場景中對應位置，以及添加碰撞體，為角色各類動作設置動畫。然后，為全局事件、動作事件等編寫C#腳本，綁定到場景中的指定對象，具體包含角色的視角控制、角色的移動、角色與任務對象的碰撞交互、UI組件的數據顯示、游戲成就記錄保存等，實現游戲案例中的各種交互功能。其中，應用Unity自帶的Nav Mesh Agent組件，對地圖對象進行烘焙與設置行走區，為角色與NPC等對象在碰撞半徑范圍的自動響應觸發，以及實現標記節點的自動追蹤等智能功能提供支持，提升游戲的人工智能。此外，值得一提的是對于人稱視覺的統一化設計以及交互操作的簡化，可為引入Google VR SDK預留接口，若頭盔顯示器條件足夠成熟，只需要將主攝像機添加Google VR SDK的StereoController組件即可創設立體視覺。最后，為場景添加粒子特效、天空盒，渲染美化視覺，為支持Windows、Mac OS、Web等主流平臺的應用程序，可直接本地運行或依托Unity Web Player在瀏覽器中解析運行，保證程序的強大兼容性。最終效果如圖4所示。
八、結束語
虛擬現實與沉浸的交集歷來是用戶關注的焦點，在2016年更是掀起市場熱潮，本研究即基于此背景，采用Unity引擎開發基于虛擬現實的游戲案例，將其應用于科普教育領域，豐富原有的科普教育資源，提升教學效果。優秀的游戲設計，可以更好地發揮虛擬現實技術的優勢，有助用戶達到沉浸、激發心流。
展望未來，科普游戲的創新方向也許是與虛擬現實、增強現實的混合應用，如將本案例中的迷路任務進行增強現實設計，可用手機攝像頭掃描印有指南針的照片，屏幕立刻呈現三維指南針模型的虛擬現實交互操作，在身臨其境的基礎上更易克服眩暈這一典型問題，突破教育游戲的技術普及型問題，這值得教育游戲設計者去實踐研究。
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[10]胡沫.交互設計對游戲沉浸感的影響[D].杭州：浙江大學，2011：23.
關鍵詞：中職；專業特點；語文教學
中職教育與普通高中教育的最大區別在于中職教育是專業教育、就業導向教育，因此，各類課程與普高存在著較大區別。可是，由于我國的中職學校相當一部分是由普高轉化而來，教師也主要是由普教系統培養而來，這使得部分中職教師在教學中形成了強大的思維定勢和教學習慣，難以適應中職教學的實際要求，語文教學更是如此。在實際教學中，中職教師大都還按照普高的方法開展中職語文教學，這就產生了矛盾和沖突，教師會抱怨學生基礎太差、無心向學，學生即抱怨語文課太枯燥、學無所用。如何破解這一難題，以使中職語文教學更加符合實際，也更適應學生的需求？筆者認為，結合學生專業開展語文教學是一條科學、切實可行的道路。
一、結合專業開展中職語文教學的必要性
1.結合專業開展中職語文教學，是語文學科工具性、人文性的必然要求。
《中等職業學校語文教學大綱》中明確指出：“工具性與人文性的統一，是語文課程的基本特點。”工具性方面，除普通的語言應用能力要求外，還要求“為綜合職業能力的形成，以及繼續學習奠定基礎”“以適應就業和創業的需要”；人文性則要求“提高學生的思想道德修養和科學文化素養”“為培養高素質勞動者服務”“促進職業生涯的發展”。由于不同的行業，不同的就業目標崗位，其語文應用的形式和特點不同，從業人員未來職業生涯的發展特點也不同，這就要求中職語文教學要有針對性，要結合專業進行教學，才能激發學生的學習興趣，符合學生就業、創業需求，也才能為學生的未來生涯發展奠定良好基礎。在工具性方面，如旅游、幼師專業要加強口語表達的訓練和提高，文秘專業要強化寫作能力的訓練和要求，計算機、動漫專業的學生要加強書法、字體知識方面的培養，教會學生選擇合適的字體、字號，從而編排出美觀得體的版面。在人文精神方面，服務類專業可側重培養熱情、用心服務的觀念，而加工制造類專業可側重培養其科學、嚴謹、細致、認真的素質。這些就要求中職語文教學要具有針對性，要結合學生的專業開展教學。
2.結合專業開展中職語文教學，可激發學生學習語文的興趣。
興趣是最好的老師，“知之者不如好之者，好之者不如樂之者”，如果學生對語文課感興趣了，教學自然就好組織，效率、效果也會大幅提升。中職生所學的專業是中考時志愿選擇的結果，整體上反映了學生對于未來的職業取向。那么中職生對于與其未來就業、職業、行業相關的知識會比較有興趣。中職教師如果結合學生的專業特點來開展語文教學，讓學生意識到語文也是與其未來的工作息息相關的，自然能激發起學生學習語文的興趣。
3.結合專業開展中職語文教學，可發揮語文為專業服務的功能。
從中職教育的課程體系看，所有課程，從整體看都是為學生的未來的職業服務的。雖然從功用上、內容上有相對的學科劃分，但其總體目標，從宏觀上是一致的。因此，語文自然也要為學生的職業服務，為學生的專業服務。除此以外，語文教學還承擔著培養學生的基本人文素養、語言交流能力的職能，為學生的綜合素質、未來發展服務，這與為專業服務是相輔相成的。因此，結合專業開展中職語文教學，可進一步激發語文教師為專業培養和發展服務的觀念，進一步發揮語文為專業服務的功能。
4.結合專業開展中職語文教學，可進一步體現因材施教的教育思想。
學生的專業不同，其語文基礎、習慣和現有語文能力、語文的價值或選擇取向自然不同，同一個專業的學生從整體上看往往具有相似、相近的特征。專業內的整體共同特征和專業間的巨大差異，也要求語文教學結合實際情況采取的不同策略和方法。如文秘類、財經類、旅游類和幼師等專業的學生，一般語文基礎較好，語言表達能力也比較強，機械類、電子電工類、計算機類等專業的學生語文基礎普遍較差。美國發展心理學家霍華德?加德納教授的多元智能理論認為，我們的智能是多元的，各種智能只有領域的不同，而沒有優劣之分或輕重之別。多元智能理論強調每個學生在智能方面是存在差異的，每個學生都有可資發展的潛能。基于此，教師不難發現很多中職專業的學生也并不是所謂的差生，只是擁有不同類型的智能而已，每個學生都有自己的思維和學習優勢。例如，我們不能認為電子類專業的學生比財經類的學生差，只是智能類型不同而矣。因此在教學中，教師要采用合適的教學方式和方法，讓學生選擇自己喜歡的學習方式，充分發揮自己的智能優勢。筆者認為，教師認識到中職生基于多元智能理論的差異的客觀存在是中職語文結合專業開展教學的起點和依據。
綜上所述，結合學生專業開展語文教學不但是職教系統外在的要求，也是以生為本的內在要求，是由中職語文教學的特定功能和目標決定的。
二、如何結合學生專業開展中職語文教學
中職語文教師，作為直接面向學生的教學組織者，如何結合學生的專業特點開展語文教學呢？結合當前中職教學的實際，可主要從以下幾個方面入手。
1.增強結合專業開展教學的自覺性，從我做起。
教師要從思想上認識到結合中職專業開展語文教學是中職教育深入發展的必然，也是語文達到教學目標的內在要求。筆者了解到，某些條件較好的學校已對結合專業開展語文教學進行了相關規劃和組織，如有的學校的語文教研室比較成熟，教師們常共同研究、探索教學重難點，在這種環境下，教師比較容易參與其中，也比較容易在語文教學中結合專業來開展教學。相反，有的學校沒有這種研究氛圍，那么教師要實施起來就相對困難。但即使如此，教師也不能只作等待、觀望。教學是刻不容緩的，如果沒有良好的外部條件，教師就要從我做起，從日常教學做起，增強結合專業開展教學的自覺性，只要有這種結合專業開展教學的理念，并注重相應的策略，也是可以在語文教學中達到相應的效果的。
2.深入了解各專業的特點與需求，為結合專業開展教學奠好基礎。
語文教師對中職專業的了解往往不深，他們認為這與自己的課程關系不大，很多教師認為只需要知道這個專業的學生是男生多還是女生多就可以了。其實，這是遠遠不夠的，要結合專業開展教學就要深入了解相關專業，分析其特點與相關需求。根據目前中職教育的實際，主要需要了解以下幾個方面：①專業培養目標，即這個專業要培養什么樣的人，學生主要的就業目標、崗位是什么，主要培養學生具備什么方面的知識和技能；②專業的課程體系，即主要開設哪些課程，核心課程有哪些；③崗位主要工作任務，即學生走上工作崗位后的主要工作內容是什么；④行業職業崗位發展規律，即學生畢業進入行業后的崗位上升路線是怎樣的。語文教師要了解專業的以上相關情況，可通過以下的部門和人員來進行了解：①專業部――通過專業部可了解專業規劃，課程體系等；②學校的招生就業辦公室――可向其了解學生就業崗位及相關情況，了解學生職業發展規律；③校企合作相關企業、行業協會、就業企業等――了解主要生產、服務任務，對學生能力需求，對學校培養意見、建議等；④相關班主任、專業課教師――了解學生相關語文培養需求，學生對語文課的反饋意見、建議；⑤其他語文教師――交流結合專業開展語文教學的思路和方法，分析不同專業學生的不同特點。教師在了解過程中可以采用交流、訪談、問卷等多種形式，收集、分析有關數據和信息。只有深入了解專業的相關情況和需求，了解學生的特點，才能為教學設計和改革確定目標和方向，才能為結合專業開展語文教學的探索和實踐奠定扎實的基礎。
3.選擇合適的教學內容，有針對性地組織語文實踐活動。
（1）在現有統編教材的基礎上，可以根據專業培養、就業崗位的需要，補充與專業相關的教學資料。現有教材中一些與時代、專業相距較遠的可以留作自讀。另外補充一些體現行業發展的、接近學生未來崗位需要的課文和其他教學內容。如計算機類專業的學生可補充一些體現當前信息技術最新發展的科普文章，汽車運用與維修專業可補充一些汽車新型、新能源汽車的科技文章，財經類專業可補充當前電子商務方面的新聞或文章，電子類專業可補充一些智能機器人、人工智能等方面的科普文章，藝術類專業可補充一些藝術大師的散文或藝術評論等。有補充有舍棄，都是圍繞為專業服務，為學生的就業和未來發展服務。
（2）可收集、編印一些與專業相關的語文閱讀材料作為學生的輔助學習材料。教師可組織、指導學生進行課外閱讀，作為對課堂教學的補充。
（3）結合專業，突出、強化培養不同的語言交流方式。如加工制造類專業學生的邏輯能力強，可突出一些實用類的應用寫作能力培養，如工作計劃、總結，科技制作說明，工藝流程說明，工作方案、報告等；服務類專業則突出口語表達訓練，如人物介紹、產品介紹、景點介紹，寫作方面側重記述事件過程、表情達意訓練。
（4）結合專業，開展特色語文實踐活動。如旅游專業可組織導游解說訓練、演講比賽等；幼師專業可組織講故事表演、詩歌朗誦比賽；文秘專業可舉行快速作文訓練、書法比賽等；電子類專業可組織某電子產品的調查分析報告活動；計算機類專業可組織電子手抄報、個人網頁設計、集體活動的多媒體記錄與解說等制作，還可評比學生博客、微博等。有的語文實踐活動甚至可以在校外、實習企業、工作場景中開展，這樣，語文教學就有了更廣闊的舞臺，也更貼近實際應用。
4.針對不同專業，采用不同的授課方式、組織方式。
傳統的課堂教學方法比較單一，束縛了學生的主觀能動性和個性的張揚。結合學生專業開展語文教學需要教師根據專業的不同，采用靈活多樣的教學方法，最大限度地調動學生學習的積極性，從而挖掘學生的潛能。例如，對于同一首詩歌的教學，對幼師、旅游等專業的學生可以采用配樂朗誦法，讓學生充分發揮自己口語表達方面的優勢，通過聲情并茂的朗讀把自己對詩歌內涵的領悟表現出來；工藝美術、裝潢設計等專業的學生則可以讓他們充分展開想象把詩歌的意境用手中的筆畫出來；而計算機、動漫專業的學生也可以充分利用他們的專業優勢，把自己對詩歌的把握設計成動漫作品在課堂上進行演示。同時，教師還要根據班級人數的多少，靈活地改變教學方法。如對人數多的班可以采用集體或分組朗誦法，增強集體意識，培養合作精神；而對人數較少的班則可以采用朗誦比賽法，讓每位學生的才能都得到展現和發揮。
總之，結合學生專業開展中職語文教學，既是必要的，也是可行的，這是中職語文教學的目標和方向。語文教師在教學中要結合學生專業靈活處理教學內容、采用合適的教學方法和手段適應學生的專業差異，從而切實貫徹“以服務為宗旨，以就業為導向”的指導思想，以學習者為中心，以能力為本位，按需施教，突出職教特色，盡可能滿足不同專業的中職生對語文學習的不同需求，從而讓每位中職生都能學有所長，學有所成。
（作者單位：中山市中等專業學校）
參考文獻：
