何怡 陶然

大连交通大学

随着垃圾分类在我国的逐渐普及，越来越多的城市将面临城市垃圾处理系统的升级带来的生活困扰，垃圾分类的相关知识已经成为当前科普教育的一员，培养“会分类，分好类”的公民涉及成年人、青少年以及儿童群体。目前，针对成年人与青少年群体已经形成基本的垃圾分类教育规范，我国有27个城市实现了垃圾分类教育，33个城市编写相关读本。但是，现有的教育方式不能满足儿童的认知需要，通过虚拟现实的交互方法形成真实的应用场景再现，让枯燥的垃圾分类教育变得更加有趣，探索科技辅助儿童教育的新方式。

一、儿童视觉认知

针对幼教领域进行专项VR游戏研究，本课题通过查阅大量儿童学习习惯与学习特征的相关资料，对儿童的视觉图形记忆进行综合比较分析，通过对色彩、图案的设计分析儿童的兴趣喜好，建立儿童年龄与认知习惯的对照图谱，用于VR场景及垃圾贴图设计使用。将学习习惯结合生理与认知特征，将VR操作的难度与游戏关卡对应，建立适用亲子共同体验的沉浸式垃圾分类教学体验模式。

VR交互为三个部分：一是通过浏览、动画等植入形式对垃圾分类进行展示；二是通过游戏对垃圾的种类及投掷的方式进行判断，以交互的方式实现游戏操作；三是通过模拟场景的交换达到难度升级。项目在操作上没有过多复杂的设置，玩家只需要瞄准垃圾桶，进行投掷，游戏依据垃圾投掷分类的正确性予以计分奖励，技术操作难度小，符合儿童的认知和操作水平。

二、方案制定

游戏锁定生活垃圾，设置为厨余、可回收物、有害和其他垃圾四大类别，分别设计对应的游戏场景与交互模式。游戏可满足多人联机模式，专设亲子模式和教学模式，可以应用于家庭教育、科普教育机构等领域。VR技术可以再现客观存在的或者不存在的情景，研究方面相较于传统教育具有以下几个方面创新点：第一，构建的三维场景符合儿童生理、心理认知。以四大基本品类内容为依据，从而帮助学习者直观地理解学习内容。同时，场景声音系统的设计能够和场景贴合，游戏系统音量较为合理、适当，对话声音清晰并配合故事情节的需求。第二，为儿童提供个性化学习服务，锻炼儿童自主学习能力。对学习者的学习情况进行有效的、及时的反馈，可以有效提升学习者自主探究学习的效果。让学习者在VR学习环境中得到类似真实环境的一对一学习指导，进而促进学习者的有效学习。第三，VR游戏打造高效率学习。对于开发学习者的规划能力和策略性思维能力，VR技术可以达到非常显著的效果。一方面，VR能够“占领”学习者的视觉、听觉甚至触觉等多个感觉通道，通过多感官的调动可以充分达到学习效果；另一方面，VR使学习者置身完全虚拟的场景中，让感官集中在场景内，让学生“沉浸”在与学习内容的交互过程中，隔离了外界干扰，很难走神，这是高效率学习的前提。第四，护眼机制更加注重儿童眼部健康。本游戏内置智能时间调节系统，家长可设置孩子游戏时间，到达预定时间，系统提示关闭游戏。

三、制作流程

第一，制作各种垃圾的数值模型。分别有可回收垃圾、其他垃圾、厨余垃圾、有害垃圾。模型共32个。技术难点在于模型的面数，面数太大会影响后期交互的速度与识别，所以人工控制模型面数是至关重要的。第二，制作垃圾模型的贴图及材质。四种垃圾贴图分别在网上搜集，主要网站为百度、花瓣等，制作贴图时需要注意的难点为展UV，具体在3d Max软件上执行。在3d Max三维建模软件中对垃圾分类游戏所需要的各类生活场景中的物品、生活用品等进行三维建模，通过Photoshop等图形图像处理软件绘制贴图，最后将三维模型导入Unity3D中。第三，游戏场景搭建。主要是在Unity3D中用制作好的垃圾模型、场景模型等进行搭建。第四，编入程序。使之具有可玩性，把所有的模型、贴图用英文命名后导入Unity3D中，并编写程序。安装头盔式VR眼镜（如HTC VIVE等）、操作手柄等驱动程序，安装VRTK、SteamVR等插件。利用UGUI制作游戏开始界面、加载界面、游戏菜单栏、按钮、各种模块面板灯界面。通过C#语言编写虚拟游戏功能脚本代码。第五，后期处理。后期处理主要为UI界面的绘制，具体在Photoshop中制作。第六，维护更新。在前期测试部分将所有的脚本进行预演，找出相关bug，并进行维护、更新，提升玩家体验。在后期游戏上线后，委派专门系统维护人员进行系统的修改与维护。第七，用户黏性解决方案。融合通关模式，并加入奖励制度，通过社会对垃圾分类知识的重视和宣传也为本游戏带来隐形宣传，融合多种游戏模式，例如，养成类、格斗类、换装类，以此增加本游戏用户黏性。

四、游戏特点

一是本项目设计以沉侵式交互方式为主，通过虚拟场景仿真再现加强生活性和体验性；二是主题紧密贴合垃圾分类相关政策，对于丰富儿童垃圾分类教育具有应用价值；三是针对不同年龄段的游戏场景设计不同的风格，趣味性与可玩性具有一定保障，可以进行商业上的进一步开发；四是游戏主体本身具有较高自由度，可变更玩家形象，嵌入城市文化特色，融合多种游戏元素，例如，养成、格斗、换装等。

五、结语

将VR技术与生活知识学习相结合，从小培养生活习惯。通过VR线上平台可以搭载不同的优秀模块，更利于科普知识的学习和体验。以VR交互为模式的全新的知识学习方式，更加符合儿童生理和认知的特点，多人同时在线的场景互动也可以解决教学场地的问题，节约教学成本。通过游戏设计，吸引孩子们对垃圾分类的关注与执行，从而培养对垃圾分类的意识，进而逐渐提高城市居民整体素质，改善社会环境，引起公民对环保的重视。