基于Web的3D教育游戏的研究与设计

论文摘要

随着社会的变迁、科技的发展和学习理念的进步,游戏化学习和移动学习成为信息时代重要的学习方式。特别是Web应用和虚拟现实技术的迅速发展与有效整合为人们认识世界和掌握知识提供了新的途径。Web应用的跨平台优势和3D媒体的虚拟特性将使得在线教育、游戏化学习得到前所未有的快速发展和广泛应用。同时政府机构与专家学者的积极引导和广泛参与,使得教育游戏的研究与设计成为社会各界关注的热点。这一切为教育游戏的理论研究奠定了良好的理论基础,也为其设计开发提供了切实可行的技术支持。然而目前许多教育游戏没有很好的把握教育与游戏的平衡,只是机械地把文字、图本、二维动画和视频简单相加,对跨平台应用的支持较差,不能满足随时随地的移动学习的需要。为此,如何充分整合Web平台、虚拟现实技术和3D媒体,为学习者构建一个虚拟化和移动化的基于Web的3D教育游戏成为一个亟待解决的课题。本文综合运用文献研究法、案例研究法和软件工程等多种研究方法。首先在相关文献研究的基础上,系统地梳理教育游戏国内外研究现状和发展趋势。在此基础上对教育游戏的产生、定义、内涵进行了探究,对基于Web的3D教育游戏的概念作了科学的界定,并对基于Web的3D教育游戏的特征、外延、教育价值进行了系统的分析。同时,从学习理论、游戏理论和技术理论三方面全面研究相关的理论基础,分析了Web技术标准、3D建模技术和集成交互技术等关键技术,对设计开发基于Web的3D教育游戏的可行性进行了分析。最后,从系统目标、设计原则、设计模型和功能模块等进行了总体设计,并从教学设计和游戏设计两个维度提出了一个详细的设计方案。本研究旨在解决学习资源匮乏、媒体单一的问题,尝试提供一种跨平台的虚拟学习环境和游戏化的学习方式,从而更好地激发学习者的内在动机、优化学习过程与效果、促进学习者自主、愉悦的深度学习。最终提出了构建基于Web的3D教育游戏的技术框架和设计模型,完成了一个详细的设计方案。本课题研究的意义在于一方面丰富了教育游戏研究和设计的理论,为研究人员整合软件技术与媒体资源,探索教育与游戏的科学融合提供新的思路与方法。另一方面拓展了Web应用平台和3D技术的应用范围,为设计人员应用前沿技术设计开发教育游戏提供借鉴与参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究的背景与问题
• 1.1.1 研究的背景
• 1.1.2 问题的提出
• 1.2 研究的内容和框架
• 1.2.1 研究内容
• 1.2.2 论文框架
• 1.3 研究的策略与方法
• 1.3.1 研究策略
• 1.3.2 研究方法
• 1.4 研究的目的与意义
• 1.4.1 研究目的
• 1.4.2 研究意义
• 2 教育游戏的国内外研究现状和发展趋势分析
• 2.1 教育游戏国外研究现状与发展分析
• 2.1.1 教育游戏的概念研究
• 2.1.2 教育游戏的教育价值研究
• 2.1.3 教育游戏的设计开发研究
• 2.1.4 教育游戏实践应用
• 2.2 教育游戏国内发展现状与成果研究
• 2.2.1 教育游戏内涵的深入探讨
• 2.2.2 教育游戏的教育价值、功能的研究
• 2.2.3 游戏与教育相结合的层次问题研究
• 2.2.4 教育游戏设计开发的研究
• 2.2.5 教育游戏实践探索
• 2.3 本章小结
• 3 教育游戏概述
• 3.1 教育游戏的产生
• 3.1.1 教育
• 3.1.2 游戏
• 3.1.3 教育与游戏
• 3.1.4 教育游戏
• 3.2 教育游戏的定义
• 3.2.1 国外的定义
• 3.2.2 国内的定义
• 3.3 教育游戏的内涵
• 3.3.1 教育游戏是一个学习环境
• 3.3.2 教育游戏是一种教学手段
• 3.3.3 教育游戏是一类媒体资源
• 3.3.4 教育游戏是一种学习方式
• 3.4 基于WEB 的3D 教育游戏的概念界定
• 3.5 基于WEB 的3D 教育游戏的特征研究
• 3.5.1 游戏性特征
• 3.5.2 教育性特征
• 3.5.3 技术性特征
• 3.5.4 艺术性特征
• 3.6 基于WEB 的3D 教育游戏的外延探讨
• 3.6.1 电脑游戏、网络游戏与网页游戏
• 3.6.2 教育软件、益智游戏与游戏课件
• 3.7 教育游戏的分类
• 3.7.1 按教育游戏形式分类
• 3.7.2 按教育游戏版本分类
• 3.7.3 按教育游戏支持运行平台分类
• 3.7.4 按教育游戏规模分类
• 3.7.5 按教育游戏内容分类
• 4 基于WEB 的3D 教育游戏的理论基础
• 4.1 学习理论
• 4.1.1 人本主义学习理论
• 4.1.2 建构主义学习理论
• 4.1.3 情境认知学习理论
• 4.1.4 沉浸理论
• 4.2 游戏理论
• 4.2.1 游戏学习理论
• 4.2.2 游戏教学理论
• 4.2.3 游戏设计理论
• 4.3 技术理论
• 4.3.1 软件工程理论
• 4.3.2 虚拟现实理论
• 4.3.3 Web2.0 理论
• 4.4 本章小结
• 5 基于WEB 的3D 教育游戏的关键技术
• 5.1 WEB 技术标准
• 5.1.1 HTML5 标准
• 5.1.2 WebGL 标准
• 5.1.3 Web3D 标准
• 5.2 3D 建模技术
• 5.3 集成交互技术
• 5.3.1 Unity3D 技术
• 5.3.2 VS2010 平台
• 5.4 编程语言
• 5.5 本章小结
• 6 基于WEB 的3D 教育游戏的总体设计
• 6.1 可行性研究
• 6.1.1 技术可行性
• 6.1.2 经济可行性
• 6.1.3 法律可行性
• 6.1.4 运行可行性
• 6.1.5 社会可行性
• 6.2 总体设计
• 6.2.1 设计目标
• 6.2.2 设计原则
• 6.2.3 设计模型
• 6.2.4 体系结构
• 6.3 功能模块
• 6.4 本章小结
• 7 基于WEB 的3D 教育游戏的教学设计
• 7.1 教学媒体的选择
• 7.2 学习内容的设计
• 7.3 学习目标的选定
• 7.4 教学评价的设计
• 7.5 学习策略的设计
• 7.6 本章小结
• 8 基于WEB 的3D 教育游戏的游戏设计
• 8.1 交互系统设计
• 8.1.1 交互界面设计
• 8.1.2 交互方式设计
• 8.2 激励系统设计
• 8.3 评价系统设计
• 8.4 任务系统设计
• 8.5 本章小结
• 9 总结与展望
• 9.1 研究成果
• 9.2 问题与不足
• 9.3 进一步的研究
• 参考文献
• 附录A 研究中的有关术语说明
• 在学研究成果
• 致谢