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【摘 要】
教学游戏是寓教于乐的一种典型有效的学习方式。本文将游戏引入精品课程网络学习平台，构建了网络课程的游戏化系统的总体框架，并利用Virtools虚拟现实开发工具进行了教学游戏的设计与开发。
【关键词】教学游戏；虚拟现实；精品课程
【中图分类号】 G40-057 【文献标识码】 B 【文章编号】1009—458ｘ（2011）07—0076—05
一、VR技术及开发工具概述
VR技术 (Virtual Reality，虚拟现实技术)是一种高度仿真的模拟人在自然环境中视、听、动等行为的人机界面技术。VR技术通过多媒体传感交互设备使人进入一种虚拟的环境，产生身临其境的感觉。这种虚拟环境通过计算机生成，它既可以是真实世界的模拟体现，也可以是构想中的世界。
虚拟现实技术的迅速发展和应用，出现了应用于该技术的各种开发工具。其中Virtools 技术以其强大的三维引擎功能逐渐得到了更多专业人士的信赖。Virtools是法国开发的一款功能强大的商业软件，广泛应用于数字教育、3D动画多媒体、3D/VR电子商务、3D医学研究、工业协同设计、虚拟导览、3D游戏开发等领域。
Virtools具有灵活、易操作的特点，提供了超过600个的行为交互模块 (Building Blocks，简称BB)，这些模块可以重复使用，极大的加速了生产过程，降低了生产成本。Virtools采用流程图式的编辑接口，开发人员只需要拖曳所需要的行为交互模块就可以构建出复杂的互动应用程序，有效缩短了开发流程。Virtools的模型输入简便，支持多款3D动画软件制作模型，支持多种格式的图片、视频和声音文件的导入。Virtools的制作成果可以通过多种方式播放执行，可用Virtools专属程序执行。它可以与任何支持ActiveX的产品整合，甚至编译成标准可执行文件。Virtools可以使用脚本流程图(Schematic)、VSL、SDK三种方式进行开发，除了自身的 3D/VR开发平台Virtools Dev以外，还包括 Virtools server（网络服务器模块）、 Physics Pack（物理属性模块）、AI Pack（人工智能模块）、 VR Pack（沉浸式平台）和Xbox Kit（Xbox开发模块）5个可选模块。[1]
二、网络课程教学游戏设计
1. 游戏引入网络课程教学平台的表现模式
将游戏整合到网络课程教学平台中通常可采用整合模式或独立模式。整合模式指将游戏设计思想渗透到网络课程教学平台的各个功能模块，即网络学习平台的各个功能模块以游戏的形式联系起来。由于此模式过多地涉入游戏，学习者完全沉浸在游戏的世界里，容易引起学习者沉迷。在设计中还要考虑各个游戏模块之间的联系，增加了设计的难度。独立模式就是在原有网络学习平台的基本功能模块中选取一个或者几个模块加入游戏的设计思想，以此来吸引学习者的学习兴趣，提高学习的积极性。目前，网络课程学习平台基本都拥有教学资源、练习与测试、讨论与交流等功能模块，可以选择其中的一个或几个模块进行游戏化设计。[2]本文选择练习与测试、讨论与交流这两个知识和结构比较容易和游戏相结合的模块进行设计，如图1所示。
本研究将练习和测试模块设计为一个角色闯关游戏，采用任务驱动教学理念，让学习者接受任务，开始独自答题，在闯过每个关口或比赛获胜时，学习者都会得到相应的分数或等级作为奖励。等级或分数越高，学习者在游戏中的权限也越大。闯关和比赛题目的设置与教学资源模块的知识相联系，有一定的难度等级，表现形式富有趣味性和现实性，从而引起学习者答题的兴趣，促进学习者主动学习。
2.《计算机辅助教育》网络课程教学系统游戏化设计
本研究在省级精品课程《计算机辅助教育》的网络教学平台中，针对CAI课件设计的案例，开发了一个用于练习自测的RPG教学游戏——《寻药探险记》，通过游戏，让学习者完成学习任务。该游戏主要通过学习者与怪兽战斗（即测验）来实现，如果学习者在规定时间内完成所有题目，并全部正确，可进行下一关，若答错50%题目则表示失败，自动进入网络交流平台进行讨论和学习。
该游戏系统主要包括基于VR技术的教学游戏部分和基于Blog的交互学习部分，设计流程如图2所示。教学游戏的设计流程可分为教学设计、功能设计、开发实现、测试评价四个阶段。交互学习模块融合了Blog、AJAX、RSS等关键技术，通过向网络学习者显示学习知识，促进了学习者之间的交流协商，学习者可在讨论中找到问题的答案。
3. 教学设计
教学设计是教学游戏开发过程中的重要环节，是确保教学游戏教育性的关键，主要包括教学目标的确定，教学内容的选择和教学对象分析等方面。[3]
（1）教学目标确定
教学目标分析是开发教学游戏的基础，在教学游戏中，游戏任务激发了学习者的游戏动机，驱动并维持游戏活动，如图3所示。与教学目标构成直接因果关系的是游戏任务。教学目标与游戏任务有机融合以及让游戏任务蕴含教学目标之中是教育与游戏相结合的关键。[4]因此，在对教学目标进行分析时，“课程目标”设计为游戏的目的和任务，即掌握计算机辅助教育的基本理论和多媒体CAI课件设计方法。
（2）教学内容选择
选择适于游戏表征的教学内容是教学设计的核心要素。适于游戏表征的知识可以激发学习者的学习热情，增加学习效果，如果不适于游戏表征的知识生硬的与游戏结合，则会造成游戏与学习严重脱节，学习者的学习效果也会大打折扣。《计算机辅助教育》这门课程，比较适合选择题、填空题等客观形式的考查，不易实现主观操作题的判断。
（3）教学对象分析
网络课程教学系统的游戏资源主要针对学习者的自主学习，因此游戏设计之初必须对教学对象进行全面了解。除了分析学习者已具备的知识、技能，还要分析学习者的年龄、性别等特征。不能只看学习者学过什么，而要看学习者掌握了哪些内容，并分析学习过程中出现的问题，尤其是分析学习者对知识内容的理解。《计算机辅助教育》是大学本科课程，很多学习者存在实验操作粗糙、理论知识欠缺的问题，因此，在制作教学游戏时，应重点考察理论知识及操作能力，以帮助学习者掌握多媒体课件的制作方法。
4. 游戏设计
（1）游戏结构设计
游戏结构设计精确与否，会直接影响到整个游戏的制作。本游戏涉及的教学内容有四个章节，采用任务驱动的模式设置了四个关卡。学习者进入游戏后，首先接受第一个任务——寻找天山雪莲，游戏开始。游戏场景转到天山，学习者寻找守护天山雪莲的怪兽，在寻找过程中，学习者可查阅知识宝典进行学习，遭遇怪兽后，进行战斗（测试），如果学习者在限定时间内顺利答对所有题目，则战败怪兽，接受下一任务，直到四个任务全部完成，结束游戏。如果学习者答错了50%的题目，则战败自动转到基于Blog的交互学习模块，与其他学习者进行交流、协商，共同学习知识，提高能力，然后再与怪兽战斗，直至胜利。游戏结构图如图4所示。
（2）脚本及细节设计
游戏脚本通常被认为是游戏的灵魂。本研究设计的是一款RPG（角色扮演）任务过关游戏。情节的交代以片头和片尾滚动出现的字幕来表现。案例的脚本及细节设计包括游戏类型、故事背景、游戏情节、人物角色、对话、教学内容、操作方式、界面要求、帮助设置、知识库设置、对话设置等方面。
（3）Virtools角色及场景设计
角色扮演类教学游戏人物分为玩家角色和非玩家角色两类，玩家角色是学习者在游戏中的替身，学习者操作角色完成游戏中的活动，需要精细地设计和制作。 设计角色时首先要从故事背景来考虑，了解故事情节和学习者的兴趣爱好，勾画出该主题下角色的体态特征。从人物造型、形体特征、神态、衣着、色彩的指定和三视图等方面来进一步完善游戏角色并塑造人物性格。
角色动作在游戏中的地位不亚于角色造型本身，在教学游戏中，角色的动作的设计要规范准确，有别于一般游戏的夸张和随意；要在合理的基础上多样化，对游戏的交互性提供支撑。[5]在本案例的环境中，需要设计学习者角色及怪兽的模型，动作设计是根据脚本设计学习者角色走、跑、等待的动作，以及怪兽走、等待、攻击的动作来进行。
游戏场景设计的主要目的是创造出适合剧情发生和发展的环境，场景设计需要切合游戏的定位和情节，重在烘托气氛，加深玩家的临场感。在教学游戏中，学习者在游戏的过程中的交互不仅仅是计算机与人的交互，还包括角色与游戏中的场景的交互。场景设计要从故事脚本和现实生活出发，要尽可能真实的再现现实场景的风貌，给人以真实的感受，使得游戏者更好的融入情节中。
本案例的场景主要针对游戏任务来设计，基于游戏的四个任务对应设计了四个不同的场景，天山场景、大海场景、森林场景等。除了四个大场景，为了游戏的真实性，还设计了雪、鱼、植物等景观，以及角色无法穿越的建筑、石头等等，在游戏中起到烘托游戏气氛的作用。
5. 开发实现
在这一阶段首先根据脚本以及场景角色等要求利用3DS MAX 等三维建模软件制作了学习者角色、怪兽、山等基本的3D 模型。之后导入Virtools中，利用Virtools 制作一个demo方案。
在建模过程中, 为实现更好的游戏效果，利用3DS MAX 以及POSER 等三维设计软件尽可能真实的表现游戏场景是建模的关键。此外，寓教于乐要求在教授知识的同时以游戏的形式实现快乐教学。这便要求教学游戏具有友好的界面、有趣的游戏模式以及引人入胜的情节, 同时又避免使学习者将过多的注意力集中于这些内容而忽略了具体知识，这些都是开发过程中需要实现的重要环节。
6. 测试评价
测试阶段的主要任务是对每个场景进行独立测试，包括测试软件运行帧率是否达到可接受的水平并保持稳定，发现在存储和渲染方面尚待优化的部分并提出优化建议等。
7. 基于Blog的交互学习模块设计
基于Blog的交互学习模块包括两部分，首先是用来呈现游戏中蕴含的知识以及最新的教学内容，便于学习者在游戏中遇到问题时进入此模块学习知识。其次是论坛模块，通过与教师和其他学习者的交流与协商最终完成游戏中的任务。如果很大比例的学习者都在通过论坛提交相同或相似的问题，教师就可以及时掌握学习情况，为学习者提供支架，引导学习者的学习。
交互学习模块利用RSS技术建立博客的客户端界面和管理端界面，使用ASP.NET SQL Server关联技术进行开发，SQL Server作为后台数据库。此模块整合动态论坛和聊天系统，为实现网络教学资源共享、交互提供支持。
三、教学游戏关键技术的实现
1. Virtools中角色运动控制
（1）使用Unlimited Controller BB 设置角色动作信息
在Virtools中，通过添加人物角色的模型，调整大小与位置后，设置IC（初始状态），创建其Script脚本。在Building Blocks（简称BB）/Characters/Movement拖放Unlimited Controller（无限制的控制器）到小龙的Script脚本里并与Start开始端链接。然后在Unlimited Controller BB中设置角色各个动作(Animation)和这些动作对应的消息 (Message)。
此外，需要设定好Unlimited Controller BB中动作的Order值，order值越大，该动作的优先度越低，即Order值小的动作会中断Order值大的动作，比如“跑”动作的Order值默认为0，其他动作都设置得比0大，这样在执行“跑”动作时就会把其他动作打断。
（2）Keyboard Mapper BB设置动作对应按键
动作设置用Keyboard Mapper BB设置键盘的按键实现，将动作对应的消息与键盘的按键进行绑定，如按r键是向前跑，就是把r键与“跑”的消息“R”绑定；按s键是倒退，就是把s键与“后退走”的消息“S”绑定。
（3）Switch On Key BB及Rotate BB 设置旋转
用Switch On Key （切换按键）的两个输出端与两个“Rotate”（旋转）的输入端相连接，对Switch On Key设置参数，Key 0 设为A，Key 1 设为D，上面的“Rotate”中参数“Degree”设为2，上面的“Rotate”中参数“Degree”设为-2，即按A键触发了人物逆时针左转的事件，按D键则人物顺时针右转。《寻药探险记》中控制角色移动的按键设置了五个，即“跑”、“后退走”、“向前走”、“左转”和“右转”。Virtools中角色运动控制脚本具体设计如图5所示。
2. Virtools中角色与场景物体的碰撞检测
在三维游戏中检测角色与场景中不能穿透物体的碰撞是角色移动必须要做的工作，在本研究采用设置碰撞组的方法。此方法把角色不能穿透的物体群组设为临时组,当角色碰撞到这个组的成员时角色不能穿透，只能滑动。[6]给角色加上个Object Slider BB（对象滑动），并开启参数编辑窗口，设置半径参数为1，如图6所示。
3. Virtools中出题测验算法的实现
如何在游戏场景中实现出题测验的算法是设计的关键，本游戏设计的答题界面如图7所示。
首先把事先准备好的题目以图片的形式保存，然后通过Texture Load BB（载入贴图）从题库中导出，在参数设定时需要输入载入图片的路径及名称。通过此算法显示出题目后，用Mouse Waiter（等待鼠标事件），将Left Button Down（按下左键）与2D Picking（游标点选）的输入端相连，通过IS in Group（判断是否在群组内）判断鼠标是否在答题区域内点击，如图8所示。
四、结束语
《寻药探险记》是基于《计算机辅助教育》网络课程教学平台，利用Virtools虚拟现实工具设计开发的一款寓教于乐的教学游戏。它与基于Blog的交互学习模块共同构成了网络课程的游戏化教学系统。该系统为网络课程平台中的教学设计创造了新形式，使学习者从“要自己学”变为“自己要学”，提高了网络学习效果，充分利用了计算机游戏积极有益的一面，从正面去引导学习者正确对待计算机游戏，为传统游戏发展提供了新思路，具有较好的现实意义和实用价值。
参考文献:
[1] 王曦，安洋. 基于VIRTOOLS 的游戏软件的设计与开发[J]. 微计算机信息，2007，（24）.
[2] 唐伟，程君青. 网络教学系统支持平台的游戏化研究[J]. 中国远程教育，2007，（3）.
[3][5] 刘玲，何瑾，吴晓宁. 基于情境认知的RPG游戏学习社区的设计与实现[J]. 中国远程教育，2010，（8）.
[4] 贺宝勋. 教育游戏设计的基础——游戏系统结构分析 [J]. 教育信息化，2006，（5）.
[6] 刘明昆. 三维游戏设计宝典Virtools开发工具篇[M]. 成都：四川出版集团，2005.
收稿日期：2010－12－15
作者简介：杜丽，硕士研究生；林筑英，教授，硕士生导师；尹兵，硕士研究生。贵州师范大学数学与计算机科学学院（550001）。
责任编辑:柯南
教学游戏是寓教于乐的一种典型有效的学习方式。本文将游戏引入精品课程网络学习平台，构建了网络课程的游戏化系统的总体框架，并利用Virtools虚拟现实开发工具进行了教学游戏的设计与开发。
【关键词】教学游戏；虚拟现实；精品课程
【中图分类号】 G40-057 【文献标识码】 B 【文章编号】1009—458ｘ（2011）07—0076—05
一、VR技术及开发工具概述
VR技术 (Virtual Reality，虚拟现实技术)是一种高度仿真的模拟人在自然环境中视、听、动等行为的人机界面技术。VR技术通过多媒体传感交互设备使人进入一种虚拟的环境，产生身临其境的感觉。这种虚拟环境通过计算机生成，它既可以是真实世界的模拟体现，也可以是构想中的世界。
虚拟现实技术的迅速发展和应用，出现了应用于该技术的各种开发工具。其中Virtools 技术以其强大的三维引擎功能逐渐得到了更多专业人士的信赖。Virtools是法国开发的一款功能强大的商业软件，广泛应用于数字教育、3D动画多媒体、3D/VR电子商务、3D医学研究、工业协同设计、虚拟导览、3D游戏开发等领域。
Virtools具有灵活、易操作的特点，提供了超过600个的行为交互模块 (Building Blocks，简称BB)，这些模块可以重复使用，极大的加速了生产过程，降低了生产成本。Virtools采用流程图式的编辑接口，开发人员只需要拖曳所需要的行为交互模块就可以构建出复杂的互动应用程序，有效缩短了开发流程。Virtools的模型输入简便，支持多款3D动画软件制作模型，支持多种格式的图片、视频和声音文件的导入。Virtools的制作成果可以通过多种方式播放执行，可用Virtools专属程序执行。它可以与任何支持ActiveX的产品整合，甚至编译成标准可执行文件。Virtools可以使用脚本流程图(Schematic)、VSL、SDK三种方式进行开发，除了自身的 3D/VR开发平台Virtools Dev以外，还包括 Virtools server（网络服务器模块）、 Physics Pack（物理属性模块）、AI Pack（人工智能模块）、 VR Pack（沉浸式平台）和Xbox Kit（Xbox开发模块）5个可选模块。[1]
二、网络课程教学游戏设计
1. 游戏引入网络课程教学平台的表现模式
将游戏整合到网络课程教学平台中通常可采用整合模式或独立模式。整合模式指将游戏设计思想渗透到网络课程教学平台的各个功能模块，即网络学习平台的各个功能模块以游戏的形式联系起来。由于此模式过多地涉入游戏，学习者完全沉浸在游戏的世界里，容易引起学习者沉迷。在设计中还要考虑各个游戏模块之间的联系，增加了设计的难度。独立模式就是在原有网络学习平台的基本功能模块中选取一个或者几个模块加入游戏的设计思想，以此来吸引学习者的学习兴趣，提高学习的积极性。目前，网络课程学习平台基本都拥有教学资源、练习与测试、讨论与交流等功能模块，可以选择其中的一个或几个模块进行游戏化设计。[2]本文选择练习与测试、讨论与交流这两个知识和结构比较容易和游戏相结合的模块进行设计，如图1所示。
本研究将练习和测试模块设计为一个角色闯关游戏，采用任务驱动教学理念，让学习者接受任务，开始独自答题，在闯过每个关口或比赛获胜时，学习者都会得到相应的分数或等级作为奖励。等级或分数越高，学习者在游戏中的权限也越大。闯关和比赛题目的设置与教学资源模块的知识相联系，有一定的难度等级，表现形式富有趣味性和现实性，从而引起学习者答题的兴趣，促进学习者主动学习。
2.《计算机辅助教育》网络课程教学系统游戏化设计
本研究在省级精品课程《计算机辅助教育》的网络教学平台中，针对CAI课件设计的案例，开发了一个用于练习自测的RPG教学游戏——《寻药探险记》，通过游戏，让学习者完成学习任务。该游戏主要通过学习者与怪兽战斗（即测验）来实现，如果学习者在规定时间内完成所有题目，并全部正确，可进行下一关，若答错50%题目则表示失败，自动进入网络交流平台进行讨论和学习。
该游戏系统主要包括基于VR技术的教学游戏部分和基于Blog的交互学习部分，设计流程如图2所示。教学游戏的设计流程可分为教学设计、功能设计、开发实现、测试评价四个阶段。交互学习模块融合了Blog、AJAX、RSS等关键技术，通过向网络学习者显示学习知识，促进了学习者之间的交流协商，学习者可在讨论中找到问题的答案。
3. 教学设计
教学设计是教学游戏开发过程中的重要环节，是确保教学游戏教育性的关键，主要包括教学目标的确定，教学内容的选择和教学对象分析等方面。[3]
（1）教学目标确定
教学目标分析是开发教学游戏的基础，在教学游戏中，游戏任务激发了学习者的游戏动机，驱动并维持游戏活动，如图3所示。与教学目标构成直接因果关系的是游戏任务。教学目标与游戏任务有机融合以及让游戏任务蕴含教学目标之中是教育与游戏相结合的关键。[4]因此，在对教学目标进行分析时，“课程目标”设计为游戏的目的和任务，即掌握计算机辅助教育的基本理论和多媒体CAI课件设计方法。
（2）教学内容选择
选择适于游戏表征的教学内容是教学设计的核心要素。适于游戏表征的知识可以激发学习者的学习热情，增加学习效果，如果不适于游戏表征的知识生硬的与游戏结合，则会造成游戏与学习严重脱节，学习者的学习效果也会大打折扣。《计算机辅助教育》这门课程，比较适合选择题、填空题等客观形式的考查，不易实现主观操作题的判断。
（3）教学对象分析
网络课程教学系统的游戏资源主要针对学习者的自主学习，因此游戏设计之初必须对教学对象进行全面了解。除了分析学习者已具备的知识、技能，还要分析学习者的年龄、性别等特征。不能只看学习者学过什么，而要看学习者掌握了哪些内容，并分析学习过程中出现的问题，尤其是分析学习者对知识内容的理解。《计算机辅助教育》是大学本科课程，很多学习者存在实验操作粗糙、理论知识欠缺的问题，因此，在制作教学游戏时，应重点考察理论知识及操作能力，以帮助学习者掌握多媒体课件的制作方法。
4. 游戏设计
（1）游戏结构设计
游戏结构设计精确与否，会直接影响到整个游戏的制作。本游戏涉及的教学内容有四个章节，采用任务驱动的模式设置了四个关卡。学习者进入游戏后，首先接受第一个任务——寻找天山雪莲，游戏开始。游戏场景转到天山，学习者寻找守护天山雪莲的怪兽，在寻找过程中，学习者可查阅知识宝典进行学习，遭遇怪兽后，进行战斗（测试），如果学习者在限定时间内顺利答对所有题目，则战败怪兽，接受下一任务，直到四个任务全部完成，结束游戏。如果学习者答错了50%的题目，则战败自动转到基于Blog的交互学习模块，与其他学习者进行交流、协商，共同学习知识，提高能力，然后再与怪兽战斗，直至胜利。游戏结构图如图4所示。
（2）脚本及细节设计
游戏脚本通常被认为是游戏的灵魂。本研究设计的是一款RPG（角色扮演）任务过关游戏。情节的交代以片头和片尾滚动出现的字幕来表现。案例的脚本及细节设计包括游戏类型、故事背景、游戏情节、人物角色、对话、教学内容、操作方式、界面要求、帮助设置、知识库设置、对话设置等方面。
（3）Virtools角色及场景设计
角色扮演类教学游戏人物分为玩家角色和非玩家角色两类，玩家角色是学习者在游戏中的替身，学习者操作角色完成游戏中的活动，需要精细地设计和制作。 设计角色时首先要从故事背景来考虑，了解故事情节和学习者的兴趣爱好，勾画出该主题下角色的体态特征。从人物造型、形体特征、神态、衣着、色彩的指定和三视图等方面来进一步完善游戏角色并塑造人物性格。
角色动作在游戏中的地位不亚于角色造型本身，在教学游戏中，角色的动作的设计要规范准确，有别于一般游戏的夸张和随意；要在合理的基础上多样化，对游戏的交互性提供支撑。[5]在本案例的环境中，需要设计学习者角色及怪兽的模型，动作设计是根据脚本设计学习者角色走、跑、等待的动作，以及怪兽走、等待、攻击的动作来进行。
游戏场景设计的主要目的是创造出适合剧情发生和发展的环境，场景设计需要切合游戏的定位和情节，重在烘托气氛，加深玩家的临场感。在教学游戏中，学习者在游戏的过程中的交互不仅仅是计算机与人的交互，还包括角色与游戏中的场景的交互。场景设计要从故事脚本和现实生活出发，要尽可能真实的再现现实场景的风貌，给人以真实的感受，使得游戏者更好的融入情节中。
本案例的场景主要针对游戏任务来设计，基于游戏的四个任务对应设计了四个不同的场景，天山场景、大海场景、森林场景等。除了四个大场景，为了游戏的真实性，还设计了雪、鱼、植物等景观，以及角色无法穿越的建筑、石头等等，在游戏中起到烘托游戏气氛的作用。
5. 开发实现
在这一阶段首先根据脚本以及场景角色等要求利用3DS MAX 等三维建模软件制作了学习者角色、怪兽、山等基本的3D 模型。之后导入Virtools中，利用Virtools 制作一个demo方案。
在建模过程中, 为实现更好的游戏效果，利用3DS MAX 以及POSER 等三维设计软件尽可能真实的表现游戏场景是建模的关键。此外，寓教于乐要求在教授知识的同时以游戏的形式实现快乐教学。这便要求教学游戏具有友好的界面、有趣的游戏模式以及引人入胜的情节, 同时又避免使学习者将过多的注意力集中于这些内容而忽略了具体知识，这些都是开发过程中需要实现的重要环节。
6. 测试评价
测试阶段的主要任务是对每个场景进行独立测试，包括测试软件运行帧率是否达到可接受的水平并保持稳定，发现在存储和渲染方面尚待优化的部分并提出优化建议等。
7. 基于Blog的交互学习模块设计
基于Blog的交互学习模块包括两部分，首先是用来呈现游戏中蕴含的知识以及最新的教学内容，便于学习者在游戏中遇到问题时进入此模块学习知识。其次是论坛模块，通过与教师和其他学习者的交流与协商最终完成游戏中的任务。如果很大比例的学习者都在通过论坛提交相同或相似的问题，教师就可以及时掌握学习情况，为学习者提供支架，引导学习者的学习。
交互学习模块利用RSS技术建立博客的客户端界面和管理端界面，使用ASP.NET SQL Server关联技术进行开发，SQL Server作为后台数据库。此模块整合动态论坛和聊天系统，为实现网络教学资源共享、交互提供支持。
三、教学游戏关键技术的实现
1. Virtools中角色运动控制
（1）使用Unlimited Controller BB 设置角色动作信息
在Virtools中，通过添加人物角色的模型，调整大小与位置后，设置IC（初始状态），创建其Script脚本。在Building Blocks（简称BB）/Characters/Movement拖放Unlimited Controller（无限制的控制器）到小龙的Script脚本里并与Start开始端链接。然后在Unlimited Controller BB中设置角色各个动作(Animation)和这些动作对应的消息 (Message)。
此外，需要设定好Unlimited Controller BB中动作的Order值，order值越大，该动作的优先度越低，即Order值小的动作会中断Order值大的动作，比如“跑”动作的Order值默认为0，其他动作都设置得比0大，这样在执行“跑”动作时就会把其他动作打断。
（2）Keyboard Mapper BB设置动作对应按键
动作设置用Keyboard Mapper BB设置键盘的按键实现，将动作对应的消息与键盘的按键进行绑定，如按r键是向前跑，就是把r键与“跑”的消息“R”绑定；按s键是倒退，就是把s键与“后退走”的消息“S”绑定。
（3）Switch On Key BB及Rotate BB 设置旋转
用Switch On Key （切换按键）的两个输出端与两个“Rotate”（旋转）的输入端相连接，对Switch On Key设置参数，Key 0 设为A，Key 1 设为D，上面的“Rotate”中参数“Degree”设为2，上面的“Rotate”中参数“Degree”设为-2，即按A键触发了人物逆时针左转的事件，按D键则人物顺时针右转。《寻药探险记》中控制角色移动的按键设置了五个，即“跑”、“后退走”、“向前走”、“左转”和“右转”。Virtools中角色运动控制脚本具体设计如图5所示。
2. Virtools中角色与场景物体的碰撞检测
在三维游戏中检测角色与场景中不能穿透物体的碰撞是角色移动必须要做的工作，在本研究采用设置碰撞组的方法。此方法把角色不能穿透的物体群组设为临时组,当角色碰撞到这个组的成员时角色不能穿透，只能滑动。[6]给角色加上个Object Slider BB（对象滑动），并开启参数编辑窗口，设置半径参数为1，如图6所示。
3. Virtools中出题测验算法的实现
如何在游戏场景中实现出题测验的算法是设计的关键，本游戏设计的答题界面如图7所示。
首先把事先准备好的题目以图片的形式保存，然后通过Texture Load BB（载入贴图）从题库中导出，在参数设定时需要输入载入图片的路径及名称。通过此算法显示出题目后，用Mouse Waiter（等待鼠标事件），将Left Button Down（按下左键）与2D Picking（游标点选）的输入端相连，通过IS in Group（判断是否在群组内）判断鼠标是否在答题区域内点击，如图8所示。
四、结束语
《寻药探险记》是基于《计算机辅助教育》网络课程教学平台，利用Virtools虚拟现实工具设计开发的一款寓教于乐的教学游戏。它与基于Blog的交互学习模块共同构成了网络课程的游戏化教学系统。该系统为网络课程平台中的教学设计创造了新形式，使学习者从“要自己学”变为“自己要学”，提高了网络学习效果，充分利用了计算机游戏积极有益的一面，从正面去引导学习者正确对待计算机游戏，为传统游戏发展提供了新思路，具有较好的现实意义和实用价值。
参考文献:
[1] 王曦，安洋. 基于VIRTOOLS 的游戏软件的设计与开发[J]. 微计算机信息，2007，（24）.
[2] 唐伟，程君青. 网络教学系统支持平台的游戏化研究[J]. 中国远程教育，2007，（3）.
[3][5] 刘玲，何瑾，吴晓宁. 基于情境认知的RPG游戏学习社区的设计与实现[J]. 中国远程教育，2010，（8）.
[4] 贺宝勋. 教育游戏设计的基础——游戏系统结构分析 [J]. 教育信息化，2006，（5）.
[6] 刘明昆. 三维游戏设计宝典Virtools开发工具篇[M]. 成都：四川出版集团，2005.
收稿日期：2010－12－15
作者简介：杜丽，硕士研究生；林筑英，教授，硕士生导师；尹兵，硕士研究生。贵州师范大学数学与计算机科学学院（550001）。
责任编辑:柯南