时间：2023-08-21 17:24:10
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇人工智能科普教育，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
赵姝颖，东北大学教授，人丁智能与机器人研究所副所长、党支部书记。
打破“机器人”的神秘感
人工智能与机器人技术，听上去既高深又神秘，似乎距离普通百姓很远，但实际上正在越来越深刻地改变着人们的生产和生活，如何打破这种神秘感，缩短高精尖技术与百姓生活的距离，赵姝颖创造性地提出了“智能技术科普化和科普产品智能化”的理念，并在实践中积极探索通过智能技术推动科学普及与传播。
在中国科技馆，有这样一个“动感过山车”体验区，你可以在电脑上通过简单操作亲自设计过山车轨道，然后戴上3D眼镜，进入模拟操作舱。体验自己设计的动感场景。这听上去是小是很过瘾？这套“动感过山车”模拟操作系统，是赵姝颖团队应用人工智能与机器人技术自主研发的。
在辽宁科技馆“机器人秀”展台前，常常围着里三层外三层的人，人们开心地观赏机器人表演。一群可爱的机器人随着音乐一会儿跳舞，一会儿翻跟头；一会儿集体舞。一会儿个人秀；既会播报节日，还会看图猜字……看的人都忍不住啧啧赞叹，有的小朋友缠着家长一遍又一遍地看，还边看边随着机器人一起跳舞，一起翻滚。由赵姝颖团队研发的这套机器人全自动展演系统，集中展示了多机器人协作与控制技术，是辽宁科技馆的标志性展品。
在沈阳科学宫，有一个叫“下棋机器人”的展台。展台内，一个智能机器人认真“观察着”台面上的4盘棋局，迅速地移动手臂，同时与4个人分别下不同的棋，有中国象棋，有围棋，还有五子棋和跳棋。这个展台常常被大批棋类爱好者包围，大家争相与机器人切磋棋艺，比试高低。由赵姝颖团队研发的这套下棋机器人系统，创造了一台机器人同时与四人进行不同棋类博弈的纪录，在沈阳科学宫运行多年，始终是最受观众欢迎的展品之一。
目前，赵姝颖团队已经为中国工业博物馆、辽宁科技馆新馆、辽阳科技馆、襄阳科技馆等多个科普展馆提供了完整的展区设计和展品建设规划。按照赵姝颖的设想，团队下一个目标是努力实现研究成果的产品化，走出一条产、学、研、用相结合的道路，为人工智能与机器人技术走进百姓生活做出更大贡献。
教书育人，既是严师又是益友
赵姝颖始终把教书育人作为自己最神圣的责任，她对待学生既严又爱，是有名的严师，也是学生公认的益友。
她帮助过“后进”学生成才，帮助过有心理问题的学生走出困境，帮助过家庭困难的学生渡过难关。
她重视大学生创新实践能力的培养，组建了多个大学生创新团队，常常在炎热的暑假与学生们共同在实验室里挥汗如雨，趴在地上调试设备、优化系统的稳定性与安全性。以自己的实际行动为东北大学“知行合一”的校训做了完美诠释。
去年5月，赵姝颖与她的学生梁事学一起到北京参加大型科普博览活动。他们的展区前人头攒动、欢声如潮。小朋友们都十分兴奋，尖叫着体验“动感过山车”，中老年人排着长队等待体验“智能体测系统”。“在喧闹的人群中，我突然感受到了一种前所未有的成就感。赵老师带领我们开发的这些融合物联网、机器人控制、互动3D建模和裸眼3D显示等科普展品受到如此欢迎，真的让我感到十分兴奋！”事后梁事学感慨地说。
在赵姝颖的学生创新团队中，既有信息学科的学生，也有机械、艺术等其他学科的学生；既有本科生，也有研究生。在这个团队中，学生们不仅学到了很多在课堂和书本上学不到的知识，而且培养了学习兴趣、掌握了科研本领、提高了创新能力、锻炼了团结合作和百折不挠的精神。
赵姝颖对学生的吃苦精神、团队意识和沟通能力培养最为看重。“机器人科学本身就是多学科跨界混搭的结晶，而科研与科普都不是靠一个人单打独斗能够完成的任务。只有让学生在社会实践中得到历练，学会交流、沟通、合作，才能真正促使他们成长，提高核心竞争力。”
今年夏天，赵姝颖的学生常旭鹤带领“仿人机器人舞蹈队”在辽宁省科技馆亮相，获得广泛好评。“我们机器人表演的舞蹈是‘太极’，由于对平衡性要求很高。排练时，曾经有好几个机器人倒下了，赵老师带着我们连夜改进，在正式展览时，机器人的表现非常好。在这个过程中，我深刻体会到了做科研一定要有吃苦耐劳、精益求精的精神！”常旭鹤说。
赵姝颖指导的学生创新团队，在参加国际、国内大学生数学建模大赛中，获得过国际一等奖3次、国际二等奖7次和全国二等奖3次，曾包揽2011年全国机器人大赛暨ROBOCUP中国公开赛国际标准平台比赛冠亚军。
凝心聚力，打造特色党支部
教学科研之外，赵姝颖还有一个重要角色――党支部书记。担任支部书记10余年来，赵姝颖一直把创建“特色鲜明、充满活力、团结奋进、争创一流”的基层党支部作为目标。在她看来，支部工作的目的主要在于把握方向、凝聚力量，为更好地履行教学科研、人才培养和社会服务职责打造一个宽松的环境和和谐的氛围。
根据研究所工作的特点，她从一开始直接主抓各项支部工作，到带领更多年轻人参与支部建设，支部工作模式已经逐渐从“个人带头、少数人参与”向“集体合作、共同努力”转变，进一步激发了党员队伍的活力。支部的年轻党员陈大力、林明秀等先后担任党支部副书记，越来越多的教师党员参与到支部建设中来，党支部的凝聚力和战斗力不断增强。
赵姝颖教授认为，基层党支部工作虽然算不上轰轰烈烈，但同样可以做出特色。“特色出于本色，支部工作不能游离于研究所的业务工作之外。研究所的本色在于培育优秀创新人才，支部工作的特色则在于发挥党员带头作用，凝聚更多力量投入到创新人才培养的特色工作中来。”于是，调动一切积极因素大力推进创新人才培养，成为了这个支部的工作重点和鲜明特色。
2008年，人工智能与机器人研究所开始承担大学生数模竞赛组织工作，当时，数模竞赛对于大多数师生来说还是一个陌生的新事物，这项工作对于推动创新人才培养的重要意义还没有被充分认识，参与的师生很少，工作难度很大。在这种情况下，赵姝颖教授带领支部部分党员承担起了这项工作，大家牺牲了春节休息时间，一起研究探索工作思路和方法，认真做好参赛学生的赛前辅导，最终取得了优异成绩，获得了2项国际一等奖和4项国际二等奖。此后，这个在全国高校中影响力很大的竞赛项目迅速成为东北大学最受欢迎的创新人才培养项目。在2014年度国际大学生数学建模竞赛中，东北大学获得特等奖。
目前，以科技竞赛活动为平台推动创新人才培养已经在研究所的教师中形成了共识，在“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛、亚太大学生机器人大赛、“华为杯”全国大学生智能设计大赛等同内外大学生科技竞赛中，研究所的师生们已经获得了上百个奖项，一大批学生通过竞赛活动提高了创新能力和综合素质，成为人才市场上的“抢手货”。
与此同时，研究所的党建工作也取得丰硕成果。在赵姝颖担任党支部书记期间，支部多次被评为“东北大学先进党支部”，并获得“辽宁省先进党支部”、“沈阳市科教工委先进党支部”等荣誉称号。
向着最好，奋力前行不止步
“高精尖”还需“勤苦实”，喝彩与掌声的背后，是无数的汗水与辛苦。“诚信做人，踏实做事”是赵姝颖的人生信条。20多年来，她始终坚持在人工智能与机器人技术领域不断探索，向着最好，奋力前行，劳动和汗水换来了丰盛的果实。
作为项目执行负责人，赵姝颖夺得过中国第一个机器人足球世界杯冠军，实现了中国机器人足球世界杯金牌零的突破。回忆起这段往事，她的脸上总会露出幸福的笑容：“记得当时参加比赛的机器人设备运到巴西后，由于当地机场装卸原因，导致我们的精密仪器出现了故障，为了不影响比赛，我来不及倒时差，连续几个夜晚不休不眠才把问题解决了，经过激烈的角逐，最终我们夺得标准动作比赛冠军。当国歌奏响的那一刻，在当地华侨激动地跑上来与我们拥抱，热泪盈眶地向我们表达祝贺时，我真的感觉自己的全部付出都值了！”赵姝颖激动地说。
关键词：虚拟现实；科普游戏；Unity；沉浸；动机维持
中图分类号：G434 文献标志码： A 文章编号：1673-8454（2017）10-0092-05
一、引言
我国人口基数庞大，科普意识薄弱，体现在ξ⑿排笥讶Φ壬缜中传播谣言的轻信，网络的快速转发率对社会造成了极大的隐患，科普教育亟待加强。作为信息时代的年轻用户，更需要普及科学意识。然而，目前对于科普教育的传播仍然停留于平面载体，如社区公告亭张贴、宣传单分发等，缺乏立体化的现场感染力，实际效果不理想。众所周知，游戏是一种深受全年龄段用户喜爱的媒体，而虚拟现实技术则让游戏沉浸体验再获提升，应用其媒体视听优势有望加强科普教育的教学效果。
虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）概念上世纪80年代由美国的Jaron Lanier所提出，指的是由计算机构建的对真实世界或现象的模拟。随着Oculus Rift等消费级虚拟现实设备的推出，虚拟现实重新成为市场的关注热点，Facebook、三星、SONY等大型科技公司大力研发虚拟现实应用，尤其是虚拟现实游戏，2016年由此被称为“虚拟现实元年”。目前，虚拟现实已经被应用于教育、培训、文化等领域，如教育平台Unimersiv设计了罗马竞技场、乘坐宇宙飞船探索太阳系等虚拟现实案例，通过沉浸感教学将最枯燥的课题变得生动，获得良好反响[1]。根据Digi-Capital预测，虚拟现实软硬件市场规模将达到1500亿美元，未来5年将实现超高速增长，虚拟现实依托移动互联网等优势呈现巨大发展潜力[2]。基于上述背景，本研究以野外求生作为科普教育内容题材，提出采用虚拟现实技术构建一款支持包括Web在内主流平台的科普游戏案例，阐述虚拟现实与教育游戏载体结合的方法，以此作为互联网+时代科普教育宣传新范式。
二、理论基础
本研究的游戏案例基础理论为Mihalyi Csikszentmihalyi的心流理论（Flow Theory，有时也称沉浸理论），心流（Flow）是一种在活动中因意识投入情境而进入到忽视其它知觉的愉悦状态。研究表明，心流的产生，可通过调整游戏情境中的挑战与能力以影响用户心理状态偏离焦虑与厌倦区，靠近心流区所激发[3]。
有别于常规媒体设计，虚拟现实游戏中的挑战与能力，主要是经由虚拟现实3i特征（沉浸：Immersion，构想：Imagination，交互： Interaction）调整实现。当今虚拟现实的优势在于沉浸（Immersion），可帮助用户快速构建对虚拟环境的认知，是获取心流的必要前提。基于虚拟现实的科普游戏首当需要考虑虚拟环境的真实程度，三维建模正是还原对象特征的优先选择，可有效连接用户行动与知觉，这也是目前绝大多数虚拟现实应用的首选呈现方式。构想（Imagination）体现设计者的创造思想，交代游戏的世界观，在科普游戏中表现为当前知识内容的性质、意义、因果、参照等客观事实。沉浸与构想的设计，加速了用户对于科普游戏案例的熟悉过程，有利于沉浸阶段中的目标设立。交互（Interaction）反映游戏的人机交互理念，是沉浸持续发生的重要阶段。在科普游戏设计中，利用游戏的天然优势――快速反馈保持用户注意力的集中，并通过设计趣味性的游戏任务保持用户参与动机的持续，同时在任务中设置与能力相平衡的挑战以促进行动与意识的融合，引导用户进入沉浸从而激发心流[4]。
三、游戏设计流程概述
基于虚拟现实的科普游戏的设计流程如图1所示，分为设计、开发、应用三个阶段。设计阶段包含概念创意、游戏背景设定、游戏剧情设计、游戏任务设计、游戏关卡设计等，这部分工作由整个游戏团队共同参与讨论，并由游戏策划人员将游戏设计思想编写为游戏脚本，方便游戏团队了解游戏的各个组成部分与游戏的分解，并制订开发计划，其重点关注游戏内容与教学内容融合。开发阶段包含游戏三维建模、游戏程序开发等工作，由专门的美术人员、建模人员、音频设计人员、编程人员等负责，致力于整个游戏程序的开发实现。应用阶段包含游戏测试与推广应用，分别由测试群体与市场管理人员负责，在游戏测试中通过判断是否发生沉浸学习决定游戏修改或，目的在于保证游戏项目的质量以及顺利推广。
四、游戏脚本设计
游戏脚本（也称游戏设计文档），主要用于指导游戏项目的持续性、游戏主题的连贯性以及游戏开发的顺利进行[5]。本研究的科普游戏案例脚本设计包含下列步骤：首先，讨论决定概念原型，确定游戏的背景设定，保证科普游戏时空背景与现实的一致。其次，设计游戏剧情，创设出野外求生的形象情境，增强用户的代入感。再次，设计游戏任务，将遇险自救的知识内容分解到各个任务，并与剧情主线走向融合。最后，设计游戏关卡，将自救技能的虚拟现实操作与游戏难度系数进行关联并趋向平衡，利用互动设计理念优化关卡的人性化操作，以做到对大部分用户的友好适应。
1.概念原型
本游戏案例的概念原型是，利用Unity引擎开发一款野外自救题材的科普游戏，强调三维场景的真实展示，在虚拟情境的交互练习过程中助其达到沉浸学习。鉴于目前头盔沉浸式等虚拟现实类型对点击、选择等精确交互的不友好，且体感操控、增强现实式虚拟现实则对设备或场地要求较高，较高的成本不利于推广，与科学普及面向广大普通用户的原则相悖；而桌面仿真式只需要普通的个人电脑、较小的物理空间就能够满足运行条件，基于上述原因，本案例在游戏模式上主要采用桌面仿真式虚拟现实技术进行开发。
2.背景设定
游戏背景设定主要用于描述游戏世界观，本案例将其定位于现代时空下的户外场景事件，主要交代故事的由来、用户可以在游戏中具备何种程度的能力、世界是怎样一种物理运行规则等背景，以此匹配用户对于现代社会野外自救行为的认知习惯。
3.剧情设计
本游戏案例的剧情设定为主角与伙伴在丛林走失，依靠自救技能在丛林内冒险寻找伙伴的故事。叙事采用影视媒体常用的三幕式结构，易于用户理解剧情。第一幕（Act1）讲述游戏主角与伙伴走失，从而深入丛林寻找伙伴，确定了游戏的人物关系、所处形势以及面临的主要问题，所占内容比例较少[6]。这一幕主要在于吸引用户的注意力，尽快将其引入游戏情境。第二幕（Act2）讲述主角穿越丛林的密林区、水域区以及村庄，在每个场景地图内完成自救冒险的故事，确立主角所面临的主要问题以及与困难做斗争的事件关系。这一幕作为游戏剧情的展开，占据游戏大部分的内容比例，给予用户自由，允许其控制自己的虚拟现实游戏体验[7]。第三幕（Act3）v述主角历经艰险，成功找到伙伴，为游戏故事划上结局。这一幕对用户在游戏过程中的表现进行总结，通过游戏成就的反馈结束整个游戏。其地位相当于电影的，虽然篇幅内容不多，但是对于用户的沉浸体验非常重要，可以有效增强或持续激发心流。三幕式设定由于在影视媒体中应用较广，用户对其接受度较高，可较好理解游戏情节，便于教学内容的融入。
4.任务设计
与商业游戏有所不同，科普游戏的任务设计除了创设游戏趣味性，还需要兼顾游戏项目的科学性。因此，必须考量游戏性与教育性的融合问题，即游戏任务与科普知识如何有机结合。
在游戏性与教育性融合样式处理上，本案例的游戏任务应用了“1主线任务+3子任务”的直线型任务结构，与三幕式剧情结构呼应，利于对游戏不熟悉的用户理解教学内容的阐释流程；并采用游戏设计中的模糊策略，将科普知识与游戏任务设计为一种“互为彼此”的交融状态，缓解教学内容融入游戏内容的突兀感。游戏任务在前提上仍然遵循于游戏背景与剧情设定，确保用户顺利按照任务主线进行冒险，而知识内容则通过寻找游戏地图的物理特征与野外自救知识的性质特征的联结点将其融入到对应任务，实现样式如图2所示[8]，可以看到树林、水域、村庄等场景内的任务均与相关知识进行联结。例如，树林中枝叶密集的物理特性决定其易致人迷路，而如何应对迷路的科普知识包含了指南针的使用、对陌生树林内毒蛇的防患知识，通过两者的关联点将指南针与防蛇知识融入到树林地图的迷路任务。采用模糊策划的好处是，可助科普与游戏主线吻合，避免产生知识点游离于游戏之外的情况，既保证了良好、完整的游戏体验，又确保科学普及的正确性。
5.关卡设计
关卡作为游戏可玩性体现的环境，拥有分界线，入口与出口，以及一定的目标、开头与结局等特征，一般包含地形、目标（任务）、情节、对手与NPC（非玩家角色）、物品道具等要素[5]。关卡在本案例中是用以划分知识单元的重要依据，便于用户了解自身的学习进度。本游戏案例的关卡设计（Stage）较为明确，以区域地图为单位，划分为丛林、水域、村庄三个关卡。每个关卡的目标导向均明确当前任务目标，关卡内的每件道具都与自救技能的练习存在关联，始终考虑游戏的科普宗旨，如丛林关卡中的指南针道具就是为了锻炼寻路技能而设置。此外，关卡中的地形、道具、挑战、难题等资源都是逐渐呈现给用户，以保持进入下一个关卡的乐趣。
五、游戏平衡设计
在本游戏案例中，游戏平衡的类型属于玩家用户/游戏性平衡（Player/Gameplay Balance），为了有效触发心流，其重点在于调整游戏挑战难度与用户能力的相适应，以此提升用户在游戏过程中的愉悦感，保持用户的学习动力。具体的平衡技巧有以下几种[7]：
1.保持设计动机一致性
确保游戏的核心玩法，使之保持科普游戏的纯粹性，令游戏特征得到良好控制。若因为过度强调趣味性而加入太多不相关的游戏特征，容易分散用户的注意力，且影响到科普宣传目的，如在游戏《植物大战僵尸》中，设计动机就是对抗僵尸、防卫家园，始终贯彻如一，最终获得市场肯定。在本案例中，设计动机始终是以科普为导向，野外自救为内容题材，追求虚拟现实带来的沉浸体验，特征集小而精炼，游戏任务等各项内容均为保持游戏设计动机的一致性所服务。
2.概率统计
游戏中发生的不平衡现象存在个体性、偶然性，因此需要通过测试人员对游戏程序进行测试分析，确定数据是否存在群体性异常，进而使用数学工具改善原有游戏数值或公式，使之与多数用户的能力水平匹配。例如，在本案例的渡河任务中，若100名测试人员内有60名均长时间无法完成任务且表现出沮丧情绪，则说明游戏难度可能偏高，需联系游戏数值策划、游戏程序员等讨论、修改。
3.动态难度调整
游戏动态难度调整指的是依靠游戏系统对用户的各种行为进行监听，如用户的操作方式、行为方式、判断能力等信息，以此作为用户的度量标准判断用户的能力水平，进而调整游戏的难度，如游戏《暗黑破坏神III》就根据用户的角色等级自动调整游戏难度。在本案例中，这一措施的关键是，需确定环境障碍或威胁的数量、用户的任务持续时间、任务完成度、操作有效率等参数，以这些参数为基础构建游戏变量并形成度量标准，配合后台监控系统即可作出及时的自动难度调整。
4.改善用户选择
游戏中存在多种类型的选择，越靠近上层的选择对游戏的影响越大。用户最想要的是在游戏中获胜，游戏设计者必须为其定制有意义的选择，即对胜负产生直接或间接影响的选择，如在游戏《扫雷》中，用户每一次目标区的选择都可能对生死结果产生决定性影响，其决策等级较高。在本案例中，对于科普知识传达及游戏任务结果具有直接或间接影响的用户选择会得以保留，以保证游戏的趣味性、戏剧性。其它空洞的、无根据的、无关紧要的选择都必须摒弃，避免用户的无意义思考影响沉浸学习。
六、游戏交互机制
心流理论显示，清晰的目标、及时的反馈等维度都属于影响心流产生的条件，而这些正是游戏交互机制中的关键因素。Werner Wirth等研究者认为，沉浸的发生需要经由用户在头脑中形成游戏展示给他们的世界印象，继而以游戏世界作为自己“在”哪里的参考点，最终获得空间临场感（Presence）[9]。因此，良好交互机制的设定也是维持沉浸的重要条件，可减少用户对游戏的熟悉时间，有利于快速激发心流。结合上述理论，本游戏案例设定如下游戏交互机制：
1.清晰的目标
清晰的目标，要求游戏明确表达用户参与游戏任务的原因以及要完成的目标要求。通过目标设定，用户可以有效定位自己在游戏中的角色使命，更好的获取游戏中的参考点，有助沉浸产生。在本游戏案例中，所设定的目标为主角在丛林中寻找失散伙伴，用户以此在寻找过程中探索未知的地图，并清晰表述于游戏的开场动画内，为沉浸体验奠定基础。
2.及时的反馈
及时的反馈，指的是游戏必须就用户参与的游戏行为给予实时或者几近实时的清晰、准确的反馈[10]。反馈是电子游戏区别于其它多媒体软件的最大特点之一，其传达速度极快甚至密集，内容涵盖环境状态、人物状态、能力状态、物品状态、NPC（非玩家角色）状态、任务状态等在内的游戏常见状态。在本游戏案例中，以渡河任务为例，用户可以实时观察游戏HUD（抬头显视设备）界面所反馈的渡河里程、人物方向、浮力状态等信息，正确评估自己的能力，掌握任务的完成进度，激励用户取得游戏的胜利。
3.信息的关联展示
Werner Wirth等认为空间临场感的发生，是经由各种线索形成对虚拟空间感知的定位，从而进行判断，进入沉浸状态的心理模型。这个前提是用户在游戏世界中遇到的（线索）信息应该是有所关联的，如在本案例中会遇到树丛下的毒蛇，这种遭遇并不会产生突兀感，用户只会觉得毒蛇增加了森林的危险性，制造了冒险的冲突感，游戏环境在用户心中会产生更加立体的印象；但如果树丛下露出的是“迪斯尼米老鼠”，整个游戏的严肃氛围就会被打破，导致用户思维可能跳出野外自救的范畴，构建出其它世界观背景，从而影响到科普游戏的目标与动机。因此，信息的展示设置需要顾及到游戏对象间的关联，对视觉、因果、行为完整性以及物品对象间的互动作用进行协调，促进临场的沉浸。
4.操作方法的简化
Alan Cooper等设计专家认为，面对一个陌生的系统，每个人在一段时间内都是以新手形式存在；随后迁移到中间用户，成为大部分用户的代表，且最为稳定；最后仅有少数中间用户会转变为专家[11]。
基于虚拟现实的科普游戏案例，也遵循这种用户曲线规律，鉴于科普案例的持续使用时间通常小于商业游戏，可以预计用户层次会停留在新手与中间用户为主。因此，在游戏进程的初期，通过简化操作方法，让新手快速进入熟悉阶段，并助其无痛苦的成为中间用户，具体措施有同时支持鼠标左键单击行走与键盘（WASD键）控制四向行走，支持滚轮缩放视角、右键选择视角、任务自动寻址等为用户普遍认可的三维游戏操作。在游戏进程的中后期，为稳定的中间用户优化操作体验，具体措施有设置易被发现的导航与功能交互区，提供侧边、半透明、自动移除等形式的工具提示条，永久支持调用的操作帮助界面等。通过上述操作方法的简化，可保证大部分用户对于游戏案例不存在使用障碍，有效增加新手成长为中间用户的信心。
七、游戏程序开发
游戏程序的开发实现主要包含两部分，首先采用3dsMax进行三维建模，再使用Unity引擎开发与游戏程序。期间所用到的媒体素材则由专门多媒体软件设计实现，如图片采用Photoshop设计，音频采用Audition设计。
1.3dsMax三维建模
本案例中的游戏角色、物品道具、植被建筑等对象均采用3dsMax进行建模。物品道具与简单的建筑主要采用内置模型建模，使用基本几何形体和扩展几何形体快速实现。相对复杂的植被建筑采用复合对象建模，对基本模型对象进行合并与修改，采用变形、连接、地形、散布等方法构建。对于最为复杂的人物、动物等模型，采用网格建模法对其设计，主要从顶点、边和面进行精细化编辑；其中部分复杂的布线（如脸部），借助Photoshop绘制二维参考图导入3dsMax作为底图，实现三维布线绘制。最后，使用UV贴图方法进行贴图，VRay插件进行渲染，完成模型的设计工作。
2.Unity游戏开发
Unity引擎是Unity科技公司开发的支持三维虚拟现实、三维游戏等互动内容的综合性开发工具，兼容Windows、Mac、iOS、Android、WebGL等21种主流平台，开发周期短，对虚拟现实支持良好，极为适合作为开发科普游戏案例的首选平台。
本案例的Unity开发流程如图3所示，包含场景绘制、参数设置、C#编程、美化渲染等工作。
首先，导入模型、音频、UI（User Interface）等素材文件，做好分类管理。其次，创建Terrain对象，绘制地形，设置材质纹理，并将植被、建筑等模型插入到场景，通过调整⑹完善地图外观。接着，按照角色、NPC、物品道具等门类，插入到场景中对应位置，以及添加碰撞体，为角色各类动作设置动画。然后，为全局事件、动作事件等编写C#脚本，绑定到场景中的指定对象，具体包含角色的视角控制、角色的移动、角色与任务对象的碰撞交互、UI组件的数据显示、游戏成就记录保存等，实现游戏案例中的各种交互功能。其中，应用Unity自带的Nav Mesh Agent组件，对地图对象进行烘焙与设置行走区，为角色与NPC等对象在碰撞半径范围的自动响应触发，以及实现标记节点的自动追踪等智能功能提供支持，提升游戏的人工智能。此外，值得一提的是对于人称视觉的统一化设计以及交互操作的简化，可为引入Google VR SDK预留接口，若头盔显示器条件足够成熟，只需要将主摄像机添加Google VR SDK的StereoController组件即可创设立体视觉。最后，为场景添加粒子特效、天空盒，渲染美化视觉，为支持Windows、Mac OS、Web等主流平台的应用程序，可直接本地运行或依托Unity Web Player在浏览器中解析运行，保证程序的强大兼容性。最终效果如图4所示。
八、结束语
虚拟现实与沉浸的交集历来是用户关注的焦点，在2016年更是掀起市场热潮，本研究即基于此背景，采用Unity引擎开发基于虚拟现实的游戏案例，将其应用于科普教育领域，丰富原有的科普教育资源，提升教学效果。优秀的游戏设计，可以更好地发挥虚拟现实技术的优势，有助用户达到沉浸、激发心流。
展望未来，科普游戏的创新方向也许是与虚拟现实、增强现实的混合应用，如将本案例中的迷路任务进行增强现实设计，可用手机摄像头扫描印有指南针的照片，屏幕立刻呈现三维指南针模型的虚拟现实交互操作，在身临其境的基础上更易克服眩晕这一典型问题，突破教育游戏的技术普及型问题，这值得教育游戏设计者去实践研究。
参考文献：
[1]Andrew T. 7 Unexpected virtual reality use cases[EB/OL]. https：///gallery/7-unexpected-virtual-reality-use-cases.
[2]Manatt Digital Media. The reality of VR and AR[EB/OL]. http：///reality-of-vr-and-ar/.
[3]陶侃.沉浸理论视角下的虚拟交互与学习探究――兼论成人学习者“学习内存”的拓展[J].中国远程教育，2009（1）：5-15.
[4]王永固，张婷，李玮等.基于心流理论的教育游戏设计框架要素研究――以特殊儿童言语学习游戏为案例[J].远程教育杂志，2014（3）：97-104.
[5]黄石，李志远，陈洪.游戏架构设计与策划基础[M].北京：清华大学出版社，2010： 229-232，147-155.
[6]悉德・菲尔德.电影剧本写作基础[M].北京：世界图书出版公司，2012：120-128.
[7]余庆年.游戏设计基础教程[M].武汉：武汉理工大学出版社，2009：98-104，141-143.
[8]顾汉杰.基于模糊策略的教育游戏设计[J].浙江树人大学学报，2009（3）：1-5.
[9]Jamie M. The psychology of immersion in video games[EB/OL]. http：///2010/07/the-psychology-of-immersion-in-video-games/.
[10]胡沫.交互设计对游戏沉浸感的影响[D].杭州：浙江大学，2011：23.
关键词：中职；专业特点；语文教学
中职教育与普通高中教育的最大区别在于中职教育是专业教育、就业导向教育，因此，各类课程与普高存在着较大区别。可是，由于我国的中职学校相当一部分是由普高转化而来，教师也主要是由普教系统培养而来，这使得部分中职教师在教学中形成了强大的思维定势和教学习惯，难以适应中职教学的实际要求，语文教学更是如此。在实际教学中，中职教师大都还按照普高的方法开展中职语文教学，这就产生了矛盾和冲突，教师会抱怨学生基础太差、无心向学，学生即抱怨语文课太枯燥、学无所用。如何破解这一难题，以使中职语文教学更加符合实际，也更适应学生的需求？笔者认为，结合学生专业开展语文教学是一条科学、切实可行的道路。
一、结合专业开展中职语文教学的必要性
1.结合专业开展中职语文教学，是语文学科工具性、人文性的必然要求。
《中等职业学校语文教学大纲》中明确指出：“工具性与人文性的统一，是语文课程的基本特点。”工具性方面，除普通的语言应用能力要求外，还要求“为综合职业能力的形成，以及继续学习奠定基础”“以适应就业和创业的需要”；人文性则要求“提高学生的思想道德修养和科学文化素养”“为培养高素质劳动者服务”“促进职业生涯的发展”。由于不同的行业，不同的就业目标岗位，其语文应用的形式和特点不同，从业人员未来职业生涯的发展特点也不同，这就要求中职语文教学要有针对性，要结合专业进行教学，才能激发学生的学习兴趣，符合学生就业、创业需求，也才能为学生的未来生涯发展奠定良好基础。在工具性方面，如旅游、幼师专业要加强口语表达的训练和提高，文秘专业要强化写作能力的训练和要求，计算机、动漫专业的学生要加强书法、字体知识方面的培养，教会学生选择合适的字体、字号，从而编排出美观得体的版面。在人文精神方面，服务类专业可侧重培养热情、用心服务的观念，而加工制造类专业可侧重培养其科学、严谨、细致、认真的素质。这些就要求中职语文教学要具有针对性，要结合学生的专业开展教学。
2.结合专业开展中职语文教学，可激发学生学习语文的兴趣。
兴趣是最好的老师，“知之者不如好之者，好之者不如乐之者”，如果学生对语文课感兴趣了，教学自然就好组织，效率、效果也会大幅提升。中职生所学的专业是中考时志愿选择的结果，整体上反映了学生对于未来的职业取向。那么中职生对于与其未来就业、职业、行业相关的知识会比较有兴趣。中职教师如果结合学生的专业特点来开展语文教学，让学生意识到语文也是与其未来的工作息息相关的，自然能激发起学生学习语文的兴趣。
3.结合专业开展中职语文教学，可发挥语文为专业服务的功能。
从中职教育的课程体系看，所有课程，从整体看都是为学生的未来的职业服务的。虽然从功用上、内容上有相对的学科划分，但其总体目标，从宏观上是一致的。因此，语文自然也要为学生的职业服务，为学生的专业服务。除此以外，语文教学还承担着培养学生的基本人文素养、语言交流能力的职能，为学生的综合素质、未来发展服务，这与为专业服务是相辅相成的。因此，结合专业开展中职语文教学，可进一步激发语文教师为专业培养和发展服务的观念，进一步发挥语文为专业服务的功能。
4.结合专业开展中职语文教学，可进一步体现因材施教的教育思想。
学生的专业不同，其语文基础、习惯和现有语文能力、语文的价值或选择取向自然不同，同一个专业的学生从整体上看往往具有相似、相近的特征。专业内的整体共同特征和专业间的巨大差异，也要求语文教学结合实际情况采取的不同策略和方法。如文秘类、财经类、旅游类和幼师等专业的学生，一般语文基础较好，语言表达能力也比较强，机械类、电子电工类、计算机类等专业的学生语文基础普遍较差。美国发展心理学家霍华德・加德纳教授的多元智能理论认为，我们的智能是多元的，各种智能只有领域的不同，而没有优劣之分或轻重之别。多元智能理论强调每个学生在智能方面是存在差异的，每个学生都有可资发展的潜能。基于此，教师不难发现很多中职专业的学生也并不是所谓的差生，只是拥有不同类型的智能而已，每个学生都有自己的思维和学习优势。例如，我们不能认为电子类专业的学生比财经类的学生差，只是智能类型不同而矣。因此在教学中，教师要采用合适的教学方式和方法，让学生选择自己喜欢的学习方式，充分发挥自己的智能优势。笔者认为，教师认识到中职生基于多元智能理论的差异的客观存在是中职语文结合专业开展教学的起点和依据。
综上所述，结合学生专业开展语文教学不但是职教系统外在的要求，也是以生为本的内在要求，是由中职语文教学的特定功能和目标决定的。
二、如何结合学生专业开展中职语文教学
中职语文教师，作为直接面向学生的教学组织者，如何结合学生的专业特点开展语文教学呢？结合当前中职教学的实际，可主要从以下几个方面入手。
1.增强结合专业开展教学的自觉性，从我做起。
教师要从思想上认识到结合中职专业开展语文教学是中职教育深入发展的必然，也是语文达到教学目标的内在要求。笔者了解到，某些条件较好的学校已对结合专业开展语文教学进行了相关规划和组织，如有的学校的语文教研室比较成熟，教师们常共同研究、探索教学重难点，在这种环境下，教师比较容易参与其中，也比较容易在语文教学中结合专业来开展教学。相反，有的学校没有这种研究氛围，那么教师要实施起来就相对困难。但即使如此，教师也不能只作等待、观望。教学是刻不容缓的，如果没有良好的外部条件，教师就要从我做起，从日常教学做起，增强结合专业开展教学的自觉性，只要有这种结合专业开展教学的理念，并注重相应的策略，也是可以在语文教学中达到相应的效果的。
2.深入了解各专业的特点与需求，为结合专业开展教学奠好基础。
语文教师对中职专业的了解往往不深，他们认为这与自己的课程关系不大，很多教师认为只需要知道这个专业的学生是男生多还是女生多就可以了。其实，这是远远不够的，要结合专业开展教学就要深入了解相关专业，分析其特点与相关需求。根据目前中职教育的实际，主要需要了解以下几个方面：①专业培养目标，即这个专业要培养什么样的人，学生主要的就业目标、岗位是什么，主要培养学生具备什么方面的知识和技能；②专业的课程体系，即主要开设哪些课程，核心课程有哪些；③岗位主要工作任务，即学生走上工作岗位后的主要工作内容是什么；④行业职业岗位发展规律，即学生毕业进入行业后的岗位上升路线是怎样的。语文教师要了解专业的以上相关情况，可通过以下的部门和人员来进行了解：①专业部――通过专业部可了解专业规划，课程体系等；②学校的招生就业办公室――可向其了解学生就业岗位及相关情况，了解学生职业发展规律；③校企合作相关企业、行业协会、就业企业等――了解主要生产、服务任务，对学生能力需求，对学校培养意见、建议等；④相关班主任、专业课教师――了解学生相关语文培养需求，学生对语文课的反馈意见、建议；⑤其他语文教师――交流结合专业开展语文教学的思路和方法，分析不同专业学生的不同特点。教师在了解过程中可以采用交流、访谈、问卷等多种形式，收集、分析有关数据和信息。只有深入了解专业的相关情况和需求，了解学生的特点，才能为教学设计和改革确定目标和方向，才能为结合专业开展语文教学的探索和实践奠定扎实的基础。
3.选择合适的教学内容，有针对性地组织语文实践活动。
（1）在现有统编教材的基础上，可以根据专业培养、就业岗位的需要，补充与专业相关的教学资料。现有教材中一些与时代、专业相距较远的可以留作自读。另外补充一些体现行业发展的、接近学生未来岗位需要的课文和其他教学内容。如计算机类专业的学生可补充一些体现当前信息技术最新发展的科普文章，汽车运用与维修专业可补充一些汽车新型、新能源汽车的科技文章，财经类专业可补充当前电子商务方面的新闻或文章，电子类专业可补充一些智能机器人、人工智能等方面的科普文章，艺术类专业可补充一些艺术大师的散文或艺术评论等。有补充有舍弃，都是围绕为专业服务，为学生的就业和未来发展服务。
（2）可收集、编印一些与专业相关的语文阅读材料作为学生的辅助学习材料。教师可组织、指导学生进行课外阅读，作为对课堂教学的补充。
（3）结合专业，突出、强化培养不同的语言交流方式。如加工制造类专业学生的逻辑能力强，可突出一些实用类的应用写作能力培养，如工作计划、总结，科技制作说明，工艺流程说明，工作方案、报告等；服务类专业则突出口语表达训练，如人物介绍、产品介绍、景点介绍，写作方面侧重记述事件过程、表情达意训练。
（4）结合专业，开展特色语文实践活动。如旅游专业可组织导游解说训练、演讲比赛等；幼师专业可组织讲故事表演、诗歌朗诵比赛；文秘专业可举行快速作文训练、书法比赛等；电子类专业可组织某电子产品的调查分析报告活动；计算机类专业可组织电子手抄报、个人网页设计、集体活动的多媒体记录与解说等制作，还可评比学生博客、微博等。有的语文实践活动甚至可以在校外、实习企业、工作场景中开展，这样，语文教学就有了更广阔的舞台，也更贴近实际应用。
4.针对不同专业，采用不同的授课方式、组织方式。
传统的课堂教学方法比较单一，束缚了学生的主观能动性和个性的张扬。结合学生专业开展语文教学需要教师根据专业的不同，采用灵活多样的教学方法，最大限度地调动学生学习的积极性，从而挖掘学生的潜能。例如，对于同一首诗歌的教学，对幼师、旅游等专业的学生可以采用配乐朗诵法，让学生充分发挥自己口语表达方面的优势，通过声情并茂的朗读把自己对诗歌内涵的领悟表现出来；工艺美术、装潢设计等专业的学生则可以让他们充分展开想象把诗歌的意境用手中的笔画出来；而计算机、动漫专业的学生也可以充分利用他们的专业优势，把自己对诗歌的把握设计成动漫作品在课堂上进行演示。同时，教师还要根据班级人数的多少，灵活地改变教学方法。如对人数多的班可以采用集体或分组朗诵法，增强集体意识，培养合作精神；而对人数较少的班则可以采用朗诵比赛法，让每位学生的才能都得到展现和发挥。
总之，结合学生专业开展中职语文教学，既是必要的，也是可行的，这是中职语文教学的目标和方向。语文教师在教学中要结合学生专业灵活处理教学内容、采用合适的教学方法和手段适应学生的专业差异，从而切实贯彻“以服务为宗旨，以就业为导向”的指导思想，以学习者为中心，以能力为本位，按需施教，突出职教特色，尽可能满足不同专业的中职生对语文学习的不同需求，从而让每位中职生都能学有所长，学有所成。
（作者单位：中山市中等专业学校）
参考文献：
