Софтуерна платформа за създаване на видео игри за обучение | Защитена на: 04/07/2017
Резюме
на дипломна работа
Тема: Софтуерна платформа за създаване на видео игри за обучение
Учебно заведение: Софийски университет, „Св. Климент Охридски“
Факултет: Факултет по математика и информатика
Катедра: Софтуерни технологии
Дипломант: Радина Иванова Панайотова
Специалност: Софтуерни технологии
Факултетен номер: М22769
Научен ръководител: проф. д-р Боян Бончев
Ключови думи: образователни игри, игри от тип лабиринт, автоматично генериране на игра
Анотация:
Дигиталните игри са напреднали много от тяхното изобретяване в началото на 70те години на миналия век до днешни дни. За разлика от първите дигитални игри, които са били ориентирани към текстово съдържание и изобразяване, модерните игри използват 2D и 3D видео технологии и включват обширно мултимедийно съдържание. Затова модерните дигитални игри са предимно видео игри и поради този факт в следващите части на документа, когато говорим за дигитални игри, ще имаме впредвид именно видео игри.
В наши дни продуктите на гейминг индустрията служат за нещо повече от чисто забавление. Различни игрови жанрове са често използвани в различни области като технологично усъвършенствано обучение и социална терапия. Игрите успешно се използват като учебни средства, като учебна среда за улесняване на реинтеграцията в обществото на маргинализирани младежи, като рехабилитационни платформи за различни типове пациенти и като решения за електронно приобщаване за подобряване на познавателните и социалните дейности на възрастни хора както и за теле-рехабилитация и превантивни игри. Съобщено е за много подходи за обучение базирано на игри, за проучвания, които доказват неговата ефективност и софтуерни платформи за създаване на образователни игри. Игрите могат да тестват не само текущото ниво на знание, а също и подготовката за бъдещо обучение и измерват умения като сътрудничество, иновативност, продуктивност и проектиране като проследяват различни видове информация за обучавания.
За последните две десетилетия видео игрите се наложиха като ефективно и ефикасно средство не само за развлечение, но и за подпомагане на редица дейности от области като образование, професионално обучение, рехабилитация, реклама, производство и много други. Компютърните игри от този вид се наричат сериозни (или приложни) и продължават да се използват все по-масово в много сфери на обществения живот.
Дипломната работа е в областта на софтуерните платформи за генериране и модифициране на видео игри от тип лабиринт, предназначени за самостоятелно обучение в сферата на образованието и професионалната преквалификация. Платформата ще предлага графичен десктоп интерфейс, базиран на средата Unity 3D, позволяващ генериране на играта от текстово описание (граф на лабиринта, характеристики на възли и връзки, дидактични елементи, учебно съдържание и декоративно визуално оформление), където обучаващият задава описание и съдържание на бъдещата игра и специфицира лабиринта. Това описание е структурирано в XML формат и се използва от платформата, която генерира конкретна лабиринтова видеоигра (десктоп или Уеб-базирана) за обучение с определен набор от дидактични елементи за всяка стая на лабиринта (напр. учебни дъски, врати с въпроси, карти, пръстени, кълба, табла и др.).
Ползата от такова решение би била много голяма, понеже то би представлявало безплатна платформа за генериране и игрово обучение с лабиринтови 3D видео игри. Платформата може да бъде използвана от преподаватели в училища и университети, за да представят учебния материал по по-завладяващ начин. Платформата предоставя и възможността за кратки викторини и зададки за консолидиране на знанията. Също така платформата може да бъде използвана за професионално обучение включващо не само текстова и визуална информация, а също и практически въпроси и задачи.
Цел:
Целта на дипломната работа е формулирана по следния начин: Да се проектира, разработи и тества експериментална софтуерна платформа за генериране и модифициране на видео игри от тип лабиринт, която да бъде изследвана и оценена чрез създаване на конкретна образователна видео игра и практически експеримент с нея.
Задачи:
- Преглед на съществуващите типове образователни игри и платформи за тяхното автоматизирано създаване.
- Преглед на използвани софтуерни технологии и платформи за разработка на видео игри.
- Разработване на експериментална софтуерна платформа за генериране и модифициране на видеоигри от тип лабиринт, което включва:
- анализ
- проектиране
- имплементация
- тестване
- Практически експеримент с разработената софтуерна платформа чрез създаване на конкретна образователна видео игра от тип лабиринт и игрови сесии с нея, последвани от анкетиране:
- относно използваемостта на платформата от обучаващите
- относно игровото изживяване в лабиринта за всеки обучаван.
- Анализ на резултатите от експеримента и валидиране на платформата от гледна точка на използваемостта ѝ и на разработената с нея видео игра.
Резултати:
След представянето на кратък преглед на предметната област – игрите като средство за обучение, е поставена целта и са дефинириани задачите, произтичащи от нея. Изброени са очакваните ползи от реализацията.
Втората глава „Видео игри и платформи за създаване на видео игри“ разглежда различните видове видео игри – най-общо разделени на развлекателни игри и сериозни игри. Представени са класификации на видео игрите. Разгледана е употребата на сериозни игри в образованието и по-специално на игри от тип лабиринт, които са фокусът на дипломната работа. Изброени са съществуваши решения и са сравнени на базата на няколко на брой критерия.
Третата глава „Използвани технологии, платформи и методологии“ поставя изискванията към инструментите, които ще бъдат използвани, и описва различните типове инструменти, които са необходими за разработката – game engine (основният софтуер на една компютърна игра), езици за програмиране, инструменти за моделиране и методологии. Направено е сравнение на наличните инструменти от всеки тип и е обосновано решението за избора на инструментите използвани за текущата разработка.
Четвъртата глава „Анализ“ описва концептуалния модел на софтуерната платформа за създаване на образователни видео игри. Представени са функционалните изисквания във вид на потребителски истории и различни UML диаграми. Също така са разгледани и нефункционалните изисквания като преносимост, използваемост, мащабируемост, поддръжка, бързодействие и разширяемост.
Петата глава „Проектиране“ описва архитектурата на Maze Builder платформата, която е разработена като част от дипломната работа. Основната архитектура на Unity 3D също е кратко описана на нивото необходимо за разбиране на термините, използвани в дипломната работа и за разбиране на архитектурата на имплементираното решение.
Шестата глава „Тестване, експерименти и внедряване“ изброява функционалните тествове, както и качествените тестове, които са извършени след разработката. Главата също описва експерименталната игра-лабиринт Carpet Crafts, която е създадена за валидиране на платформата. Практически експеримент е проведен с Carpet Crafts играта, където участниците получават възможност за независими игрови сесии и попълват въпросници. След това резултатите от въпросниците са анализирани.
Последната глава „Заключение“ обобщава как са постигнати целите на дипломната работа и изследва възможности за бъдещо развитие.
Заключение:
Дипломната работа демонстрира създаването на софтуерна платформа за генериране на образователни игри от тип лабиринт, базирани на Unity 3D. Платформата може да се използва от преподаватели в училища и университети без опит в програмирането или проектирането на игри, с цел да преставят учебния материал по по-завладяващ и мотивиращ начин.