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基于Unity3D的中学数学概率学习游戏设计与实现

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王丽

摘要：教育游戏的出现，极大的改变了学生的学习方式，学生可以通过教育游戏将娱乐与学习结合起来，提高学习兴趣和效率。文章利用3dsMax建立三维游戏场景和道具，使用Unity3D作为开发平台，以JavaScript作为开发语言，设计并实现了一个中学数学概率学习的三维游戏。

关键词：游戏；建模；Unity3D

：G434文献标志码：A：1673-8454（2016）08-0068-04

一、引言

学生是有个性差异的，课堂教学无法满足每个学生的学习需求，但通过教育游戏却可以实现因材施教。教育游戏可将游戏任务按照难易程度划分等级，使每个学生可以根据自己的学习情况选择适合的等级，制定自己的学习进度，自主学习能力也得到了提升[1]。此外，教育游戏还具有很强的挑战性、互动性和趣味性，可以激发学生强烈的求知欲和学习动机[2]。学生利用教育游戏进行学习，不仅可以巩固已学的知识，拓展知识面，还能提高想象力。教育游戏还有助于培养学生正确的人生观和价值观。

文章利用3dsMax建立三维游戏场景和道具，以Unity3D为开发环境，JavaScript为开发语言设计并实现了一个中学概率学习游戏。让学生体验游戏刺激的同时，可以通过回答问题来学习、巩固概率知识，使学习不再枯燥，让学生快乐学习，爱上学习，提高学习效率。

二、游戏开发流程

首先，根据学习目标设计学习内容和游戏流程，接着利用3dsMax建立模型、为模型赋予材质；然后将文件导入Unity3D中进行游戏的开发，内容包括碰撞检测、动画设置、添加特效、布置灯光、添加音乐、人机交互设置六大部分；最后进行优化系统，导出为可执行文件。游戏的开发流程如图1所示。

三、游戏设计与实现

1.设计思想

此游戏属于密室解谜类游戏，游戏场景的部分结构图如图2所示。整个密室由一个个小密室组合而成。当玩家进入游戏后，玩家就会位于如图2所示的位置，玩家想要离开密室，必须打开门。当玩家向门走去的时候，就会触发一个触发器，弹出一道数学概率问题。第一个问题是相当简单的，凡是学过中学概率的都可以解决，所以当第一个问题回答错误时，会弹出失败场景，并提示玩家要先去学习中学数学概率的内容，再来玩这个游戏。当第一个问题回答正确，密室的门会自动打开，玩家可以经过走廊进入第二个密室。从第二个密室开始，每道关口除了有一个正门外还有一个侧门。当玩家走向第二个密室主门时，会弹出第二个问题，这个问题比第一个问题略难。当这个问题回答正确，主门会自动打开；如果回答错误，侧道的门会打开，侧道也会有一些关于概率的问题，这些问题是主门问题的分解问题，帮助玩家理解主门的问题。游戏的时间限制为25分钟，单个问题没有时间限制，这种设置给了玩家相对自由的空间。整个游戏场景共有6个主道以及6个侧道，直到玩家开启最后一个密室的门，游戏会结束，并弹出胜利的场景。

2.建模

（1）建模前的相关设置

为了使3dsMax制作的模型与现实世界相符合，需要对3dsMax进行必要的单位设置。将“系统单位”和“显示单位”都设置为厘米。通过这样的设置，也可以将模型导入Unity3D中，这样进行后期游戏开发时更容易操作[3]。

（2）密室场景建模

密室建模采用“多边形建模”的方法。密室分大厅和走廊两个部分。整个密室由若干个大厅和走廊组成，密室大厅的统一规格是：高600cm，长1200cm，宽800cm，密室走廊的统一规格为长400cm，宽1000cm，高400cm。

①密室墙体建模

密室大厅的原型是一个高600cm、长1200cm、宽800cm的长方体，点击工具栏的“创建”面板，选择“标准基本体”中的“长方体”并将其命名为“box1”，设置其长、宽、高分别为1200cm、800cm、600cm。然后将box1转换成“可编辑多边形”，选择“多边形”子集中的“翻转”选项，将box1的法线方向进行反转，使大厅的内墙可见。

密室走廊的原型是一个长400cm、宽1000cm、高400cm的长方体，建立的步骤与密室大厅完全相同。建立后将其命名为“box2”。

②门的建模

要用门将大厅和走廊隔离开来。很多做法可以实现这个目的，笔者用的是“超级布尔”。将box1和box2按如图3的方式进行摆放。选择box1，在3dsMax的“复合对象”面板下选择“超级布尔”。选择“参数”中的“差集”和“盖印”，选择“拾取布尔对象”中的“开始拾取”，点击box2，就会得到一个门的轮廓，效果如图4所示。门的轮廓已经完成，接下来就需要制作门了。门的原型是一个长400cm、高400cm、宽20cm的长方体，按照box1的建立步骤创建一个长400cm、高400cm、宽20cm的长方体，将其命名为“door”。将“door”摆放到box1和bo