數位心像旋轉遊戲設計

本研究之研究工具「翻轉小小兵」期望提供國小五年級學生一個遊戲式學習 的環境進行空間能力之學習。本節依據 Bergeron (2006)為 Serious Game Design 所製作的規格書為架構，分別就設計概念，需求規格、技術架構、遊戲設計、素 材取得與開發與測試與除錯等面向加以說明：

一、設計概念

本研究所設計之空間能力學習遊戲「翻轉小小兵」期望學生在不斷重複操作 時，可以充分了解空間概念，學生不僅能夠學習空間能力，甚至進一步的提高學 生對於空間能力的興趣。

二、需求規格 (Requirements Specification) (一)領域 (Scope)

「翻轉小小兵」用於空間能力學習，適合國小高年級學生使用。

(二)目的 (Goals)

為提升學生對於空間能力的學習動機以及增加空間能力的概念，提供學 生在遊戲中可進行操作，讓學生了解空間能力之概念，以提升空間能力。

(三)對象 (Player Profiles)

台北市國小五年級之學生。

(四)環境 (Use Environment) 1. 遊戲環境：2D

2. 遊戲視角：第一人稱 3. 遊戲人數：單人 4. 遊戲模式：單機 5. 遊戲操控：滑鼠

(五)娛樂元素來源 (Source of Entertainment Content)

參考行動裝置上小遊戲的進行方式，並加入可愛的卡通角色，提高學生

在學習過程中的興趣。

(六)學習內容來源 (Source of Serious Content)

將市面上之空間學習遊戲與先前學者專家發展、設計及使用的遊戲進行 分析比對後，根據觀察到的結果自行發展設計出一空間能力學習遊戲「翻轉 小小兵」。

(七)學習目標 (KSA Requirements) 1.了解空間概念

2.了解物體在空間中旋轉的概念 3.習得心像旋轉能力

4.提高空間能力學習態度

(八)遊戲特色 (Game Features and Differentiation)

「翻轉小小兵」學習遊戲相較於紙筆學習，提供學生可以動手操作，讓 學生可以清楚的了解物體在旋轉過程及結果。在學習遊戲進行過程中，操作 簡單，學生可專注於物體旋轉的效果。加入可愛的卡通角色，也提高了學生 對於空間學習遊戲的興趣。

三、技術架構 (Technical Architecture) (一)遊戲開發流程

1. 遊戲設計文件撰寫：1 個月 2. 遊戲美工繪製：1 個月 3. 遊戲程式撰寫：2 個月 4. 遊戲測試及修改：1 個月 (二)遊戲平台：PC

(三)系統需求：Windows XP 以上 (四)遊戲開發工具：Unity 3D

(五)遊戲發布型式：單機遊戲安裝置各電腦中

(六)遊戲存檔紀錄：遊戲關閉後，會將各個使用者操作過程的次數記錄在各

電腦中。

四、遊戲設計 (一)遊戲介紹

1. 遊戲內容：為了提升學生的空間能力，遊戲過程中讓學生能夠旋轉畫 面中的物體，藉此了解空間概念。遊戲分為四個大關卡，每一個關卡 中有十個小關卡。遊戲進行中，每一個大關卡必須達到最低計分標準，

才可進入下一個大關卡。遊戲提供多次的重複操作練習，藉此達到訓 練的效果，並提升學生對於學習空間能力的興趣。

2. 遊戲類型：學習遊戲

3. 遊戲美工風格：以可愛的風格為主，並搭配卡通人物以提高學生的興 趣。

(二)遊戲流程

圖 3-1 遊戲流程圖 遊戲開始畫面

關卡選擇畫面

第一大關

（共有 10 小關）

第二大關

（共有 10 小關）

第三大關

（共有 10 小關）

第四大關

（共有 10 小關）

關卡選擇畫面

遊戲結束 達到過關門檻

否

是

否

是

否

是 達到過關門檻

達到過關門檻

(三)遊戲關卡介紹

「翻轉小小兵」訓練遊戲分成四大關卡。每一個大關卡中包含十個小關 卡，難易度由簡至難。每一個大關卡必須達到系統設計的最低標準，才可進 入下一個大關卡。系統設計之最低標準係根據每一個小關卡共有 3 顆星，因 此每一大關卡共有 30 顆星，須得到 18 顆星便獲得開啟下一大關資格，如圖 3-2 所示。

大關卡選擇畫面 小關卡選擇畫面

得分回饋畫面

圖 3-2 關卡選擇畫面及得分回饋畫面

「翻轉小小兵」空間能力訓練遊戲期望學生理解的概念分別為：旋 轉物體、移動視角、單軸旋轉以及雙軸旋轉，下列分別依照四大關卡進 行說明。

1. 第一大關：

學生必須計算出畫面中共有幾個立體方塊。此關之難易辨別基準在

於若有方塊被完全遮蔽，學生是否有能力依靠自己的心像旋轉能力，計 算出被遮蔽的方塊共有幾個，並算出正確的答案。

學生可藉由點選系統提供的「箭頭」旋轉畫面中的立體方塊，看到 畫面中立體方塊旋轉的過程以及結果。透過此方式，學生能夠理解在立 體空間中被遮蔽的視線之概念，並了解物體旋轉的概念，讓學生在接續 的題目中，嘗試透過自己的心像旋轉能力得到答案，並減少點選操作次 數，如圖 3-3 所示。

為了讓學生了解第一大關必須完成的目標，在進入第一小關後，便 會出現遊戲目標提示，如圖 3-3 所示。

第一大關操作畫面 第一大關操作畫面

遊戲目標提示

圖 3-3 第一大關操作畫面及遊戲目標提示

系統提供破關提示按鈕，學生在解題過程中若有疑問，可以藉由提 示按鈕得到提示，如圖 3-4 所示。此提示亦會在學生操作次數超過 8 次

時自動跳出提示，降低學生在遊戲過程中遇到卡關的情形。破關後提供 得分畫面，讓學生知道自己的成績表現，如圖 3-4 所示。

圖 3-4 第一大關破關提示及得分畫面

第一大關之計分規則依序為：無點選「旋轉」功能可獲得 3 顆星；

點選「旋轉」功能一次或答錯一次可獲得 2 顆星；點選「旋轉」功能或 答錯兩次以上可獲得 1 顆星。

2. 第二大關：

學生須從左側不同視角的選項中選出符合右側圖形的選項。點選左 側的其中一個眼睛後，立體方塊會呈現該視角所看到的成像。其中，相 較於第一大關的旋轉立體方塊，此關期望藉由「移動視角」的方式，讓 學生體驗移動視角的過程如圖 3-5 所示。

遊戲破關提示畫面 得分畫面

圖 3-5 第二大關操作畫面

為了提示學生第二大關必須玩成的目標，在進入第一小關後，便會 出現遊戲目標提示，如圖 3-6 所示。

圖 3-6 第二大關遊戲目標提示畫面

第二大關之計分規則依序為：點選「眼睛」功能一次即答對可獲得 3 顆星；點選「眼睛」功能兩次或答錯一次可獲得 2 顆星；點選「眼睛」

功能兩次或答錯兩次以上可獲得 1 顆星。

系統提供破關提示按鈕，學生在解題過程中若有疑問，可以藉由提

示按鈕得到提示，如圖 3-7 所示。此提示亦會在學生操作次數超過 3 次 時自動跳出提示，避免學生在遊戲過程中遇到卡關的情形。

圖 3-7 第二大關破關提示畫面

3. 第三大關：

學生必須點選系統所提供的「箭頭」將立體方塊旋轉至可通過平台 的方向，並讓立體方塊順利通過平台。在第三大關中，在畫面中標示出

「軸線」，將「軸線」的概念帶入，期望學生在進行旋轉物體時，可以 了解「軸線」的旋轉概念，並了解到進行單軸旋轉時所帶來結果，如圖 3-8 所示。

圖 3-8 第三大關操作畫面

為了提示學生第三大關必須完成的目標，在進入第一小關後，便會 出現遊戲目標提示，如圖 3-9 所示。

圖 3-9 第三大關遊戲目標提示畫面

學生需將立體方塊進行平面旋轉至正確的方向後，便可將該立體方 塊通過平台，如圖 3-10 所示。

圖 3-10 第三大關操作畫面

第三大關之計分規則依序為：點擊最少的旋轉次數 (X)可獲得 3 顆 星；點擊次數為 (X+1)到 (X+4)可獲得 2 顆星；點擊超過次數 (X+5)可 獲得 1 顆星。

系統提供破關提示按鈕，學生在解題過程中若有疑問，可以藉由提

示按鈕得到提示，如圖 3-11 所示。此提示亦會在學生操作次數超過 (X+5) 次時自動跳出提示，避免學生在遊戲過程中遇到卡關的情形。

圖 3-11 第三大關遊戲破關提示畫面

4. 第四大關：

學生必須透過轉動「雙軸」至正確的方向才可以通過平台。畫面中 的兩個軸線皆提供箭頭，作為轉動立體方塊的按鈕。為了降低操作複雜 度，雙軸皆僅提供單一方向的旋轉。每轉動一個軸線時，便會影響另外 一個軸線的方向，學生必須透過最少的轉動次數，達到通過平台的目標，

如圖所示如圖 3-12 所示。

圖 3-12 第四大關操作畫面

在第四大關中，期望學生可以在未開始轉動立體方塊前，先自行推 測「必須先轉動哪一個軸線？」及「必須轉動幾次？」方可藉由較少的 操作次數完成任務。相同於第三大關，透過計算點擊次數並算得成績，

因此遊戲設計者將每一題的最少操作次數以及次少操作次數記錄下來，

作為該題最佳解以及次佳解的標準，分別可以得到三顆星以及兩顆星，

操作次數高於次佳解的點擊次數皆得到一顆星。

為了提示學生第四大關必須完成的目標，在進入第一小關後，便會 出現遊戲目標提示，如圖 3-13 所示。

圖 3-13 第四大關遊戲目標提示畫面

系統提供破關提示按鈕，學生在解題過程中若有疑問，可以藉由提 示按鈕得到提示，此提示亦會在學生操作次數超過 8 次時自動跳出提示，

避免學生在遊戲過程中遇到卡關的情形，如圖 3-14 所示。

圖 3-14 第四大關破關提示畫面

(四)操作方式

1. 關卡點選：滑鼠點擊進入關卡

2. 旋轉方塊及眼睛：滑鼠點擊「箭頭」圖示進行旋轉 (五)遊戲音效與配樂

1. 遊戲音樂：遊戲中使用之音樂取自於動畫「神偷奶爸 2」原聲帶。

2. 遊戲音效：使用 Unity 3D 之內建音效。

(六)遊戲數據紀錄

使用者操作完畢並將程式關閉後，會將使用者的操作次數輸出為文

字檔並儲存於本機中。

(七)遊戲協助

學生於操作過程中，在單一小關卡中超出系統預設的操作次數時，

會自動跳出提示視窗，並在每個關卡中放置提示鈕，讓學生在遊戲中有 疑問時可以直接點選進入遊戲說明頁面，得到可能的解決方法。

五、素材取得與開發

遊戲中所使用的圖像素材取自於網路上之素材，以及 Unity 3D 內建之素材。

研究過程中僅做研究用，不涉及任何利益，在研究過後，皆將本機檔案全數刪除。

六、測試與除錯

由於遊戲程式並不大，故程式測試由研究者自行檢視，並於程式編寫期間密

由於遊戲程式並不大，故程式測試由研究者自行檢視，並於程式編寫期間密