Особенности проектирования интеллектуальных игр для реализации на мобильных платформах

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Народное образование. Педагогика


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ ИГР ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ НА МОБИЛЬНЫХ ПЛАТФОРМАХ
А.Ю. Агеев
Научный руководитель — к.т.н., доцент Н.Ф. Гусарова
Разработан и программно реализован сборник обучающих игр с динамически изменяемым контентом и поддержкой беспроводных стандартов связи на мобильных платформах.
Введение
Мобильные устройства все прочнее входят в нашу жизнь, а собственный мобильный телефон имеет почти каждый молодой человек, вне зависимости от уровня культуры и образования. Мотивационный потенциал и обучающие возможности проигрываемого на мобильных устройствах контента исключительно важны для молодежной аудитории.
Рынок мобильных игр — важная развивающаяся область игровой индустрии. Его развитие связывается с тем, насколько мобильные приложения будут ограничены возможностями мобильных устройств. Последнее поколение мобильных устройств имеет цветные экраны высокого разрешения, улучшенную память и другие функциональные возможности, позволяющие сделать мобильные игры более привлекательными, снизить стоимость разработки и приблизить их к играм на «традиционных» платформах.
Быстрая модернизация и ценовая доступность мобильных технологий и приложений делает их использование как средств обучения очень привлекательным и сильно повышает интерес к области обучения с использованием мобильных устройств (ш-1еагшп§) [1]. В то же время для удовлетворения нужд молодежной аудитории, которая в основном и является пользователями мобильных устройств, недостаточно просто адаптировать существующие методики е-1еагшп§ [2] к мобильным технологиям. Молодежи нужно, чтобы средства были не только когнитивно-доступны, но и вовлекали их в процесс обучения. Целесообразно, в частности, использовать здесь игровые методики. Такие игры должны:
• напрямую поддерживать обучение путем предоставления возможностей для развития знаний и когнитивных навыков — вовлекая и побуждая к этому на эмоциональном уровне-
• не напрямую мотивировать пользователей обращаться к другим источникам («классическим» библиотекам, документам и т. д.) для обучения.
Анализ обучающего игрового мобильного контента
Проведенный нами анализ показывает, что представленный на рынке обучающий игровой мобильный контент [3] покрывает все существующие на персональных компьютерах игровые жанры (квесты, аркады, стратегии, спортивные игры, симуляторы и т. д.). Они обладают интересной графикой и чаще всего нетривиальной концепцией реализации. Однако, как показывает анализ, с точки зрения возможной технологической базы для организации ш-1еагшп§ в игровой форме они обладают и рядом недостатков.
• Отсутствие расширяемости. Конечный продукт чаще всего состоит только из одной игры, чем существенно уменьшает продолжительность жизни данного приложения, так как любая игра в скором времени надоедает. Приложения, имеющие в своем составе несколько игр, обладают явными преимуществами.
• Узконаправленная специализация. К сожалению, большинство игр ориентировано на школьников начальных классов и является тематически специализированным, при этом огромная часть аудитории остается неохваченной.
• Платный доступ. Наличие бесплатного игрового контента существенно увеличило бы количество конечных пользователей.
Концепция построения игры
Поясним предлагаемую концепцию организации обучающих игр на мобильных платформах на примере конкретной игры. В ходе игры в центре экрана мобильного устройства пользователя появляется различного рода обучающая информация. Интервал обновления информации выбран 9 секунд, что допускает неоднократное прочтение. В ходе игры при наступлении определенных событий, таких как прохождение круга, покупка участка, попадание на особые поля и др., пользователю предоставляется возможность ответить на один из вопросов, показанных ранее. В случае правильного ответа игрок получает вознаграждение.
Обобщенная схема геймплея представлена на рис. 1.
Попадание на незанятый участок
Отсутствие событий

Правильный ответ
Прохождение полного круга

Ответ на вопрос
Правильный ответ
Неправильный Неправильный -ответ ответ
Поощрение
Информация о поощрение
Выбранный следующий игрок
Рис. 1. Обобщенная схема геймплея
В ходе реализации разработанного геймплея были выявлены технологические ограничения, специфичные для интеллектуальных игр на мобильных платформах, а также предложены пути их преодоления:
• сложность организации обратной связи может быть скомпенсирована за счет выбора жанра игры- в реализованном варианте используется такой жанр, как аркада-
• ограниченный базовый функционал, предоставляемый мобильными платформами, расширяется за счет написания собственных программных компонентов-
• ограниченные графические возможности мобильных устройств могут быть скомпенсированы за счет использования графических изображений в качестве управляющих контролов-
• необходимость реализации нескольких игр в одном приложения без существенного усложнения программной реализации, что достигается за счет модульной структуры приложения.
Кроме того, для повышения интереса к игре в концепции предусмотрены следующие возможности:
• организация многопользовательской (сетевой) игры. С этой целью используется технология Bluetooth, встроенная в большинство мобильных устройств-
• легкость внесения и изменения информации разнообразного типа в качестве изучаемого материала. Задаваемые в ходе игры вопросы не зашиты в программу, а могут создаваться программой и храниться в формате XML-
• организация соревновательной среды. Предусмотрен механизм сравнения рейтингов игроков и рекордов игры, который реализуется либо на созданном сайте игры, либо при соединении игроков по Bluetooth.
Перечисленные особенности концепции позволяют динамически создавать специализированные игры образовательной направленности в короткие сроки.
Особенности программной реализации
В качестве платформы для игры выбрана ОС Windows Mobile [4] компании Microsoft, так как доля рынка мобильных устройств, поддерживающих эту ОС, составляет около 60%, что обеспечивает большее количество конечных пользователей. Для реализации была использована SDK Windows Mobile версии 3. 5, вышедшая в сентябре 2008 года, что дало наиболее полный функционал доступный на данное время.
Классы графических форм Классд дпрд& amp-лвния
Рис. 4. Модульная структура приложения
В качестве среды разработки был взят продукт Microsoft Visual Studio 2008 Team Suite [5] компании Microsoft, так как он дает возможность наиболее полного контроля и управления выбранной платформой. В качестве языка программирования был выбран С#, так этот язык дает возможность быстрого создания приложений и максимально упрощает его.
Разрабатываемое приложение имеет модульную структуру (рис. 4), что делает его достаточно гибким и легким в использовании, дает возможность добавлять свой контент и расширять уже имеющийся. Написанные модули позволяют, основываясь на использовании готовых компонентов, в короткие сроки создавать игры различных типов, в том числе типа карточных, а так же игр, использующих в качестве движущего механизма кубики.
В приложении использованы следующие классы (рис. 4).
• Классы управления:
o PlayerClass — содержит информацию о всех пользователях и функции изменения их свойств-
o EducationClass — содержит обучающую информацию, имеет возможности загрузки и последующей ее обработки- o BlackJeckClass — содержит информацию о правилах карточных игр и все функции необходимые для расширения игрового спектра- o DieClass — содержит информацию о кубике и позволяет встраивать его в любой контент-
o NetConnections — служит для беспроводной передачи данных- o Decode — класс декодирования зашифрованных сообщений- o Resourses — содержит все ресурсы, используемые в программе, что также позволяет использовать их при расширении контента.
• Классы графических форм: каждый из них служит для отрисовки отдельной формы и показывает возможности взаимодействия с классами управления- каждый из них может быть взаимозаменен, и на их основе может быть собрана другая игра.
Как отмечалось выше, одной из основных трудностей создания мобильного контента является ограниченность базового функционала, в частности:
• ограничение количества перегружаемых прототипов функций,
• недоступность множества классов и их функций.
Например, стандартный класс picturebox имеет порядка 100 методов и около 100 свойств и 100 событий, из них на мобильных устройствах поддерживается меньше половины. В этой ситуации для того, чтобы наложить рисунок на уже имеющийся, вместо того, чтобы изменить значение одного свойства TransparencyKey, отвечающего за прозрачность цвета, приходится использовать пространство имен:
System. Drawing. Drawing2D-
System. Drawing. Imaging-
Используя события отрисовки обьекта, рисуем на нем вручную:
Bitmap img = Properties. Resources. house-
ImageAttributes atr = new ImageAttributes () —
atr. SetColorKey (Color. Black, Color. Black) — e. Graphics. DrawImage (img, 0, 0) —
В процессе работы над приложением был выявлен ряд неисправленных системных ошибок со стороны разработчиков среды разработки. Так, например, класс Marshal, служащий для взаимодейстия managed и unmanaged кода и содержащий около 100 функций, из которых на мобильных платформах доступна только половина, имеет ряд системных багов. Эти баги связаны с невозможностью преобразования напрямую ряда типов данных, что приводит к потере данных или к ArgumentException. Данную проблему удалось решить путем перегрузки функций преобразования структуры в IntPtr, заменив ее на побайтное конвертирование каждого типа данных в отдельности методами того же класса, что заметно утяжелило код.
Так как обучающая информация хранится в XML файле, то вся информация шифруется. Для шифровки используется алгоритм шифрования MD5, достаточный для приложений этого типа. Кроме того, для повышения целостности данных используется проверка на CRC, что полностью исключает подмену информации. Также при попытке исключить обучающую информацию из игры путем удаления файла XML программа будет использовать вопросы, хранящиеся в коде программы.
Ниже представлены схема (рис. 5) и основные фрагменты программной реализации перечисленных характеристик приложения.
Файл найден
Загрузка вопросов
Декодирование АО
Неправильная информация
Рис. 5. Программная реализация приложения
1. В конструкторе класса основной формы MainForm вызывается функция загрузки информации из XML файла, находящаяся в классе EducationClass, в случае неуспешного выполнения загрузки выполняется функция загрузки вопросов из памяти программы, находящаяся в том же классе:
public EducationClass Education-
public MainForm () {
//…
Education = new EducationClass () —
if (!Education. DownloadQuastion ()) {
Education. SetQuestion () —
}
//…
}
2. Функция загрузки информации DownloadQuastion открывает файл с вопросами и считывает информацию, находящуюся в нем, далее проверяет на совпадение CRC, подсчитанное и загруженное из файла, и в случае совпадения вызывает функцию декодирования информации Decode () класса Decoder.
public bool DownloadQuastion () {
try {
XmlDocument Quastion = new XmlDocument () —
Quastion. Load ("-Question. xml"-) —
XmlNode QuastionNode = Quastion-
//Заголовок int QuestionCount = 0- XmlNodeList NodeList = QuastionNode. SelectNodes ("-Question/Check/"-) —
CrcRecv = Convert. ToInt32(NodeList[0]. InnerText) —
if (CrcCheck (CrcRecv)) {
NodeList =
QuastionNode. SelectNodes ("-Question/QuestionCount/"->- -
QuestionCount = Convert. ToInt32(NodeList[0]. InnerText) —
for (int i = 0- i & lt- QuestionCount- ++i) {
NodeList =
QuastionNode. SelectNodes ("-Question/Question"- + i +
Question[i] = Decode (NodeList[0]. InnerText) — NodeList =
QuastionNode. SelectNodes ("-Question/Answer"- + i + Answer[i] = Decode (NodeList[0]. InnerText) —
}
return true-
}
return false-
}
catch (Exception c) {
String s = c. ToString () —
}
return false-}
Выводы
Разработан и программно реализован сборник обучающих игр с динамически изменяемым контентом и поддержкой беспроводных стандартов связи на мобильных платформах. Эффективность такого сборника получила первоначальное подтверждение на фокус-группе. В настоящее время ведутся исследования в направлении методической и технологической проработки таких игр.
Литература
1. Rich-media mobile learning (m-learning) [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http: //www. m-learning. org/
2. Электронное обучение (e-learning) [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http: //ru. wikipedia. org/wiki/E-learning
3. RESOURCES DOWNLOADS. Educational Software [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http: //downloads. zdnet. co. uk/0,1 000 000 374,39000759r, 00. htm? o=a%2B&-p=4
4. SDK Windows Mobile 3.5 [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http: //www. microsoft. com/downloads/details. aspx? FamilyID=33 3325FD-AE52−4E35-B531−508D977D32A6&-displaylang=ru#0verview
5. Microsoft Visual Studio 2008 Team Suite [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http: //www. microsoft. com/downloads/details. aspx? FamilyId=D95598D7-AA6E-4F24−82E3−81570C5384CB&-displaylang=en

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой