自闭症儿童3D训练游戏设计与实现

钱凯豪+顾汉杰

摘要摘要：科学研究表明，通过积极游戏训练可以缓解甚至治愈自闭症。根据美国英格索尔自闭症儿童社交游戏训练指南，使用Unity引擎开发了有针对性的社交训练游戏，用于自闭症儿童的辅助治疗。基于3dsMax三维建模以及Unity引擎进行程序开发，游戏模块包括语言训练、感知、交往等，提高了儿童社交、语言和感知能力。

关键词关键词：自闭症；训练游戏；3dsMax；Unity

DOIDOI：10.11907/rjdk.162276

中图分类号：TP319文献标识码：A文章编号文章编号：16727800（2017）001006902

引言

自闭症又称孤独症，是一种多发于儿童的症状，表现为不同程度的言语障碍、行为呆板、兴趣狭隘及人际交往障碍，对家庭造成巨大心理伤害[1]。2014年《中国自闭症儿童发展状况报告》数据显示，我国0-14岁患儿可能超过200万[2]。针对自闭症儿童的治疗，目前较为认可的方法之一是游戏。以游戏为媒介，让儿童通过游戏自然表达情感、暴露问题，以消除或缓解症状。儿童在游戏中学会自我控制、自我指导、自由表达、接纳自我[3]。

研究表明，轻松的游戏活动可以帮助自闭症儿童学习如何与人相处、团结合作，进而使孩子社交、语言及感知能力得到进一步提高。美国心理学家Brooke Ingersoll和Anna Dvortcsak博士是自闭症儿童社交训练项目的发起者，将游戏的方法应用在自闭症儿童身上，取得了非常好的效果，获得了很多家长认可，他们编著了《自闭症儿童社交游戏训练指南》，指导家长进行训练。随着游戏引擎技术发展，3D游戏等新型游戏发展很快，本研究依据《自闭症儿童社交游戏训练指南》的游戏疗法理论，为自闭症儿童开发了3D训练游戏，丰富了游戏训练方案。

1游戏模块设计

面向自闭症儿童的训练游戏设计，旨在引导自闭症儿童参与语言、沟通、社交模仿等训练环节，提高儿童的社交、语言及感知能力。自闭症训练强调交互式教导技术与直接教导技术，这与游戏媒体的人机交互强反馈存在共通之处。基于此设计游戏结构如图1所示，设置语言训练游戏、感知游戏、交往游戏等游戏主模块，训练相应能力。

1.1语言训练游戏模块

语言训练主要涉及表达性语言、接受性语言、示范扩展语言的教导技术，本文设计了咏鹅、拔萝卜、填词造句等小游戏进行针对性训练，提升语言表达能力。咏鹅游戏以唐诗咏鹅作为内容题材，设计色彩鲜艳的古诗意境动画吸引儿童注意力并复读诗词，以行为主义方式训练其表达性语言；拔萝卜游戏设计了小猫小狗等动物呼朋唤友一起拔萝卜的故事情境，设计引导性对话内容，以站起来、举起手、用力拉等指令引导儿童作出正确的行为应答，训练接受性语言；填词造句游戏以儿童较为熟悉的常识设计断句提示，比如我站在西湖边，看到（ ）的荷花，还有（ ）的鸭子，要求儿童将句子填充完整，拓展语言能力。

1.2感知游戏模块

感知游戏模块主要涉及有趣的障碍物等教导技术，设计了摸大象、芝麻开门、跑酷等小游戏进行训练，提升其感知能力。摸大象游戏要求儿童依据提示去接触大象正确的身体部位，设计方法是以点带面，从局部发散到整体认知；芝麻开门游戏要求儿童从蔬果堆里选择正确的对象作为钥匙开启大门，设计方法是形状识别；跑酷游戏要求儿童感知空间障碍物的大小与位置，判断需要绕开的障碍物，设计方法是应用空间智力感知。这3个小游戏都强调设计障碍物的趣味化，引导儿童判断不同形式的障碍物特征，从而提升感知能力。

1.3交往游戏模块

交往游戏模块主要涉及均衡轮换、社交模仿等教导技术，设计了过家家、换玩具游戏以锻炼儿童的社交能力。过家家游戏通过模拟人生的虚拟情境，要求儿童扮演各种家庭角色，作为主人或客人与小朋友进行沟通与玩耍，从社交模仿方面提升儿童的社交适应能力；换玩具游戏设计物物交换规则，引导孩子每隔一段时间与其它角色交换玩具，从均衡轮换方面锻炼孩子轮换做事的社交能力[4]。

1.4其它功能模块

其它模块包含设置、帮助、登录等功能。设置模块主要用于游戏轨迹、分数等数据记录与显示；帮助模块主要为家长与儿童提供视频教学，帮其快速了解软件定位与操作方法；登录模块主要用于儿童与家长等不同用户登录，查看游戏记录等。

2游戏元素设计

本研究的訓练游戏对象为特殊群体儿童，因此在游戏元素设计方面，需要考虑到该年龄层的喜好与适应问题。心理学家研究表明，低龄儿童喜爱较为艳丽明快的色彩，因此在游戏UI、场景设计及角色设计时偏向较为鲜艳的色彩，以黄、篮、红等代表性颜色为主色调[5]。自闭症儿童较为敏感脆弱，因此在背景音乐与语音提示等交互音效设计方面强调声调的柔和，营造轻松的感知氛围，以保护用户心理。鉴于儿童对背景意义的关注度有限，在游戏进程控制方面采用直线型的发展脉络以及弱剧情故事，用以简化故事的表达形式，帮助儿童快速理解故事含义；在工具提示等重要反馈机制上，采用位置明显、颜色突出、反馈步骤极少的提示信息用以指导操作，降低用户的操作难度及熟悉时间。

3游戏程序开发

游戏程序采用Unity引擎开发， 3D模型通过3dsMax构建，UI以及贴图等图片素材采用CorelDRAW与Photoshop绘制。

3.1dsMax建模

游戏所需的角色、场景模型均由3dsMax建模完成。场景模型基本采用内置模型建模，角色模型以及部分找不到合适组件的场景模型则采用网格建模。建模基本以简模为主，采用合理分布模型密度、多用面片表现复杂造型以及保持面与面之间距离的形式，以提高模型的渲染效率。模型经过漫反射贴图与UV贴图设置，再由默认的Scanline渲染器实时渲染效果，对物体进行烘焙增强光影效果，突出模型真实感，然后将模型导入到Unity素材库。

3.2Unity引擎开发

创建场景文件，与工程保存在同一目录中。除了少数特殊地形外貌需要借助模型导入，Unity的大部分地形采用内置的Terrain（地形）对象进行绘制，其优点是可以直接用鼠标拖拽绘制删改。使用Terrain依次绘制草地、山峰等基本地形，并进行纹理贴图进行地形仿真。导入树木、花草模型至游戏地图内，设置材质贴图为3D Texture（质地），对树木进行贴图。观察光照效果，通过Light组件的Intensity（亮度）属性调节地图明暗，既不能太暗也不能太刺眼，以明亮柔和为原则。将地图设为可重复调用的预设对象，为后期优化做好备份 [6]。

在地图中导入游戏角色，调整好摄像机视角，将其与角色坐标绑定，并将摄像机设为角色子对象，编写第一人称视角的C#脚本控制角色移动。为树木、建筑、道具等对象设置最为节约资源的矩形碰撞盒，以此编写角色与物體的交互操作脚本。使用内置Start函数设置各个对象的初始化状态，使用内置Update函数编写重复性事件，设置Destroy方法销毁一次性物品对象以回收内存。为NPC（NonPlayer Character，非玩家角色）设置圆形碰撞盒，设为Is Trigger（可触发对象）并扩大触发半径。利用Invoke延迟函数设置NPC的定时交互事件。为游戏内的同类型道具设置标签，在脚本中统一设置各类交互事件，减少代码重复量。创建2D UI（User Interface）对象，在对象属性内设置Anchor Presets（锚点）实现UI在不同分辨率下的自适应性，并通过编写C#脚本将角色的个人信息、反馈数据等信息反映到2D UI，通过LoadScene方法控制登录、设置、游戏等各个场景的切换。

创建动画控制器，通过关键帧的设计在时间轴上为各类角色、NPC设置基本动作。导入对应的音效，让角色形象更为丰满。为道具添加粒子特效与动画效果，令其更为醒目。此外，为场景添加天空盒，令场景的全景效果更为逼真。最后，选择Windows PC等主流平台导出程序。

4结语

本文针对自闭症儿童，以专业的游戏训练手册作为指导，设计了提高儿童社交、语言和感知能力的针对性训练游戏模块，提供了一种自由安全的虚拟环境，以行为训练、认知建构等方式帮助儿童实现康复。Unity作为目前国内主流、先进的游戏引擎，对众多平台支持良好，