基本信息
- 項目名稱：
- 基于攝像頭互動的兒童英語單詞學習游戲設計與開發(fā)
- 小類：
- 信息技術
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本游戲以兒童認知心理學為設計的理論基礎，并采用了視頻運動檢測和跟蹤以及Flash動畫制作等技術來實現。在設計階段，根據兒童顏色感知、心理認知等特點確定游戲界面的色調搭配方式和內容安排結構。在實現階段，利用攝像頭交互的方式改變了傳統(tǒng)游戲的較為單一的交互模式。最終開發(fā)出一款基于攝像頭交互的兒童英語單詞學習游戲，以一種新的互動形式吸引兒童的注意力,增加游戲的趣味性，讓兒童在游戲中學習。
- 詳細介紹：
- 目前，社會對于兒童英語學習的重視程度越來越高，但傳統(tǒng)英語教學模式比較枯燥，形式單一，不能較好的激發(fā)孩子們的好奇心和吸引他們的注意力。攝像頭互動英語學習能讓兒童充分參與學習過程，使他們在快樂的游戲中學習。 本游戲以兒童認知心理學為設計的理論基礎，并采用了視頻運動檢測和跟蹤以及Flash動畫制作等技術來實現。在設計階段，根據兒童顏色感知、心理認知等特點確定游戲界面的色調搭配方式和內容安排結構。在實現階段，利用攝像頭交互的方式改變了傳統(tǒng)游戲的較為單一的交互模式。最終開發(fā)出一款基于攝像頭交互的兒童英語單詞學習游戲，以一種新的互動形式吸引兒童的注意力,增加游戲的趣味性，讓兒童在游戲中學習。 對兒童心理認知及顏色認知的了解及運用,是本產品的一大特色.兒童的心理認知包括記憶,思維,感知等方面,以兒童心理認知和顏色認知的廣泛了解為基礎,,恰當的將兒童在這個特殊階段的特點運用到我們本產品的內容設計,結構安排,整體感知上等很多方面,把兒童特點與產品的用途結合起來,使得本產品更適合兒童在游戲的同時學到知識,很大程度上提高了兒童的學習效果. 從理論上說，檢測攝像頭獲取的視頻數據流中是否有運動物體的最理想辦法是：先將屏幕分成不同的網格；在每個網格區(qū)域內，定期計算其像素顏色平均值，利用網格內亮度值的差異確定屏幕上該區(qū)域是否有運動發(fā)生。對于一片連續(xù)網格區(qū)域集合，如果其具有較高的亮度變化率，則可假定在該連續(xù)區(qū)域內有運動發(fā)生。然而，該方法運算量很大，在運動檢測和跟蹤時會有較大時延，不利于實際應用。 為了降低運算的復雜度，提高檢測和跟蹤速度，本文采用一種較為簡潔的辦法。采用下述步驟： 攝像頭交互技術流程：由于環(huán)境光照等條件影響，普通攝像頭成像時通常會有明顯的隨機噪聲干擾。為了使后續(xù)處理相對精確，在獲取到攝像頭圖像后，利用中值濾波和高斯濾波方式對圖像進行預處理。使用CamSift算法和MeanShift算法。 運動目標跟蹤的復雜性 （1）普通攝像頭成像極易受到環(huán)境光線變化的影響。要使一種跟蹤算法適應各種光照情況是相當困難的。 （2）場景中運動目標的干擾。比如，如果以手作為跟蹤的對象，那么身體的移動，頭部的挪動都會影響跟蹤的效果，在實際應用中，這一類的運動干擾是無法避免的。 (3)初始化問題。為了使本文的解決方案有較大的適用性，在顏色初始化時，利用滑塊調整的方式，使用戶可以根據實際情況進行調整，從而能達到較好的跟蹤效果。 該產品幾大優(yōu)勢在于: 第一，將游戲性和教育性充分結合，真正做到雙拳并重。 第二,所選擇的詞匯是根據兒童心理認知特征分類分級，游戲界面是根據兒童的顏色感知特征設計，另外可根據自己的需求導入需學內容，有良好的自主性。 第三,它所需要的運行環(huán)境是一般的Flash軟件,是家用電腦都可以安裝的,而且它的運行不需要網絡的支持,所以即使是很普通的電腦都可以使用,這很有利于本產品的推廣。 第四,它所使用的攝像頭是一般市場銷售的就可以用,這樣對于大眾的選擇就更是一個便利。 第五,本作品的教育游戲性重在于益智性,趣味性和教育性,使孩子在娛樂中學習,在學習中娛樂,有利于培養(yǎng)孩子多方面的興趣。 但是我們開發(fā)的產品也有美中不足之處,現在我們的開發(fā)的產品,還只是處在初期,產品的內容沒有達到一定的數量,而且由于我們開發(fā)這個產品的人員不是專業(yè)從事這方面的人員,所以在頁面設計和整體感知上會有不盡令人滿意之處.再加上,時間比較倉促的因素,也給我們產品的開發(fā)帶來了一定的影響。 在我們以后制作的過程中,我們會利用更多的時間,加大人員的力度,同時邀請一些在這方面的專家給我們做指導,讓本產品更加高效的服務于兒童的學習及運用,讓兒童在游戲中充分享受學習的樂,使他們的學習效果最大化.
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 【設計目的】 以兒童認知心理學為理論基礎，并采用視頻運動檢測和跟蹤技術，設計并實現一款基于攝像頭交互的兒童英語單詞學習游戲。目的是改變傳統(tǒng)的鼠標、鍵盤式教育游戲交互模式，以一種新的互動形式吸引兒童的注意力,增加游戲的趣味性，讓兒童在游戲中學習。 【基本思路】 1.通過文獻綜述的方式，歸納兒童心理認知結構及顏色感知特點。2.搜集兒童英語常用的詞匯并根據其心理認知特點，對單詞按難易程度分組。3.游戲的設計與制作。 【技術關鍵 創(chuàng)新點】 1．根據兒童心理認知特點對英語單詞進行分類，并依據兒童對顏色的感知特點，設計單詞的圖形化釋義。2．豐富了游戲交互的方式。兒童的特點是活潑好動，且注意力難以長時間集中。傳統(tǒng)的基于鼠標、鍵盤式的游戲互動方式對兒童類游戲來說，略顯單一。本游戲在制作階段，引入攝像頭交互的方式，使游戲交互的形式多樣化，能激發(fā)兒童參與游戲的積極性和主動性。3．引入運動目標檢測與跟蹤方法，提高運動目標定位的精確度。本游戲在實現階段所涉及到的主要技術包括： Flash動畫制作技術、視頻圖像預處理技術、運動目標檢測跟蹤和定位算法。
科學性、先進性
- 在全社會重視教育的大環(huán)境下近幾年來特別是對于幼兒教育的關注程度,都使得父母從小就開始讓孩子學習文化知識，其中對英語的重視尤為顯著.但傳統(tǒng)英語教學模式比較枯燥，形式單一，不能較好的引起孩子們的好奇心和吸引他們的注意力。攝像頭互動英語學習能讓兒童充分參與學習過程，使他們在快樂的游戲中學習。 目前，很多Flash游戲的重要指向在于游戲性而不是教育性,不符合兒童階段的心理認知特點。本作品運用攝像頭交互,操作簡單,交互性強,符合這個時期兒童的特點,有利于培養(yǎng)他們的興趣。 攝像頭互動大多用于商業(yè)活動，在教學中的應用少之又少，將攝像頭互動應用于教學游戲中，增加了游戲的玩法，參與性更強，有利于吸引兒童的注意力。 基于攝像頭互動的英語游戲教學，是很好的教育形式。它所選擇的詞匯是根據兒童心理認知特征分類分級，游戲界面是根據兒童的顏色感知特征設計，讓學生更好更輕松的學習。
獲獎情況及鑒定結果
- 無
作品所處階段
- 實驗室階段
技術轉讓方式
- 無
作品可展示的形式
- ?現場演示 □圖片 □錄像 ?樣品
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- 第一,將游戲性和教育性充分結合，真正做到雙拳并重。 第二,所選擇的詞匯是根據兒童心理認知特征分類分級，游戲界面是根據兒童的顏色感知特征設計，另外可根據自己的需求導入需學內容，有良好的自主性。 第三,它所需要的運行環(huán)境是一般的Flash軟件,是家用電腦都可以安裝的,而且它的運行不需要網絡的支持,所以即使是很普通的電腦都可以使用,這很有利于本產品的推廣。 第四,它所使用的攝像頭是一般市場銷售的就可以用,這樣對于大眾的選擇就更是一個便利。 第五,本作品的教育游戲性重在于益智性,趣味性和教育性,使孩子在娛樂中學習,在學習中娛樂,有利于培養(yǎng)孩子多方面的興趣。
同類課題研究水平概述
- 教育游戲作為教育與游戲融合的新興產物，其集聲音、動畫、視頻等多種媒體優(yōu)勢于一體，并在一些學科如物理、數學、音樂等的應用中取得了一定的成績，游戲化學習、快樂學習等新教學理念也逐漸深入人心。本作品將在英語教學中得到應用。 目前，FLASH教學游戲有很多，比如大陸的童趣網、娃娃呀呀、《一課一練》之傳說之旅、臺灣的游戲學堂和奧卓爾的游戲化學習世界等，但其中交互形式比較單一，不能很好的調動小朋友學習的積極性與參與性。此外，一些游戲掛著教學的目的，實際上是學生沉迷其中，不僅沒有提高學生的學習，還讓其不能自拔。 攝像頭互動應用主要是在商業(yè)推廣活動上，比如一些產品的推廣介紹。商業(yè)化的攝像頭交互應用為了降低環(huán)境干擾，提高運動檢測的效果，一般采用非可見光（如紅外技術）成像技術，而這種攝像頭成本相對較高且不具有普適性。 基于攝像頭互動的英語教學游戲的開發(fā)，讓學生的學習更加輕松，愉悅。寓教于樂，是我們一直追求的，讓孩子健康快樂的成長是每一位家長的愿望。
