基本信息
- 项目名称：
- 基于摄像头互动的儿童英语单词学习游戏设计与开发
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本游戏以儿童认知心理学为设计的理论基础，并采用了视频运动检测和跟踪以及Flash动画制作等技术来实现。在设计阶段，根据儿童颜色感知、心理认知等特点确定游戏界面的色调搭配方式和内容安排结构。在实现阶段，利用摄像头交互的方式改变了传统游戏的较为单一的交互模式。最终开发出一款基于摄像头交互的儿童英语单词学习游戏，以一种新的互动形式吸引儿童的注意力,增加游戏的趣味性，让儿童在游戏中学习。
- 详细介绍：
- 目前，社会对于儿童英语学习的重视程度越来越高，但传统英语教学模式比较枯燥，形式单一，不能较好的激发孩子们的好奇心和吸引他们的注意力。摄像头互动英语学习能让儿童充分参与学习过程，使他们在快乐的游戏中学习。 本游戏以儿童认知心理学为设计的理论基础，并采用了视频运动检测和跟踪以及Flash动画制作等技术来实现。在设计阶段，根据儿童颜色感知、心理认知等特点确定游戏界面的色调搭配方式和内容安排结构。在实现阶段，利用摄像头交互的方式改变了传统游戏的较为单一的交互模式。最终开发出一款基于摄像头交互的儿童英语单词学习游戏，以一种新的互动形式吸引儿童的注意力,增加游戏的趣味性，让儿童在游戏中学习。 对儿童心理认知及颜色认知的了解及运用,是本产品的一大特色.儿童的心理认知包括记忆,思维,感知等方面,以儿童心理认知和颜色认知的广泛了解为基础,,恰当的将儿童在这个特殊阶段的特点运用到我们本产品的内容设计,结构安排,整体感知上等很多方面,把儿童特点与产品的用途结合起来,使得本产品更适合儿童在游戏的同时学到知识,很大程度上提高了儿童的学习效果. 从理论上说，检测摄像头获取的视频数据流中是否有运动物体的最理想办法是：先将屏幕分成不同的网格；在每个网格区域内，定期计算其像素颜色平均值，利用网格内亮度值的差异确定屏幕上该区域是否有运动发生。对于一片连续网格区域集合，如果其具有较高的亮度变化率，则可假定在该连续区域内有运动发生。然而，该方法运算量很大，在运动检测和跟踪时会有较大时延，不利于实际应用。 为了降低运算的复杂度，提高检测和跟踪速度，本文采用一种较为简洁的办法。采用下述步骤： 摄像头交互技术流程：由于环境光照等条件影响，普通摄像头成像时通常会有明显的随机噪声干扰。为了使后续处理相对精确，在获取到摄像头图像后，利用中值滤波和高斯滤波方式对图像进行预处理。使用CamSift算法和MeanShift算法。 运动目标跟踪的复杂性 （1）普通摄像头成像极易受到环境光线变化的影响。要使一种跟踪算法适应各种光照情况是相当困难的。 （2）场景中运动目标的干扰。比如，如果以手作为跟踪的对象，那么身体的移动，头部的挪动都会影响跟踪的效果，在实际应用中，这一类的运动干扰是无法避免的。 (3)初始化问题。为了使本文的解决方案有较大的适用性，在颜色初始化时，利用滑块调整的方式，使用户可以根据实际情况进行调整，从而能达到较好的跟踪效果。 该产品几大优势在于: 第一，将游戏性和教育性充分结合，真正做到双拳并重。 第二,所选择的词汇是根据儿童心理认知特征分类分级，游戏界面是根据儿童的颜色感知特征设计，另外可根据自己的需求导入需学内容，有良好的自主性。 第三,它所需要的运行环境是一般的Flash软件,是家用电脑都可以安装的,而且它的运行不需要网络的支持,所以即使是很普通的电脑都可以使用,这很有利于本产品的推广。 第四,它所使用的摄像头是一般市场销售的就可以用,这样对于大众的选择就更是一个便利。 第五,本作品的教育游戏性重在于益智性,趣味性和教育性,使孩子在娱乐中学习,在学习中娱乐,有利于培养孩子多方面的兴趣。 但是我们开发的产品也有美中不足之处,现在我们的开发的产品,还只是处在初期,产品的内容没有达到一定的数量,而且由于我们开发这个产品的人员不是专业从事这方面的人员,所以在页面设计和整体感知上会有不尽令人满意之处.再加上,时间比较仓促的因素,也给我们产品的开发带来了一定的影响。 在我们以后制作的过程中,我们会利用更多的时间,加大人员的力度,同时邀请一些在这方面的专家给我们做指导,让本产品更加高效的服务于儿童的学习及运用,让儿童在游戏中充分享受学习的乐,使他们的学习效果最大化.
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 【设计目的】 以儿童认知心理学为理论基础，并采用视频运动检测和跟踪技术，设计并实现一款基于摄像头交互的儿童英语单词学习游戏。目的是改变传统的鼠标、键盘式教育游戏交互模式，以一种新的互动形式吸引儿童的注意力,增加游戏的趣味性，让儿童在游戏中学习。 【基本思路】 1.通过文献综述的方式，归纳儿童心理认知结构及颜色感知特点。2.搜集儿童英语常用的词汇并根据其心理认知特点，对单词按难易程度分组。3.游戏的设计与制作。 【技术关键 创新点】 1．根据儿童心理认知特点对英语单词进行分类，并依据儿童对颜色的感知特点，设计单词的图形化释义。2．丰富了游戏交互的方式。儿童的特点是活泼好动，且注意力难以长时间集中。传统的基于鼠标、键盘式的游戏互动方式对儿童类游戏来说，略显单一。本游戏在制作阶段，引入摄像头交互的方式，使游戏交互的形式多样化，能激发儿童参与游戏的积极性和主动性。3．引入运动目标检测与跟踪方法，提高运动目标定位的精确度。本游戏在实现阶段所涉及到的主要技术包括： Flash动画制作技术、视频图像预处理技术、运动目标检测跟踪和定位算法。
科学性、先进性
- 在全社会重视教育的大环境下近几年来特别是对于幼儿教育的关注程度,都使得父母从小就开始让孩子学习文化知识，其中对英语的重视尤为显著.但传统英语教学模式比较枯燥，形式单一，不能较好的引起孩子们的好奇心和吸引他们的注意力。摄像头互动英语学习能让儿童充分参与学习过程，使他们在快乐的游戏中学习。 目前，很多Flash游戏的重要指向在于游戏性而不是教育性,不符合儿童阶段的心理认知特点。本作品运用摄像头交互,操作简单,交互性强,符合这个时期儿童的特点,有利于培养他们的兴趣。 摄像头互动大多用于商业活动，在教学中的应用少之又少，将摄像头互动应用于教学游戏中，增加了游戏的玩法，参与性更强，有利于吸引儿童的注意力。 基于摄像头互动的英语游戏教学，是很好的教育形式。它所选择的词汇是根据儿童心理认知特征分类分级，游戏界面是根据儿童的颜色感知特征设计，让学生更好更轻松的学习。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 现场演示 □图片 □录像 样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 第一,将游戏性和教育性充分结合，真正做到双拳并重。 第二,所选择的词汇是根据儿童心理认知特征分类分级，游戏界面是根据儿童的颜色感知特征设计，另外可根据自己的需求导入需学内容，有良好的自主性。 第三,它所需要的运行环境是一般的Flash软件,是家用电脑都可以安装的,而且它的运行不需要网络的支持,所以即使是很普通的电脑都可以使用,这很有利于本产品的推广。 第四,它所使用的摄像头是一般市场销售的就可以用,这样对于大众的选择就更是一个便利。 第五,本作品的教育游戏性重在于益智性,趣味性和教育性,使孩子在娱乐中学习,在学习中娱乐,有利于培养孩子多方面的兴趣。
同类课题研究水平概述
- 教育游戏作为教育与游戏融合的新兴产物，其集声音、动画、视频等多种媒体优势于一体，并在一些学科如物理、数学、音乐等的应用中取得了一定的成绩，游戏化学习、快乐学习等新教学理念也逐渐深入人心。本作品将在英语教学中得到应用。 目前，FLASH教学游戏有很多，比如大陆的童趣网、娃娃呀呀、《一课一练》之传说之旅、台湾的游戏学堂和奥卓尔的游戏化学习世界等，但其中交互形式比较单一，不能很好的调动小朋友学习的积极性与参与性。此外，一些游戏挂着教学的目的，实际上是学生沉迷其中，不仅没有提高学生的学习，还让其不能自拔。 摄像头互动应用主要是在商业推广活动上，比如一些产品的推广介绍。商业化的摄像头交互应用为了降低环境干扰，提高运动检测的效果，一般采用非可见光（如红外技术）成像技术，而这种摄像头成本相对较高且不具有普适性。 基于摄像头互动的英语教学游戏的开发，让学生的学习更加轻松，愉悦。寓教于乐，是我们一直追求的，让孩子健康快乐的成长是每一位家长的愿望。
