编程型游戏——一类特殊的教育游戏

关键词： 游戏类 游戏 编程 教育

教育游戏 (Educational Game) 是能够培养游戏使用者的知识、技能、智力、情感、态度、价值观, 并具有一定教育意义的计算机游戏类软件[1]。编程型游戏 (Programming Game) 是一类特殊的教育游戏, 以2001年7月发布的robocode游戏为其诞生标志, 发展至今已经有六年多时间, 对教育游戏行业的发展起到了重要的推动作用。此类游戏通常以“机器人竞技仿真引擎”的形式出现。它们与其它游戏的主要区别是采用了编程游戏方式:游戏者编写程序控制自己的机器人, 将其放至竞技场与其它机器人比赛;在游戏过程中, 机器人的行为不是由键盘、鼠标或游戏操纵杆等输入设备进行控制, 而是由游戏者事先为其设计的程序自动进行控制, 面对随机出现的情况作出合理判断并采取相应的反应动作。

国内外的研究机构和商业公司根据不同的背景题材, 研制出形式各异的编程型游戏, 典型有robocode (以坦克战为题材) 、AI-TANK (以坦克战为题材) 、AI-RCJ (以足球比赛为题材) 、Terrarium (以生物进化竞争为题材) 等几款游戏。

1 编程型游戏的典型代表

1.1 robocode简介

该游戏由美国I B M公司开发, 使用Java作为编程语言 (仅支持Java语言) , 机器人为坦克形状, 每个坦克有个从战场上收集信息的雷达, 能够执行前进、后退、开炮等动作, 其规则和原理类似于现实中的坦克战斗。人们可以通过网站h t t p://robocode.sourceforge.net/免费下载该游戏, 该游戏项目已经开放源代码 (h t t p://sourceforge.net/projects/robocode) 。

1.2 AI-TANK简介

国内公司开发的一款类似robocode的“智能坦克”游戏。A I-T A N K不仅支持J a v a语言, 而且支持C、C++和C#语言。游戏为不同基础的游戏者提供了“机器人快车”和“代码编辑器 (Code Canvas) ”两种层次的编程环境。“机器人快车”适合初学编程的游戏者, 允许通过流程图式的图形化编程方式实现机器人控制程序。“代码编辑器”适合有一定程序设计基础的游戏者, 允许使用C、C++、j a v a、C#等编程语言实现机器人控制程序。在不同的编程环境和编程语言下实现的机器人可以在一个运行环境中同台竞技。

1.3 AI-RCJ简介

A I-R C J与A I-T A N K出自同一公司, 是一款以“智能足球”为主题、以虚拟足球机器人为控制对象进行程序设计和比赛的游戏。与A I-T A N K相似, 游戏提供了“机器人快车”和“Code Canvas”两种层次的编程环境。

除以上述3款游戏之外, 还有一些优秀的游戏, 如Code Ruler等。

2 编程型游戏在教育科研中的应用

编程型游戏既可以作为计算机语言课程有效的教学辅助工具, 也可以作为人工智能领域强大的研究工具。

编程型游戏能够将编写较为抽象的计算机程序与形象、有趣的游戏主题结合起来。教师可以将其作为计算机语言课程的教学辅助工具, 激发学生的学习兴趣, 引导学生带着问题去学习, 让他们在玩游戏的同时学习程序设计和算法设计, 在实践中理解所学知识的功能和运用, 达到寓教于乐的目的。

多智能体系统 (Multi-Agent System) 是近年来在智能机器人领域兴起的一个新课题, 它主要研究多个智能体在各种不利环境条件下, 如何相互配合和合作来达到某一目的[2]。编程型游戏为研究多智能体系统理论提供了良好实验平台, 是研究人工智能的强大工具。

3 游戏引擎的研究现状

3.1 技术相对落后

目前, 计算机游戏正在往“智能化、三维化、网络化”方向发展, 这也是编程型游戏的发展方向。但是到目前为止, 典型的编程型游戏 (如robocode、AI-TANK、A I-R C J等) 都是单机版、单玩家的二维游戏软件, 游戏引擎使用的技术相对落后。

3.2 技术资料匮乏

除了已开源的robocode以外, 其它几款游戏的核心技术没有公开, 关于此类游戏引擎的构造原理和开发技术的中文资料也很少。

3.3 相关研究较少

近年来, 在国内相近的研究主要集中在对机器人足球仿真系统的仿真策略、智能决策模型以及机器人硬件的研究上, 关于编程型游戏引擎的软件开发技术, 特别是基于Java平台和Microsoft.NET框架构建游戏引擎方面的研究比较少。

这些问题限制了编程型游戏的应用范围和进一步发展。探索编程型游戏引擎的构造原理和开发技术, 具有重要的现实意义。

4 构建编程型游戏需要解决的问题

编程型游戏的研制涉及计算机游戏、软件工程、计算机仿真、网络技术等诸多领域的研究, 需要解决的主要问题如表1。

5 结语

编程型游戏具有实用的教学和科学研究功能, 既可以作为计算机语言课程有效的教学辅助工具, 也可以作为人工智能领域强大的研究工具, 其游戏引擎的研制具有重要的现实意义。

摘要：本文介绍了编程型游戏的特点、典型代表、应用价值、研究现状和构建游戏引擎的关键问题。

关键词：教育游戏,编程型游戏,编程游戏方式

参考文献

[1] 吕森林.教育游戏产业研究报告[J].中国远程教育, 2004 (22) :44～47.

[2] 戴皓, 李小坚.机器人足球比赛策略仿真系统的设计与建模[J].北方工业大学学报, 2004, 16 (1) :25～29.