文/阮衛(wèi)華

全球移動(dòng)通訊行業(yè)急速發(fā)展，在中國，移動(dòng)通訊增長速度迅猛。智能手機(jī)普及范圍非常廣，近乎每個(gè)人都擁有一臺(tái)，它似乎已經(jīng)成為人們生活中必不可少的物品。隨著無線通信技術(shù)和硬件技術(shù)的快速提升，手機(jī)設(shè)備不斷的更新?lián)Q代，更多的人愿意通過使用手機(jī)來消磨時(shí)間，而手機(jī)游戲則是人們最喜歡的消遣娛樂方式。

近些年來我國的環(huán)境遭到嚴(yán)重的毀壞，霧霾、臺(tái)風(fēng)、泥石流等各種氣象災(zāi)害頻頻發(fā)生，這些氣象災(zāi)害不僅給社會(huì)群眾帶來很大的不便，也給國家?guī)砭薮蟮奶潛p。為此提高全體社會(huì)群眾的氣象防災(zāi)減災(zāi)意識(shí)是國家著重的事情。然而，以往的普及氣象知識(shí)的方式雖然能起到一定的作用，但仍具有局限性，很難讓群眾主動(dòng)參與學(xué)習(xí)和了解探索，全員氣象知識(shí)普及的目標(biāo)也很難達(dá)成?；谝陨犀F(xiàn)狀，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一款能夠科普氣象知識(shí)的游戲，來供人們消遣時(shí)間的同時(shí)也相應(yīng)的完成了氣象科普的任務(wù)。氣象科普游戲的出現(xiàn)會(huì)為國家氣象事業(yè)部門增添了新的比較有實(shí)際效果的方式。

我國的科普游戲的關(guān)注點(diǎn)主要有兩方面。一種是娛樂性，作為一款游戲，能不能吸引玩家，讓玩家能花費(fèi)時(shí)間來玩是很重要的。二是教育性，科普游戲的主要目的就是為了讓玩家得到消遣的同時(shí)，學(xué)到一些知識(shí)。而怎么讓玩家在游戲的同時(shí)又能獲取相應(yīng)的知識(shí)是科普知識(shí)游戲開發(fā)的所要解決的問題。

1 基于Cocos2d-x的氣象普及知識(shí)游戲的系統(tǒng)架構(gòu)

圖1：游戲流程圖

圖2：導(dǎo)演類的管理流程

1.1 Cocos2d-x引擎技術(shù)

什么是游戲引擎？關(guān)于“引擎”這一詞，大家很容易想到輪船、飛機(jī)、汽車等。引擎的概念是來自機(jī)器制造。它通常被稱為機(jī)器設(shè)備的動(dòng)力核心，所以有的人就將引擎稱為發(fā)動(dòng)機(jī)。游戲引擎也是同樣的道理。引擎是一款游戲的核心，它給游戲中的其他部分提供最基本的功能服務(wù)。如果沒有引擎的支持，游戲不管是在開發(fā)過程還是體驗(yàn)過程都會(huì)受到很大影響，更嚴(yán)重的話會(huì)受到玩家遺棄。

Cocos2d-x 是支持多平臺(tái)的開源的2D 手機(jī)游戲引擎。他具有使用簡單、跨平臺(tái)、開源的特性。該引擎支持JavaScript 和LUA 等腳本語言。市場上面比較火的游戲有很多就是基于Cocos2d-x 游戲引擎開發(fā)的，例如捕魚達(dá)人、我叫MT 等。該引擎對游戲中的邏輯系統(tǒng)提供支持，還提供了2D 圖形引擎。比如音頻引擎、物理引擎等。使用Cocos2d-x 引擎開發(fā)游戲操作比較簡單，同時(shí)他提供的示例程序和文檔資源豐富，受到廣泛游戲開發(fā)者的熱愛。Cocos2d-x 還支持多種開發(fā)工具，目前Visual Studio 和XCode 都已經(jīng)集成了Cocos2d-x 項(xiàng)目，可以滿足大部分開發(fā)者的開發(fā)習(xí)慣。

1.2 系統(tǒng)特點(diǎn)及其構(gòu)架

完善公共氣象知識(shí)體制，科普氣象相關(guān)知識(shí)與法律法規(guī)，提高全民的的防災(zāi)減災(zāi)意識(shí)。天氣知識(shí)對于廣大群眾來說是比較枯燥乏味的，由于可能不是很了解或者清楚該部分知識(shí)，所以玩家無論是在游戲過程中還是游戲失敗后都會(huì)收到相應(yīng)的提示，以便增加一定氣象科普知識(shí)。當(dāng)玩家的水平達(dá)到游戲所要求的知識(shí)水平的時(shí)候就可以結(jié)束當(dāng)前關(guān)卡，進(jìn)入下一關(guān)。如果未能達(dá)到預(yù)期的水平則會(huì)被提示還需努力，知識(shí)掌握后重新開始本關(guān)游戲。

基于Cocos2d-x 的氣象知識(shí)普及游戲是由連連看、排序圖片、選擇題、判斷對錯(cuò)的四個(gè)部分模塊所組成，是一種具有娛樂性和教育性的游戲，玩家可以得到快樂的同時(shí)保證自己的氣象知識(shí)能有所提高。該游戲由四個(gè)模塊組成，每個(gè)模塊都是一種不同的游戲方式。游戲流程描述清楚如圖1所示。

2 基于Cocos2d-x的氣象普及知識(shí)游戲的關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)技術(shù)

2.1 Cocos2d-x在本游戲中的應(yīng)用

Cocos2d-x 采用場景節(jié)點(diǎn)樹的方式來管理游戲?qū)ο?，將游戲過程分成了不同的場景，又把場景分成了不同的層，層里的任意的可見對象都是游戲節(jié)點(diǎn)，游戲節(jié)點(diǎn)可以通過Action

圖3（a）第一關(guān)卡

圖3（b）第一關(guān)卡提示內(nèi)容

圖3（c）第二關(guān)界面

圖3（d）第二關(guān)科普知識(shí)界面

氣象知識(shí)普及宣傳工作的主要目的就是修改其屬性，所有的類都派生子CCobject 類，該類使用了引用計(jì)數(shù)來管理內(nèi)存（自動(dòng)釋放池）。只要程序在運(yùn)行當(dāng)中，每時(shí)每刻都會(huì)有一個(gè)場景在運(yùn)行，通過切換場景來實(shí)現(xiàn)游戲流程的轉(zhuǎn)換，游戲流程的管理由導(dǎo)演類（Director）來執(zhí)行，如圖2所示。

（1）導(dǎo)演（Director）：Cocos2d-x 中統(tǒng)籌大局的類。它使用了單例設(shè)計(jì)模式進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，即游戲中獲取的導(dǎo)演類只有一個(gè)。它是Cocos2d-x 的核心，經(jīng)常會(huì)進(jìn)行一些全局控制，是整個(gè)游戲的導(dǎo)航儀。它控制了游戲中的一些常用操作，比如OpenGL ES 的初始化、游戲的中止與繼續(xù)、坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換、對游戲過程中的場景的切換、節(jié)點(diǎn)控制、屏幕分辨率獲取和保存數(shù)據(jù)等。

（2）場景（Scene）：場景是游戲的直接表現(xiàn)元素，是Cocos2dx 必須使用的元素之一，游戲是由若干不同的場景構(gòu)建而成。例如游戲中的切換不同的關(guān)卡、切換不同的地圖實(shí)際上就就是切換了游戲場景。而這所有的流程都是Director 來控制。

（3）層（Layer）：與游戲的場景不同，場景是層的容器。一個(gè)游戲場景可以包含許多層(Layer)，層可以接收觸摸事件、加速度事件和鍵盤輸入事件等用戶事件通常用來直接展示屏幕上的內(nèi)容。在層上面我們可以添加許多游戲相關(guān)元素，組成豐富的游戲界面，例如游戲中的文本對話框、怪物等元素都是包含在層當(dāng)中。在層中的每個(gè)元素我們都可以設(shè)置其屬性，例如位置、大小、方向等，還可以為其設(shè)置動(dòng)作效果，使其跑、跳等。

（4）精靈（Sprite）：Cocos2dx 的Sprite由Texure，frame 和animation 組成，由openes負(fù)責(zé)渲染。在一款游戲的設(shè)計(jì)中，精靈的使用非常多，游戲的背景、NPC、人物、道具等需要用圖片來體現(xiàn)出來的都是精靈。精靈具有旋轉(zhuǎn)、縮放、移動(dòng)、執(zhí)行動(dòng)畫等特性。創(chuàng)建精靈有三種方式：直接Create 方法創(chuàng)建；使用createWithTexture 函數(shù)調(diào)用紋理創(chuàng)建；使用createWtihSpriteFrameName 函數(shù)調(diào)用精靈幀創(chuàng)建。

2.2 游戲中的特效設(shè)計(jì)

2.2.1 精靈特效和幀動(dòng)畫特效

Cocos2d-x 引擎給精靈封裝了很多動(dòng)作，包括延時(shí)動(dòng)作、瞬時(shí)動(dòng)作、組合動(dòng)作、速度變化四種。從精靈動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)中，這些的動(dòng)作都可以被細(xì)分為許多個(gè)不同的動(dòng)作的組合，通過添加不同的特效進(jìn)行擴(kuò)展，也可以把精靈的多個(gè)動(dòng)作聯(lián)接到一起，形成一套連貫的動(dòng)作組合。

2.2.2 粒子特效

粒子特效是一種許多游戲開發(fā)人員都喜歡的技術(shù)手段，如果將粒子與動(dòng)畫相比較的話，粒子的表現(xiàn)是更飽滿更真實(shí)，更加符合動(dòng)畫隨機(jī)需求。粒子特效是由很多小顆粒瞬間的隨機(jī)形式變化所產(chǎn)生的特效，它是無法用具體的公式描述出來變化規(guī)律的。物理學(xué)上對于粒子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的研究學(xué)科是熱力統(tǒng)計(jì)學(xué)，其中被稱為“熵增原理”的熱力學(xué)第二定律最為典型，熵增原理的定義是：孤立熱力學(xué)系統(tǒng)的熵不減少，總是增大或者不變。總結(jié)起來說就是粒子在宏觀上必須要依照某些運(yùn)行規(guī)律，但在微觀它們具有隨機(jī)性，變異性，并且粒子的模擬運(yùn)動(dòng)軌跡是一種隨時(shí)變化的的動(dòng)態(tài)效果，而不是靜止不動(dòng)的，因此需要持續(xù)的狀態(tài)的更新。

2.2.3 聲音與音效的播放

這個(gè)模塊通常是用來控制游戲運(yùn)行期間的聲音和音效的，Cocos2d-x 引擎針對程序員提供了在游戲中適用的比較容易理解的聲音播放的接口。一般情況下，播放時(shí)間長，需要循環(huán)播放的聲音素材被稱為聲音，通過SimpleAudioEngine 接 口 的playBackground 方法播放，而播放時(shí)間較短，并且不需要循環(huán)播放的聲音素材被稱為音效，如按鍵、正確錯(cuò)誤、獲取道具事件發(fā)生時(shí)，通常都會(huì)伴有音效，音效的播放是通過調(diào)用SimpleAudioEngine 接口的playEffec 方法實(shí)現(xiàn)的。不同類型的音頻文件，表現(xiàn)出的效果也是不同的，在使用時(shí)要考慮程序體積和播放質(zhì)量兩方面，通常我們會(huì)選用mp3 格式，因?yàn)閙p3 格式的音頻文件在在聲音質(zhì)量和文件大小上面較為平衡。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

游戲開發(fā)使用C++面向?qū)ο蟮木幊陶Z言。它可以根據(jù)項(xiàng)目的需求將對象抽象出來，同時(shí)進(jìn)行合理的分層，在構(gòu)建模塊之后，通過封裝、多態(tài)、繼承、抽象的編程思想，實(shí)現(xiàn)所需的功能，從而達(dá)到高內(nèi)聚、低耦合的效果。該系統(tǒng)通過Cocos2d-x 引擎開發(fā)以及實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)中的所有的功能，以宣傳科普氣象知識(shí)為目的，具備一定得娛樂性和教育性。

該游戲由四個(gè)模塊組成，每個(gè)模塊都是一種不同的游戲方式，第一模塊部分是一款連連看游戲，圖3（a）內(nèi)容為以氣象圖標(biāo)為素材的連連看游戲。在連連看模塊中最基本的就是要在有限的時(shí)間內(nèi)消除所有的圖標(biāo)，玩家通過觸摸點(diǎn)擊兩個(gè)相同的圖標(biāo)，圖標(biāo)之間與直線相連，不超過兩次轉(zhuǎn)彎。符合規(guī)定則消除此對圖標(biāo)而得分。玩家需要在規(guī)定的200 秒時(shí)間內(nèi)消除所有的圖標(biāo)，當(dāng)任務(wù)完成后，才能進(jìn)行下一關(guān)。圖3（b）左上角符號是返回前一頁面，右上角為提示，點(diǎn)擊提示后會(huì)介紹當(dāng)前游戲中包含的氣象知識(shí)內(nèi)容。而在游戲消除圖標(biāo)的過程中，圖標(biāo)上所展現(xiàn)的內(nèi)容，是可以被玩家所記憶的，通過將圖標(biāo)的內(nèi)容改變?yōu)槌Ｒ娞鞖鈭D標(biāo)并具有提示說明，可以讓玩家很好的記憶氣象圖標(biāo)信息。第二模塊是選擇題的形式，圖3（c）為第二關(guān)界面，通過提供某種氣象的描述，從下列選擇中選出正確的天氣狀況。若選錯(cuò)則會(huì)記錄，并提示正確答案，在模塊結(jié)束時(shí)會(huì)進(jìn)行詳解，如圖3（d）所示。第三模塊部分是為氣象狀況圖片排序，例如在下雨之前，天會(huì)變陰、會(huì)刮風(fēng)，在下雨的時(shí)間，空氣濕潤、雨滴落下，下雨天氣結(jié)束后，天氣晴朗，會(huì)出彩虹等場景。圖3（e）是一個(gè)為某個(gè)氣象場景排序的游戲，當(dāng)排序正確時(shí)進(jìn)入下一題，排序錯(cuò)誤則清空已排好的順序，重新排序，當(dāng)排序次數(shù)超過三次時(shí)，游戲失敗。圖3（f）是題目結(jié)束最后出現(xiàn)提示順序答案。第四模塊是通過判斷題的形式，判斷在不同天氣情形下可以做和不可以做的事情，以及當(dāng)面臨氣象災(zāi)害時(shí)的應(yīng)對措施是否正確。圖3（g）是氣象知識(shí)的判斷，通過這種方式可以使玩家清楚的了解到惡劣天氣情況發(fā)生時(shí)該如何處理。游戲啟動(dòng)后，玩家看到的是主界面，包括開始游戲，游戲設(shè)置，退出游戲三個(gè)按鈕，如圖3（h）所示。

4 結(jié)束語

移動(dòng)終端的發(fā)展迅速必定會(huì)導(dǎo)致社會(huì)發(fā)生巨大的改變，教育也是如此，而手機(jī)游戲作為當(dāng)前休閑娛樂的主要方式，手機(jī)教育游戲在未來必定會(huì)有很大的發(fā)展?jié)摿Γ瑸榻逃聵I(yè)帶來新的活力。而現(xiàn)在這樣一個(gè)需要不斷學(xué)習(xí)的時(shí)代，獲取知識(shí)的方式不僅僅局限于課堂和書本，它充斥在我們周圍各個(gè)地方，但同時(shí)也對教育研究者的相關(guān)知識(shí)技能提出了更高的要求。

教育游戲，顧名思義就是一種以教育為目的游戲，這種游戲具有即具有教育性又不乏娛樂性。這種游戲是以游戲娛樂作為教育學(xué)習(xí)的方式，設(shè)計(jì)游戲的時(shí)就會(huì)以成熟的教育理論作為游戲理論內(nèi)容，在保證游戲性的同時(shí)教育性也得到了保證?；谝陨犀F(xiàn)狀，為此設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一款能夠科普氣象知識(shí)的游戲，來供人們消遣時(shí)間的同時(shí)也相應(yīng)的完成了氣象科普的任務(wù)。氣象科普游戲的出現(xiàn)會(huì)為國家氣象事業(yè)部門增添了新的比較有實(shí)際效果的方式。

圖3（e）第三關(guān)游戲界面

圖3（f）第三關(guān)提示

圖3（g）第四關(guān)游戲內(nèi)容

圖3（h）游戲主界面