严肃游戏中个性化建模及认知机制研究-网络科技-文化科教-太极之巅书单号

书刊介绍

严肃游戏中个性化建模及认知机制研究严肃游戏中个性化建模及认知机制研究前言

当代教育理念正在逐渐从以学习内容为中心转向以学习者自身为中心，其核心是基于认知规律的个性化学习。不同学习者有不同的个性特征、不同的学习基础、不同的学习体验、不同的情感反应以及不同的认知加工特性。建构主义学习理论强调学习者的体验、兴趣，以及精神活动（包括情感活动），实际上是强调学习过程的个性化。本书通过对有关内容的研究，发现有效学习环境应该具备的重要特征之一，是为学习者提供连续的情感挑战，既要避免因太难而让学习者产生挫折感，也要避免因太容易而让学习者产生厌烦无趣感，这就意味着学习环境必须跟踪学习者的个性特征和学习过程中的情感反应，为学习者提供个性化的挑战和情感反馈。
研究表明，具有游戏特征但以非娱乐为目的的“严肃游戏”（Serious Games），以及由此衍生的游戏式学习（Game-Based Learning），具备有效学习环境的关键特征，能为学习者提供情境体验，提供观察和理解问题的多种途径，提供“成为”不同种类的角色的机会，使学习者沉浸在复杂的解决问题的任务中，在娱乐的过程中学到理论知识，学会解决问题的方法，为未来的学习模式的发展提供了新的范式。尽管情感本身不能带来智慧，但情感行为是个性特征的表现形式，情感的存在使人的概念得到充分定义，情感使角色更丰满更可信，使游戏式学习中的非玩家角色（Non-Player Character，NPC）和玩家替身更有趣、更真实，是在视觉、听觉和情感交互中建立受训玩家（学习者）个性模型的驱动器，也是帮助受训玩家自我认知、自我调整的助推器。
本书涉及的内容和研究方法在煤矿事故救援游戏式训练系统中得到了尝试和应用，也将在反恐救援训练系统、地震搜救训练系统等中被借鉴并得到进一步的发展。近年来，我国煤矿事故救援工作得到了较快发展，在减少煤矿事故人员伤亡和财产损失、促进煤矿安全生产方面发挥了重要作用，但一个突出问题是从业人员文化程度普遍不高、心理素质参差不齐，对从业人员的训练手段比较落后。一方面，由于煤矿事故情况复杂、案例繁多，涉及多个学科的理论知识，而救护队员对理论知识的理解和接受能力较差，因此，用传统的课堂教学结合模拟巷道演习的训练手段难以取得理想的训练效果。另一方面，由于救援环境高度危险，如果救护队员训练不足、心理素质不过硬，在救援中可能因高度恐惧而无法做出合适的救援决策，无法采取正确的救援行动，直接导致救援失败，甚至危及自身安全。对救护队员的训练，必须采用一些新的、真实感强的、能自适应调整的模拟救援场景的技术手段，必须把技能训练和心理素质训练有机结合，才能取得理想的效果。其他领域中需要较好心理素质的从业者，如士兵、消防队员、特警队员、运动员、飞行员、航天员等，也存在类似的情况。为进一步分析和验证所建模型的正确性，以及受训人员心理素质的提高与否，本研究尝试使用了ERPs（事件相关电位）的原理与技术对模型进行分析、实验和验证，使其更具有科学性，同时为今后人工智能的发展提供了探索方向。
本书把游戏引擎与情感计算技术、用户个性化建模技术相结合，建立了带有认知状态反馈的游戏式训练系统，通过用户个性化建模描述受训玩家的情感、态度、性格倾向和知识技能掌握程度，从而根据受训玩家的能力、情感状态和性格倾向为其呈现不同的场景、关卡、知识点，既可以让受训玩家接受他*欠缺或*需要改善的知识、技能的训练，又可以针对其性格倾向上的弱点，根据心理治疗的系统脱敏原理，采用逐步加大场景刺激（如逐步加大恐怖程度）的方法对其进行心理脱敏训练，提高其心理素质，塑造其坚韧、冷峻的性格品质，在普及救援知识、强化救援专业技能的同时，强化其灾难情境体验，提高其心理素质的稳定性和临机应变的能力。
游戏式训练系统在通用游戏引擎的基础上开发，可以利用脚本技术实现场景、关卡、地图等游戏内容的个性化定制，非常便于扩展和移植。研究如何在系统中建立受训玩家（学习者）个性模型，实现脚手架式的自适应学习，并创建个性化的非玩家角色（NPC），让其具有学习、环境感知和个性化的情感反应能力，让其充当受训玩家的学习伙伴，对于达到个性化培训、沉浸式学习，对于改善训练效果具有实际意义，对于其他领域的培训学习也具有借鉴意义。

严肃游戏中个性化建模及认知机制研究内容简介

本书以具有游戏特征但以非娱乐为目的的“严肃游戏”以及由此衍生的游戏式学习具备有效学习环境的关键特征, 能为学习者提供情境体验, 所涉及的内容以及分析研究方法将在煤矿事故救援、反恐救援、地震搜救训练系统等方面进行推广和应用。

严肃游戏中个性化建模及认知机制研究目录

第1章绪论
1．1 研究背景和意义
1．2 研究依据
1．3 游戏式学习
1．4 个性化建模技术
1．5 研究目标和内容
1．6 本书组织结构
本章小结
第2章游戏引擎的选择和简析
2．1 游戏引擎概述
2．2 游戏引擎的选择
2．3 QuakeⅢ引擎简析
本章小结
第3章受训玩家个性化建模
3．1 个性及个性发展理论
3．2 受训玩家个性描述模型
3．3 受训玩家个性因素测验
3．4 情感驱动的受训玩家个性化建模
3．5 救援知识技能测验及个性化呈现
本章小结
第4章 NPC个性化情感行为模型
4．1 基本情感和情感维度
4．2 NPC的情感行为模式
4．3 NPc的离散情感系统
4．4 NPc的维度情感模型
本章小结
第5章 NPC的机器学习机制
5．1 计算机游戏人工智能的变革
5．2 用神经网络学习增强NPC的感知能力
5．3 用强化学习改善NPc的行为质量
5．4 RBP和Q．Leaming学习算法的模拟及实验分析
本章小结
第6章游戏中情感调整机制的进一步讨论
6．1 情感模板
6．2 情感调整途径
6．3 情感调整引擎
本章小结
第7章总结和展望
附录 QuakeⅢ引擎解析
参考文献

严肃游戏中个性化建模及认知机制研究作者简介

卓广平，计算机应用技术专业工学博士，在太原师范学院从事教学科研工作，太原市教育城域网专家组成员。主要研究方向为大数据分析挖掘、网络体系结构、认知与智能。承担硕士研究生“组合数学撇计算机网络（双语教学）”，本科“离散数学”“JAvA程序设计”“人工智能”“数字电路”“数据库原理”“物联网技术”等课程的教学和相关研究工作。出版教材6部、专著1部。承担或参与科研项目7项，发表scI、EI、核心期刊等学术论文13篇。