đồ án tốt nghiệp nghiên cứu và phát triển game 3d trong giáo dục

Trong tương lai, ngành công nghiệp điện tử trong giáo dục dự kiến sẽ tiếp tục phát triển mạnh mẽ, với việc áp dụng các công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo, thực tế ảo, trực tuyến hóa giáo

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MÃ SINH VIÊN: 20010523

HỌ VÀ TÊN:NGUYỄN THỊ NGỌC ANH

LỚP: QH2020S –QUẢN TRỊ CÔNG NGHỆ GIÁO DỤC

Hà Nội – 2024

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN GAME 3D TRONG GIÁO DỤC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGÀNH QUẢN TRỊ CÔNG NGHỆ GIÁO DỤC

Người hướng dẫn khoa học: ThS.Nguyễn Đức Nguyên Sinh viên thực hiện đồ án: Nguyễn Thị Ngọc Anh

Hà Nội – 2024

LỜI CẢM ƠN

Khóa luận tốt nghiệp với đề tài “Nghiên cứu và phát triển game 3D trong giáo dục” là kết quả, là tâm huyết và sự tích lũy kiến thức của em trong suốt 4 năm học đại học tại trường Đại học Giáo dục- Đại học Quốc gia Hà Nội

Em xin chân thành cảm ơn Quý thầy cô khoa Công nghệ giáo dục đã trao cho em nhiều kiến thức để em có thể thực hiện đề tài này

Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn chân thành và trân trọng nhất đến thầy ThS.Nguyễn Đức Nguyên, giảng viên hướng dẫn đã tận tình chỉ dẫn, góp ý, hỗ trợ và đưa ra những lời khuyên quý giá cho em trong quá trình thực hiện đề tài này

Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới cộng đồng gamer đã cho em một cái nhìn thực tế về game 3d (virtual reality) và động viên em trong quá trình thực hiện đề tài

Vì thời gian và kiến thức còn hạn hẹp của bản thân, bài báo cáo đồ án tốt nghiệp này không thể tránh được những thiếu sót Em kính mong nhận được sự chỉ dẫn và đóng góp ý kiến của các quý thầy cô để em có điều kiện bổ sung, rút kinh nghiệm nâng cao kiến thức của bản thân, từ đó phục vụ tốt hơn cho công việc trong tương lai

Cảm ơn giảng viên phản biện và các thầy cô trong hội đồng chấm luận văn đã cho em những lời nhận xét, góp ý thật sự quý báu và bổ ích giúp cho luận văn của em trở nên hoàn thiện hơn

Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, bạn bè đã ủng hộ, giúp đỡ và động viên em trong suốt quá trình thực hiện khóa luận này

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 1 Giao diện hiện đại của unity ngày nay 13

Hình 1 2 Logo Unity 13

Hình 1 3 Các tùy chọn bản quyền của Unity 14

Hình 1 4 Thống kê của GUESS về mức độ hài lòng của người chơi 16

Hình 2 1 .Giao diện dành cho người chơi 22

Hình 2 2.Giao diện đăng nhập của quản trị viên 23

Hình 2 3.Giao diện đăng nhập quản trị viên thành công 23

Hình 2 4 Màn hình quản lí dữ liệu 24

Hình 2 5.Màn hình quản lí dữ liệu 25

Hình 2 6 Xây dựng nhân vật di chuyển 25

Hình 2 7.Camera và góc nhìn FPS 26

Hình 2 8 Cơ chế chìa khoá 26

Hình 2 9 Cơ chế của cửa 26

Hình 2 10 Code cơ chế mở cửa và chìa khoá 27

Hình 2 11.Code cơ chế mở cửa 27

Hình 2 12.Cơ chế đóng cửa 27

Hình 2 13 Giao diện người chơi khi chưa tìm được chìa khoá 28

Hình 2 14 Bản đồ mê cung khi trả lời đúng 28

Hình 2 15.Bản đồ mê cung khi trả lời sai 29

Hình 2 16.Xây dựng bản đồ mê cung 29

Hình 3 1.Đăng nhập tài khoản 46

Hình 3 2.Taọ bộ câu hỏi 46

Hình 3 3.Giao diện của khách khi tham gia 47

4 Phương pháp nghiên cứu: 9

5 Kết quả mong đợi: 10

1.2.2 Sự khác nhau game 3D , game 2D và một số game khác trong giáo dục 17

1.2.3 Ứng dụng của game 3D trong giáo dục 18

1.2.4 Thách thức khi áp dụng game 3D trong giáo dục 19

1.2.5 Quy trình áp dụng game 3D trong giáo dục 19

Chương 2: Xây dựng và phát triển ứng dụng 20

2.3.2 Xây dựng màn hình quản lý dữ liệu(quyền quản trị viên) 24

2.3.3 Xây dựng nhân vật di chuyển 25

2.3.4 Xây dựng camera và góc nhìn FPS 25

2.3.5 Xây dựng cơ chế của cửa và chìa khóa 26

2.3.6 Xây dựng bản đồ mê cung 28

2.3.7 Xây dựng bẫy trong game 29

2.3.8 Xây dựng cơ chế vật thể tương tác được 31

2.6 Các áp dụng chính của framework/lib trong đề tài vào trong ứng dụng 40

2.7 Quá trình hoàn thiện (các vấn đề và hướng giải quyết) 43

Chương 3: Hướng dẫn sử dụng và Đánh giá hiệu quả việc sử dụng game “Takeitgame” thông qua chương trình dạy Toán (Lớp 1) 45

3.1 Hướng dẫn sử dụng 45

3.2 Đánh giá hiệu quả khi áp dụng vào trong giảng dạy 47

Mở đầu

Ở Việt Nam, ngành công nghiệp điện tử đang phát triển mạnh mẽ với sự đóng góp của nhiều doanh nghiệp lớn như Samsung, LG, cùng với các doanh nghiệp trong nước như FPT, Viettel, VinSmart,… Các sản phẩm điện tử như điện thoại thông minh, máy tính bảng, máy tính cá nhân và thiết bị điện tử gia dụng đã trở thành phần không thể thiếu trong cuộc sống hàng ngày của người dân

Trong lĩnh vực giáo dục, công nghệ điện tử đã mang lại nhiều cơ hội mới và tiềm năng cho việc nâng cao chất lượng giảng dạy và học tập Trong tương lai, ngành công nghiệp điện tử trong giáo dục dự kiến sẽ tiếp tục phát triển mạnh mẽ, với việc áp dụng các công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo, thực tế ảo, trực tuyến hóa giáo dục và các công nghệ tiên tiến khác để tạo ra những trải nghiệm học tập mới, sâu sắc và thú vị hơn cho học sinh và sinh viên Điều này sẽ giúp nâng cao chất lượng giáo dục, phát triển năng lực và kỹ năng cho người học, góp phần vào sự phát triển toàn diện của xã hội

Theo Hiệp hội phần mềm giải trí (2017), có một lượng lớn và đa dạng khán giả của trò chơi điện tử, đóng góp vào sự phát triển vượt bậc của ngành công nghiệp điện tử và ảnh hưởng sâu rộng đến nhiều lĩnh vực trong đời sống, trong đó có giáo dục Với sự tiến bộ của công nghệ, game 3D không chỉ cung cấp cho người chơi trải nghiệm giải trí tuyệt vời mà còn là một công cụ mạnh mẽ để tạo ra môi trường học tập tương tác và sinh động.Một trong những điểm mạnh của việc sử dụng game 3D trong giáo dục là khả năng tạo ra một môi trường học tập ảo, nơi mà học sinh có thể tham gia vào các hoạt động học tập thực tế và tương tác với các khái niệm và nội dung học một cách tự nhiên Điều này giúp cho việc hấp thụ kiến thức trở nên thú vị và dễ dàng hơn, đồng thời cũng khuyến khích sự tư duy logic, sáng tạo và khả năng giải quyết vấn đề của học sinh Việc áp dụng game 3D trong giáo dục cũng mở ra một kho lưu trữ vô tận về các tài liệu giáo trình, bài giảng và bài tập thực hành mà học sinh có thể truy cập và tiếp cận một cách linh hoạt từ bất kỳ đâu, bất kỳ khi nào, giúp học tập trở nên tiện lợi và linh hoạt hơn

Vì vậy, việc “Nghiên cứu và phát triển game 3D trong giáo dục” là một đề tài hết sức hứa hẹn và quan trọng, giúp tối ưu hóa quá trình học tập và phát triển kỹ năng cho học sinh

1 Lý do chọn đề tài:

Nhận thấy tiềm năng của ngành phát triển game ở thị trường nước ta do Việt Nam có nguồn nhân lực dồi dào ham học hỏi xong thị trường chưa thật sự bùng nổ, trong khi đó lĩnh vực phát triển game trên thế giới đang dần tách ra thành một ngành riêng biệt bởi sự phát triển vượt bậc và khả năng mang lại doanh thu cao Đồng thời em muốn thử sức với những dự án mới mẻ, các công nghệ mới đang thịnh hành trên thị trường cũng như thêm kỹ năng tư duy và phát triển game trên nền tảng Unity

Ngày nay, game 3D đang ngày một chiếm ưu thế trên thị trường game quốc tế cũng như trong lòng người chơi Nhiều thể loại trò chơi đã tạo ra một cơn sốt với thị trường game khi vừa ra mắt và thu hút hơn hàng triệu lượt chơi chỉ trong vài ngày và cũng như cộng đồng đang ngày một lớn mạnh Nhận thấy thế, các ông lớn trong ngành game rất quan tâm , có thể kể đến Resident Evil, Amnesia, Outlast, Half Life, … Đều đã và đang được các gane thủ thế giới đón nhận nồng nhiệt và dành hết những lời khen có cách cho các nhà làm game vì trải nghiệm thú vị

Vì ngành game đang khá là hot trong xã hội hiện nay, trong đó có giáo dục Nhận thấy trong tương lai, phát triển trò chơi trong giáo dục có thể mang lại nhiều tiềm năng

2 Mục tiêu đề tài

Xây dựng thành công 1 game 3D với công nghệ Unity

• Xác định và phân tích nhu cầu của học sinh và giáo viên trong việc sử dụng game 3D trong quá trình học tập và giảng dạy(TOÁN LỚP 1)

• Thiết kế và phát triển một game 3D chất lượng cao, cung cấp trải nghiệm học tập đa dạng và hấp dẫn

• Đánh giá hiệu quả của game 3D trong việc nâng cao hiệu suất học tập và tạo ra sự hứng thú cho học sinh

• Đề xuất các phương pháp triển khai và sử dụng game 3D trong môi trường giáo dục thực tế

3 Phạm vi và đối tượng nghiên cứu

4 Phương pháp nghiên cứu:

- Tìm hiểu và phân tích các tài liệu, nghiên cứu, và sách về việc sử dụng game 3D trong giáo dục để lấy dữ liệu và đề xuất phương pháp

- Phỏng vấn và khảo sát: Tiến hành phỏng vấn và khảo sát các giáo viên và học sinh để hiểu rõ nhu cầu và mong muốn của họ về việc sử dụng game 3D trong giáo dục

- Thiết kế và phát triển game: Sử dụng công nghệ Unity và phát triển game để thiết kế và phát triển một game 3D theo các yêu cầu đã xác định

- Đánh giá và phân tích: Tiến hành đánh giá hiệu quả của game 3D thông qua các phương pháp như thử nghiệm thực tế, khảo sát phản hồi, và so sánh trước và sau khi sử dụng game

- Đánh giá và phân tích: Tiến hành đánh giá hiệu quả của game 3D thông qua các phương pháp như thử nghiệm thực tế, khảo sát phản hồi, và so sánh trước và sau khi sử dụng game

5 Kết quả mong đợi:

- Một game 3D chất lượng cao: Phát triển một game 3D có chất lượng đồ họa tốt, gameplay hấp dẫn và nội dung giáo dục phong phú, phản ánh được mục tiêu và nhu cầu của người dùng

- Sự tăng cường hiệu suất học tập: Đánh giá được tác động của việc sử dụng game 3D trong quá trình học tập, bao gồm sự tăng cường sự hiểu biết, kỹ năng và thái độ của học sinh

- Sự hứng thú và sự tham gia của học sinh: Đo lường được mức độ hứng thú và sự tham gia của học sinh trong việc sử dụng game 3D, đảm bảo rằng nó thực sự là một công cụ hữu ích và hấp dẫn cho quá trình học tập

- Các phương pháp triển khai hiệu quả: Đề xuất các phương pháp và chiến lược triển khai game 3D trong môi trường giáo dục, giúp đảm bảo rằng game được sử dụng một cách hiệu quả và có thể tích hợp vào chương trình học tập

Chương 1: Cơ sở lí luận về game 3d trong giáo dục 1.1 Tổng quan về game 3D

1.1.1 Khái niệm game 3D

"The Evolution of 3D Educational Games: A Review of Literature" của Peterson và Smith (2018) đã phân tích sự phát triển của game 3D trong giáo dục Theo tài liệu này, sự ra đời và hình thành của game 3D trong lĩnh vực giáo dục có nguồn gốc từ sự tiến bộ trong công nghệ đồ họa máy tính và khả năng tính toán của máy tính Năm 1990, với sự ra mắt của 3D gaming engine như Wolfenstein 3D và Doom, các nhà phát triển bắt đầu nhận ra tiềm năng của công nghệ 3D Theo báo cáo của Công ty nghiên cứu thị trường Newzoo, doanh thu ngành game (không bao gồm quảng cáo trong game) năm 2020 dự kiến đạt gần 160 tỷ USD, trong đó game mobile đạt 77,2 tỷ USD, tăng 13,3%; mảng Console (máy chơi game) đạt 45,2 tỷ USD, tăng 6,8%; game trên PC đạt khoảng 36,9 tỷ USD, tăng 4,8%.Sự tăng trưởng nhanh chóng Khiến các engine 3D như Unreal Engine và Unity Engine trở nên phổ biến, việc phát triển lớn trong ngành công nghiệp game 3D thực sự bắt đầu phát triển mạnh mẽ

Định nghĩa : Theo Aldrich (2005), game 3D là loại trò chơi điện tử được thiết

kế và phát triển với môi trường và đối tượng trong trò chơi được hiển thị và tương tác trong không gian ba chiều Trong game 3D, người chơi thường được đưa vào một thế giới ảo, trong đó họ có thể điều khiển nhân vật của mình trong không gian 3D và tương tác với các đối tượng và môi trường xung quanh Game 3D cung cấp một trải nghiệm hấp dẫn và đa chiều cho người chơi, cho phép họ khám phá và tham gia vào các hoạt động trong một môi trường ảo Các tính năng đặc trưng của game 3D bao gồm hiển thị đồ họa ba chiều, điều khiển tự do của nhân vật, và khả năng tương tác với các đối tượng và môi trường trong trò chơi.

“Game 3D là loại trò chơi giải trí tương tác trên máy tính cụ thể với hình ảnh ba chiều ở mọi chiều (chiều cao, chiều rộng và chiều sâu),nó sẽ cho phép người chơi hoàn toàn đắm mình trong thế giới ảo trông giống như thật.”

1.1.2 Công nghệ nền tảng a Đối tượng tham gia hệ thống

Thời kỳ phát triển game trên nền Flash đã qua, với những hạn chế về chuyển động và tính tương tác Unity đã đem lại sức mạnh mới, giúp nhân vật trong game trở nên sống động hơn trong không gian ba chiều đầy huyền ảo Công nghệ này đang tạo ra một bước đột phá trong làm game, mang lại trải nghiệm mới mẻ và hấp dẫn cho người chơi Áp dụng công nghệ này vào game ở Việt Nam có thể mở ra một trang mới trong thế giới game 2D và 3D

Unity không chỉ được sử dụng để phát triển video game mà còn để tạo ra nội dung tương tác như kiến trúc, hoạt hình 2D và 3D thời gian thực Khả năng đa nền tảng của Unity và môi trường đồ họa tích hợp đã thu hút sự ưa chuộng từ giới làm game Nó có thể chạy trên cả Windows và Mac OS và xuất ra game cho nhiều nền tảng khác nhau như Windows, Mac, iOS và Android Game cũng có thể chơi trực tiếp trên trình duyệt web thông qua plugin Unity Web Player Đặc biệt, Unity mới còn hỗ trợ xuất ra game trên widget cho Mac, cũng như cho các hệ máy chơi game như Xbox 360 và PlayStation 3

b Lịch sử của Unity

Trong thời đại hiện nay, việc giải trí thông qua smartphone và các tựa game đã trở thành một phần không thể thiếu của cuộc sống hàng ngày Trong số đó, Unity 3D đã trở thành một trong những engine phổ biến nhất, được sử dụng rộng rãi trong việc phát triển game trên nhiều nền tảng khác nhau Tuy nhiên, ít người biết đến nguồn gốc và lịch sử phát triển của nó

Vào đầu những năm 2000, ba lập trình viên trẻ David Helgason (CEO), Nicholas Francis (CCO), và Joachim Ante (CTO) đã bắt đầu phát triển Unity 3D với nguồn vốn eo hẹp, ngay trong một tầng hầm Năm 2008, với sự bùng nổ của người dùng iPhone, Unity trở thành một trong những engine game đầu tiên hỗ trợ đa nền tảng Hiện nay, Unity hỗ trợ 24 nền tảng khác nhau, bao gồm cả Oculus Rift, PlayStation 4 và Linux Năm 2010, IBM đã bắt đầu quan tâm đến Unity 3D để sử dụng trong các ứng dụng web 3D thông qua các plug-in trình duyệt

Hình 1 1 Giao diện hiện đại của unity ngày nay

c Các thành phần sử dụng trong unity

 Unity

Unity là game engine trò chơi đa nền tảng được phát triển bởi Unity Technologies, được sử dụng chủ yếu để phát triển trò chơi điện tử cho máy tính, bảng điều khiển trò chơi và điện thoại di động Ban đầu được công bố vào năm 2005 và hiện đã mở rộng hỗ trợ cho 27 nền tảng khác nhau Nó không chỉ được sử dụng để phát triển trò chơi điện tử mà còn áp dụng rộng rãi trong các ngành như phim, ô tô, kiến trúc và xây dựng Unity 2.0 ra mắt năm 2017 với hơn 50 tính năng mới Bao gồm công cụ địa hình được tối ưu hóa, real-time dynamic shadows, directional lights và spotlights Unity cho người dùng 4 lựa chọn cấp phép

Hình 1 2 Logo Unity

Hình 1 3 Các tùy chọn bản quyền của Unity  Các khái niệm trong unity

1 Asset

Đây là kho tài nguyên cho việc xây dựng game trong một project của Unity Các tài nguyên này có thể là hình ảnh, âm thanh, hoặc một mô hình 3D có sẵn Unity sẽ tham chiếu đến các tập tin chúng ta sẽ sử dụng để tạo ra các tài nguyên cho trò chơi Đây là lý do tại sao trong bất kỳ thư mục chứa project sử dụng Unity thì tất cả các tập tin tài nguyên phải được lưu trữ trong một thư mục con tên là Assets

2 Scene

Trong Unity, chúng ta có thể xem Scenes là các màn chơi, cấp độ chơi riêng lẻ, hoặc các vùng của nội dung trò chơi Ví dụ như Main menu, Options, About … Bằng cách xây dựng trò chơi với nhiều cảnh, chúng ta sẽ có thể phân phối thời gian tải và thử nghiệm các phần khác nhau của trò chơi riêng lẻ một cách nhanh chóng và chính xác

3 Game Object

Khi một tài nguyên được sử dụng trong một scene, khi đó chúng ta có thể coi tài nguyên này là một “Game Object” mới Mỗi GameObject phải chứa ít nhất một thành phần, đó là thành phần “Transform” Transform chứa các phép để biến đổi góc quay, tỷ lệ hay tịnh tiến của đối tượng Từ đây trong báo cáo này chúng em sẽ gọi GameObject trong cửa sổ Hierarchy là đối tượng game

4 Component

Component là các thành phần hoặc hiểu nó là một phương thức trong một Game Object của Unity Bằng cách đính kèm các thành phần vào cho một đối tượng,

chúng ta có thể áp dụng ngay các phần mới của game engine vào đối tượng Thông thường các thành phần này được Unity xây dựng sẵn như ánh sáng, camera, particle, hiệu ứng vật lý…Chúng ta cũng có thể tự định nghĩa một class với chức năng mong muốn để thực hiện trong game Component phổ biến mà mọi Object đều cần phải có là Transform

5 Script

Script là thành phần quan trọng nhất trong Unity, có thể xem scripts như là linh hồn của game Chúng ta có thể viết kịch bản cho game bằng C#, Java Scripts, hoặc Boo (một dẫn xuất của ngôn ngữ Python) Theo nhiều người đã sử dụng Unity thì code bằng C# sẽ giúp game chạy nhanh hơn và giúp kiểm soát code tốt hơn do tất cả các biến phải được khai báo rõ ràng Mặt khác ngôn ngữ C# rất tiện dụng để lập trình, nên trong luận văn này, chúng em dùng ngôn ngữ C# để viết kịch bản cho game Mỗi file script C# là một class bắt buộc kế thừa từ lớp MonoBehaviour, có tên class phải trùng với tên file script

6 Prefab

Hãy tưởng tượng Prefab là một cái thùng rỗng, mà bên trong nó chúng ta có thể chứa đựng các thành phần hay đối tượng khác nhau, chúng ta có thể viết kịch bản cho hành động của Prefab (khởi tạo, di chuyển, hay hủy đối tượng) Chúng ta có thể sử dụng đối tượng này nhiều lần trong trò chơi, và cũng có thể sử dụng lại cho project khác Prefab cho phép chúng ta lưu trữ các đối tượng, toàn bộ thành phần bên trong và cấu hình hiện tại Và trong một số trường hợp thay vì phải thay đổi thuộc tính bất kỳ của các object thì chúng ta chỉ cần thay đổi trong prefab và nó sẽ cập nhật cho các Object tương ứng

d Google Cardboard

Google Cardboard là một nền tảng thực tế ảo được phát triển bởi Google, được đặt tên theo thiết bị xem bìa cứng có thể gập lại và cài đặt trên điện thoại thông minh Mục tiêu của nền tảng này là tạo ra một hệ thống chi phí thấp để kích thích sự quan tâm và phát triển các ứng dụng thực tế ảo

Trong vài năm gần đây, đã xuất hiện nhiều hệ thống thực tế ảo khác nhau như Oculus Rift, HTC Vive và PlayStation VR Các nhà nghiên cứu đã tiến hành thử

nghiệm để hiểu cách các hệ thống thực tế ảo ảnh hưởng đến trải nghiệm chơi game Phương pháp playtesting đã được áp dụng để đánh giá game trong quá trình phát triển.Nghiên cứu gần đây về việc sử dụng hệ thống thực tế ảo, đặc biệt là hệ thống Oculus Rift, đã chỉ ra rằng tỉ lệ "hứng thú" của người chơi cao hơn so với các hệ thống khác Điều này cho thấy tiềm năng của công nghệ thực tế ảo trong việc cung cấp trải nghiệm chơi game đặc sắc và hấp dẫn

Hình 1 4 Thống kê của GUESS về mức độ hài lòng của người chơi

1.2 Tổng quan về Game 3D trong giáo dục

1.2.1.Định nghĩa

Theo Li và Tsai (2013), game 3D trong giáo dục là một phương pháp học tập mà học sinh không chỉ học thông qua việc tiếp nhận thông tin một cách passively như trong các phương tiện truyền thống, mà còn được kích thích để tham gia tích cực thông qua việc tương tác với môi trường học tập ảo Như vậy, game 3D không chỉ là một công cụ giáo dục, mà còn là một môi trường học tập độc đáo, nơi học sinh có thể khám phá, tạo ra và học hỏi từ những trải nghiệm thực tế một cách an toàn.Gee (2007) và Shaffer (2006) đã nhấn mạnh về khả năng của game 3D trong việc phát triển các kỹ năng mềm cho học sinh Từ việc làm việc nhóm đến khả năng giải quyết vấn đề và tư duy sáng tạo, game 3D có thể tạo ra một môi trường học tập đa dạng và linh hoạt, nơi mà học sinh có thể thực hành và phát triển các kỹ năng mềm một cách tự nhiên và thú vị

Giữa bối cảnh môi trường giáo dục đang ngày càng chuyển đổi sang hình thức chuyển đổi số, việc sử dụng game 3D cũng mang lại lợi ích trong việc tạo ra các trải nghiệm học tập trực tuyến chất lượng cao, thu hút và hấp dẫn học sinh

(Steinkuehler & Duncan, 2008) Điều này mở ra một cánh cửa mới trong việc tiếp cận và thúc đẩy sự hứng thú của học sinh đối với việc học tập thông qua việc sử dụng công nghệ và game 3D

Trong lĩnh vực giáo dục, game 3D được sử dụng để tạo ra các trải nghiệm học tập đa dạng và sinh động, giúp học sinh hiểu sâu hơn về các khái niệm phức tạp và phát triển kỹ năng qua việc tham gia vào các hoạt động tương tác trong môi trường

ảo.Tóm lại “Game 3D trong giáo dục là một công cụ học tập tương tác, đưa học sinh vào một môi trường ảo ba chiều, cho phép họ tham gia tích cực vào quá trình học và tương tác với nội dung học tập.”

1.2.2 Sự khác nhau game 3D , game 2D và một số game khác trong giáo dục

 Theo các nguồn tài liệu tham khảo:

based-learning Đặc điểm - Game 3D cho phép

"mô phỏng không gian 3D chân thực và cung cấp trải nghiệm tương tác đa chiều" (Steinkuehler & Duncan, 2008)

- Game 2D "thường chỉ giới hạn trong không gian phẳng và không cung cấp sự chi tiết và thực tế như game 3D" (Gee, 2003),vẫn mang lại trải nghiệm giải trí

- Áp dụng yếu tố trò chơi vào các hoạt động không phải là trò chơi, nhằm thúc đẩy động lực và tương tác từ người tham gia

- Sử dụng điểm số, cấp độ

- Sử dụng trò chơi như một công cụ học tập, kết hợp giải trí và học tập - Tăng cường sự tham gia và hiểu biết

Mục đích - Tạo ra trải nghiệm trò chơi phong phú, đa dạng và sống động - Game 3D cung cấp "một môi trường tương tác mạnh mẽ, cho phép người chơi di chuyển tự do và tương tác với các đối tượng 3D"

(Papastergiou, 2009)

- Game 2D thường "có sự tương tác đơn giản hơn và giới hạn hơn so với game 3D" (Clark et al., 2016)

- Phù hợp cho các dự án phát triển game độc lập và nhỏ

- Thúc đẩy động lực và tương tác từ người tham gia thông qua việc áp dụng yếu tố trò chơi - Tạo ra môi trường thú vị và kích thích sự tham gia

- Tạo ra một môi trường học tập tích cực và hiệu quả - Kích thích sự tò mò và khám phá từ người học

Ứng dụng - Phát triển các trò chơi console, PC và trải nghiệm thực tế ảo (VR)

- Có ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như giải trí, giáo dục, và đào tạo

- Phát triển các trò chơi di động, trò chơi trực tuyến và trò chơi mini - Có thể sử dụng trong các dự án giải trí nhỏ và các ứng dụng giáo dục đơn giản

- Sử dụng trong các ứng dụng giáo dục, đào tạo, quảng cáo và tiếp thị - Có thể áp dụng trong các ứng dụng công nghệ, sức khỏe và tài chính

- Sử dụng trong giáo dục, đào tạo và phát triển kỹ năng

- Có thể áp dụng trong các lĩnh vực như y tế, kinh doanh và quốc phòng

Nguồn trích dẫn

Unity – Manual 2020.3 (LTS) [3]

Unity VIRTUAL REALITY for beginners FREE project (Feb 27 2020) [4]

Gee, J P (2007) [5]

Papastergiou, M (2009) [13]

1.2.3 Ứng dụng của game 3D trong giáo dục

Game 3D cung cấp một môi trường mô phỏng tình huống thực tế, cho phép học sinh trải nghiệm và thử nghiệm các kịch bản khác nhau trong một môi trường an toàn và không gian điều khiển" (Papastergiou, M., 2009)

Kĩ năng giải quyết vấn đề "Trong game 3D, học sinh phải giải quyết các vấn đề phức tạp trong một môi trường ảo, giúp họ phát triển kỹ năng quản lý và giải quyết vấn đề" (Gee, J P., 2003)

"Sử dụng game 3D trong giáo dục tạo ra một môi trường học tập tích cực, khuyến khích sự tương tác và tham gia tích cực của học sinh" (Aldrich, C., 2005)

Game 3D cho phép học sinh mô phỏng và thử nghiệm các khái niệm phức tạp như không gian, thời gian và vật lý, giúp họ hiểu sâu hơn về các khái niệm này" (Steinkuehler, C A., & Duncan, S., 2008)

Trong game 3D, học sinh có thể làm việc nhóm và tương tác với nhau để giải quyết các vấn đề và hoàn thành các nhiệm vụ, phát triển kỹ năng hợp tác và làm việc nhóm" (Squire, K., 2006)

=> Tạo ra một môi trường học tập đa dạng và kích thích, giúp học sinh phát triển kỹ năng và hiểu biết một cách tích cực

1.2.4 Thách thức khi áp dụng game 3D trong giáo dục

 Đầu tư về mặt công nghệ:

"Sử dụng game 3D đòi hỏi đầu tư lớn về mặt công nghệ, từ phần cứng máy tính cho đến phần mềm và cơ sở hạ tầng mạng, điều này có thể là một thách thức đối với các tổ chức giáo dục có ngân sách hạn chế" (Clark et al., 2016)

 Khả năng tiếp cận và đồng nhất hóa:

"Mặc dù game 3D có thể mang lại nhiều lợi ích trong giáo dục, nhưng việc đảm bảo rằng tất cả học sinh đều có cơ hội tiếp cận và sử dụng chúng có thể là một thách thức, đặc biệt là đối với các tổ chức giáo dục ở các khu vực có nguồn lực hạn chế" (Gee, J P., 2003)

 Phát triển và thiết kế chất lượng:

"Việc phát triển và thiết kế game 3D chất lượng và phù hợp với mục tiêu giáo dục đòi hỏi kiến thức chuyên môn về cả nền tảng công nghệ và giáo dục, điều này có thể là một thách thức đối với các nhà giáo dục và nhà phát triển game" (Prensky, M., 2001)

 Đảm bảo tính tương tác và hấp dẫn:

"Mặc dù game 3D có tiềm năng tạo ra một môi trường học tập đa dạng và kích thích, nhưng việc đảm bảo rằng chúng thực sự hấp dẫn và tương tác đủ để giữ chân học sinh vẫn là một thách thức lớn" (Squire, K., 2006)

 Đối phó với thời gian màn hình và kiểm soát nội dung:

"Trong khi game 3D có thể là một công cụ học tập mạnh mẽ, nhưng việc đối phó với thời gian màn hình và kiểm soát nội dung thích hợp là một thách thức đối với giáo viên và phụ huynh" (Steinkuehler, C A., & Duncan, S., 2008)

1.2.5 Quy trình áp dụng game 3D trong giáo dục

- Mục tiêu giáo dục game hướng đến (Môn Toán): game 3D sẽ hỗ trợ, bao gồm việc phát triển kỹ năng tính toán, giải quyết vấn đề, hoặc hiểu biết về các khái niệm Toán học logic thông qua việc giải các bài toán mê cung

- Đối tượng: Game 3D sẽ được thiết kế cho mọi độ tuổi, trình độ và nhu cầu học tập của họ

- Thiết kế game (Thể loại,cốt truyện,phương pháp choi,mức độ chơi,… ) + Thiết kế nội dung:

Nội dung bao gồm các bài toán mê cung có độ khó tăng dần, từ cơ bản đến phức tạp

Mỗi mê cung sẽ đi kèm với một bài toán logic hoặc toán học mà người chơi cần giải quyết để tiến vào phần tiếp theo của mê cung

+ Công nghệ thiết kế :Unity

- Phát triển game: Xây dựng môi trường mê cung 3D với các thành phần như tường, lối đi, và cửa ra vào Tạo ra hệ thống giải toán mê cung, bao gồm việc tạo ra các bài toán đa dạng và tính năng kiểm tra đáp án đúng/sai

- Kiểm tra và đánh giá:Kiểm tra trò chơi để đảm bảo rằng các bài toán được hiển thị và giải quyết đúng cách Thu thập phản hồi từ người chơi để cải thiện trải nghiệm chơi game và nội dung giáo dục

- Triển khai và sử dụng: Đưa trò chơi vào môi trường giáo dục, cho phép học sinh truy cập thông qua các thiết bị phù hợp như máy tính hoặc thiết bị di động - Đảm bảo rằng trò chơi được tích hợp vào chương trình học tương ứng và được

- Chủ đề hướng đến giáo dục nên đối tượng người chơi chủ yếu mà game sẽ hướng đến là học sinh và giáo viên Mục tiêu là trong quá trình chơi game thì người chơi sẽ ôn tập lại kiến thức hiện tại và biết thêm các thông tin bổ ích khác

- Tựa game sẽ theo phong cách phiêu lưu ,thám hiểm mê cung, tìm hiểu các bí mật cất giấu trong đó và vượt qua vô số thử thách để đi tìm kho báu Người chơi phải vừa tìm đường thoát khỏi mê cung cũng vừa phải vượt qua chướng ngại vật những câu hỏi ,những điều bí ẩn sâu trong mê cung này

- tựa game sẽ mang một phong cách nhẹ nhàng không có các hình ảnh đáng sợ, hồi hộp mà sẽ hướng đến tư duy nhân văn và mục đích giáo dục nhưng đằng sau đó là những bí mật, kiến thức bổ ích gợi lên sự tò mò mong muốn khám phá của người chơi

2.2 Cốt truyện game

2.2.1 Cảm hứng

- Game được lấy cảm hứng từ game It Takes Two ( là tựa game platform phiêu lưu hành động do Hazelight Studios phát triển và Electronic Arts phát hành)

- Tham khảo game:

https://store.steampowered.com/app/1426210/It_Takes_Two/?l=vietnamese

2.2.2 Về nội dung cốt truyện

Trong một thị trấn nhỏ ở ven biển, có một câu chuyện lưu truyền về một hòn đảo bí ẩn, nơi được cho là chứa đựng một kho báu vô giá Daniel, một thanh niên trẻ tuổi đam mê khám phá, luôn trăn trở với những cuộc phiêu lưu và bí ẩn của thế giới

Một ngày nọ, Daniel nghe được một cụ già kể về hòn đảo và kho báu từ thời xa xưa Ánh mắt sáng lên, Daniel quyết định khám phá hòn đảo và tìm kiếm kho báu đó Nhưng để tiếp cận được hòn đảo, anh phải vượt qua nhiều thử thách và khó khăn Sau nhiều nỗ lực tìm kiếm, Daniel phát hiện ra một lối vào bí mật dẫn vào mê cung của hòn đảo Mê cung rợp bóng tối và đầy nguy hiểm, nhưng cũng chứa đựng nhiều bí ẩn và khám phá Daniel không ngần ngại bước vào mê cung, sẵn sàng đối mặt với mọi thách thức đang chờ đợi

Trong cuộc hành trình xuyên qua mê cung, Daniel gặp phải những cạm bẫy, câu đố và nguy hiểm không ngờ Nhưng mỗi thử thách là một cơ hội cho anh học

hỏi và trưởng thành Sự dũng cảm, sự thông minh và lòng kiên nhẫn của Daniel được thử thách và phát triển mỗi ngày

Cuối cùng, sau nhiều nỗ lực không biết mệt mỏi, Daniel cuối cùng đã đạt được mục tiêu của mình Anh tìm thấy kho báu ẩn giấu, nhưng điều quý giá nhất không phải là vàng bạc hay đá quý, mà là những kỷ niệm, bài học và trải nghiệm mà anh đã thu được trong cuộc hành trình khám phá này

2.3 Xây dựng ứng dụng 2.3.1 Xây dựng Menu

Giao diện Menu có 2 chế độ dành khác nhau:

Dành cho người chơi: đây là phần giao diện với các chức năng cơ bản như Start dùng để bắt đầu chơi game.Tutorial giúp người chơi biết đến các chức năng có trong game , hỗ trợ dễ làm quen lối chơi Cuối cùng chức năng Exit dùng để thoát game

Hình 2 1 .Giao diện dành cho người chơi

Dành cho quản trị viên: quản trị viên của game sẽ hướng đến các đối tượng như giáo viên,là người phụ trách dữ liệu câu hỏi và đáp án đảm bảo kiến thức cơ sở cần thiết cho game phù hợp với người chơi tương ứng Giao diện là chức năng đăng

Hình 2 2.Giao diện đăng nhập của quản trị viên

Hình 2 3.Giao diện đăng nhập quản trị viên thành công

nhập vào màn hình với các quyền quản trị viên.Với tài khoản và mật khẩu được cung cấp sẵn

2.3.2 Xây dựng màn hình quản lý dữ liệu(quyền quản trị viên)

Trong màn hình quản lý dữ liệu,chúng ta sử dụng đường liên kết File csv từ Google Drive để có thể lấy được dữ liệu câu hỏi đã được chuẩn bị sẵn làm nguồn câu hỏi giúp học sinh ôn tập lại kiến thức cơ sở

Sau khi đã tải thành công dữ liệu CSV từ Google Drive về, chúng ta sẽ sử dụng tính năng Save để lưu dữ liệu lại dùng trong game lúc chơi.Khi Save thành công thì chúng ta sẽ thấy được cấu trúc dữ liệu được lưu trong máy như thế nào Tính năng Load dùng cho người quản trị viên kiểm tra thử xem câu hỏi có hiển thị đúng cấu trúc không

Hình 2 4 Màn hình quản lí dữ liệu

Hình 2 6 Xây dựng nhân vật di chuyển

2.3.5 Xây dựng cơ chế của cửa và chìa khóa

Cửa được thiết kế với 3 thành phần con chính: Doorway và Door cùng với phần UI hướng dẫn chữ “E” Phần UI sẽ không được hiển thị trong quá trình chơi.Cả doorway và door đều có thành phần Collider ngăn player xuyên qua Ngoài ra, còn có một BoxCollider sử dụng thuộc tính Trigger dùng làm cơ chế kiểm tra player có tới gần cánh cửa hay không?

Hình 2 7.Camera và góc nhìn FPS

Hình 2 9 Cơ chế của cửa Hình 2 8 Cơ chế chìa khoá