title: Ανάπτυξη βιντεοπαιχνιδιού εικονικής πραγματικότητας για τη διδασκαλία του δυαδικού συστήματος

title: Development of a virtual reality game to reinforce teaching of Binary arithmetic system

Creators: name: Ρηγας Αποστολος-Νικολαος
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2023

description: Οποιοδήποτε πρόγραμμα που εκτελούν οι υπολογιστές, μεταγλωττίζεται σε γλώσσα μηχανής. H γλώσσα μηχανής βασίζεται στο δυαδικό σύστημα αρίθμησης. Οι χρήστες των ηλεκτρονικών υπολογιστών συχνά δυσκολεύονται να κατανοήσουν το δυαδικό σύστημα αρίθμησης με αποτέλεσμα να περιορίζονται απλά στη χρήση των υπολογιστών και όχι στην εμβάθυνση του τρόπου λειτουργίας τους.
Στόχος της παρούσας πτυχιακής εργασίας είναι η δημιουργία ενός τρισδιάστατου παιχνιδιού με τη χρήση της δημοφιλούς μηχανής παιχνιδιών Unity που θα έχει σαν σκοπό την διδασκαλία του δυαδικού συστήματος σε παιδιά του Δημοτικού – Γυμνασίου. Η διδασκαλία θα πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας ένα από τα πλέον αγαπητά μέσα των νέων, το τρισδιάστατο βιντεοπαιχνίδι, έτσι ώστε να εγείρεται το ενδιαφέρον των παιδιών και η εκμάθηση του συστήματος να γίνεται με τρόπο ευχάριστο.
Για την ανάπτυξη του βιντεοπαιχνιδιού χρησιμοποιήθηκε η μηχανή δημιουργίας παιχνιδιών (gane engine) της Unity. Κατά την ανάπτυξη χρησιμοποιήθηκαν εργαλεία που παρέχονται από την συγκεκριμένη πλατφόρμα. Τέτοια είναι το ολοκληρωμένο περιβάλλον ανάπτυξης (IDE) το οποίο διευκόλυνε την δημιουργία των αρχείων πηγαίου κώδικα αλλά και η μηχανή προσομοίωσης φυσικής η οποία παρείχε στο σύστημα την δυνατότητα αληθοφάνειας και εμβύθισης δημιουργώντας την αίσθηση ότι τα επιμέρους στοιχεία του παιχνιδιού υπακούν στους νόμους της φυσικής. Τέλος, άλλα εργαλεία της πλατφόρμας που αξιοποιήθηκαν στην εργασία ήταν η μηχανή γραφικών για την απεικόνιση και τον ορθό φωτισμό της σκηνής μέσω της σύνδεσης γραφιστικής απεικόνισης (rendering pipeline) και εξειδικευμένων αλγορίθμων φωτισμού, αλλά και η μηχανή animation η
οποία παρείχε την δυνατότητα δημιουργίας μηχανών πεπερασμένων καταστάσεων για τον έλεγχο των υπό συνθήκη μεταβάσεων των επιμέρους σεναρίων animation.


description: Programs run by a computer, from games on a console to code on an embedded system, are compiled into machine language which makes use of the binary system. However, computer users find the binary system difficult to understand, which consequently limits their use of the available technology and computer capabilities. They are unable to delve into the respective principles of operation.
The aim of this thesis is to create a three-dimensional game using the popular game engine Unity to teach the binary system to children from primary through secondary school. The training will be carried out using a 3D video game, specifically selected to enhance the interest of the adolescents while simultaneously engaging the student in active learning.
The Unity game engine and a plethora of its tools were employed in designing the video game. Such tools include the integrated development environment (IDE) which enabled the composition of game’s scripts and the physics engine that contributed to the full immersion of the player into the game’s world. The physics’ engine makes each individual component obey the rules of physics, thus fortifying the plausibility of the gameplay. Other tools that were utilized include the graphics engine with its rendering pipeline and the specialized algorithms for scene triangulation and lighting. The animation tool was crucial as it enabled the implementation of state machines to control the conditional transition between animation clips.