嚴(yán)肅游戲《Match it》設(shè)計(jì)報(bào)告

嚴(yán)肅游戲應(yīng)用與設(shè)計(jì) 胥博瑞10300300042 電子科學(xué)與技術(shù)嚴(yán)肅游戲《Matchit》設(shè)計(jì)報(bào)告游戲名稱：MatchIt游戲類型： 休閑類游戲面向?qū)ο螅簩W(xué)習(xí)或使用物質(zhì)檢測(cè)分析手段的群眾，對(duì)物質(zhì)分析手段有初步的了解。亦可作為大眾休閑之用。嚴(yán)肅目的：了解各種分析方法的專業(yè)詞匯及其應(yīng)用。對(duì)檢測(cè)結(jié)果能進(jìn)行初步的獨(dú)立分析。幫助分析一些檢測(cè)結(jié)果。游戲語言： 英文（熟悉專業(yè)詞匯）知識(shí)基礎(chǔ)： 原子發(fā)射光譜(AtomicEmissionSpectrometry,AES/OpticalEmissionSpectrometry,OES)原子吸收光譜(AtomicAbsorptionSpectrometry,AAS)原子熒光光譜(AtomicFluorescenceSpectrometry,AFS)紫外-可見分光光度法(UltravioletandVisibleSpectrophotometry,UV-Vis)紅外光譜法(InfraredSpectrometry,IR)Raman光譜(RamanSpectrometry)X射線熒光光譜法(X-rayFluorescenceAnalysis)俄歇電子能譜（AugerElectronSpectroscopy,AES）X射線光電子能譜分析(X-rayPhotoelectronSpectroscopy,XPS/ElectronSpectroscopyforChemicalAnalysis,ESCA)游戲方式： 給出一個(gè)譜圖，并且在旁邊給出一些可能出現(xiàn)的元素，當(dāng)選擇對(duì)應(yīng)元素或物質(zhì)并在空白圖表中點(diǎn)擊時(shí)，便會(huì)逐漸出現(xiàn)該種元素所對(duì)應(yīng)的譜圖，隨著鼠標(biāo)按下時(shí)間的延長(zhǎng)，譜圖的幅度也會(huì)變大，同時(shí)會(huì)出現(xiàn)一定的噪音信號(hào)，其幅度與分析手段有關(guān)。不同的元素或物質(zhì)的譜圖會(huì)加和到一起得到玩家自己的譜圖，最后根據(jù)匹配程度給出等級(jí)。如（98%以上SSS，95%以上SS，90%以上S，80%以上A，70%以上B，60%以上C，50%以上D，但對(duì)應(yīng)不同的分析手段其等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)不同）。如左圖一個(gè)譜圖示例，通過選取不同的元素疊加后可以得到左圖的圖樣，根據(jù)匹配程度給予評(píng)分等級(jí)。游戲內(nèi)容：開始畫面： 此種開始界面輸入所示中文分析方法的縮寫開始游戲，如果不知道答案，點(diǎn)擊下方可以顯示出提示（英文全稱）。 通過輸入類似驗(yàn)證碼的方式進(jìn)入游戲，一方面作為一種檢測(cè)手段，一方面可以在鞏固玩家對(duì)分析手段的專有名詞的記憶。開始菜單：闖關(guān)模式（StageMode）：由簡(jiǎn)單的譜圖到難的譜圖，通過每關(guān)的評(píng)分等級(jí)寄予星級(jí)，達(dá)到一定星級(jí)數(shù)量后開啟后面的關(guān)卡。每一大關(guān)卡對(duì)應(yīng)著一種分析手段。成長(zhǎng)模式（GrowthMode）：隨機(jī)給出一個(gè)譜圖，匹配前需要先判斷是哪種分析手段得到的譜圖。匹配后會(huì)得到一定的經(jīng)驗(yàn)和金幣，用于升級(jí)（稱號(hào)變化）和購(gòu)買成長(zhǎng)模式的儀器更新（高級(jí)的儀器將會(huì)有更小的噪音和更自動(dòng)化的功能）。競(jìng)速模式（TimingMode）：給定一定的時(shí)間用于完成匹配，等級(jí)在A以上算過關(guān)，否則繼續(xù)匹配，每次完成匹配后寄予一定的獎(jiǎng)勵(lì)時(shí)間，根據(jù)最后匹配的次數(shù)排名。 練習(xí)模式（Training）：簡(jiǎn)單、中等、困難三種。一種休閑娛樂模式。 教學(xué)模式（Tutorial）：進(jìn)行游戲的操作教學(xué)及各個(gè)模式的說明。 學(xué)習(xí)模式（Learning）:包括各種分析手段的介紹，簡(jiǎn)要信息可以參考附錄。 成就（Achievement）：包括統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)（游戲時(shí)間，匹配數(shù)，完成度等）及成就（如完成闖關(guān)模式，以全S等級(jí)以上的評(píng)分完成闖關(guān)模式，在成長(zhǎng)模式中得到***的稱號(hào)，購(gòu)買成長(zhǎng)模式中的所有儀器，在競(jìng)速模式中連續(xù)匹配*次，在*秒內(nèi)完成一次匹配等）。 選項(xiàng)（Options）：游戲相關(guān)選項(xiàng)。部分問題及處理方法技術(shù)支持游戲的技術(shù)支持可以來自于各種分析儀器所對(duì)應(yīng)的分析軟件，將其中的分析功能整合到游戲中，可以使得整個(gè)游戲更加的科學(xué)可信。圖譜的單調(diào)性圖譜就直觀而言比較死板，缺乏觀賞性。通過美化處理，其外形可以處理成較有沖擊感的圖案，可以更好的增加吸引力。譜圖示例： 原子發(fā)射光譜(AtomicEmissionSpectrometry,AES/OpticalEmissionSpectrometry,OES)原子吸收光譜(AtomicAbsorptionSpectrometry,AAS)紫外-可見分光光度法(UltravioletandVisibleSpectrophotometry,UV-Vis)Raman光譜(RamanSpectrometry)X射線熒光光譜法(X-rayFluorescenceAnalysis)紅外光譜法(InfraredSpectrometry,IR)俄歇電子能譜（AugerElectronSpectroscopy,AES）X射線光電子能譜分析(X-rayPhotoelectronSpectroscopy,XPS/ElectronSpectroscopyforChemicalAnalysis,ESCA) 舉以上例子是為了說明其難度設(shè)置的可行性，對(duì)于不同的分析手段得到的譜圖從坐標(biāo)到曲線特征都是不同的，可以作為判定依據(jù)。同時(shí)，不同分析手段的曲線復(fù)雜程度也是不一樣的，而對(duì)于同一分析手段由于其物質(zhì)種類和其復(fù)雜程度的不同，最終得到的譜線特征也是不一樣的，而這些譜圖峰的特征都與物質(zhì)的種類和含量有著密切的關(guān)系，以此來論證游戲的可行性。拓展內(nèi)容搭建平臺(tái)在游戲中搭建一個(gè)平臺(tái)，科學(xué)工作者們可以將自己得到的測(cè)量數(shù)據(jù)上傳至平臺(tái)上，同時(shí)表明其分析手段，可能存在的物質(zhì)等，處理分析后得到一張藝術(shù)加工后的譜圖，作為除闖關(guān)模式外的游戲模式的候選對(duì)象。在一定程度上可以幫助科學(xué)工作者解決一些不易處理的譜圖。也可以擴(kuò)充游戲的隨機(jī)性和趣味性。更高的難度對(duì)于分析手段更深層次的理解，可以增加對(duì)設(shè)備選擇的游戲部分作為更高的要求。但該部分專業(yè)性太強(qiáng)，且在科學(xué)工作中的普遍應(yīng)用性不高。更廣的受眾如果除去嚴(yán)肅目的的前兩條（即游戲僅為了分析譜圖特征），可以將譜圖藝術(shù)化，元素特征模糊化，并加入更豐滿的劇情。如建造一個(gè)小山，使用不同的魔法可以在不同的位置堆砌出土包，最后要建造一個(gè)和構(gòu)思中一樣的小山。小山對(duì)應(yīng)于后臺(tái)的圖譜，土包對(duì)應(yīng)于后臺(tái)的元素特征譜線。同時(shí)，該游戲運(yùn)行平臺(tái)并不僅限于電腦平臺(tái)。由于其操作的簡(jiǎn)便性（僅需要鼠標(biāo)的移動(dòng)和點(diǎn)擊），可以很好的移植到手機(jī)、平板電腦平臺(tái)，這也是當(dāng)下小游戲成功運(yùn)作的一個(gè)關(guān)鍵因素。附錄（游戲的知識(shí)基礎(chǔ)）原子發(fā)射光譜(AtomicEmissionSpectrometry,AES/OpticalEmissionSpectrometry,OES)原理：依據(jù)每種化學(xué)元素的原子或離子在熱激發(fā)或者電激發(fā)下，發(fā)射特征的電磁輻射，而進(jìn)行元素的定性定量分析方法。譜圖特點(diǎn)：線光譜，存在原子線和離子線。進(jìn)行分析時(shí)所使用的譜線稱為分析線。檢出某種元素是否存在，必須有2條以上不受干擾的最后線與靈敏線。靈敏線是元素激發(fā)電位低、強(qiáng)度較大的譜線，多為共振線，最后線是指當(dāng)樣品中某元素的含量逐漸減少時(shí)，最后能夠觀察到的幾條譜線，也是最靈敏線。分析方法： 定性分析：鐵光譜比較法 定量分析：標(biāo)準(zhǔn)曲線法，強(qiáng)度對(duì)濃度曲線；標(biāo)準(zhǔn)加入法，加入不同濃度的被測(cè)元素，作曲線；內(nèi)標(biāo)法，相對(duì)強(qiáng)度法，分析線對(duì)。應(yīng)用特點(diǎn)：金屬元素的定性定量分析，多元素同時(shí)分析，一般為溶液樣品，檢測(cè)限ppb-ppm。原子吸收光譜(AtomicAbsorptionSpectrometry,AAS)原理：被測(cè)元素基態(tài)原子在蒸氣狀態(tài)對(duì)其原子共振輻射吸收進(jìn)行元素定量分析的方法。譜線特征： 譜線簡(jiǎn)單，存在一定寬度，分析方法： 分析線：共振線。 校準(zhǔn)曲線法。標(biāo)準(zhǔn)加入法。應(yīng)用： 測(cè)定金屬元素，但不適于測(cè)定難熔元素及非金屬元素。 單元素分析。 一般為溶液樣品。 檢測(cè)限低（ppb-ppt）原子熒光光譜(AtomicFluorescenceSpectrometry,AFS)原理：被測(cè)元素基態(tài)原子在蒸氣狀態(tài)對(duì)其原子共振輻射吸收進(jìn)行元素定量分析的方法。譜圖特征： 簡(jiǎn)單，。 Stokes線，anti-Stokes線。分析方法： 標(biāo)準(zhǔn)曲線法，標(biāo)準(zhǔn)加入法，內(nèi)標(biāo)法。應(yīng)用：檢出限低，靈敏度高。金屬元素分析。定量分析，定性分析。一般為溶液樣品。ppb-ppm。紫外-可見分光光度法(UltravioletandVisibleSpectrophotometry,UV-Vis)原理： 價(jià)電子和分子軌道上的電子在電子能級(jí)之間的躍遷譜圖特征： 帶狀光譜，，。分析方法： 定性：譜帶數(shù)和譜帶輪廓與標(biāo)準(zhǔn)譜圖比對(duì) 定量：吸光度的加和性應(yīng)用： 含不飽和鍵的有機(jī)物、無機(jī)金屬離子的絡(luò)合物的定性、定量分析紅外光譜法(InfraredSpectrometry,IR)原理：分子吸收了某些頻率的輻射，并由其振動(dòng)或者轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)引起偶極矩的凈變化，產(chǎn)生分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)從基態(tài)到激發(fā)態(tài)的躍遷。譜圖特征： 分析方法： 定性分析：與標(biāo)準(zhǔn)圖譜比對(duì) 定量分析：吸收峰強(qiáng)度，加和性應(yīng)用： 鑒定未知物的分子結(jié)構(gòu)組成或確定其化學(xué)基團(tuán)。定量及純度鑒定。對(duì)氣、液、固體都可以測(cè)定。Raman光譜(RamanSpectrometry)原理：分子散射光譜譜圖特征： Raman位移：與入射光頻率無關(guān)，與物質(zhì)分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)有關(guān)。 Stokes線強(qiáng)于anti-Strokes線分析方法： 定性分析 定量分析：內(nèi)標(biāo)法應(yīng)用：對(duì)于有對(duì)稱中心的分子，IR和Raman活性互斥。對(duì)于無對(duì)稱中心的分子，活性并存。 有機(jī)物結(jié)構(gòu)的測(cè)定X射線熒光光譜法(X-rayFluorescenceAnalysis)原理：X射線激發(fā)次級(jí)X射線，熒光X射線僅取決于物質(zhì)中各元素原子電子層的能級(jí)差。譜圖特征：分析方法： 定性分析：Moseley定律應(yīng)用： 表層元素分析，固體樣品。俄歇電子能譜（AugerElectronSpectroscopy,AES）原理：譜圖特征： 標(biāo)識(shí)：MgWXY 直接譜：N-E 微分譜：dN/dE-E分析方法：定性分析：Z<15KLL，Z15-41LMM，Z>41MNN。直接譜通過峰位定性。微分譜通過負(fù)峰最大值定性。強(qiáng)峰-相關(guān)峰-弱峰定量分析：直接譜通過峰面積，微分譜通過峰峰高。相對(duì)強(qiáng)度法，相對(duì)靈敏度因子法。應(yīng)用：元素分析Li-U。表面分析nm級(jí)。微區(qū)分析um級(jí)。點(diǎn)線面掃面。離子濺射深度分析。X射線光電子能譜分析(X-rayPhotoelectronSp