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第二部分：迷宫游戏进阶——碰撞检测与关卡设计 ​

课题 ​

让游戏“有规则”：墙壁碰撞与多关卡迷宫

教学时间 ​

2课时（90分钟）

课前准备 ​

  • 教师端：电脑（含前两课时代码、碰撞检测演示程序）、投影仪、多媒体课件（含碰撞检测原理动画：如矩形重叠检测）、“迷宫关卡卡片”（2张不同复杂度的网格迷宫）。
  • 学生端：电脑（保存前两课时的角色移动代码）、上次课手绘的迷宫地图、笔记本（记录碰撞逻辑要点）、彩色笔（标注关卡难点）。
  • 教学素材：碰撞检测代码模板、多关卡地图数据（用列表表示墙壁位置）、AI代码小助手（预设“碰撞逻辑”“关卡切换”等问题的解答）。

一、导入活动：从“无规则移动”到“有边界游戏”（15分钟） ​

活动1：“盲人摸墙”体验——理解碰撞意义 ​

  • 学生蒙眼在教室划定区域内行走，碰到障碍物（如椅子）需停下：“游戏中角色碰到墙壁也要停下，否则会‘穿墙’——这就是碰撞检测”。
  • 提问：“怎么判断‘碰到墙’？”引导学生发现“角色和墙的位置重叠了”。

活动2：“迷宫关卡分析”——拆解关卡元素 ​

  • 展示“迷宫关卡卡片”：简单关卡（3面墙）和复杂关卡（多面墙+岔路）。
  • 小组讨论：“要让代码实现这张地图，需要告诉计算机‘哪些位置是墙’？”（用坐标标注墙的位置）。

二、知识点讲解：碰撞检测与关卡设计（35分钟） ​

模块1：定义墙壁——用列表存储“禁止区域”（10分钟） ​

  • 墙壁的数据形式：用列表存储多个矩形（pygame.Rect），每个矩形代表一面墙，类比“在地图上画禁止通行的线”：
    python
    # 定义迷宫墙壁（简单关卡：4面墙）
walls = [
    pygame.Rect(0, 0, 600, 20),  # 顶部墙（x=0,y=0,宽=600,高=20）
    pygame.Rect(0, 0, 20, 400),  # 左侧墙
    pygame.Rect(580, 0, 20, 400),  # 右侧墙
    pygame.Rect(0, 380, 600, 20)  # 底部墙
]
  • 绘制墙壁：在主循环中用pygame.draw.rect()批量绘制，颜色设为灰色（与背景区分）：
    python
    # 在刷新画面部分添加
for wall in walls:
    pygame.draw.rect(screen, (100, 100, 100), wall)  # 灰色墙壁

模块2：碰撞检测——判断“角色是否碰到墙”（15分钟） ​

  • 核心逻辑：用player.collidelist(walls)检测角色与墙壁的重叠，返回-1表示无碰撞，否则表示碰到第n面墙：
    python
    # 在移动逻辑后添加碰撞检测
# 1. 先记录移动前的位置
old_x, old_y = player.x, player.y
# 2. 处理移动（上下左右）
if keys[pygame.K_UP]:
    player.y -= 3
# （省略下、左、右移动代码）
# 3. 检测碰撞：如果碰到墙，就回到移动前的位置
if player.collidelist(walls) != -1:
    player.x, player.y = old_x, old_y  # 回退位置（不穿墙）
  • 原理动画：播放矩形重叠动画，说明“当角色矩形和墙壁矩形有重叠时，就触发碰撞，禁止移动”。

模块3：关卡切换——从“简单”到“复杂”（10分钟） ​

  • 关卡数据封装：用函数定义不同关卡的墙壁，类比“换地图就是换一组墙壁数据”：
    python
    def get_level1_walls():
    # 第一关：外围墙+1个中间墙
    return [
        pygame.Rect(0, 0, 600, 20),
        pygame.Rect(0, 0, 20, 400),
        pygame.Rect(580, 0, 20, 400),
        pygame.Rect(0, 380, 600, 20),
        pygame.Rect(200, 100, 20, 200)  # 中间竖墙
    ]

def get_level2_walls():
    # 第二关：更复杂的墙壁（学生可自定义）
    return [
        pygame.Rect(0, 0, 600, 20),
        # ... 更多墙壁
    ]
  • 切换逻辑：用变量current_level记录当前关卡，碰到终点时切换：
    python
    current_level = 1
walls = get_level1_walls()  # 初始加载第一关
# 在主循环中检测是否到达终点（假设终点是(500, 300)的矩形）
end_zone = pygame.Rect(500, 300, 50, 50)
if player.colliderect(end_zone):
    current_level = 2
    walls = get_level2_walls()  # 切换到第二关
    player.x, player.y = 50, 50  # 重置角色位置

三、练习题设计：分层任务+关卡创作（25分钟） ​

基础任务（全员完成）：“不穿墙的迷宫” ​

  • 要求：基于角色移动代码，添加4面外围墙（顶部、底部、左右侧），实现“角色碰到墙就无法移动”的效果。
  • 关键步骤：
    1. 定义walls列表（复制模块1的外围墙代码）；
    2. 在移动后添加碰撞检测（复制模块2的回退逻辑）；
    3. 绘制墙壁（在刷新画面时循环绘制）。

进阶任务（选做）：“我的专属关卡” ​

  • 选项1：添加1-2面中间墙（如pygame.Rect(200, 100, 20, 200)），调整位置让迷宫有“一条通路”；
  • 选项2：设计终点区域（如红色矩形），到达后在屏幕上显示“通关啦！”（用pygame.font显示文字）；
  • 选项3：实现两关卡切换（参考模块3代码，第一关简单，第二关增加墙壁）。

教师支持： ​

  • AI代码小助手提供“中间墙坐标计算”帮助（如“想在(200,100)加一面高200的墙，代码怎么写？”）；
  • 发放“关卡设计 Checklist”（墙壁是否闭合、通路是否存在、终点位置是否合理）。

四、讲解与互评：从“能玩”到“好玩”（10分钟） ​

  1. 功能测试：随机选3名学生演示代码，全班一起“玩”他们的迷宫，测试“是否穿墙”“能否到达终点”。
  2. 关卡点评：从“难度合理性”“创意性”点评进阶任务，如“中间墙的位置让迷宫有了岔路，很有想法”。
  3. 小组投票：评选“最想挑战的关卡”，作者获“关卡设计师”勋章。

五、总结与作业（5分钟） ​

课堂总结： ​

  • 墙壁=用pygame.Rect列表定义的“禁止区域”；
  • 碰撞检测=通过collidelist()判断角色与墙壁是否重叠，重叠则回退位置；
  • 关卡切换=用函数封装不同墙壁数据，通过条件触发切换。

课后作业： ​

  1. 完善自己的迷宫关卡，至少包含5面墙和1个终点，截图记录“从起点到终点的路径”；
  2. 思考：“怎么让游戏有计分功能？（如移动步数越少，分数越高）”，下次课分享思路。

教学理论支撑： ​

  1. 自我决定理论：通过“自定义关卡”满足学生的自主性需求，“小组投票”增强胜任感，激发持续学习动机。
  2. 维果茨基最近发展区：基础任务确保掌握核心逻辑（碰撞检测），进阶任务（多关卡、计分）挑战更高能力，教师通过Checklist提供针对性指导。
  3. STEAM教育融合：结合工程（关卡结构设计）、数学（坐标与矩形尺寸计算）、技术（Pygame进阶应用），培养系统思维与问题解决能力。

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