周文宏 賈文 高悅 郭馥英 宋力

摘 要 目前 游戲產(chǎn)業(yè)的發(fā)展如火如荼 為了與時俱進 降低教學實踐中的游戲編程難度 提高學生的學習興趣 對 計算機游戲程序設計 課程的教學內(nèi)容 教學工具進行改革 并對教學方式進行研究和探索 以期提升教學質(zhì)量 從而提高學生的游戲設計與開發(fā)能力 以及工程實踐能力

關鍵詞 游戲程序設計Unity3D 教學方法

中圖法分類號： TP311? 文獻標識碼：A

１ 引言

在２０１０ 年，西安電子科技大學開設了“計算機游戲程序設計”課程，這門課程最初為計算機科學與技術學院面向大三所開設的任選專業(yè)課，總學時３６ 學時，計２ 學分。

該課程的教學目標是讓學生了解游戲的分類、開發(fā)過程以及設計游戲所需的各種基本知識，并通過游戲設計實踐，使學生對游戲設計具備一定的基礎，同時培養(yǎng)學生的游戲設計全局觀，為進一步探索游戲設計奠定基礎。

開發(fā)工具使用Ｖｉｓｕａｌ Ｃ ＋ ＋， 結合ＤｉｒｅｃｔＸ 及ＯｐｅｎＧＬ。授課教材以耿衛(wèi)東、陳為編寫的《計算機游戲程序設計》（第二版）為主，結合主講教師編寫的補充內(nèi)容。其特點是涉及的技術理論較多、較深，該程序用Ｃ／ Ｃ＋＋編寫，交互方式涉及Ｗｉｎｄｏｗｓ 系統(tǒng)的消息機制，復雜效果涉及ＤｉｒｅｃｔＸ，ＯｐｅｎＧＬ 的使用，對一部分學生而言，學習和掌握這部分內(nèi)容有較大的難度，因此需要投入較多的編程時間，程序調(diào)試也較困難，這導致了學生學習效率以及動手實踐的積極性降低，從而直接影響課堂教學質(zhì)量和教學效果。另外，由于Ｕｎｉｔｙ３Ｄ 在游戲行業(yè)的盛行，以及手游市場的占有率較高，目前已成為國內(nèi)使用最多的游戲引擎之一。其具有界面友好，功能豐富，素材資源眾多，以及入門較為容易等特點，并且可以做到立刻出結果，由于采用Ｃ＃編寫腳本，因此降低了學習難度?；谏鲜鲈?，此次課改對課程的教學大綱、教學內(nèi)容、教學工具，以及考核方式進行了較大的改動，并對多種教學方法的融合進行了研究和探索。

２ 課程改革內(nèi)容

保留原來前三章的內(nèi)容：計算機游戲簡介、游戲程序設計概述、二維游戲的基本編程技術；刪除有關ＤｉｒｅｃｔＸ，ＯｐｅｎＧＬ 的高級圖形技術、人機界面、游戲中的人工智能等內(nèi)容；增加Ｕｎｉｔｙ３Ｄ 引擎介紹、基于Ｕｎｉｔｙ３Ｄ 引擎的游戲開發(fā)技術、游戲開發(fā)項目案例等內(nèi)容。課改前后教學內(nèi)容對照如表１ 所列。

第一部分：第１～３ 章，主要以軟件工程的思想講述游戲程序設計方法，以Ｗｉｎｄｏｗｓ 系統(tǒng)為平臺，剖析二維游戲的設計原理和編程方法，以便讓學生理解和掌握二維游戲的框架設計思路及基本編程技術，編程語言以Ｃ＋＋為主。

這部分之所以保留，目的是讓學生不僅僅掌握一門游戲開發(fā)工具的使用技能，更重要的是理解游戲引擎背后的設計原理。因此，該課程教學目標不僅僅是培養(yǎng)一名合格的程序員，而是要培養(yǎng)理論基礎扎實、工程實踐能力突出，以及創(chuàng)新意識強的高層次專業(yè)技術人才。

第二部分：講述Ｕｎｉｔｙ ３Ｄ 游戲開發(fā)工具的操作與使用以及開發(fā)的基本知識，最后通過游戲案例將所講知識融會貫通。

３ 教學方法

教學方法多種多樣，教師不能只單純追求熱點效應，而應當基于學生與課程特點，適當?shù)夭捎枚喾N或混合教學模式［１］ 。

３．１ 案例演示導入知識教學法

弱化識記型知識。比如，在Ｕｎｉｔｙ ３Ｄ 軟件使用中，命令、按鈕以及快捷鍵等操作方式有很多步驟，這些知識主要靠識記。在教學中主要以操作“菜單”為主，減輕學生入門時的識記負擔。

課堂上，主要采用案例演示導入知識教學法，即給出任務→案例演示→游戲創(chuàng)建→腳本編程→知識點講解。通過案例運行的直觀效果引出知識點，然后再講授相關內(nèi)容，最后再運行一次案例，使學生加深理解。隨著課程的深入，后期讓學生在示例的基礎上，通過修改、擴展新功能，鞏固所學知識，加強實際的動手能力。

下文以“風車旋轉”游戲為例，闡述具體的教學實施步驟。

首先，講明任務為實現(xiàn)風車的轉動。然后設計游戲規(guī)則，思考需要準備哪些素材。

第一部分：先運行游戲例子，進行效果演示。

（１）打開已建好的項目，運行游戲。

（２）點擊鼠標左鍵，使風車的旋轉。第二部分：創(chuàng)建游戲。

（３）設計游戲規(guī)則，準備游戲的素材：風車圖片。

（４）創(chuàng)建場景視圖。

（５）給場景添加游戲?qū)ο螅簩L車圖片拖拽到場景視圖中，命名為ｗｉｎｄｍｉｌｌ。

（６）設置風車的坐標、大小，以及背景顏色。

（７）運行，查看風車的靜態(tài)效果。第三部分：編寫腳本。

（８）創(chuàng)建腳本文件ＲｏｔａｔｅＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ．ｃｓ，在該腳本的Ｕｐｄａｔｅ（）函數(shù)中編寫鼠標左鍵被按下時，改變旋轉速度。

這里讓學生先對Ｕｐｄａｔｅ（）有個印象和大概的了解。以后會在ＭｏｎｏＢｅｈａｖｉｏｕｒ 基類中進行詳細的講解。

第四部分：掛載腳本。

（９）把ＲｏｔａｔｅＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ 腳本拖拽到ｗｉｎｄｍｉｌｌ 對象上（在第５ 步創(chuàng)建的）。

（１０）運行游戲，單擊鼠標左鍵后，風車開始旋轉。

３．２ 項目綜合實例教學

教師根據(jù)教學目標和內(nèi)容要求收集、選取典型案例，對案例進行演示，對涉及的關鍵技術及其實現(xiàn)方法進行分析和講解，培養(yǎng)學生的游戲設計全局觀。表２ 以“自建跑道的駕駛游戲”項目為例，介紹案例中涉及的主要知識點。

３．３ 實驗教學

實驗教學主要分為以下３ 項。

（１）學生根據(jù)教師給的示例，通過實際操作對腳本代碼加以分析和理解。

（２）完成專題實驗作業(yè)。

（３）自由組合，１ ～ ４ 人為一組，完成一個實踐項目。從構思、設計到實現(xiàn)，最后進行成果匯報，并提交設計文檔，教師進行當場點評。

在該環(huán)節(jié)中，主要采用任務驅(qū)動模式［２］ ，將實踐教學作為理論教學切入點，實現(xiàn)理論與實踐的有機結合［３］ ，可以鍛煉學生的主動思考能力和設計能力，培養(yǎng)學生的團隊合作意識、溝通協(xié)調(diào)和創(chuàng)新能力，為學生以后步入社會、及早適應工作奠定基礎。

３．４ 課堂搬進實驗室，邊講邊練，教學更直觀

將教室遷移至具備實驗環(huán)境的機房，采用“教、學、做”一體化教學方法。教師課前先將相關示例程序共享，學生可以跟著教師的講解同步操作，這樣可使學生加深印象，快速掌握課堂內(nèi)容，提高學習效率。

３．５ 借助智課平臺，貼心化教學

建課時， 教師會將教學目標、教學計劃、教學ＰＰＴ、示例代碼等相關教學資料上傳至智課平臺。每次課后，教師將當天的教學視頻上傳，并根據(jù)實際情況更新教學資源，以供學生預先了解或復習。

３．６ 線上教學，拓展知識或翻轉課堂

本次課改增加了４ 學時的線上教學。教師會根據(jù)實際情況來進行知識拓展，或者翻轉課堂教學。知識拓展是為了開闊學生視野，可以講授新知識、游戲產(chǎn)業(yè)新動向，或者讓學生觀看相關領域的視頻。

翻轉課堂以學生為中心，將學習的決定權從教師轉移給學生。其核心在于把低階的教學目標移出課堂之外，從而把課堂時間解放出來進行高階目標的深層學習［４］ 。這個方法需要提前跟學生溝通，圈定專題范圍，并要求學生在課前一起學習新知識、查閱資料以及準備云課堂上的演講，在云課堂上陳述小組工作成果，回答其他學生的提問。學生通過教來學習，并從其他學生對演講的評論和提問中獲益［５］ 。

４ 考核方式

考核方式多元化，全面考核學生。總評成績由３部分組成，即“專題實驗作業(yè)（２０％） ＋實踐大作業(yè)（４０％，含答辯過程）＋筆試（４０％）”。其中，實踐大作業(yè)由小組完成，提交材料包括分工說明、策劃書、設計文檔、答辯ＰＰＴ、源代碼等。

５ 實踐的效果與存在的問題

基于實踐教學環(huán)境的使用，使過去“理論＋上機實驗” 的教學方式變成了“邊講邊練”的模式，解決了理論與實踐教學相分離導致的教學效果低下的問題；加強了學生現(xiàn)場吸收效果，提高了學生學習的積極性。

課改實施一年來，學生對教學內(nèi)容、教學方法、講課示例、筆試占總成績的比例等給了許多的反饋意見，該課程后期將會適時改進。２０２２ 年，選課生和旁聽生中有３ 人選了授課教師的有關游戲設計與開發(fā)方面的本科畢業(yè)設計題目，且在畢設答辯中均獲得了優(yōu)秀成績。在“２０２２ 年陜西省大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目”中，參與指導的團隊入選了國家級一般項目。

但該課程仍存在一些不足，因為專業(yè)設置、課程性質(zhì)等原因，實踐操作課時安排較少，理論課也未涉及更深的技術及編程技巧。另外，因硬件設備的限制，講課內(nèi)容也未涉及虛擬現(xiàn)實技術。

６ 結束語

通過本次的“計算機游戲程序設計”課程實踐教學改革，選用Ｕｎｉｔｙ３Ｄ 作為游戲開發(fā)工具，融合了多種教學方法，使學生學習的興趣和積極性得到了大幅提高。實踐證明，該課程教學改革加強了學生創(chuàng)新意識與工程實踐能力，并取得了較好的教學效果。在今后的教學工作中，將通過進一步的實踐探索和學生反饋，并總結教學問題，不斷改進和完善，實現(xiàn)教學革新推動教學發(fā)展。

參考文獻：

［１］ 吳寧，房琛琛，任燕飛．大班教學環(huán)境下基于ＳＰＯＣ 的混合教學設計與效果分析［Ｊ］．中國大學教學，２０１６（５）：３２?３７．

［２］ 楊競華．項目教學法在計算機教學中的應用［Ｍ］．吉林：吉林人民出版社，２０２１．

［３］ 張奕櫻，霍英杰．任務驅(qū)動教學法在計算機教學中的應用實踐［Ｊ］．佳木斯職業(yè)學院學報，２０２３，３９（１）：１５１?１５３．

［４］ 郭建鵬．翻轉課堂教學模式：變式與統(tǒng)一［Ｊ］．中國高教研究，２０１９（６）：８?１４．

［５］ 張萍，ＤＩＮＧ Ｌｉｎ，張文碩．翻轉課堂的理念、演變與有效性研究［Ｊ］．教育學報，２０１７（１）：４６?５５．

作者簡介：

周文宏（１９６６—），碩士，高級實驗師，研究方向：計算機應用技術。