“計算機游戲程序設計”課程的改革與教學實踐

周文宏 賈文 高悅 郭馥英 宋力

摘 要 目前 游戲產業的發展如火如荼 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 以期提升教學質量 從而提高學生的游戲設計與開發能力 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。

開發工具使用Ｖｉｓｕａｌ Ｃ ＋ ＋， 結合ＤｉｒｅｃｔＸ 及ＯｐｅｎＧＬ。授課教材以耿衛東、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容有較大的難度，因此需要投入較多的編程時間，程序調試也較困難，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量和教學效果。另外，由于Ｕｎｉｔｙ３Ｄ 在游戲行業的盛行，以及手游市場的占有率較高，目前已成為國內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。基于上述原因，此次課改對課程的教學大綱、教學內容、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 課程改革內容

保留原來前三章的內容：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容；增加Ｕｎｉｔｙ３Ｄ 引擎介紹、基于Ｕｎｉｔｙ３Ｄ 引擎的游戲開發技術、游戲開發項目案例等內容。課改前后教學內容對照如表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一名合格的程序員，而是要培養理論基礎扎實、工程實踐能力突出，以及創新意識強的高層次專業技術人才。

第二部分：講述Ｕｎｉｔｙ ３Ｄ 游戲開發工具的操作與使用以及開發的基本知識，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，適當地采用多種或混合教學模式［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，講明任務為實現風車的轉動。然后設計游戲規則，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：創建游戲。

（３）設計游戲規則，準備游戲的素材：風車圖片。

（４）創建場景視圖。

（５）給場景添加游戲對象：將風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，查看風車的靜態效果。第三部分：編寫腳本。

（８）創建腳本文件ＲｏｔａｔｅＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ．ｃｓ，在該腳本的Ｕｐｄａｔｅ（）函數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

教師根據教學目標和內容要求收集、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方法進行分析和講解，培養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。

（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，最后進行成果匯報，并提交設計文檔，教師進行當場點評。

在該環節中，主要采用任務驅動模式［２］ ，將實踐教學作為理論教學切入點，實現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，培養學生的團隊合作意識、溝通協調和創新能力，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、游戲產業新動向，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（２０％） ＋實踐大作業（４０％，含答辯過程）＋筆試（４０％）”。其中，實踐大作業由小組完成，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方面的本科畢業設計題目，且在畢設答辯中均獲得了優秀成績。在“２０２２ 年陜西省大學生創新創業訓練計劃項目”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，因為專業設置、課程性質等原因，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，講課內容也未涉及虛擬現實技術。

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，實現教學革新推動教學發展。

參考文獻：

［１］ 吳寧，房琛琛，任燕飛．大班教學環境下基于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．任務驅動教學法在計算機教學中的應用實踐［Ｊ］．佳木斯職業學院學報，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。