“課、賽、研”三融通教學(xué)實踐

韋南京 杜宏博 譚韜 陳非帆 李徐林

摘? 要：Unity編程及開發(fā)是計算機專業(yè)的一門基礎(chǔ)課程，主要以Unity系列編程為研究對象，課程結(jié)合Visual Studio、3d Max、Unity平臺對軟件進(jìn)行設(shè)計，學(xué)生通過布置的課后作業(yè)完成相關(guān)的課程任務(wù)，而這樣的培養(yǎng)模式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在計算機開發(fā)行業(yè)的用人需求。伴隨著計算機技術(shù)的發(fā)展和行業(yè)需求的變化，傳統(tǒng)Unity項目開發(fā)軟件工程師課程培養(yǎng)的人才缺少創(chuàng)新及動態(tài)適應(yīng)能力，對應(yīng)多變的計算機軟件開發(fā)行業(yè)尤其是虛擬現(xiàn)實技術(shù)開發(fā)等新行業(yè)，傳統(tǒng)“教和練”的模式已無法滿足Unity編程行業(yè)的需求。該文提出“課、賽、研”三融通教學(xué)模式，以培養(yǎng)學(xué)生成為具有“懂理論、會開發(fā)、能創(chuàng)新、有情懷、善溝通”的復(fù)合型計算機軟件開發(fā)人才為目的，在實踐教學(xué)中取得較好效果。

關(guān)鍵詞：高校計算機；Unity開發(fā)；三融通教學(xué)模式；課程創(chuàng)新；教學(xué)實踐

中圖分類號：G631? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2023）S2-0048-04

Abstract： Unity Programming and Development is a basic course for computer majors， mainly focusing on Unity series programming as the research object. The course combines Visual Studio， 3DMax and Unity platform to design software， and students complete relevant course tasks through assigned homework. And this training model has been unable to meet the needs of the computer development industry. With the development of computer technology and the changing needs of the industry， the talents trained by the traditional Unity project development software engineer courses lack the ability to innovate and adapt dynamically. In response to the changing computer software development industry， especially the development of virtual reality technology and other new industries， the traditional model of "teaching and training" can no longer meet the needs of the Unity programming industry. This paper puts forward the teaching model of "course， competition and research"， with the purpose of training students to be the composite talentsofcomputer software development with "understanding theory， development， innovation， feelings， good communication"， and has achieved good results in practical teaching.

Keywords： university computer; Unity development; the teaching modeintegratingthree aspects of "course， competition and research"; curriculum innovation; teaching practice

作為虛擬現(xiàn)實項目開發(fā)設(shè)計必修前的一門基礎(chǔ)課，Unity編程及開發(fā)課程有著重要的銜接地位，面對科技技術(shù)快速發(fā)展的步伐，計算機類人才需求的變化[1]，圍繞未來新工科方向教育發(fā)展轉(zhuǎn)變，而如何通過創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)環(huán)境、為學(xué)生搭建不斷進(jìn)步的階梯[2]，培養(yǎng)新一代“懂理論、會開發(fā)、能創(chuàng)新、有情懷、善溝通”的復(fù)合型計算機軟件開發(fā)人才，使學(xué)生在學(xué)習(xí)后仍然持續(xù)學(xué)習(xí)，最后成長為引領(lǐng)我國虛擬現(xiàn)實技術(shù)發(fā)展的人才是課程創(chuàng)新的初心。

一? 課程與教學(xué)問題的提出

（一）? 課程發(fā)展沿革

本課程是面向計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)大三年級開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，共48學(xué)時，3學(xué)分，主要學(xué)習(xí)如何利用Unity編程開發(fā)基礎(chǔ)交互式軟件項目，創(chuàng)新出符合現(xiàn)代移動端桌面端設(shè)備穩(wěn)定又滿足人們功能需求的軟件產(chǎn)品。

Unity編程平臺自2012年來在國內(nèi)開始應(yīng)用推廣，短短幾年時間就為騰訊等大企業(yè)賦能，隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展，Unity已成為虛擬現(xiàn)實技術(shù)開發(fā)的重要工具[3]，全球超過60%的虛擬現(xiàn)實項目均是由Unity編程開發(fā)。最早開設(shè)該門課程的是清華大學(xué)，2016年清華大學(xué)也相繼出版了多門關(guān)于Unity編程的書籍，2019年至今，Unity相關(guān)課程在各高校也普及開設(shè)，教學(xué)創(chuàng)新方面還處于教學(xué)方法轉(zhuǎn)變期，均是處于探索階段（圖1）。

（二）? 目前教學(xué)過程存在的問題

1? 教學(xué)內(nèi)容滯后

經(jīng)過幾年的教學(xué)發(fā)現(xiàn)，學(xué)生用書內(nèi)容已遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后行業(yè)需求內(nèi)容，例如，本課程采用的書籍教學(xué)內(nèi)容學(xué)習(xí)的軟件版本是Unity2017版本，而現(xiàn)在已經(jīng)更新至2022版本，同時發(fā)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容中，原來添加的虛擬現(xiàn)實開發(fā)插件的方式與最新版本的方式區(qū)別較大，基于Unity開發(fā)配置安卓、VR/AR等項目軟件教學(xué)內(nèi)容均存在滯后情況，綜合情況看，隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)、人工智能技術(shù)的發(fā)展，Unity編程平臺功能及操作也隨之改變，傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容出現(xiàn)滯后情況，行業(yè)變化快，而職業(yè)要求高。

2? 教學(xué)模式單一

目前，在Unity編程及開發(fā)課程中，絕大部分授課老師采用的是“PPT講解+電腦實操+課后作業(yè)”的形式[4]，而這種教學(xué)形式下，尤其針對計算機專業(yè)，需要學(xué)生大量的動手操作才能學(xué)到知識，而該教學(xué)形式提供了較好的便捷，也給部分教師節(jié)約了備課時間，提高了教學(xué)效率，雖然目前的教學(xué)形式可以更快地給學(xué)生傳遞知識，但在授課過程中，更多的時間是在結(jié)合PPT內(nèi)容講授，速度較快，學(xué)生實操較少，這樣就會給一些學(xué)生創(chuàng)造了“劃水”的機會[5]。同時，在目前的教學(xué)中，設(shè)置的小節(jié)訓(xùn)練，內(nèi)容呈現(xiàn)還均是以紙質(zhì)版書籍題目為主，對于學(xué)生及時訓(xùn)練情況無法做到實時統(tǒng)計，對課堂教學(xué)效果反饋不夠及時，同時由于課程內(nèi)容更新不夠及時，尤其是課程中案例滯后，學(xué)生聽講雖然可以獲取大部分基礎(chǔ)知識，但是在實踐動手環(huán)節(jié)，案例的創(chuàng)新性不足，且更多時間是讓學(xué)生去模仿實驗，久而久之就會導(dǎo)致學(xué)生缺乏軟件開發(fā)的獨立思考能力和項目設(shè)計的創(chuàng)新能力，同時在此過程中，授課方式也很難讓學(xué)生激發(fā)強烈的學(xué)習(xí)興趣[6]，教學(xué)效果也處于被動狀態(tài)。以上情況均是由于教師的教學(xué)模式單一導(dǎo)致的，在Unity編程開發(fā)實踐中設(shè)置的學(xué)生實操較少，與學(xué)生互動較少，從而影響了教學(xué)效果。

3? 成績考核單一

以往的學(xué)生成績考核中，計算機類課程普遍采用的是“考勤+課堂作業(yè)+課程設(shè)計報告+答辯”方式，部分課程也會增設(shè)期末試卷考試，通過教學(xué)實踐發(fā)現(xiàn)，在學(xué)生成績考核中，由于市場上還沒有針對Unity編程的隨機題庫，學(xué)生在完成編程過程中，出現(xiàn)學(xué)生直接復(fù)制其他同學(xué)代碼來運行的情況，對于老師而言，很難察覺這種情況，因此對于認(rèn)真努力完成作業(yè)的學(xué)生而言，會存在不平等情況?？偠灾?，目前的Unity編程及開發(fā)課程的學(xué)生成績考核還有待完善。

二? 課程創(chuàng)新理念與目標(biāo)

本課程目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生成為“懂理論、會開發(fā)、能創(chuàng)新、有情懷、善溝通”的復(fù)合型計算機軟件開發(fā)人才。在理論知識方面，培養(yǎng)學(xué)生掌握Unity的基本知識和基本技能，理解Unity知識體系和編程思維和方法，了解Unity在VR/MR/AR及游戲等項目的開發(fā)聯(lián)系，對C#相關(guān)知識有一定的了解。同時能夠遵循軟件系統(tǒng)開發(fā)和工程設(shè)計的基本要求，掌握Unity應(yīng)用；在開發(fā)能力方面，培養(yǎng)學(xué)生能夠運用現(xiàn)代信息技術(shù)獲取相關(guān)信息來撰寫技術(shù)報告和設(shè)計文稿，對游戲設(shè)計、前沿技術(shù)項目設(shè)計思路能夠清晰表達(dá)，具備項目開發(fā)設(shè)計基本能力；在創(chuàng)新能力方面，培養(yǎng)學(xué)生利用新思維、新技術(shù)，結(jié)合Unity編程完成項目創(chuàng)新，例如在融媒體方面，結(jié)合所學(xué)開發(fā)融媒體虛擬仿真實訓(xùn)平臺軟件等；在溝通表達(dá)能力方面，培養(yǎng)學(xué)生具備一定的團(tuán)隊組織能力和團(tuán)隊合作協(xié)作的經(jīng)驗，具有團(tuán)隊協(xié)作意識，掌握項目協(xié)作及溝通的技能[7]，培養(yǎng)有家國情懷，樹立科技強國夢的技術(shù)人才[8]。

其次，將課程與大學(xué)生關(guān)注的競賽和科研項目相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)。Unity編程及開發(fā)課程與其他課程不同的是，更加側(cè)重于實踐操作，Unity可以用于教育軟件、虛擬仿真軟件、游戲開發(fā)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)開發(fā)等方面，應(yīng)用范圍較廣，學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程內(nèi)容時，結(jié)合專業(yè)索引，指導(dǎo)學(xué)生參加中國高校計算機大賽、“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽等賽事，同時在“項目實戰(zhàn)篇”教學(xué)環(huán)節(jié)，鼓勵學(xué)生用實踐作品參加“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目”，將部分課程設(shè)計與競賽和學(xué)生科研相結(jié)合，給更多學(xué)生樹立教學(xué)目標(biāo)，進(jìn)而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[9]（圖2）。

三? 課程創(chuàng)新與改革途徑

（一）? 課程內(nèi)容創(chuàng)新

傳統(tǒng)的課程中，內(nèi)容僅包含軟件界面認(rèn)識、界面基礎(chǔ)操作、Scene場景搭建、資源導(dǎo)入導(dǎo)出、角色控制器設(shè)計、特效制作、Unity物理引擎、Shuriken粒子系統(tǒng)、Mecanim動畫系統(tǒng)、光照貼圖技術(shù)、C#程序編輯、圖形用戶界面設(shè)計、軟件資源打包和炸彈人案例解析幾個大模塊組成，課程內(nèi)容中規(guī)中矩，缺乏學(xué)生在實際生活中遇到的軟件案例，尤其是當(dāng)下00后的學(xué)生，生活在信息爆發(fā)的時代，對科技前沿和新事物信息接觸較多，傳統(tǒng)課程中的案例內(nèi)容還停留在80后時代的軟件案例，導(dǎo)致學(xué)生缺乏興趣。

因此，本課程內(nèi)容創(chuàng)新是在原有課程的基礎(chǔ)上增加更多00后學(xué)生喜聞樂見的案例，例如“跳一跳”“羊了個羊”等游戲開發(fā)案例解析，同時在課程內(nèi)容設(shè)置上，做了大幅度調(diào)整，以“科技強國”貫穿全課程，例如，在地形工具使用章節(jié)中，將原來的“河流地形設(shè)計”改為“‘貴州射電望遠(yuǎn)鏡FAST地形仿真設(shè)計”。同時，課程中以每個學(xué)年為單位，及時更新軟件操作使用介紹，將更新迭代內(nèi)容做成PDF文檔便于學(xué)生課后補充學(xué)習(xí)。

其次，課程結(jié)合現(xiàn)代虛擬仿真需求，融入思政教育內(nèi)容。課程中講解到的3D地形，通過學(xué)生喜歡的射擊游戲，帶領(lǐng)學(xué)生制作模擬瀘定橋戰(zhàn)役等地形場景及交互，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。教學(xué)過程以項目為驅(qū)動，將教學(xué)內(nèi)容拆分模塊化教學(xué)+課程實操+課堂任務(wù)模式，同時將更多課堂時間留給學(xué)生[10]，在教學(xué)實踐中取得良好效果。

（二）? 課程結(jié)構(gòu)創(chuàng)新

傳統(tǒng)課程中直接按照內(nèi)容模塊講解，知識點集中式學(xué)習(xí)，這樣的好處是內(nèi)容模塊理解更透徹，不足便是各個模塊內(nèi)容之間的知識點缺乏銜接，尤其是全流程項目設(shè)計中，學(xué)生不能靈活地應(yīng)用各模塊的知識點解決問題，同時整個學(xué)期學(xué)習(xí)下來，前面學(xué)習(xí)的模塊知識點存在遺忘情況。

本課程結(jié)構(gòu)創(chuàng)新：重新梳理課程內(nèi)容知識模塊，嘗試將原來的15個章節(jié)72個小節(jié)拆分為四大結(jié)構(gòu)，內(nèi)容上稍做微調(diào)，分別為基礎(chǔ)篇、應(yīng)用篇、腳本開發(fā)篇和項目實戰(zhàn)篇，每個板塊均融入了項目訓(xùn)練，增強了學(xué)生的動手能力，隨著課程的深入學(xué)習(xí)，板塊學(xué)習(xí)的開放性逐步增強，尤其在“項目實戰(zhàn)篇”板塊教學(xué)中，教師將更多理論教學(xué)時間讓給學(xué)生，而教師角色轉(zhuǎn)變?yōu)檩o導(dǎo)，輔導(dǎo)各個小組項目開發(fā)實戰(zhàn)中遇到的問題（圖3）。

（三）? “課、賽、研”三融通教學(xué)模式創(chuàng)新

結(jié)合課程的培養(yǎng)目標(biāo)，以及傳統(tǒng)Unity編程及開發(fā)課程成績考核遇到的痛點，提出“課、賽、研”三融通的教學(xué)模式（圖4）探索，打造課研融通、課賽融通、研賽融通，課堂中的實踐項目可以拓展參加學(xué)生科研項目申報，科研項目不僅促進(jìn)學(xué)生申請軟著專利，還能參加計算機學(xué)科競賽，進(jìn)一步讓課堂變得易學(xué)而有趣。

以學(xué)生為中心，對接行業(yè)需求，課程內(nèi)容鏈接前沿科技、將“科技強國夢”融入課程教學(xué)中；在科研項目方面，以課程實踐項目為引導(dǎo)，帶領(lǐng)學(xué)生參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目立項、大學(xué)生校級科研項目立項、參與教師科研子項目，或者指導(dǎo)學(xué)生申請軟件著作權(quán)、實用新型專利等，讓學(xué)生從課堂走向科研參與；在學(xué)科競賽方面，鼓勵學(xué)生參加全國計算機設(shè)計大賽、全國虛擬仿真設(shè)計大賽、“挑戰(zhàn)杯”課外學(xué)術(shù)科技作品競賽等，從競賽中找到行業(yè)需求，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)動力。

在課程內(nèi)容增設(shè)上，以原有教材內(nèi)容為核心，整合增設(shè)競賽案例學(xué)習(xí)庫，將歷屆優(yōu)秀的計算機設(shè)計大賽作品作為案例分析對象，拆解案例中用到的與計算機課堂相關(guān)的知識，將分解的案例內(nèi)容做成案例庫，便于學(xué)生借鑒學(xué)習(xí)。在課程考核上，將學(xué)生參與立項的科研項目和專業(yè)競賽獲獎作為課程設(shè)計成績的一個加分項，鼓勵學(xué)生在實踐中學(xué)習(xí)。

四? 結(jié)束語

目前，該課程創(chuàng)新已逐步在課堂中應(yīng)用，已取得較好反響，尤其是學(xué)生參與科研項目方面，已有14.2%的學(xué)生立項“大創(chuàng)”項目，立項項目均是該門課程學(xué)生的實踐項目，同時在2022年的課程中，優(yōu)秀課程設(shè)計項目參加全國虛擬仿真設(shè)計大賽獲得全國一等獎成績。在前期課程創(chuàng)新初探實踐中，學(xué)生通過Unity編程及開發(fā)課程的學(xué)習(xí)，設(shè)計制作的項目中多人獲得“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽國賽金獎以及多項省級獎項，并立項國家級“大創(chuàng)”項目，同時課程也倒逼教師去創(chuàng)新，在指導(dǎo)學(xué)生科研項目過程中，教師從中也能找到靈感，基于課程改革的課題也立項了省級青年科技人才成長以及新工科教改項目。

本文以Unity編程及開發(fā)課程作為案例，以學(xué)生為中心、以知識內(nèi)容為重點[11]，對課程知識結(jié)構(gòu)框架重構(gòu)，對傳統(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)一步優(yōu)化，結(jié)合學(xué)生實際情況實施“課、賽、研”三融通教學(xué)模式創(chuàng)新，在實踐中有效加強學(xué)生對Unity編程及開發(fā)課程內(nèi)容的掌握，同時在課程的實踐模式上可以為其他教師提供借鑒參考。如今，計算機技術(shù)發(fā)展日新月異，為滿足教學(xué)內(nèi)容與用人單位需求，計算機類編程課程也面臨教學(xué)方法、教學(xué)理念與實踐模式等各方面的創(chuàng)新改革，同時作為教師，也要不斷去提高教學(xué)水平，去適應(yīng)時代的變化，幫助學(xué)生提高創(chuàng)新能力和實踐能力[12]。

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