智能游戲開發(fā)與設計課程教學方法探索

欒曉　于洪

摘要：針對當前游戲產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢和智能科學與技術專業(yè)的特點，從教學內(nèi)容、教學方法和教學目標3方面闡述智能游戲開發(fā)與設計課程建設的思路：關注業(yè)界動態(tài)，調(diào)整教學內(nèi)容；提倡在線課程自主學習，翻轉課堂互動討論；強調(diào)立足人工智能，體現(xiàn)專業(yè)特色。

關鍵詞：智能游戲開發(fā)與設計；游戲產(chǎn)業(yè)；翻轉課堂；人工智能

0引言

中國音像與數(shù)字出版協(xié)會游戲出版工作委員會與伽馬數(shù)據(jù)（CNG中新游戲研究）、國際數(shù)據(jù)公司（IDC）聯(lián)合發(fā)布的《2015年中國游戲產(chǎn)業(yè)報告》顯示：2015年，中國游戲用戶數(shù)已達5.34億人，同比2014年增長了3.3%。與此同時，中國游戲市場實際銷售收入達到1407.0億元人民幣，同比增長22.9%。其中，客戶端游戲市場611.6億元，網(wǎng)頁游戲市場219.6億元，移動游戲市場611.6億元。

游戲產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開國家的政策支持、社會文化的需求以及基礎技術的突破。在國家“互聯(lián)網(wǎng)+”“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”等戰(zhàn)略的引導下，政府和投資企業(yè)為游戲產(chǎn)業(yè)提供了眾多優(yōu)惠政策和良好的發(fā)展環(huán)境；游戲行業(yè)的快速發(fā)展促使游戲產(chǎn)業(yè)社會認可度提升；“一帶一路”國際文化交融推動游戲產(chǎn)業(yè)的“走出去”；寬帶提速和4G網(wǎng)絡的普及為游戲產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了網(wǎng)絡支持；此外，智能硬件性能的提升為游戲產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新提供了基礎條件。游戲行業(yè)的蓬勃發(fā)展催生了一大批優(yōu)秀的游戲企業(yè)。因此，市場對游戲?qū)I(yè)人才數(shù)量和質(zhì)量的需求也日益迫切，這對高校游戲開發(fā)與設計專業(yè)人才的培養(yǎng)產(chǎn)生了導向和促進的作用。

1課程現(xiàn)狀

智能游戲開發(fā)與設計是一門綜合性程序設計技能發(fā)展類課程，面向智能科學與技術專業(yè)三年級的本科生，在三年級第2學期開設。課程性質(zhì)是專業(yè)限選課，共計32學時，2學分。課程系統(tǒng)介紹了游戲開發(fā)的軟件工程原理，以及游戲中的圖形學、人工智能、人機交互、網(wǎng)絡等基本知識點和技術。教學目標是希望學生理解和掌握計算機游戲程序設計所需的專業(yè)知識，包括二維游戲的基本編程技術、三維圖形學基礎、游戲場景的組織和繪制、計算機動畫技術、音頻處理技術和人工智能技術等，基本涵蓋了計算機游戲編程的各個主要方面。

我校智能游戲開發(fā)與設計課程雖然已經(jīng)開設了7年，教學目標、內(nèi)容與要求相對成熟，但相比于智能科學與技術專業(yè)的核心課程，仍然是我校正在建設中的一門新興課程。我們在取得成績的同時更要認清當前存在的不足：首先，游戲產(chǎn)業(yè)的變化與進步日新月異，移動游戲的爆發(fā)式增長、游戲引擎的更新進步對游戲行業(yè)的發(fā)展形成了巨大影響。在授課過程中，盡管任課教師也對教學方法和課程設置進行了嘗試和調(diào)整，希望學生能夠?qū)υ擃I域的前沿動態(tài)有所了解，但尚未形成系統(tǒng)深入的研究結果，一定程度上導致授課內(nèi)容與行業(yè)動態(tài)脫節(jié)；其次，即使教師在課堂上進行了游戲效果的演示或代碼的示范，學生如果沒有課下的實際操作也很難較好掌握；此外，教學內(nèi)容和思路過分強調(diào)游戲開發(fā)技術，還沒有緊密結合本校智能科學與技術專業(yè)的特色，突出“智能”這一特點，即在游戲開發(fā)過程中融入人工智能技術。

2教學方法改革

2.1關注業(yè)界動態(tài)，調(diào)整教學內(nèi)容

課程團隊通過關注游戲業(yè)界的發(fā)展趨勢，適當調(diào)整授課內(nèi)容和計劃。課程組根據(jù)近幾年《中國游戲產(chǎn)業(yè)報告》的調(diào)查了解到：客戶端游戲、網(wǎng)頁游戲、單機游戲等已經(jīng)處于成熟期，市場規(guī)模增幅有限且變動不大，而移動游戲依舊處于成長期，市場規(guī)模有望保持高增長。

結合當前實際，我們在2016年春季學期游戲課程的授課過程中，刪去了游戲中的音頻編程技術介紹。在“游戲業(yè)的展望”章節(jié)，加入了語音交互技術、虛擬現(xiàn)實技術和增強現(xiàn)實技術等前沿技術的講解，強調(diào)了先導課程的重要性，例如《計算機圖形學》在“高級圖形技術”和“三維游戲動畫”章節(jié)中所起的作用，以及《數(shù)據(jù)結構》課程中的二叉樹知識點在“三維游戲場景的組織和繪制”章節(jié)中的重要性。

在“游戲引擎”章節(jié)講授方面，之前僅介紹了OGRE圖形對象渲染引擎，雖然該引擎具有較強的三維場景渲染能力，但是環(huán)境配置較復雜，且與目前業(yè)界主流的游戲引擎差別較大。因此，我們有意識地增加了對兩款跨平臺游戲引擎Cocos2D和Unity3D的介紹，針對目前移動平臺游戲開發(fā)的技術要求，著重培養(yǎng)學生掌握C++或Java程序語言，鼓勵學生進行簡單游戲的設計與開發(fā)。

2.2在線課程自主學習，翻轉課堂互動討論

目前的教學方式仍舊是以教師為中心的廣播式授課，缺乏有效互動，教、學效率低下。傳統(tǒng)的教學過程中，授課教師對知識點進行歸納總結，然后逐一加以講解。這種講解方法直觀性不強，難以給學生留下深刻印象。我們將游戲案例引入教學過程，在具體的案例中穿插知識點的講解和演示。例如，在“游戲中的人工智能”章節(jié)中，以游戲“魔獸爭霸”為例講述多智能體技術、跟蹤與追逐行為的模擬。這樣，枯燥乏味的理論知識變成了直觀有趣的游戲案例，能夠激發(fā)學生的學習興趣，提升學習效果。

本科生課業(yè)繁重，在第4學年還面臨找工作和考研的壓力，極少進行課前預習和課后復習，處于一種被動學習的狀態(tài)。近年來，慕課（MOOC）這一新興的教學形式在高校中掀起了一場教學革命。慕課的優(yōu)勢在于“人人皆學、處處能學、時時可學”，大量優(yōu)質(zhì)的課程資源吸引了眾多學生，將被動學習轉變?yōu)橹鲃訉W習。因此，我們考慮采用“慕課+翻轉課堂”的教學方式：首先，將班級劃分為小組，每組布置不同的任務，教師向?qū)W生推薦優(yōu)質(zhì)的慕課資源，讓各組學生通過課下自主學習的形式完成教學任務；其次，課堂上各組學生輪流擔任教師的角色，向其他各組匯報和講授知識點，同時其他組根據(jù)講述的情況進行提問交流，教師進行點評并組織討論。這樣一來，慕課轉變?yōu)檎n堂教學工具，教學形式由教師主講轉變?yōu)榻處熤鲗В瑥囊灾R傳授為主轉變?yōu)橐阅芰ε囵B(yǎng)為主，從以教為主轉變?yōu)橐詫W為主，從課堂教學為主轉變?yōu)檎n內(nèi)外學習相結合。學習過程由兩個階段組成：第一階段是“知識傳遞”，學生通過教師錄制的視頻理解知識點；第二階段是“吸收內(nèi)化”，在課堂組織討論，由學生自己來完成。

考慮到游戲課程具有較強的實踐性，教學過程中應當注重學生動手能力的培養(yǎng)。采用任務/項目驅(qū)動的方式：以小組為單位，教師在學期初以課程作品的方式布置任務，各組學生自行分工完成。期末考核采用分組講解的方式介紹作品，全體同學參與討論和評分。該方式的效果依賴于有效的課堂組織和實施，通過“學生變老師，老師變導師”這樣一種形式，使教學活動真正成為創(chuàng)新智力的活動。學生不僅全程保持著緊密的學習狀態(tài)，而且在自控能力、學習能力、表達能力、思辨能力和合作協(xié)作能力等方面均得到了全面的鍛煉和提升。

2.3立足人工智能，體現(xiàn)專業(yè)特色

重慶郵電大學自2009年開設智能科學與技術專業(yè)以來，把智能游戲開發(fā)作為本專業(yè)的特色方向之一。從理論課、實踐課到引導學生參與科技活動，學院投入了較多的師資和精力，取得了一定的效果。

我校建設的智能科學與技術專業(yè)定位是：立足信息技術，融合自然智能，聚焦知識處理。在專業(yè)課程規(guī)劃中，我們提出兩個主要的特色方向：一個是智能信息處理方向，包括數(shù)據(jù)挖掘、智能計算技術等課程；另一個是智能游戲開發(fā)方向，主要包括多媒體技術、智能游戲開發(fā)與設計等課程。因此，同樣講述游戲開發(fā)這門課程，智能科學與技術專業(yè)應當體現(xiàn)區(qū)別，即無論在授課目標還是授課內(nèi)容中都應當緊密聯(lián)系“智能”二字，體現(xiàn)本專業(yè)特色。在以往的授課計劃中，人工智能被放在最后一章進行介紹，由于課時數(shù)的限制以及學生作品展示環(huán)節(jié)的考慮，這一章節(jié)往往來不及詳細講授。

今年正值國際人工智能誕辰60周年，谷歌AlphaGo成功挑戰(zhàn)世界圍棋冠軍李世石這一事件更是將全世界的目光吸引到了人工智能上面。在校園里，人工智能也成為許多同學談論的話題。鑒于此，本學期授課過程中對于“游戲中的人機界面技術”進行了略講，對于“游戲中的人工智能技術”則進行了相對詳細的介紹，講述了常見的游戲AI技術，如腳本語言、模糊邏輯、多智能體技術、決策樹以及人工神經(jīng)網(wǎng)絡，介紹了游戲AI的設計和實現(xiàn)原則，通過經(jīng)典游戲案例DOTA向?qū)W生剖析了其中蘊含的人工智能技術，最后通過作業(yè)的方式要求學生分析、比較和評價自己玩過的游戲中包含的人工智能技術。

作為教師，在教學過程中應當將知識傳授與創(chuàng)新能力培養(yǎng)相結合，強調(diào)理論與實踐相結合，通過基于項目的學習方式來啟發(fā)性地說明游戲編程中體現(xiàn)的人工智能原理和方法。作為學生，要努力加強自己的動手實踐能力的訓練，將課堂上學到的游戲開發(fā)理論和技術應用于科技競賽、科技作品創(chuàng)作、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目等上面，從而提高自身的解決問題能力、設計編程能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

3結語

智能游戲開發(fā)與設計是一門內(nèi)容更新快、理論基礎強同時強調(diào)動手能力的課程。在授課內(nèi)容上，強調(diào)游戲課程的教學應當密切關注游戲產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢，及時調(diào)整授課計劃和教學內(nèi)容；在教學方法上，提倡在線課程融合翻轉課堂的混合式教學模式，轉變教師的角色，培養(yǎng)學生的多方面能力；在教學目標上，結合本專業(yè)特點，側重將人工智能與游戲開發(fā)技術緊密結合。本門課程以計算智能重慶市重點實驗室為依托，具有較好的教學科研基礎與實驗平臺，支撐了智能科學與技術專業(yè)的學科建設。希望通過不斷的學習探索，提高智能游戲開發(fā)與設計課程體系的整體水平，努力培養(yǎng)出符合行業(yè)需求的人才。

（見習編輯：張勛）