“課、賽、研”三融通教學實踐

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)的一門基礎課程，主要以Unity系列編程為研究對象，課程結合Visual Studio、3d Max、Unity平臺對軟件進行設計，學生通過布置的課后作業(yè)完成相關的課程任務，而這樣的培養(yǎng)模式已經不能滿足現在計算機開發(fā)行業(yè)的用人需求。伴隨著計算機技術的發(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)適應能力，對應多變的計算機軟件開發(fā)行業(yè)尤其是虛擬現實技術開發(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”三融通教學模式，以培養(yǎng)學生成為具有“懂理論、會開發(fā)、能創(chuàng)新、有情懷、善溝通”的復合型計算機軟件開發(fā)人才為目的，在實踐教學中取得較好效果。

關鍵詞：高校計算機；Unity開發(fā)；三融通教學模式；課程創(chuàng)新；教學實踐

中圖分類號：G631? ? ? ? 文獻標志碼：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

作為虛擬現實項目開發(fā)設計必修前的一門基礎課，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)展轉變，而如何通過創(chuàng)設學習環(huán)境、為學生搭建不斷進步的階梯[2]，培養(yǎng)新一代“懂理論、會開發(fā)、能創(chuàng)新、有情懷、善溝通”的復合型計算機軟件開發(fā)人才，使學生在學習后仍然持續(xù)學習，最后成長為引領我國虛擬現實技術發(fā)展的人才是課程創(chuàng)新的初心。

一? 課程與教學問題的提出

（一）? 課程發(fā)展沿革

本課程是面向計算機科學與技術專業(yè)大三年級開設的一門專業(yè)基礎課程，共48學時，3學分，主要學習如何利用Unity編程開發(fā)基礎交互式軟件項目，創(chuàng)新出符合現代移動端桌面端設備穩(wěn)定又滿足人們功能需求的軟件產品。

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

（二）? 目前教學過程存在的問題

1? 教學內容滯后

經過幾年的教學發(fā)現，學生用書內容已遠遠滯后行業(yè)需求內容，例如，本課程采用的書籍教學內容學習的軟件版本是Unity2017版本，而現在已經更新至2022版本，同時發(fā)現教學內容中，原來添加的虛擬現實開發(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等項目軟件教學內容均存在滯后情況，綜合情況看，隨著虛擬現實技術、人工智能技術的發(fā)展，Unity編程平臺功能及操作也隨之改變，傳統(tǒng)的教學內容出現滯后情況，行業(yè)變化快，而職業(yè)要求高。

2? 教學模式單一

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

3? 成績考核單一

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

二? 課程創(chuàng)新理念與目標

本課程目標是培養(yǎng)學生成為“懂理論、會開發(fā)、能創(chuàng)新、有情懷、善溝通”的復合型計算機軟件開發(fā)人才。在理論知識方面，培養(yǎng)學生掌握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)和工程設計的基本要求，掌握Unity應用；在開發(fā)能力方面，培養(yǎng)學生能夠運用現代信息技術獲取相關信息來撰寫技術報告和設計文稿，對游戲設計、前沿技術項目設計思路能夠清晰表達，具備項目開發(fā)設計基本能力；在創(chuàng)新能力方面，培養(yǎng)學生利用新思維、新技術，結合Unity編程完成項目創(chuàng)新，例如在融媒體方面，結合所學開發(fā)融媒體虛擬仿真實訓平臺軟件等；在溝通表達能力方面，培養(yǎng)學生具備一定的團隊組織能力和團隊合作協(xié)作的經驗，具有團隊協(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人才[8]。

其次，將課程與大學生關注的競賽和科研項目相結合，激發(fā)學生學習目標。Unity編程及開發(fā)課程與其他課程不同的是，更加側重于實踐操作，Unity可以用于教育軟件、虛擬仿真軟件、游戲開發(fā)和虛擬現實技術開發(fā)等方面，應用范圍較廣，學生在學習該課程內容時，結合專業(yè)索引，指導學生參加中國高校計算機大賽、“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術科技作品競賽等賽事，同時在“項目實戰(zhàn)篇”教學環(huán)節(jié)，鼓勵學生用實踐作品參加“大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目”，將部分課程設計與競賽和學生科研相結合，給更多學生樹立教學目標，進而提高學生的學習興趣[9]（圖2）。

三? 課程創(chuàng)新與改革途徑

（一）? 課程內容創(chuàng)新

傳統(tǒng)的課程中，內容僅包含軟件界面認識、界面基礎操作、Scene場景搭建、資源導入導出、角色控制器設計、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、C#程序編輯、圖形用戶界面設計、軟件資源打包和炸彈人案例解析幾個大模塊組成，課程內容中規(guī)中矩，缺乏學生在實際生活中遇到的軟件案例，尤其是當下00后的學生，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)課程中的案例內容還停留在80后時代的軟件案例，導致學生缺乏興趣。

因此，本課程內容創(chuàng)新是在原有課程的基礎上增加更多00后學生喜聞樂見的案例，例如“跳一跳”“羊了個羊”等游戲開發(fā)案例解析，同時在課程內容設置上，做了大幅度調整，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“河流地形設計”改為“‘貴州射電望遠鏡FAST地形仿真設計”。同時，課程中以每個學年為單位，及時更新軟件操作使用介紹，將更新迭代內容做成PDF文檔便于學生課后補充學習。

其次，課程結合現代虛擬仿真需求，融入思政教育內容。課程中講解到的3D地形，通過學生喜歡的射擊游戲，帶領學生制作模擬瀘定橋戰(zhàn)役等地形場景及交互，激發(fā)學生學習興趣。教學過程以項目為驅動，將教學內容拆分模塊化教學+課程實操+課堂任務模式，同時將更多課堂時間留給學生[10]，在教學實踐中取得良好效果。

（二）? 課程結構創(chuàng)新

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

本課程結構創(chuàng)新：重新梳理課程內容知識模塊，嘗試將原來的15個章節(jié)72個小節(jié)拆分為四大結構，內容上稍做微調，分別為基礎篇、應用篇、腳本開發(fā)篇和項目實戰(zhàn)篇，每個板塊均融入了項目訓練，增強了學生的動手能力，隨著課程的深入學習，板塊學習的開放性逐步增強，尤其在“項目實戰(zhàn)篇”板塊教學中，教師將更多理論教學時間讓給學生，而教師角色轉變?yōu)檩o導，輔導各個小組項目開發(fā)實戰(zhàn)中遇到的問題（圖3）。

（三）? “課、賽、研”三融通教學模式創(chuàng)新

結合課程的培養(yǎng)目標，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生科研項目申報，科研項目不僅促進學生申請軟著專利，還能參加計算機學科競賽，進一步讓課堂變得易學而有趣。

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

在課程內容增設上，以原有教材內容為核心，整合增設競賽案例學習庫，將歷屆優(yōu)秀的計算機設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的知識，將分解的案例內容做成案例庫，便于學生借鑒學習。在課程考核上，將學生參與立項的科研項目和專業(yè)競賽獲獎作為課程設計成績的一個加分項，鼓勵學生在實踐中學習。

四? 結束語

目前，該課程創(chuàng)新已逐步在課堂中應用，已取得較好反響，尤其是學生參與科研項目方面，已有14.2%的學生立項“大創(chuàng)”項目，立項項目均是該門課程學生的實踐項目，同時在2022年的課程中，優(yōu)秀課程設計項目參加全國虛擬仿真設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，學生通過Unity編程及開發(fā)課程的學習，設計制作的項目中多人獲得“互聯(lián)網+”大學生創(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，在指導學生科研項目過程中，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，以學生為中心、以知識內容為重點[11]，對課程知識結構框架重構，對傳統(tǒng)教學模式進一步優(yōu)化，結合學生實際情況實施“課、賽、研”三融通教學模式創(chuàng)新，在實踐中有效加強學生對Unity編程及開發(fā)課程內容的掌握，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，計算機技術發(fā)展日新月異，為滿足教學內容與用人單位需求，計算機類編程課程也面臨教學方法、教學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水平，去適應時代的變化，幫助學生提高創(chuàng)新能力和實踐能力[12]。

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