《3D游戲開發(fā)》課程教學模式改革

曾聰文等

摘要：目前游戲開發(fā)人才培養(yǎng)模式中主要是職業(yè)訓練而缺乏系統(tǒng)的學歷教育。把學歷教育的專業(yè)素質的培養(yǎng)方法和培訓機構的職業(yè)訓練方法有機融合，充分發(fā)揮學校的專業(yè)學歷教育的優(yōu)勢是培養(yǎng)3D游戲開發(fā)人才的有效途徑。本文介紹了《3D游戲開發(fā)》課程在數(shù)字媒體專業(yè)學歷教育的基礎上，以培養(yǎng)強動手能力高級3D游戲開發(fā)人才為目標，結合計算科學相關教學理論，對課程的教學內容、教學方法、考核模式進行的改革。該課程的教學模式改革取得明顯成效，相關的教學改革值得繼續(xù)深化發(fā)展。

關健詞：游戲開發(fā)；職業(yè)訓練；學歷教育；個性發(fā)展

引言

計算機游戲已經開拓出了數(shù)十億美元市場，最近幾年其發(fā)展勢頭越來越猛，并且在可預見的未來這種勢頭還將繼續(xù)下去。2012中國游戲市場收入248.4億元，同比增18.5%，PC網絡游戲市場實際銷售收入（包括了客戶端網游、網頁游戲、社交游戲及游戲平臺的市場銷售額）為235.5億元人民幣，同比增長16.9%。這些數(shù)據(jù)表明，中國游戲業(yè)經過20多年的發(fā)展，正處在一個高速增長的時期，具有廣闊的市場前景。[1]可調查結果顯示，許多游戲研發(fā)公司的招聘信息公布后都會吸引大批的應聘者，但真正符合企業(yè)需求的人才卻少之又少。目前很多求職者在學校的三到四年時間里，已經具備了比較好的基本素養(yǎng)，但學校所教授的知識比較陳舊，沒有針對游戲開發(fā)開設專業(yè)課程，學生實踐能力弱、缺少實踐經驗，因此不受企業(yè)青睞。

近年來，社會上已經出現(xiàn)游戲專業(yè)培訓機構。但目前這種游戲人才的培養(yǎng)現(xiàn)狀是非常不成熟的，即使是職業(yè)培訓學校也不可能培養(yǎng)出真正合格的游戲制作人才，因為國內的培訓機構或者大學的游戲專業(yè)不少人認為都很不成熟，甚至完全不能算是“培養(yǎng)人才”。[2]鄭金條認為，國內游戲產業(yè)現(xiàn)狀存在同質化、換皮術、山寨術等種種問題，[3]缺乏具有文化底蘊的個性化作品。因此，在學歷教育中培養(yǎng)高素質的游戲開發(fā)人才將是發(fā)展趨勢。

桂林電子科技大學數(shù)字媒體專業(yè)適時開設《3D游戲開發(fā)》課程并實施與職業(yè)訓練方法相結合的教學模式改革。這對游戲開發(fā)人才培養(yǎng)相關課程的設置，對游戲開發(fā)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)模式的探索具有重要的現(xiàn)實意義。

計算學科方法論

計算學科方法論是對計算領域認識和實踐過程中的一般方法及其性質、特點、內在聯(lián)系和變化發(fā)展進行系統(tǒng)研究的學問。計算學科方法論是認知計算學科的方法和工具，也是計算學科認知領域的理論體系。[4]

《3D游戲開發(fā)》課屬于圖形學和可視化計算主領域，作為該主領域的年輕課程，有必要借助計算學科方法論指導，加快《3D游戲開發(fā)》課相關內容建設和改善教學方法，同時把該課放到整個學歷教育背景下考察，與其他課程密切進行聯(lián)動改革。

3D游戲開發(fā)課程教學改革

1.課程教學內容的界定

考慮到3D游戲開發(fā)課程與其他相關學科的密切關系，桂電數(shù)字媒體專業(yè)增開了面向對象編程技術，圖形庫技術（OpenGL程序設計），透視與構圖等課程，強化了3D素材類，游戲策劃類課程的建設，刪去了工程制圖等關聯(lián)度不大的課程?！?D游戲開發(fā)》課程的核心內容設計如下：

（1）計算機游戲概述。主要內容是游戲分類，主流游戲公司主流游戲作品，計算機游戲發(fā)展史，游戲開發(fā)主流技術與發(fā)展趨勢。

（2）游戲開發(fā)快速入門。教師以VC++為平臺，以OPENGL圖形庫為圖形技術，快速搭建3D游戲開發(fā)的程序框架。允許學生搭建自己的3D游戲開發(fā)平臺，開發(fā)語言，圖形庫不作限制。鼓勵大家在OpenGL和3D中進行選擇。

（3）3D游戲交互技術。重點講解和實踐鍵盤和鼠標的各種交互實現(xiàn)技術，并比較其優(yōu)劣。

（4）攝像漫游。在3D游戲開發(fā)中，透視投影幾乎是必需的，要求學生能運用相關的圖形庫技術實現(xiàn)照相機類。教師用OpenGL提供的庫函數(shù)實現(xiàn)該類。

（5）天空地形或室內環(huán)境開發(fā)。3D游戲與二維游戲不同，游戲邏輯是在三維空間展開，游戲視覺效果是3D圖形的透視展現(xiàn)，要求教師講解幾個經典的3D場景實現(xiàn)方法，并示范案例，然后讓學生自己個性創(chuàng)作。

（6）模型載入。在3D游戲構建中，需要大量的3D游戲素材，數(shù)字媒體專業(yè)已開設Maya、Unity3D等相關課程，在課程教學中讓學生把自己創(chuàng)作的3D素材導入到自己開發(fā)的程序中并能夠實現(xiàn)必要的操控。

（7）粒子系統(tǒng)。通過粒子系統(tǒng)，能實現(xiàn)煙花、爆炸、下雨、下雪等的模擬效果。

（8）碰撞檢測。提供幾個經典的碰撞檢測算法，并提供示例。比如，機器人是如何檢測障礙物并避開這些物體的。

（9）其他技術，如光線追蹤、混合、文字、環(huán)境映射、陰影等內容。

（10）案例分析。當教師將上述內容講完時，應構建出一個完整的射擊類游戲，并提供其他類型的游戲案例供學生分析。

2.課程教學方法的教改實踐

《3D游戲開發(fā)》課的教學中解決具體問題的各種技術均占有重要地位，而學生學習的一個難點就是照貓畫虎，不能抓住其關鍵，常有學生反映教師講的時候明白，自己一做就糊涂。所以在3D游戲開發(fā)課程的教改中，我們突出設計的作用，教師更多的是示范。比如，在講解粒子系統(tǒng)時，我們進行了改變，除了對粒子系統(tǒng)的類設計和參數(shù)設計講解外，筆者現(xiàn)場制作了瀑布和雪花效果，然后讓學生自己做粒子效果。在學生相互協(xié)作和自己的努力下，有的學生做出秋風吹樹葉飄落的效果，有的學生做出下雨和煙花效果等，學生獲得了很強的成就感。這個例子說明，不能簡單地傳授專業(yè)知識，還要培養(yǎng)學生的設計意識，以此帶動學生的學習興趣，提升其成就感。同時，學生在學習中，不能光知道學了什么，還要知道知識點是怎么來的，有什么用，在學習過程中做到舉一反三，這樣不僅牢固地掌握了抽象方法，理論原理，更能讓自己在“設計”過程中更為出色。

在具體的教學實踐中，筆者從以下六個方向進行了嘗試和實踐。

（1）讓學生對游戲開發(fā)有正確客觀的認識。很多學生認為玩游戲會喪志，因此拒絕往游戲方向發(fā)展。其實，發(fā)達國家游戲產業(yè)對經濟振興起到了非常重要的作用，帶動了電信業(yè)、移動通信、電子信息產業(yè)、軟件業(yè)、文化產業(yè)和媒體等很多產業(yè)的發(fā)展。因此，要從根本上改變對游戲產業(yè)的片面認識，認清它是一種集娛樂、智力、音樂、體育于一體的大型綜合文體休閑產品。

（2）突破傳統(tǒng)的黑板授課或電教授課中教師主講內容的授課方式。在大綱允許的范圍內，在教師必要的引領及提供必要的材料下，試驗時要求學生完成任務，以師生互動方式為主完成教學。

（3）尊重學生的興趣愛好，進行差別引導。有的學生確實優(yōu)秀，就可以不強制他們完成教師指定任務，任其去完成他想做的與課程內容方向一致的東西，只要完成出色，照樣可給予表揚，目的是充分發(fā)揮學生的學習潛力。比如，在講光照時，有的學生完成了游戲場景中的鏡頭光暈效果，雖然該生沒有完成筆者部署的作業(yè)，但這種學生是值得呵護的。當然，也不能助長學生的無組織無紀律意識，這就需要事前制定好靈活的策略。

（4）根據(jù)學生的興趣和特長，支持和鼓勵學生參加相關的程序比賽。比如，參加安利杯、德賽杯以及Google舉辦的比賽，借這些比賽檢驗教學質量，了解別人的培養(yǎng)模式及質量，反思自身教學的得失。

（5）積極協(xié)調好與《3D游戲開發(fā)》課程相關的教學。比如，把3D游戲中的部分經典例子充實到計算機圖學中去，在3D游戲開發(fā)中談些著名的3D圖形算法。又如，Maya課對素材創(chuàng)作的要求可考慮適合3D游戲開發(fā)課的需要。

（6）與專業(yè)的培訓機構合作。鼓勵學生抽出一定時間參與感興趣的培訓，可考慮學分替代，從而為學生的學習掃除必要的障礙。實際上在企業(yè)內部并不缺乏低端技術人員，但從事游戲研發(fā)的高端人才極其缺乏，企業(yè)有意識地從學生中選擇素質好的人才進行培養(yǎng)，提供相應的案例與經驗給接受培訓的人才，則完全有可能填補這個空檔。

3.成績評價機制的創(chuàng)新

以前重要課目的考核都是考試，但考慮到3D游戲開發(fā)課的特征，我們采用作品考核方式，開始時各得分項按下列權重分配：①游戲作品的創(chuàng)意20%；②游戲作品的工作量20%；③游戲作品完成難度20%；④可游戲性20%；⑤作品文檔20%。

以百分制來算，假設有個學生得分依次為：95、60、40、20、60，則該生的總評分為55分為不及格?？紤]到游戲開發(fā)需要人才的多樣性，考慮到培養(yǎng)個性化人才需要，因此在教學過程中如果某生在某個方向上十分突出，我們應該給予鼓勵而不應讓該生重修，可以考慮給該生在其突出領域較高權重，同時除去教師的主觀意圖，可設計如下打分公式：

Sum=a1+a2+a3+a4+a5；Pa1=a1/sum/2+0.1；Pa2=a2/sum/2+0.1；Pa3=a3/sum/2+0.1；Pa4=a4/sum/2+0.1；Pa5=a5/sum/2+0.1。

上式中a1，a2，a3，a4，a5依次對應上面的各評分項，如果按照上式評價該生成績，則為61分。上式中的意圖是，一半的權重按平均分求得，另一半成績的權重按學生的得分項強的分配較重計算比重。顯然，如果減少平均分的權重，加大得分強項比重，則鼓勵學生的個性發(fā)展策略就更為激進。公式的引入既可以鼓勵學生的個性能力發(fā)展，又可以避免教師的隨意調分。重要的是，這個思路更讓學生明白規(guī)則一致性的重要性。

3D游戲開發(fā)教學效果測評

自從接受了計算學科方法論之后，筆者在教學中由以傳授知識為主，轉為以培養(yǎng)學生思維為主和培養(yǎng)學生“自識”能力為主，更強調學生的實踐和學習的主體地位，在考核上更注重學生的“作品”，并盡量在避免教師隨意給分的同時鼓勵學生個性發(fā)展。

在該課程初次設課后，在畢業(yè)設計中選相關內容的學生作品僅能見到單一的3D場景渲染、粒子系統(tǒng)、碰撞檢測等畢設程序，學生對筆者的評價為良。教學改革后，學生能夠圓滿完成3D游戲開發(fā)，學生對教師的評價為優(yōu)。可以這樣說，教改的課程深受學生歡迎，也極大地提高了學生動手制作3D游戲的技能。

結論與展望

《3D游戲開發(fā)》是一門理論基礎要求較強，專業(yè)特色鮮明，理論與實踐緊密結合的課程。為適合培養(yǎng)高級游戲開發(fā)人才的需要，與職業(yè)訓練方法相結合，我們采用了與學歷教育緊密結合的方式進行教學內容設計和施行教學。將課程的內容和結構安排得更為合理，知識重點更加明確。在教學過程中注重學生的個性培養(yǎng)和主體學習習慣的養(yǎng)成，注重案例和示范教學。教學實踐表明，在計算學科方法論指導下，結合學生的職業(yè)訴求，強化動手能力，同時尊重教育規(guī)律和學生身心發(fā)展規(guī)律，學生的個性和興趣都得到張揚，學生制作作品能力空前提高，取得了令人滿意的效果。

參考文獻：

[1]樂天.2012中國游戲市場收入248.4億元同比增18.5%[EB/OL].http：//tech.qq.com/a/20120725/000110.htm.

[2]游戲學院.業(yè)界人士點評游戲人才培養(yǎng)現(xiàn)狀[EB/OL].http：//wh.gamfe.com/news/6380.html.

[3]鄭金條.國內游戲產業(yè)現(xiàn)狀十一談[J].程序員，2012（9）.

[4]董榮勝，古天龍.計算機科學與技術方法論[M].北京：人民郵電出版社，2002.

基金項目：新世紀廣西高等教育教學改革工程項目（2011JGB048）；廣西教育科學“十二五”規(guī)劃2011年度立項課題（2011C0032）；中國電子教育學會“十二五”高等教育科學研究課題（ZDJ11207）；國家大學生創(chuàng)新性實驗計劃項目（101059512）；桂林電子科技大學教育教學改革項目（JGZ201106）；面向工程教育的開放視頻課程建設及其認證機制的研究與實踐（2012JGA144）。