1、    “智能游戲開發(fā)與設(shè)計”課堂教學(xué)    舒禹程于洪摘 要：針對智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的特點與“智能游戲開發(fā)與設(shè)計”課程的教學(xué)實際情況，分析課程教學(xué)各個環(huán)節(jié)的重點，從教學(xué)內(nèi)容制定、動手能力培養(yǎng)、智能專業(yè)特色體現(xiàn)、課程考核等方面闡述“智能游戲開發(fā)與設(shè)計”課程的課堂教學(xué)設(shè)計。關(guān)鍵詞：游戲開發(fā)與設(shè)計；智能教育；課堂教學(xué)0 引 言隨著通訊、電子、智能設(shè)備等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，游戲這門“第九藝術(shù)”也在進行不斷地演化；在其大型化、專業(yè)化、網(wǎng)絡(luò)化、設(shè)備化等趨勢中，游戲領(lǐng)域逐漸醞釀了諸如移動化、碎片化、個性化、智能化等新興的發(fā)展方向。根據(jù)2016年中國游戲產(chǎn)業(yè)報告1顯示

2、，隨著游戲業(yè)的井噴式發(fā)展，游戲產(chǎn)業(yè)的社會認(rèn)同度節(jié)節(jié)攀升，逐漸形成大眾化的娛樂模式。同時，游戲業(yè)的外延與動漫、電影、旅游、玩具等其他文化產(chǎn)業(yè)相互滲透、融合發(fā)展，越來越深遠(yuǎn)地影響到人們生活的各個層面。因此，在開展“智能游戲開發(fā)與設(shè)計”的課堂教學(xué)時，要求任課教師能夠在不斷迭代的教學(xué)過程中始終對于游戲前沿發(fā)展保持敏感性，能夠?qū)I(yè)界的最新動態(tài)與技術(shù)介紹給學(xué)生，從而保證課堂知識的時效性，達(dá)到教學(xué)目標(biāo)、提升教學(xué)效果。而如何依托智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，對于游戲與人工智能技術(shù)進行有機的結(jié)合，使得學(xué)生能夠在學(xué)習(xí)游戲開發(fā)技術(shù)的同時把握智能專業(yè)的特色，學(xué)習(xí)智能專業(yè)知識，也是“智能游戲開發(fā)與設(shè)計”課堂教學(xué)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵內(nèi)容2。

3、1 課程特點與教學(xué)目標(biāo)“智能游戲開發(fā)與設(shè)計”是一門綜合性的程序設(shè)計技能發(fā)展類課程，主要講授游戲開發(fā)過程中的各項基本理論，通過對游戲開發(fā)與設(shè)計環(huán)節(jié)的人機交互、圖像處理、人工智能等技術(shù)的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生具備基本的游戲開發(fā)技能3。開設(shè)該課程的主要目標(biāo)包括：講解游戲設(shè)計的基本原則與理念，培養(yǎng)學(xué)生的代碼編寫能力、系統(tǒng)設(shè)計能力與團隊協(xié)作能力；講授游戲程序開發(fā)過程中的核心流程與關(guān)鍵技術(shù)，針對游戲引擎的特點進行游戲開發(fā)知識的學(xué)習(xí)與經(jīng)驗積累；為大學(xué)生在游戲這一新興領(lǐng)域的就業(yè)技能進行拓展，通過系統(tǒng)的綜合訓(xùn)練，提升學(xué)生綜合素質(zhì)與職業(yè)素養(yǎng)。2 課程教學(xué)分析根據(jù)智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的特點與基本培養(yǎng)目標(biāo)，在研究與設(shè)計“智能游戲

4、開發(fā)與設(shè)計”課程教學(xué)方案時，應(yīng)該充分考慮到本專業(yè)的特點，與課程中的人工智能知識學(xué)習(xí)進行相應(yīng)的鏈接；在課程內(nèi)容安排時，既要結(jié)合培養(yǎng)方案，考慮學(xué)生的基本知識掌握情況，又要緊密聯(lián)系行業(yè)前沿發(fā)展，力爭吸引學(xué)生積極參與；在課程設(shè)置時，有針對性地培養(yǎng)學(xué)生在程序編寫、系統(tǒng)設(shè)計、團隊合作等方面的能力。2.1 承接培養(yǎng)進程，制定教學(xué)內(nèi)容“智能游戲開發(fā)與設(shè)計”課程主要面向智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)高年級本科生，要求學(xué)生對于編程語言、面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法設(shè)計與分析等前置課程進行相應(yīng)的學(xué)習(xí)。因此，在設(shè)計本課程的教學(xué)內(nèi)容時，需要對學(xué)生的學(xué)習(xí)進程、總體專業(yè)技能、培養(yǎng)目標(biāo)達(dá)成等情況保持持續(xù)的跟蹤，才能有針對性地進行課

5、程的綜合設(shè)計以及內(nèi)容的動態(tài)調(diào)整。具體到游戲開發(fā)教學(xué)環(huán)節(jié)，其核心內(nèi)容是基于游戲引擎進行各項具體知識點的學(xué)習(xí)，因此其重點在于確定好教學(xué)時采用的游戲引擎。根據(jù)分析可知，cocos2d-x這款游戲引擎能夠滿足課程要求。cocos2d-x是一款開源的二維游戲引擎，基于opengl es，支持javascript、c+、lua等開發(fā)語言，具有效率高、可擴展等優(yōu)良特性。在此引擎框架下開發(fā)的游戲能夠十分方便地移植到各個平臺，如在傳統(tǒng)pc，移動端的android、windows phone、ios等平臺上進行高效的遷移。cocos2d-x為游戲開發(fā)者提供了便捷、友好的開發(fā)工具包，特別是在當(dāng)今移動化、個性化、碎片

6、化、輕量化的游戲消費市場4，出現(xiàn)了很多基于cocos2d-x引擎開發(fā)的優(yōu)秀游戲。因此，從課程難度、接受程度、所學(xué)內(nèi)容、行業(yè)發(fā)展等方面進行綜合平衡，課程組認(rèn)為以cocos2d-x二維游戲引擎為基礎(chǔ)的課程內(nèi)容能夠滿足學(xué)生后續(xù)發(fā)展的客觀需求，對于培養(yǎng)方案進行有效的承接，為課程的高效開展打好基礎(chǔ)。2.2 把握學(xué)科導(dǎo)向，培養(yǎng)動手能力“智能游戲開發(fā)與設(shè)計”是一門綜合性程度較高、與實際產(chǎn)業(yè)需求結(jié)合緊密、對于學(xué)生能力要求較高的課程，學(xué)生動手能力的高低直接決定了課程培養(yǎng)的效果；從另一方面來說，我們期望該課程能夠繼續(xù)提升高年級本科生的實際代碼編寫和程序設(shè)計能力，積累項目合作、文檔撰寫等方面的經(jīng)驗，做好學(xué)科知識的進

7、一步儲備與綜合能力的拓展。因此，在進行教學(xué)方案的制定與課程設(shè)計時，學(xué)生動手能力的培養(yǎng)與鍛煉是課程的一項重點目標(biāo)。具體來說，如何將理論知識的學(xué)習(xí)與動手能力的培養(yǎng)進行整合是課程進行過程中的核心問題。首先，在進行課程的前期準(zhǔn)備時，應(yīng)當(dāng)基于教學(xué)與實驗環(huán)境，開發(fā)并積累相應(yīng)的代碼示例、程序demo，并搭建網(wǎng)絡(luò)共享平臺，使得學(xué)生能夠方便地獲取相關(guān)資源。在課堂上進行知識點的學(xué)習(xí)時，也應(yīng)本著培養(yǎng)動手能力的思想，為學(xué)生展示知識點的具體實現(xiàn)過程。為了讓學(xué)生能夠更快上手，利用緊張的學(xué)習(xí)時間充分地獲得提升，從游戲引擎環(huán)境的搭建到詳細(xì)的程序框架，再到具體的例子，都需要對其中的關(guān)鍵代碼、步驟進行細(xì)致的講解，并直接在教學(xué)時運

8、行代碼進行編譯、調(diào)試、程序運行展示。2.3 體現(xiàn)智能特色，開展專題學(xué)習(xí)自2009年以來，在重慶郵電大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)方案設(shè)計中，我們將“智能游戲開發(fā)與設(shè)計”作為特色課程進行相應(yīng)的建設(shè)。利用這門課程，我們也將智能專業(yè)的影響拓展到學(xué)生學(xué)習(xí)的不同層面，在理論課程中進行專題學(xué)習(xí)，在實踐課程中整合游戲程序的設(shè)計資源，同時也為學(xué)生提供參與相關(guān)科技活動的機會。具體到本課程的教學(xué)環(huán)節(jié)，我們對其中的智能特色進行了有目的性的拓展。人工智能（ai）技術(shù)作為游戲開發(fā)過程中的一項關(guān)鍵內(nèi)容，已經(jīng)與游戲內(nèi)容產(chǎn)生越來越深刻的關(guān)聯(lián)，無論是游戲代入感的建立、游戲可玩性的提高，還是游戲交互性的增強，都需要優(yōu)秀的人工智能算

9、法與之匹配。從現(xiàn)在的人工智能領(lǐng)域發(fā)展來看，已經(jīng)出現(xiàn)了各種類型的突破，具體表現(xiàn)在：玩家與ai的合作、玩家與ai的對抗、ai直接操縱游戲等方面的研究。因此，在課程進行中，應(yīng)該為學(xué)生提供豐富的游戲人工智能知識介紹與學(xué)習(xí)。endprint2.4 依據(jù)課程特點，設(shè)計考核模式考核是衡量課程教學(xué)目標(biāo)是否達(dá)到，教學(xué)效果是否滿意的基本指標(biāo)。智能游戲設(shè)計與分析課程的主要教學(xué)目標(biāo)在于為大學(xué)生進行游戲領(lǐng)域知識引入，普及游戲開發(fā)理念，同時以游戲設(shè)計與開發(fā)為契機培養(yǎng)學(xué)生的實際編程、團隊合作能力。因此，我們認(rèn)為可以將本課程考核的核心內(nèi)容確定為：分小組分任務(wù)的游戲程序項目開發(fā)與展示。在進行具體的考核過程設(shè)計時，需要本著公平、

10、有效、可行的原則，以本門課程考核形式的特點為依據(jù)。一般來說，在進行以小組為基礎(chǔ)的考核時，面臨的一項普遍問題就是團隊分工不清、職責(zé)不明、大包大攬等情況。為了解決這一問題，我們認(rèn)為可以遵循以下幾個思路：在項目報告中明確職責(zé)分工，包括且不局限于：游戲策劃、程序設(shè)計與編寫、美術(shù)設(shè)計等，旨在發(fā)揮不同學(xué)生的專長；由于課程對象為計算機專業(yè)學(xué)生，因此必須明確小組每位成員的基本任務(wù)，即每位組員須熟悉完整的程序框架與代碼，并進行針對性地考核，如此可以起到真正鍛煉學(xué)生程序設(shè)計能力的目的；為了保證以上要求順利執(zhí)行，對于宣講時的打分方式也應(yīng)當(dāng)進行詳細(xì)的設(shè)計。3 課程教學(xué)實例重慶郵電大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)系對于“智能游戲開發(fā)

11、與設(shè)計”這門正在建設(shè)中的專業(yè)課程十分重視。在課堂教學(xué)的進程中我們不斷地總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，更新先進理念，進行教學(xué)探索；對于如何在智能教育的框架下設(shè)計本課程，我們也正在開展持續(xù)的教學(xué)研究，積累發(fā)展思路。3.1 教學(xué)過程設(shè)計具體到課堂教學(xué)內(nèi)容設(shè)計，我們主要劃分的章節(jié)包括游戲開發(fā)簡介、游戲引擎概覽、二維游戲場景繪制、游戲界面設(shè)計、二維游戲動畫合成、碰撞檢測與運動模擬、游戲粒子系統(tǒng)、游戲音效編程、游戲中的人工智能等5。同時，如圖1所示，課程組也為學(xué)生準(zhǔn)備了在基于cocos2d-x引擎的游戲開發(fā)流程中所需的開發(fā)工具包。為了對學(xué)生的動手能力進行針對性地培養(yǎng)，我們將其融入了知識點學(xué)習(xí)的過程。比如，在課堂上進行co

12、cos2d-x程序“helloworld”框架的講解時（如圖2所示），同時打開相應(yīng)的代碼編輯器，實際操作，讓學(xué)生能夠直觀地理解從“main”到“appdelegate”再到“helloworldscene”的程序入口；然后立即進行調(diào)試，添加了載入tmx地圖文件的代碼，讓學(xué)生真正從動手操作的角度理解游戲設(shè)計思路；而在程序成功載入地圖并顯示在屏幕上之后，學(xué)生的積極性也被明顯地帶動起來。在結(jié)合智能專業(yè)特色進行本課程的教學(xué)時，我們既安排人工智能新技術(shù)的介紹，又進行了游戲人工智能算法的講解。在課程前期，我們基于深度學(xué)習(xí)算法被應(yīng)用在圍棋游戲的例子，介紹了從傳統(tǒng)圍棋ai程序到alpha go再到master

13、的一系列發(fā)展以及其背后的基本算法機制。結(jié)合游戲設(shè)計課程，介紹了基于深度學(xué)習(xí)的強化學(xué)習(xí)算法被應(yīng)用在雅達(dá)利游戲、星際爭霸、吃豆人等游戲上的例子，體現(xiàn)了當(dāng)前人工智能領(lǐng)域的最新進展，激發(fā)了學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)各種智能算法的興趣。在具體的游戲人工智能算法學(xué)習(xí)時，我們?yōu)閷W(xué)生重點介紹了一些常用的算法，如尋路算法、決策樹、模糊邏輯等。同學(xué)們學(xué)習(xí)興趣濃厚，并在期末項目考核時有意識地實現(xiàn)了部分人工智能算法。3.2 考核設(shè)計根據(jù)前文所述，我們依據(jù)教學(xué)內(nèi)容安排，制定了相應(yīng)的考核方式，主要包含：平時成績，20%；期末項目宣講，60%；項目書面報告，20%。其中，平時成績主要包含考勤與小作業(yè)，各占平時成績的50%。最后提交的項目

14、書面報告主要依托于期末項目宣講的主要內(nèi)容，進行書面化規(guī)范化寫作。本課程考核的核心是以小組為單位進行期末項目宣講。在宣講時，對于每小組的考核主要分3個階段進行，分別是：游戲程序演示；關(guān)鍵代碼與流程講解；提問與回答。參與這3個階段的學(xué)生是由抽簽程序決定，要求覆蓋到小組所有成員。三個階段分別打分，分值各占1/3，使得考核過程能夠充分反映具體學(xué)生的工作量，同時也起到監(jiān)督小組分工執(zhí)行的目的。在實際的項目宣講中，涌現(xiàn)出許多完成度較高、程序質(zhì)量較好的優(yōu)秀游戲，獲得了很好的課堂教育效果，部分例子如圖3所示。4 結(jié) 語本門課程以重慶郵電大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)為支撐，以計算智能重慶市重點實驗室為依托，具有良好的教學(xué)研究基礎(chǔ)與實驗平臺。希望通過研究與創(chuàng)新，能夠持續(xù)不斷地提升課程質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)能力，為游戲行業(yè)提供人才基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)：1 中國音像與數(shù)字出版協(xié)會游戲工委. 2016年中國游戲產(chǎn)業(yè)報告eb/ol. 2016-12-22. http：/2 欒曉， 于洪. 智能游戲開發(fā)與