产业项目引导模式下游戏设计课程混合教学探索

蔺广逢，张二虎，陈亚军

（西安理工大学，西安 710048）

信息技术的发展深远地影响着人类社会的各种行为，在这些行为中教育和学习对个体的发展起着关键性的导向作用。基于现代信息技术的虚拟现实、增强现实和混合现实为教授和学习提供了丰富的手段和方法，并且支持教育领域一定程度突破了传统教学模式的教授单向性、学习被动式和情景单一化。因此，教学中通过虚拟空间对教学内容情景化的展现与交互成为现代教育教学的主要方向和特色。

游戏设计是数字媒体技术专业一门非常重要的专业课，也在虚拟空间教学方面做出了丰富的实践活动。其囊括了数字媒体技术的数字表现、对象建模和交互的各个方面。旨在培养学生掌握游戏设计的基本方法，通过游戏剧本认知、游戏情节规划、游戏场景设计生成和游戏对象设计建模，掌握各类游戏的基本的设计开发方法，扩展计算机应用的专业知识，掌握图像、图形、动画及影视编导在游戏中运用的基本概念、设计与制作方法，以培养学生的整体设计思维能力、设计开发的创造能力和视觉展现的表达能力。

虽然虚拟空间在教学实践的应用中为学生开辟了情景生动的认知空间，为知识的传播打开了方便之门。但是也同时显现出其局限性。在虚拟空间中主要以视听进行信息获取，实际的学习对象的操控能力得不到有效充分的培养；虚拟空间的构建受到开发者自身对知识本身的理解限制，存在先天性的偏颇，学习者难以独立思考和自由探索；在虚拟空间中教的模式被增强和固化，育人过程的人际交流合作被淡化。教学是教师和学生双向互动、相互影响、协同发展和全方感知的动态过程。因此借助于虚拟空间设计，提出基于产业项目引导的游戏设计混合教学模式，来提高思维交互实践能力，实现本门课程在教育实践的应用意义。

一、虚拟空间对教学实践的局限性

虚拟空间的开发从教学资源的扩展到内容情景的展现，表现出了传统教学无法媲美的优越性。虚拟空间从实现技术到思维方法在各个层次的教学实践中得到了广泛的推广。尤其是“元宇宙”概念的提出，预期能建立近乎完美的情景认知教学模式的高级形态，但是当前技术不足以支撑其理想状态的形成。以致于虚拟空间对教学实践形成一些不可回避的局限和约束，主要的问题体现在以下两个方面。

（一）虚拟空间与教学认知理论的矛盾

以“元宇宙”为虚拟空间的先进理念已经规划出了下一代教育的远景模型。在当前“元宇宙”相关的六大技术（区块链、交互、电子游戏、数字孪生、人工智能和网络运算技术）还不足以支撑远景模型。其主要问题体现在当前虚拟空间构建技术不成熟与建构主义学习理论和情景认知教学模式中倡导的真实情景体验之间的矛盾。表现在以下四点：一是虚拟空间的技术限定性，使得其很难在教学环境下模拟出真实情境、真实任务、细致过程模型、多视角角色任务协同和真实反思评价；二是虚拟空间的确定逻辑表达，使得其伸缩性和适应性不足以从因材施教的理念来表现多维度的学习主体和客观存在之间的知识逻辑表达；三是虚拟空间的直观形象表达，使得其在新情景中的迁移性适应性不足，限制学习主体进行自由反思和知识抽象；四是虚拟空间的开发理解差异性，使得其很难根据个体的态度、兴趣、爱好和认知策略进行基于环境感觉信息的知识情景生成。

（二）虚拟空间与教学认知理论的矛盾

在虚拟空间与教学认知理论的矛盾中，现有虚拟空间中游戏设计教学使得学生能力培养受到多方面的限制。主要表现在以下四个方面：一是在学生学习实验过程，虚拟空间中模拟开发的示例多，但是真实游戏情境、真实游戏任务、细致过程建模、多视角角色任务协同和真实设计交流评价表现较少，使得学生的真实问题分析与设计能力培养受限；二是在虚拟空间中游戏设计的特定示例，很难从不同的层次适应学生个体之间认知差异，使得学生的设计认知能力培养受限；三是在虚拟空间中游戏设计单一的示例通常贯穿整个设计过程，学生在示例间的设计思想迁移很难掌握，使得学生的归纳抽象思维能力培养受限；四是虚拟空间情景再现基于开发者的思维局限，难以产生符合学生个体的情景生成，使得学生的想象思维能力培养受限。

二、产业项目引导混合教学的必要性

随着信息技术各个领域的发展，游戏设计的基本理念和方法不仅局限于课堂学习和讲授中，而在实际游戏相关的产业中出现了大量的企业为迎合某方面需求进行的游戏产品的研发、创意、设计、发布和动态迭代完善。因此涌现出了大量代表的游戏平台和产品，这些又为学生游戏设计的学习提供丰富的资源。

（一）辅助虚拟空间展开教学

在游戏设计教学中，其基本的设计思想和方法需要丰富的案例来展现。产业项目能从各个层次为课程的虚拟空间教学提供平台和资源。游戏本身就是建立在虚拟空间中，不同的是产业项目能引导教学理念、设计和方法实现到真实需求的环境、平台和交互中去，实现教学理论和实践的无缝衔接。学生在学习过程中根据自身的认知来实践教学理论，开拓未成熟的产业项目，比对成熟的产业项目，自评和互评相结合，逐步完善设计理念。所以产业项目延伸了产业发展视野，丰富了教学实践内容，增强了师生和学生间的互动。

（二）多层次多视角交互教学

游戏设计教学中的一个现实问题是教学平台和实践平台在虚拟空间中难以统一。主要表现在如果都统一到以讲授和展示为主的教学平台，不能进行充分的沟通交互；如果都统一到以设计和操作为主的实践平台，不能有效地建立抽象的拓展思维。产业项目引导混合教学能提供一种双赢的方案，选择不同深度层次的产业项目植入教学平台，以“因材施教”的理念匹配不同学生的知识逻辑；以不同层次产业项目在实践平台中示范，构建抽象思维的迁移与重构；结合教学平台和实践平台，建立不同视角需求条件的产业项目引导学生基于自身环境感知的情景生成。从多层次多视角进行交互教学实践，促进理论与实践、教授与学习，以及教师和学生在虚拟和现实空间的动态互动。

三、产业项目引导混合教学模式

（一）理论基础

建构主义学习理论为教学提出指导性建议，其中的关键点是为具体的教学内容实现情景创设。因为真实的情景是复杂且交错变换的，不像书本上教学内容有明晰的思路和结构，所以要求教师提供丰富的情景信息，同时需要学生掌握足够的信息技术方法，来理清情景结构关系，丰富教学内容，达到对教学内容的理解和拓展。具体在游戏设计课程中，期望依托合适的产业项目为教学的内容和模式提供新的视角。以教学内容为主线，以产业项目为引导创立理论方法应用的实际教学双向和多个体参与交互的动态情景，促使师生相互建构认知体系，逐步拓展认知思维。

情景认知教学模式倡导关于教学过程的两个关键点。一个是强调学习认知过程中学习者的主体地位；另一个是注重教学内容活动与具体社会实践的联通性。以此为基准，认为理想的情景学习应该是以学习者的自主、协作和研究学习意义建构，同时结合学习者认知条件（经验、身份、能力、知识）逼近真实实践的方式组织教学活动。在产业项目引导的游戏设计教学实践中，以产业需求引导学生自主探索真实情景，在产业项目的实施中贯穿教学内容，学习者根据自身认知条件建构项目知识体系，在此过程中以动态交互完善情景与内容匹配，完成对思维、知识、交互和实践的理解与扩展。

（二）教学准备

产业项目引导下游戏设计的教学实践需要从教学内容规划、产业项目调研选择和混合虚拟实际教学环境构建三方面充足准备来完成教学的互动认知和情景学习与探索。

游戏设计的教学内容是根据数字媒体技术专业的数字娱乐方向的总体教学目标规划的。因为这门课程不像传统工科课程具有完整的理论体系，所以课程内容从概念历史、设计思想方法和2D 与3D 游戏实现技术三个方面组织教学内容。教师需要对内容及其相互关联有深入的理解和拓展，为建构有效的学习认知情景打下良好的基础。

实际的产业项目面向不同的应用显得多样而繁杂。在游戏设计课程中，需要依照教学内容从不同的需求场景、不同的复杂程度和不同的开发平台选择产业项目，梳理产业项目涉及课程内容要点、知识结构和技术构成，为学习认知情景提供不同角度的信息支撑。

混合虚拟实际的教学环境构建是一个动态过程。在具体教学环节的准备中需要明确产业项目和教学内容的结合点，以这些结合点建构的内容和产业实践思维结构，在思维结构的引导下，依照何种平台构建探索性、多样性和扩展性的交互认知情景。

（三）教学设计

游戏设计教学中具有引导性的产业项目是辅助教学内容情景化构建的手段和方法，也是教学过程交互认知的混合虚拟实际信息的承载体。像传统设备和理念一样承载着课程内容以实现教学和课程目标，同时又具有全景式情景构建、动态交互和思维扩展的完整过程体验探索等独特属性。结合优秀的产业项目可以进行游戏设计需求、构建、创意、思维、过程和技术的探索交互、比对评价和认知提升。

1.创设动态交互的认知情景

游戏设计教学实践中的知识体系、能力培养、思维过程和实现技术都是为促使学生在游戏设计中自身认知和理论方法的统一性。因此个体认知情感差异是教学引导的重点，也是教学实践达成的难点。传统学习中游戏的概念、流程、思维、模型和技术具有一定的抽象性。即使具有一些经典的示例说明解释，也很难在一个完整的动态交互的设计过程中体验其作用和意义。基于学习个体认知情感动态变换，游戏产业项目引导教学内容及过程，抽象与形象交互感知更加适合这个认知过程的发展与演化。以下从产业项目与实际教学过程融合设计、多层次交互教学内容设计和经典产业项目点评分析教学内容设计。

认知情景的建立初始依赖于直觉感官和思维，对于教学过程也具有同样的属性。因此，首先需要考虑产业项目与教学内容以什么样的形式结合在一起，也就是产业项目与实际教学过程融合设计。其中主要的矛盾是呈现在游戏虚拟空间的产业项目以应用需要为导向，注重用户的实际需求，而实际教学过程以逻辑结构和设计理念为目标，重在学生对过程概念的理解。因此其融合设计从两个方面进行情景建立。一个方面，对优选的多个产业项目进行系统分析，在保证项目结构完整的前提下从中提炼出对应的课程内容要点，在游戏虚拟平台上生成阶段性明晰展示的数据形式（如视频、动画、模型和场景等）。另一方面，在教学过程中以内容为指引，嵌入产业项目中涉及的教学内容，在这里注重产业背景和实际应用情景的还原。期望在保证各自相对独立的状态下，初步建立产业项目与实际教学过程融合形式。融合教学设计思路如图1 所示。在图中直线的箭头表示各项目或教学内容相对独立的结构，曲线箭头表示产业项目中与教学内容关联的部分。在拆解各项目的同时保证项目的完整性和不同部分的关联性。

图1 产业项目和教学内容融合教学设计思路

情景认知不是一个静态的过程，而是一个动态的全视角情感交互过程。从教学设计的角度，进一步考虑如何构建多层次交互教学内容设计是关键所在。在初始的融合教学设计基础之上，通过三个方面的手段和方法来建立这种动态交互关系。第一方面，在课前以不同产业项目需求引导学生搜集产业项目资料、分析产业项目和课程内容关系、深入了解产业背景，课堂开始对产业项目和课堂内容的关联性从教师和学生不同的角度进行分组讨论，引导出课堂内容的关键要点。第二个方面，在课中以课程内容为主线结构，以产业项目为示例讲解，构建学生知识体系的逻辑思维。多个产业项目在教学内容的呈现中表现出多义性和交叉性，引导学生讨论这种多义性内容表现替换属性和交叉性内容表现互补，进行思想交互和认知拓展。第三个方面，在课后，产业项目的实践虚拟平台上扩展课程的相关内容，完成基于学生自身理解的产业项目形态，动态反馈和讨论所面临的问题，及基于自身认知的解决方案。多层次交互教学内容设计思路如图2 所示，其中直线箭头指示流程结构，曲线箭头指示多层交互对象与结构。

图2 多层次交互教学内容设计思路

选择产业项目引导教学内容主要考虑两点，一是产业项目能为教学内容提供虚拟和实际的应用情景，二是按照教学内容学生可以根据自身的认知前提对产业项目进行综合分析、比对和点评。因此，经典产业项目点评分析教学内容设计显得尤为重要。游戏设计的概念、理论、方法和技术不仅限于在娱乐中应用，在工业工程和自然科学等领域也有着广泛的应用前景。因此从三个视觉对学生教学内容实践进行点评。第一个视角是游戏本身的娱乐属性，从可玩性、平衡性、自由度和操控性进行评价。第二个视角是游戏理念在工业工程中的迁移，从原理再现、模型虚拟、数据驱动和反馈控制方面进行评价。第三视角游戏技术在自然科学研究中拓展，从创意模拟、理论开拓、柔性变换和虚拟生成方面进行评价。产业项目点评分析教学内容设计如图3 所示，其中表现出教学设计中考虑的角度和设计方面。

图3 产业项目点评分析教学内容设计思路

2.学情变化动态调整

在游戏设计教学实践过程中，突出教师和学生以产业项目为引导教学内容的动态认知交互机制。以产业项目弥补教学内容的应用情景缺失，以教学内容主导产业项目选择和取舍，以产业项目拓展学生学习内容实践，以教学内容辅助产业项目思路逻辑生成。学生对教学内容认知体现在教学过程各个方面，深入影响着产业项目与教学内容的交互结合，主要体现在以下两个方面。

第一方面，根据产业项目所涉及的结构组成、技术难易、知识邻域和多样需求，对产业项目引入教学内容进行初步取舍。但是，在教学过程中学生兴趣、认知水平和知识结构有明显的差异性。通过问卷和投票方式对学情初始评估，进一步对产业项目进行优选。在教学实践进行中，通过测试和讨论动态的优化调整产业项目对教学内容的切入点。使产业项目、教学内容和学生自身状态动态地融合，提升教学效果和实践水平。

第二方面，从产业项目实际的应用背景出发，以教学内容逻辑为主线，注重学生自主设计开发能力的培养。学生建立认知体系、思维方法和技术理论需要一个严谨的教学过程，这个过程有一定阶段性，而学情在不同阶段体现的内容不同。在这些不同的阶段不仅要关注到产业项目的选择，更加重要的是依托产业项目建立教学内容逻辑符合学生的思维和认知规律。在教学中注重学生游戏理论和方法体系建立，在产业项目实践中注重学生游戏开发和流程实现。针对不同学生个体，分类引导点评反馈。通过实现教学内容和逻辑思维的深度契合，提升学生思维和认知的拓展。

（四）教学效果

在产业项目引导模式下游戏设计混合教学探索的基础上，依照数字媒体技术专业开展的游戏设计课程为例，选用游戏娱乐产业项目（图4）、数字孪生工程项目（图5）和科学实验仿真工程项目（图6）。这些项目都是产业上较为成熟的或有一定知名度的。通过问卷调查反馈和知识能力测试对2018 级数字媒体技术专业学生进行学情分析。

图4 游戏娱乐产业项目——网球体感游戏

图5 数字孪生工程项目——楼宇孪生系统

图6 科学实验仿真工程项目——心脏功能仿真交互

首先，通过问卷调查反馈，了解产业项目引导模式下游戏设计混合教学的效果，分析此模式下对学生学习、思维和认知产生的影响。95%以上的学生对产业项目引导的混合教学模式感到耳目一新，且能积极投入课程的学习中去。约80%的学生认为能从产业项目和教学内容的交互中快速地领悟思维、知识和技术的运用；约60%的学生认为游戏技术的工程应用极大促进了数字时代的变革，深入影响到了社会、经济和生活的各个方面；约20%的学生认为虚拟空间和实际空间的结合，激发了它们创新思维的新境界。大部分学生认为产业项目引导模式下游戏设计混合教学的兴趣点较多，对知识灵活运用、思维全领域拓展和实践技术能力提升有很大帮助。

其次对产业项目引导模式下游戏设计混合教学的教学效果进行知识能力测试比对实验。分别在18 级数字媒体技术57 人（采用此模式进行教学实践）和17 级数字媒体技术31 人（未采用此模式进行教学实践）两个教学年级中进行数据比对。这些数据包括实验、课中的两次测试平均成绩比对，成绩评定过程包含教师打分、自评打分和互评打分。从表1 成绩数据比对结果来看，18 级比17 级的实验和期末测评成绩效果较好，说明产业项目能助力于实践课程的实施。而中期测评中17 级比18 级的成绩好，说明课程初期设计的概念较多，产业项目中能形象化这些概念，但是同时具有一定限定性，抽象的思维能力应在多产业项目同一概念中进行拓展。总体来说产业项目引导模式下游戏设计混合教学对学生学习、思维和认知产生积极的影响。

表1 两个年级的测评平均成绩比对

四、结束语

游戏设计是大学数字媒体技术专业的一门重要的专业课程，其综合涵盖了数字媒体技术的方方面面。同时课程自身具有在虚拟空间实现的天然属性，和在各个领域应用的广泛空间。因此，结合产业项目引导课程进行动态交互的混合教学，创立了课程设计、学习和实践的新思路，激活师生两方互动和学生参与学习实践的热情。在教学中实现了产业项目和教学内容融合、多层次交互教学内容设计和产业项目点评教学内容分析的多样化教学形态、方法和手段，使得教学效果不断增强和优化。