游戏教学法论文范例6篇

游戏教学法论文

游戏教学法论文范文1

一、孩子的天性

每当我问学生你最喜欢做什么事情的时候,孩子的回答只有一个字——玩。我问:“玩什么呢?”学生回答:“玩游戏啊!”玩才是孩子的天性,当一个八九岁的孩子,一天除了上课、做作业,如果遇到学生拖拉了一点,临近放学都没有写完。

看着那一张张惨兮兮的笑脸、看着那一双双泪汪汪的眼睛,我们这样的教学真的有意义吗?“认认真真的学习,开开心心的玩耍”才是教师对孩子的期待。我们要懂得孩子的天性、利用孩子的天性,让学生多玩一点。

二、小学数学趣味性的游戏教学法

曾经有人说过:“没有趣味性的游戏,是没有生命力的游戏。”任何游戏都离不开有趣的形式,数学游戏也在其中。但是,在设计游戏的形式的时候,首先必须抓住学生的心理特点以及认知水平,将抽象化的数学知识具体化、趣味化以及游戏化,让学生在游戏中玩耍、学习,学习兴趣自然而然就提高了。

例如:在课堂中,让学生学习20以内的加减算法的练习当中时,我设计了一套小游戏——几个伙伴背着竹篓才蘑菇:利用多媒体,设置出一片蘑菇地。在《小背篓》与《采蘑菇的小姑娘》的音乐中,当他们来到蘑菇地,我会问:“小伙伴们背着竹篓在蘑菇地做什么呢?谁愿意和他们一起游戏呢?”学生们都把手举的高高的,我点了几个学生出来采蘑菇,其余的学生则一起唱歌。这样即达到了练习的目的,也能够活跃课堂的气氛。

三、小学数学数学性的游戏教学法

在数学教学中,要有一定的针对性。玩耍是孩子的天性,孩子喜欢游戏,将游戏融入课堂教学中,能够提高学生的学生兴趣。但是游戏不是随便设计就可以的,需要符合数学教学的主要任务,将游戏内容与教学的知识点结合在一起,让游戏起到辅助教师教学的作用,同时能够促进学生在快乐中学习知识。

例如:在让学生认识“0”这个数字时,我在课前想了一下,上课的时候在讲台上方了5个盒子以及10颗玻璃球,我请上来了5位同学,要求他们依次放入4、3、2、1个玻璃球,前面4个学生都完成了任务,但是第5名同学没有玻璃球。我就问他:“你盒子里面为什么没有呢?”他回答:“没有玻璃球了,而且他们都放到1个了,下面不知道。”我就将之引入正题:“没有了,可以用什么来表示呢?这就是我们今天学习的主要内容。”在游戏的关键时刻,引入知识内容,学生能够在紧张中愉快的学习。

四、小学数学启发性的游戏教学法

在为学生设置游戏时,要设计一些需要学生克服、扫除一定的障碍才能够完成任务的要求。只有在游戏中设置一定的难度,学生才会受到启发,才能去克服难关。

例如:在教导学生“用6的乘法口诀求商”时,我设计了一个“拔萝卜”的游戏。在讲完了拔萝卜的故事后,却发现地里面还有一个萝卜,这是什么原因呢?在提出问题后,适当的让学生对新旧的知识进行辨析。原来啊,这个对萝卜的算法里面需要用“6的乘法口诀求商”的方法,这就是我们这一堂课程的主要内容。这就为设计“6的乘法口诀求商”做出了铺垫。在愉快的学习情境中,学生学的轻松、教师教的自然。

五、小学数学生活性的游戏教学法

“兴趣是学生最好的老师”,在设计游戏时,要充分考虑学生的年龄以及认知规律,作为老师,要紧紧的抓住学生的思维,让学生在游戏中探索、思考,有效的激发学生思维动力,进一步的培养学生的思维的创新能力。

游戏教学法论文范文2

【关键词】游戏教学法 博弈论

项目支持:陕西省教育科学“十二五”规划项目:双语教学“多位一体化”教学方法研究(SGH140755)。

引 言

博弈论是研究策略性决策行为的社会经济科学分支,提供一种思维方法,帮助在互动行为中的行为方提高发现和引用有效策略的技能[1]。博弈的思想起源于游戏,数学家冯・诺伊曼运用数学模式研究游戏者应该如何在游戏中选择自己的策略,奠定了现代博弈论的基础[2]。由于博弈论和经济学的基本假定相同,强调个人理性,所以博弈论在经济学中获得了最广泛、最成功的应用,博弈论已成为经济分析最合适的工具之一。目前,博弈论课程作为相关本科专业的选修课,开设时间尚不长。授课方式以教师讲授理论为主,不利于激发学生的独立思考。加之博弈论的研究过程和分析方法一定程度上依赖于数学工具,需要一定的数学基础,学生在学习时觉得抽象有难度,课堂教学普遍沉闷、乏味[3]。因此,博弈论的课堂教学方法急需创新和改革。

游戏教学法

游戏教学法是游戏和教学的结合体。游戏是在某一固定的时空范围内进行的一种自愿的活动,其规则是游戏者自愿接受的,但又有绝对的约束力[4]。就游戏的内在精神而言,教学可以成为游戏。

最早对游戏法进行系统阐述的是德国哲学家康德。1952年教育和发展心理学大师皮亚杰将游戏理论延伸到教育学领域。1976年日本索尼公司在学员培训中创立管理游戏。此后许多世界知名大学相继将管理游戏引入课程教学[5]-[6]。1996年北京科技大学率先引入管理游戏,国内一些学者从理论角度探讨游戏教学法的可操作性[7]-[8];另一些学者从实践角度,将游戏教学法应用到历史、体育、管理学等诸多课程中[9]-[10]。然而,却鲜见在博弈论课程教学中引入游戏教学法。

博弈起源于游戏,无论是其英文原名(Games)还是中文翻译(博和弈是中国古代的象棋和围棋),都体现了与游戏的关系。博弈论课程主要分析互动行为,论文提出在课堂教学中引入互动性很强的游戏教学方法,并实施一个具体的课堂游戏,让学生充分参与到游戏和学习活动中,期望这种新的教学方法对博弈论的课程教学有所裨益。

“选字母”游戏的设计实施

游戏互动教学法主要用在课堂引入或重难点讲解过程中,设计一些让学生参与其中的实验性游戏,在游戏中独立思考,组织策略,得到游戏结果,进而讨论、反思,学习理解理论知识。

1.游戏设计。博弈的组成要素,是理解和分析博弈过程的基石。在博弈论的首次课程中,作为课程引入,设计“选字母”游戏,引入介绍博弈基本要素、静态博弈的得益矩阵等知识。通过游戏激发学生对该课程的兴趣,加深对博弈组成要素知识点的理解。

2.游戏参与。给定游戏规则:学生互不商议参与游戏,字母a、b二选一。之后将随机把学生分为两人一组,根据得分判断胜负:同选字母a各得2分,同选字母b各得3分,不同选择时选a得5分,选b得1分;两人中得分高者胜。给学生充分的时间理解规则,同时在纸上写出自己所选择的字母。

学生独立思考选择后,随机挑选两位同学为一组判断胜负。为增加参与性和趣味性,可随机多选择几组同学,判定胜负。

3.游戏讨论小结。游戏暂时告一段落,请几位同学阐述自己选择的理由,进而分析游戏,讲解知识点。

首先,引导学生分析游戏构成,借以学习博弈的基本要素。完成游戏需要有参与游戏的人和游戏规则。游戏参与者在博弈中称为“博弈方”。游戏规则是所有参与者都了解的内容,在博弈中称为“信息”。游戏规则 “字母a、b二选一”,规定了参与者在游戏中可以选择的行为,在博弈中称为“策略”;游戏要求所有人同时作出选择,即规定了游戏的参与顺序,在博弈中称为“次序”;得分标准即个人在游戏中所得的结果,在博弈中称为“收益”。进而具体讲解博弈的基本构成要素:博弈方、策略、信息、次序、收益。

其次,在这个简单的博弈游戏中,个人的收益依赖于自己和对手的选择。引领学生用表格的形式表现游戏结果,下图1为自己的收益,图2为对手的收益:

观察发现两个表格基本一致,为表现更简便,引导学生将表格合二为一,用数组方式表示收益:第一个数字表示左侧博弈方收益,第二个数字表示上侧博弈方收益,如下图3。图3所示的表格即是博弈的基本表达形式“得益矩阵”。

至此,通过“选字母”游戏,在轻松的学习氛围中,学生已经基本掌握了博弈的基本要素及得益矩阵的表达方式。过程简洁易懂,可让学生通过自己总结完成,以达到这节课游戏教学的教学目的。

最后,还可以提出思考问题:在考虑他人的策略下,如何选择,可以使得自己的得益最大?如果游戏允许两人商议,又应该如何选择?通过开放问题的设置,引发学生思索讨论,为后续个体理性、集体理性、博弈求解等知识点作好铺垫。

游戏教学法实施过程及原则

1.根据教学内容,选择并设计合适的游戏。游戏教学中,课前游戏设计是关键,主体是教师,应在对课程内容充分理解和全盘把握的基础上,确定游戏教学实施的章节和知识点,进而设计游戏。课堂游戏的设计,一方面要与知识点相关联,另一方面要有一定的趣味性和群体参与性。游戏是一种辅助教学手段,课前应准备相应的游戏道具,细化游戏规则。原则上游戏应简单易行,灵活可调整,易于实施,结果便于分析。同时,应充分考虑到游戏过程中可能出现的各种情况,做好准备方案。

2.课堂游戏引入。教师要在合适的时机介入和结束游戏,避免学生只关注游戏而忽略知识点。根据知识特点和游戏规则,合理组织学生,分小组或个人参与游戏。游戏进行之前,教师介绍游戏的基本内容,阐明游戏的基本规则,可执行的基本行为。结合实际情况,帮助学生理解和分析游戏中隐藏的信息和行为方的可选策略,对一些较有难度的策略,给予提示和简要分析。

3.游戏体验。游戏参与实施环节主体是学生,在理解规则的基础上,独立思考,独立决策,理性分析,给出自己的游戏方案。游戏过程中,教师暂时不再是知识的传授者,而是游戏的主持人或参与者,要营造宽松、自由的环境,让学生充分发挥主动性参与其中,体会游戏带来的乐趣。

4.游戏结果分析讨论。博弈研究的是相互影响的决策行为,其结果依赖于博弈方的不同选择。因此游戏的结果,由于参与者的不同行为而呈现多样性。教师应引导学生一起思考其他人的行为策略,讨论各自的行为对游戏结果带来的影响。必要时还可将游戏进行多轮,在其中体会不同策略组合下的不同游戏结果,讨论导致不同游戏结果的原因及博弈结果的影响因素。

5.游戏总结评析。对游戏结果的分析讨论和反思,是课堂教学组织的重点。有些学生可能只享受了游戏的乐趣,却没有思考其中的知识。教师借助游戏讲解相应的知识点,结合游戏的组织完成过程,充分理解其中包含的博弈基本思维方式和分析方法,利用游戏帮助学生理解理论。通过这些游戏性的实验,提高学生的兴趣,然后针对不同实验结果,教师逐步切入主题并解释分析。有老师深入浅出的讲解,再加上亲身体验,学生对知识的理解将更深刻。

进一步,还可以让学生尝试用所学的知识分析游戏,思考如何在游戏中更理性地给出行为策略,以获得最好的结果。引导学生理解理论体系和博弈的思维方式,体会合作意识对博弈结果的重要影响。

结 论

博弈论是一门理论及应用性均较强的课程。论文尝试在课程中引入游戏教学法,打破传统单一的教学模式,以游戏为桥梁,让学生充分参与到学习活动中,促使学生主动学习,培养学生独立分析问题情境、独立探索思考策略的习惯和能力,同时在模拟游戏分析的过程中,感受理性与合作的重要意义及实施过程,自发在学习生活中运用博弈的思维模式,形成一种新的思维和行为方式。游戏教学法作为一种新的教学方法,在其组织过程中,对课堂的掌控还有待于在实践中进一步探索和完善。

参考文献:

[1]张维迎:《博弈与社会》,北京大学出版社。

[2]尉洪池:《博弈论和语言游戏》,《外交评论》2013年第1期,第126-138页。

[3]李太龙:《博弈论公选课的教学内容与方法探析》,《教育探索》2012年第1期,第42-44页。

[4]周建平:《游戏教学观论要》,《教育理论与实践》2002年第22期,第56-59页。

[5]Pearson P, Webb P. “Improving the quality of games teaching to promote physical activity”. Journal of Science and Medicine in Sport. 2006,9(1):11.

[6]Demirbilek M, Tamer S L. “Math teachers’ perspectives on using educational computer games in math education”. Procedia-Social and Behavioral Sciences. 2010(9):709-716.

[7]蒋璐:《游戏教学中的个性化与社会化的统一》,《中国教育信息化》2010年第8期,第16-18页。

[8]张臻、张世波:《从熵的角度反思游戏教学》,《教育理论与实践》2011年第31期,第51-53页。

[9]侯雁飞:《美国数字游戏教学模式对我国历史教学改革的启示》,《教育科学》 2013年第29期,第82-85页。

游戏教学法论文范文3

关键词 教育游戏 网络游戏总结与思考

中图分类号:G434 文献标识码:A

The Development Review and Thinking about Educational Games

ZHANG Xuan

(School of Education Science, He'nan Univesity, Kaifeng, He'nan 475001)

Abstract This document through the analysis of the background of the development of education game at home and abroad and the present situation, the existing education on the development of the game, this literature to find the relevant problems, and explain that some of my own thinking and ideas.

Key words educational games; net games; summarize and thinking

0 引言

网络技术、电脑游戏的普及,使广大教育工作者和部分学生家长已经认识到了正确处理学习和游戏之间的关系将对学生的学习产生重要的影。加之近年来人们对教育游戏的关注度逐年提高,教育游戏势必成为教育界研究的热点。

目前就教育游戏的种种分析研究来看,国外教育游戏开发的比较早,现在已经形成完整成熟的开发、运营体系。我国在应试教育环境下,迫于升学压力对教育游戏的认识比较晚,加之网络游戏日前如此火爆,到目前为止教育游戏的整体研究水平还属起步阶段。由于知识和认识上的差距,忽略了对教育游戏精髓的挖掘,也导致至今还未有一款能被大众认可的教育游戏产品。如何突破教育游戏发展的瓶颈,实现真正意义上的教育与游戏的结合,改善传统的教育教学方式,这些都是制约教育游戏发展的重要问题。但是教育游戏在我国是一个艰难曲折的发展过程,从教育游戏被提出到后来主流游戏的“清淡”版本的提出,再到后来“轻游戏”一词的产生,让我们看到了教育游戏的未来和希望。

1 研究背景和意义

不管是教育工作者、学生还有家长,大家希望看到的结果就是希望学习者通过使用教育游戏,在游戏的过程中学到特定的知识,或者说达到某种教育目的,比如可以用来帮助学生学习,或者使学生的学习更有趣生动,可以实现“做”中“学”,从而提高学生各个方面的能力(包括解决问题、协作学习、领导力等)。但是能产生这种效果太难了,对于老师、家长或者学生而言,传统观念上会认为学习和娱乐从某种意义上说本来就是背驰的。我们会发现在实际教学中,尽管教师期待教育游戏能对学生的学习行为进行有效的调节和制约,实现具体的知识导入、训练、巩固及评价等教学过程,保证教学目标更好地实现。但是由于教师本身对于游戏知识的局限和教育游戏本身的设计运营,还有目前大部分学生对于网络游戏的偏好、对比等各方面的问题,使得教育游戏和课程最终无法有机结合起来。要么只是草草使用,并没有对游戏使用效果进行反思和总结。为什么网络游戏对青少年学生有那么大的吸引力而教育游戏没有?教育游戏在校园的应用中为什么会出现那么多的困难?

研究教育游戏的发展是具有重大意义的,理论上能够进一步全面深入地认识教育游戏中已存在的现有理论,用游戏理论丰富和完善已有的教育游戏理论;实践上能够为今后的教育游戏化提供参考,为游戏教育化的实现提供可能,并且能够提高学生对于游戏化学习的兴趣,培养学生新的学习思考方式。对于已经沉迷网游的学生也有一定的帮助,同时对教育游戏今后的设计、开发和应用和评价等方面提供帮助。与此同时,促进教育技术实践在校园中的应用,使教育技术研究者的开发成果应用到教学实践中,推动全面的教学改革,从而真正实现教育技术的宗旨。

2 相关文献研究综述

教育游戏的理论和发展也是教育技术的一个重要组成部分,教育游戏发展的好坏也是教育技术实践在学校教育教学改革中发挥作用的体现。然而一种新的教育教学方式在学校的改革进程中还是会出现诸多的阻碍和困难因素。如何解决这些问题,实现“教育性”和“游戏性”的平衡,是目前国内外教育游戏领域研究的重点也是比较缺失的部分。国外对教育游戏领域的研究较早,教育游戏的开发应用也先与我国,因此文献综述部分主要借鉴国外的一些理论和发展上的经验与研究成果并且结合了网络游戏的发展现状。最近几年我国教育技术学者也开始密切关注这一领域,并取得了一定的经验和成果。

笔者以河南大学图书馆、北大读书馆、中国知网、独秀学术搜索为主结合教育博客、Google学术搜索等搜索平台,搜索相关国内外文献资料,经过梳理,综述如下:

2.1 教育游戏的定义和概念界定

“教育游戏”的定义比较宽泛,而且在“教育游戏”和“非教育游戏”之间并没有特别鲜明的界线。某些游戏虽然不是专门为教育目的而设计,但是有较强的教育意义,也可以纳入教育游戏的范畴。

本文中将“教育游戏”定义为能够培养游戏使用者的知识、技能、智力、情感、态度、价值观,并具有一定教育意义的计算机程序,它由游戏设计和制作人员创作、具有教育和娱乐目的,它可为游戏者提供包含一定教育内容的游戏环境,游戏者在此环境中可进行游戏活动。它可以是专门为教育开发的游戏,也可以是具有教育应用价值的商业游戏,包含模拟和虚拟现实。

2.2 教育游戏国内外发展研究综述

2.2.1 国外教育游戏发展研究

国外尤以西方在游戏进入教育的路上己经走得比较远,这与他们对游戏本身的研究起步较早是分不开的。通过对外文文献整理发现,国外关于教育游戏的研究主要从两个方面展开:教育游戏的理论研究和教育游戏的实践研究。理论研究主要可以分为三个方面,即网络游戏的教育价值、教育游戏设计开发理论以及教育游戏的评价研究。实践研究比较火爆,主要集中于学校与企业相互合作,设计制作并应用各种教育游戏。

2.2.2 国内教育游戏发展研究

国内关于教育游戏设计的研究起步较晚。但是也取得了一定的成果。其中理论研究如万力勇(2006)等从心理学中的流体验理论和体验式学习理论角度,探讨有意义的和参与性强的教育游戏设计方法,并呈现出体验性游戏学习模型。陶漪和恽如伟(2008)从精神分析理论、认知理论及需求层次理论入手,对教育游戏设计的相关理论进行了概述与分析。汤跃明、张玲(2007)从游戏与教育融合的观点出发,提出设计教育游戏的五项构思,即在模拟世界里提供机会和结果、区分角色并对专家进行分类等。范良辰(2008)从角色理论、沉浸式情境认知理论等对RPG教育游戏的设计提出了一个构建模式。相关实证研究也出现,如尚俊杰(2008)等运用个案研究的方法,对开发的“VISOLE”教育游戏项目中个案的游戏化学习行为特征进行实证研究。另外,国内的一些对于网络游戏的价值研究也有很意义,比如张开文、周颜玲、孙禄华(2008)提出从网络游戏中发展轻游戏,余英等(2005)分析了网络游戏教育潜质的价值,以虚拟学习环境为应用范例,分析了一个游戏学习环境。李佳等(2005)对于网络游戏教育功能的探讨,指出应该用过家长学校、社会三方面对青少年共同引导来充分发挥网络的教育功能。赵玉青(2007)提出了对网络教育游戏的再思考,从网络游戏的定义出发,对网络游戏应用于教育教学优势的进一步分析之后,指出了网络游戏应用于教育时应处理好的关系。杨卉等(2006)提出的网络游戏与教育融合的游戏化社区探究也有很意义。尚俊杰等(2005)“轻游戏”的提出和系列研究,指出轻游戏=教育软件+主流游戏的内在动机,到后来发现教育游戏面临的障碍和困难,再次论证了发展轻游戏的必要性。

3 总结与思考

在数字时代,教育游戏作为一种寓教于乐的新方式,其广泛的应用前景正日益受到人们的关注。综上所述, 笔者认为教育游戏的发展方向也几乎可以归纳为两大类:一类是实现教育的“游戏化”;另一类是实现游戏的“教育化”。(如图1所示)

图1 教育游戏发展研究示意图

目前大多数人做的只是前者的研究,后者的研究只是有提及。而对于前者的研究,很多时候都在强调加入网络游戏的内在动机,至于这些主流的内在动机是什么,在网络游戏里是如何体现的,具体应该如何融合到教育游戏中并没有一个具体的案例分析。加之绝大多数搞学术理论研究的专家都没有亲身体验过网络游戏,对网络游戏的本身并不是很了解,所以本研究的后期希望通过一些实例分析,以亲身体验来充分证明网络游戏中到底有那些成分可为教育游戏所借鉴。同时笔者通过思考发现,是否可以寻找另一种出路,即把游戏教育化,比如通过“轻游戏”和“娱教游戏”(笔者在文中提出的新名词,把这里的“娱教游戏”定义为网络游戏加适当的教学内容)的相结合,即通过一种双管齐下的方式来促进教育游戏更好的发展,无论是教育游戏化或游戏教育化在设计、应用和实践方面都会存在不小的困难和难题,但是通过教育技术研究者们的共同努力,在不久的将来一定能够实现一款同网络游戏一样成功的教育游戏为教育所用。

参考文献

[1] 张琪,陈琳.我国教育游戏研究述评及展望[J].开放教育研究.2009(5).

[2] 尚俊杰,李芳乐,李浩文."轻游戏":教育游戏的未来和希望[J].电话教育研究,2005(1):24-26.

[3] 彭剑飞.左手教育,右手游戏[M].北京:经济管理出版社,2010.

[4] 程君青,朱小菊.教育游戏的国内外研究综述[J].现代教育技术,2007(7):72-75.

[5] 万力勇,赵鸣,赵呈领.从体验性游戏学习模型的视角看教育数字游戏设计[J].中国电化教育,2006(10):5-8.

[6] 陶漪,恽如伟.教育游戏设计理论的分析与运用[J].远程教育杂志,2008(2):75-78.

[7] 汤跃明,张玲.对教育游戏设计的初探[J].中小学电教,2007(4):27-29.

[8] 范良辰.RPG电子教育游戏设计模式的构建[J].远程教育杂志,2008(6):71-75.

游戏教学法论文范文4

游戏是自然界中最普遍的活动之一.自古以来,人们学会了在快乐的游戏体验中不知不觉地掌握本领。因此。从某种意义上说,游戏也是学习活动的一种。在信息时代,数字游戏及相关产业得到了长足的发展。与此同时,尝试借助数字游戏为载体,以达到开发智力、提高技能、传授知识、培养正确价值观等目的的教育游戏也应运而生,其学术研究气氛也日益浓厚。

二、文献概况

在维普、万方及知网数据库中检索2Oo0年到2011年题名或关键字包含“教育游戏”的论文.可得到千余篇相关度很高的学术文章,涉及的学科涵盖了计算机、互联网、教育以及信息管理领域等。从研究目的及内容上看,这些文献大体从以下几个方面展开研究:发展综述、理论探索、设计方法、技术工具、应用实践以及调查分析等。发展综述类文献旨在研究并分析近年来国内教育游戏的总体发展概况,从各个角度综合地、客观地看待教育游戏,侧面地论证了两者结合的可行性和重要性:理论研究类文献主要探讨教育游戏的概念和本质,并基于认知主义、建构主义等学习理论和游戏理论,从宏观上分析学习与游戏之间的关系,试图找到教育性与游戏性两者之间的平衡点,其研究涉及到心理学、教育学、社会学、信息学等领域:而设计方法类文献则从微观角度人手,对教育游戏具体的设计方法和过程进行研究并建模.研究内容包括如何设计游戏任务,如何调动学习动机,如何增加沉浸感、如何设计知识应用情景、体验路线以及反馈奖励机制等:技术工具类文献主要研究教育游戏开发中的关键技术、创作工具或模板,为产品设计提供必要的技术支持:应用实践类文献往往以某一领域为例,针对某个学科,研究教育游戏应用方法和意义。或者针对具体的某类受众,开发教育游戏应用系统,并对其进行评估。除此以外.还有一些文献则是以调查为主要手段,以某一特殊领域或特殊人群为对象,考察其对教育游戏的需求,或者研究教育游戏在不同受众群体中的应用效果以及产生的社会效益。从数量比例上看.上述六类不同侧重点文献的所占比例大致为:发展综述类占12%、理论研究类占28%、设计方法类占27%、技术工具类占3%、应用实践类占28%,、调查调研类占2%。理论、设计方法和应用实践是本领域研究的重点。从发表时间来看,大部分文献集中于2005年到2011年,体现出教育游戏研究在最近几年呈加速发展趋势。

三、发展综述类

综述类文献是了解并把握整体研究动态的有力工具。魏婷、李艺等人以国际化的视野梳理了不同学习理论对教育游戏设计思想的影响,并以教育与游戏平衡为主线,介绍了国际主流的平衡化设计思想和结构设计方法。IlJ阳嵘莎等人选取了国内CNKI上1999年到2009年之间218篇教育游戏相关文章。从时间分布、研究内容、研究重点、作者所属单位和区域上进行了详细分析,指出了国内相关研究在用户分析、效果评估方面的不足,并给出了关注国际、立足本土、拓展主题、校企合作等方面的建议。[21综述类文献基本都认为2005年左右是教育游戏研究加速的重要时间点,研究重心也逐步从探讨教育游戏的价值逐步转移到设计理论和方法创新上.但截至目前国内依然缺乏广泛认同和普遍应用的教育游戏设计模型及工具。

四、理论研究类

理论研究类文献主要从教育游戏的概念和本质出发,归纳其特点,对其进行分类,分析各种学习理论对教育游戏设计的影响,并基于学习理论展开教育与游戏之间辩证关系的探讨。对于教育游戏的概念,赵海兰、祝智庭从狭义和广义两个维度给出了定义:“狭义上的教育游戏是指教育性和游戏性整合在一起.在玩游戏的过程中所产生的自然教育效果”;“从广义上来讲教育游戏是指具有教育素材和游戏性因素的所有的教育软件”。而《中国远程教育》市场研究室提供的《教育游戏产业研究报告》中,则将其定义为能够培养游戏使用者的知识、技能、智力、情感、态度、价值观,并具有一定教育意义的计算机游戏类软件。[41前者强调了“教育软件”,后者则落脚在了“计算机游戏类软件”上。这便引出了关于教育游戏的本质讨论,即教育游戏是“游戏化的教育软件”还是“具有一定教育意义的计算机游戏”?教育性和游戏性哪个更重要?其中,有些研究通过分析教育游戏与普通游戏、教育游戏与教育软件之间的共同点和不同点.得出了教育游戏的本质并非单纯强调教育性重要还是游戏性更重要,而是两者从形式到内容上的结合。例如.张文兰等人通过比较游戏与教育各自的不同本质,提出了教育游戏的本质是吸取了教育的外在不独立性和游戏的内在自由性,即外在的游戏形式和内在的教育内容的结合。[51更有研究者从学习理论和游戏理论人手。探讨教育性和游戏性在形式和内容上的高度整合。认为早期的行为主义影响下的教育游戏,主要强调建立基于“刺激一反应”的学习行为,但游戏任务太过简单.“游戏性”不够;而基于认知主义和建构主义学习理论的教育游戏,更注重了学习动机的设计.强调了学习者具有主导地位,是知识转化为能力的主动建构者。这种学习理论下的学习行为与游戏中的体验行为有着相通之处。虽然不同学者出发点不同,但几乎所有的研究都强调了教育游戏的基本特征:(1)教育性,即以发展个体为目的,不同于一般游戏的“休闲娱乐”目的;(2)以游戏作为表现形式.区别于普通教育软件或平台中知识的直白、单一的表示;(3)软件系统,即限定了概念的本质为软件系统.而非其他日常游戏活动。此外,赵海兰等人还分别从内容、受众等方面,对教育游戏进行分类。就内容而言,有以“课程学习”为内容的教育游戏。也有为“专门知识或技能培训”而开发的游戏;从游戏对象角度来看,教育游戏又可分为儿童、青少年、一般人和特殊群体类。[3]这些分类的研究对教育游戏的设计提出了不同的要求。

五、设计及建构方法类

近年来教育游戏的系统设计及构建方法方面的文章大量涌现,关注的是微观上各个设计环节中的细节问题,而“游戏性”和“教育性”的平衡点问题最终也体现在这些细节的设计上,包括:游戏主题设计、游戏场景设计、游戏任务设计、游戏规则设计、关卡设计、参与者角色设计和情感设计等等。这些常见于一般游戏的元素,如何植入知识,并且不失原来的游戏味道是大家研究的重点。魏婷从Amory等人的游戏对象模型GOM(GameObjectMode1)tn出发,探讨了教育游戏设计过程中如何解决游戏性和教育性平衡问题。GOM模型包含九大对象,并分属于游戏空间、视觉空间、要素空间、人物空问、问题空间五个空间。每个对象都有相应的抽象属性和具体属性.可以借此来理解和处理教育游戏中的娱乐性和教育性的平衡关系。设计过程中运用抽象属性来体现教育性.开发过程中,基于具体属性来实现游戏性。这种GOM的设计充分体现了建构主义学习理论中的情境学习、合作学习以及挑战策略三个方面的内容.因此为教育游戏的设计提供了思路:学习目标与故事情节的融合。活动与场景的统一,故事情节与任务难题的联结。李彤彤等人从本能层、行为层和反思层三个层面提出了教育游戏设计模型的情感化设计,[9]即“人的情感赋予教育游戏的设计过程中,同时给学习者带来积极的情感体验”。作者认为游戏界面设计精美,给人很好的视觉享受是本能层的目标:通过学习者的努力获得游戏的成功而伴随的“成就感”和“愉悦感”是行为层的情感目标:而反思层则是“在用户内心产生的更深度的情感、意识、理解、个人经历、文化背景等种种交织在一起所造成的影响。这是一种被提升的、复杂的情感”。因此.一个优秀的教育游戏一定在教授知识的同时也应赋予一定的情感因素,传递给人积极向上的情感体验。情感设计包含教学的情感设计和游戏环境设计的情感化。即将枯燥的知识赋予一定的情感,游戏界面情感化,游戏任务情感化、交互情感化等。宋敏珠等人通过分析学习动机、流体验、有效学习环境和教育游戏之间的内在联系,构建了一个以创设有效学习环境为取向.通过流体验激发学习动机的“EFM教育游戏设计模型”。㈣马颖峰等人针对教育游戏设计中沉浸感缺失问题。以非常流行的开心网为例,从社会、认知和情感三方面对沉浸感进行了深入分析,探讨了如何增强教育游戏沉浸感的途径。李敏从教学设计的角度建议:游戏任务的设计要“明确”、“灵活”、“形式多样”、“具有创新性与娱乐性”、“要有奖励”等特点。这与普通教学软件中单纯以得分多少作为学习任务区别很大。她还提出游戏规则要使学习者具有很强的自主支配感,不受很大约束,能发挥自身的创造力和想象力。02]汤跃明、张玲通过几个实例,提出了“把模拟转换成模拟游戏”、“争夺的活动空间”、“在模拟的环境中运用信息解决复杂问题”、“在模拟世界里提供机会和结果”、“区分角色并对专家进行分类”、“利用分工与合作制定计划并完成任务”等教育游戏设计策略。作者还提出,逐渐提高复杂度、增加界面的友好、增加分工协作机制等都是设计环节中可借鉴的经验。[131值得注意的是。目前依然缺乏清晰、完整的设计理论体系,也不存在成熟的开发框架来全面指导教育游戏的设计和开发。

六、关键技术与工具类

目前,游戏的开发多采用游戏引擎来完成。游戏引擎是指一些已编写好的、可编辑游戏的工具系统及一些交互式实时图形程序的核心组件。玩家所体验到的故事情节、场景、交互操作、关卡、音乐、特效等内容都是由游戏的引擎直接控制的。游戏引擎一般由多个骥子系统组成,包括渲染、场景管理、人工智能、粒子系统、音效、输入输出等。不同文献探讨或研究的技术方案并不相同,比较常见的用来开发教育游戏的引擎或软件工具平台包括:美国MarkOvermars公司推出的GameMaker、日本Enterbrain公司开发角色扮演类游戏制作工具RPGMaker等,这类工具易用性强.非常适合不熟悉游戏底层开发技术的教育人士使用:FLASH提供了ActionScript脚本语言和强大的交互功能,也非常适合制作小型的教育游戏:Torque3D、Unity3D、Virtools、BigWorld、Unreal等商业游戏引擎的价格从几百美元到百万美元级别,适合具有一定技术背景的团队使用;DirectX、OpenGL以及O—GRE(Object—OrientedGraphicsRenderingEngine)+CEGUI(CrazyEddie’SGUISystem)+RakNet+OpenAL的组合等API和底层组件能够提供最大的灵活性.但开发难度和技术要求也最高,适合技术实力强的团队。另外.李卓群等人尝试以游戏引擎技术为核心设计了教育游戏软件开发平台,在情境创设及变换、角色动画、教学功能交互组件等部分模块上进行了功能创新。为了显示不同形式的教学内容,系统专门设计了适合情境教学的GUI按钮和编辑框。同时,为了实现游戏对学生的实时反馈以及学生之间的信息交互,系统采取UDP数据包传送方式来加快服务器与客户端之间的通信速度,并且通过客户端预言来解决UDP快速响应游戏方式下的数据包的丢失和乱序问题。㈣为了便于农业领域中教育游戏的开发,一种基于游戏引擎的、面向农民科技培训的三维可视化平台提供了两种模式:游戏模式和编辑模式。其中编辑模式可完成游戏任务编辑、场景地图编辑以及相关知识点编辑,以帮助农业专家进行虚拟农业模型参数的设置。平台采取四层架构:表现层、控制层、逻辑层、持久层,可实现科学知识与游戏逻辑的分离,增强了其知识的可复用性以及游戏系统的可扩展性。[151

七、应用实践类

众多文献作者针对某个领域的教育游戏的设计和开发实践进行了描述和总结。从教育对象看,有一些游戏旨在开发婴幼儿智力,例如:“走迷宫”游戏提供了一个迷宫场景,起点和终点是固定的。游戏中,幼儿可以反复体验“上”、“下”、“左”、“右”的感觉,训练幼儿对于方向的感觉.并且能够认识到达目的可以有多种途径。整个游戏采取卡通风格,亲近儿童,同时场景具有一定随机性,具有很强的游戏性。[161还有一些教育游戏用于配合学校课堂教学,帮助理解抽象知识并掌握技能。例如南天门公司研发的“幻境游学”游戏化英语学习产品,按难易分为五级,分别为对应小学、初中、高中、大学四级、大学六级英语学习。再如“E代学堂”提供小学至初中(1~8年级)的英语、语文、数学同步教学内容.所有的知识点均以益智游戏的形式展现出来。071有相当数量的教育游戏应用于宣传科普知识。提高普通公众的科学素养。例如以消防知识为主要内容,基于游戏引擎开发的“消防游戏”,利用虚拟现实技术再现真实的火灾情景,直观地传递消防知识。再如,面向青少年,针对户外、室内常遇意外事故(包括骨折、溺水、冻伤、烫伤等)开发的基于角色扮演的“安全急救知识”教育游戏.用于培养学生灵活运用急救知识解决突发事件的能力,帮助青少年积累急救经验,培养关心他人、克服困难、团结友爱的优秀品质并树立珍惜生命的信念。另外,教育游戏逼真的画面、真实的沉浸感以及虚构的故事情节也为很多专业领域中的被培训者提供了知识学习和特殊技能培训的应用情境。“临床护理实习”是一款以丰富的临床护理模拟案例为基础.培训临床护理专业学生掌握实际操作中的关键步骤的角色扮演游戏。游戏提供了医患交流的虚拟情境,锻炼学生与医护、病人的沟通能力、临床应急能力、临床思维能力、团队协作能力。周昌能等人针对煤矿事故救援环境高危、救护队员训练不足、心理素质不过硬等问题,基于情感驱动的受训玩家个性化建模而研发的煤矿事故救援训练游戏.被用于训练救护人员的实操能力。受训者还在游戏过程中能得到情感以及心理脱敏训练,提高其心理素质,塑造其坚韧、冷峻的性格品质。

八、调查与社会效益类

调研类文献主要从各种群体对教育游戏需求出发,验证教育游戏发展的可行性和必要性。例如调查中小学生及其家长对游戏以及教育游戏的态度.得出大多数调查对象对教育游戏及其产生的效果持肯定态度;[221再如《高校公共政治理论课教育游戏的需求调查和分析》中指出,高校学生对于高校公共政治理论课与游戏相结合是持支持态度的。除此以外,也有一些文献专门研究教育游戏产生的社会效益.结果表明教育游戏不但产生了正面的社会效益.也为很多企业带来很可观的经济效益。《教育游戏产业研究报告》一文通过教育游戏的市场前景分析和预测、国内教育游戏企业分析、教育游戏产品分析、教育游戏用户特征等的全面分析,得目前国内教育游戏产业虽然处于起步阶段,市场定位、产品研发、市场推广、产品销售等诸多环节还没有形成完整的产业价值链,但是教育游戏以其独有的特点,具有广阔的市场空间。

九、几点思考

尽管教育游戏的研究在近几年取得了大量的成果,并广泛应用于各个学科领域,大量的教育游戏应用软件也层出不穷,发挥着前所未有的强大作用。但是,教育游戏的发展仍然存在着很多不足,值得我们去思考:

(一)缺乏成熟的理论体系作为指导大多数研究普遍认同建构主义和情境主义学习理论是教育游戏设计的理论基础。但是如何完美结合学习理论和游戏理论。如何基于游戏任务来驱动引导学习者的认知过程.目前还没有公认的非常成熟的理论体系。

(二)尚未出现规范的设计模板和建模语言对于设计中最为关键的“教育性”和“游戏性”的平衡问题,一直是大家探讨的焦点和有待于解决的核心。对此,很多学者立足于某个领域,或某类受众人群,通过实例系统的研发,提出了一些解决方案,但教学内容的设计者和游戏策划者之间的交集毕竟很少.能够真正开发出既具有教育意义、涵盖丰富合理的教学内容,又不失逼真的情境,同时还具有很强的可玩性的优秀教育游戏产品可谓凤毛麟角。在设计方面.目前尚未出现规范的设计模板或建模语言.能够指导上述两项工作之间的完美结合。

游戏教学法论文范文5

【关键词】教育游戏;计算机技术;教育;游戏产业

一、课题依据

(一)研究背景

近年来,随着计算机网络以及其他电子技术的不断发展,课程改革和教学方式的创新,游戏化学习已经应用到我们现实的生活中,在游戏中体验到快乐的同时,我们也学到了知识与技能,并能够在一定的程度上将其应用到实际生活中,在新课程的推动下,新的教学理念也逐渐深入人心。教育游戏既兼顾了游戏的趣味性,能够带给学习者快乐的体验,同时也能够使学习者学到丰富的知识,能够将多种现存的媒体巧妙地结合起来,比如声音、图片、文字等,再将这些媒体进行巧妙地融合,为学习者搭建一个轻松、自由的学习环境,能够让学习者充分体验学习的快乐,真正的实现以学习者为主体的建构式学习,在这样的环境中学习,在学习者达到预期的教学目标的同时,还能够有效地提高学生的参与度,激发学生的学习兴趣,这样有利于培养学生的小组合作意识与独立思考的能力,使他们能够勇于创新,敢于挑战自我,以此来培养学生的综合能力。教育游戏自应用以来已经有了非常丰富的内涵且游戏的种类也越来越多,本文所探讨的主要是指数字化游戏,即电脑教育游戏。

(二)国内外研究现状

1.国外现状分析

在国外,首先是西欧提出了教育理,另外有许多国外的学者也对此做出了更多的研究,在国外教育游戏研究的内容主要涉及三个方面:电脑游戏在能够为我们带来丰富的体验的同时,也能够促进我们的学习,以及与教育游戏开发相关的理论,关于教育游戏的一些价值性评价。在此之前,有许多的专家学者进行的丰富的研究,这些研究涉及了设计开发的模式以及方法,在这些模型中,其中Kristian Kiili设计的模型最具有特点,对教育游戏产生了巨大的影响,在这种模式里,它的功能特点学习者可以亲自去体验,这种模式依据了体验式学习理论,这个理论是以体验者为中心,注重学习者的主观感受,另外还有沉浸式理论,意思是设计出来的游戏要有趣味性,能够调动学生的积极性,最后一个是游戏设计理论,是指游戏给人的总体印象。另外,Alan Amory,Robert Seagram在经过了多年的研究之后,探索出了GAP游戏成就模型,这个模型成为里教育游戏发展中的一个重大的突破点,它整合了近几年相关的理论研究,GOP模型以及POM模型,成为了教育游戏中非常重要的一个模型。MaiaPivec提出了游戏开发的基本流程,它是在研究探讨了游戏与学习的基础上,因此具备一定的科学性与规律性,在模式确定好之后就需要我们确定游戏中所使用的教育方法,好的教育方法能够调动学习者的积极性,使学生体验到学习是一件快乐的事情,从而激发学生的学习自信心,确定下来教育方法之后,就要合理安排,详细地描游戏中的人物设置,整合潜在的教育支持,在游戏中,我们设置了交互的功能,能够为学习者提供及时反馈与交流。

2.国内现状分析

就目前而言,教育游戏已经发展了很长时间,有关他的研究也非常之多,它主要分为四个方面:首先是关于教育游戏两大因素的融合问题,还有教育游戏的设计与开发问题,游戏在教育中应用之后将产生什么样的效果以及关于教育游戏产业的发展。在这两大因素融合的过程中,我们已经做了一些分析,这些分析的数据还包括教育游戏的历史,游戏也可以被应用于教育领域,促进学生的学习,实际上游戏存在于教学的各个方面,在不知不觉中就为学习者提供了优质的教学环境。国内在教育游戏设计与开发方面的研究中,学者们关注的更多是计算机游戏与教育的融合,因为计算机游戏有着更加强大的优势。对于教育游戏在现实中的诸多优势,目前与之相关的理论研究已经很多,但真正的教育游戏应用还不是非常时期。相对于国外而言,国内的教育游戏起始比较晚,还没有形成一套完成的理论,这也是教育游戏应用不够广泛的具体原因之一,因此,教育游戏还有一条比较很长的发展道路,在这样的发展道路中,我们不仅要在理论上有所突破,还需要在实践中有重大的进展,这样这样才能真正地促进国内教育游戏。

二、研究内容

(一)研究目的

如今,在教育改革的大环境下,各种教育理念百家争鸣,为一改传统教育的弊端,我们精心设计研究“猜词”类教育游戏,使之能够为课堂服务,并能够在课余时间辅助学生学习。教育游戏作为青少年所喜爱的学习方法之一,能够带动学者专家对教育游戏的研究激情,本研究旨在通过设计开发“猜词”教育游戏,希望加深学生对知识点的理解和运用,使学生更加牢固地掌握知识点,同时改善传统课堂枯燥无味的教学方式,让学生体验先进趣味性强的教育游戏来进行学习,从而调动学生的学习兴趣,提高学习者的学习效率。

(二)研究内容

1.游戏前期规划

在开发制作教育游戏之前,首先要进行内容的规划,我们可以阅读关于教育游戏文献资料,了解相关的教育游戏是如何进行设计规划而成,参照优秀的案例并借鉴其先进的思维方式,开发我们所需要的教育游戏,同时我们还能够探索出目前我们所需理解和解决的问题,为教育游戏的设计和开发奠定理论基础。

2.游戏开发过程

设计开发“猜词”教育游戏,我们使用RPG这款软件来进行开发,打开软件新建场景,绘制好地图后,添加主角和需要的人物,编写脚本、写出故事剧本,然后在绘制其他的地图,点击编辑事件,选择场所移动,可以连接两个地图,实现主角在两个场景问的自由切换,整个过程完成后进行游戏测试。最后还要请专业的团队进行体验并提出建议,我们根据这些意见对游戏进行反复的改进。

三、研究变量与假设

(一)研究变量

自变量:学习方式

因变量:学生的学习效果、学生的学习态度

干扰变量:学习环境、学生年龄、地区

(二)研究假设

1.相比于传统教学方式,学生更适应以教育游戏形式设计开发的的学习。

2.学生的学习兴趣得到了提高。

3.在相同的时间里,学生能够学到更多的知识。

四、研究思路与方法

(一)研究思路

1.小组分工

在开发教育游戏时,我们选择专业的团体进行制作,团队由课程相关的老师以及技术人员组成,首先要进行小组分工,确定每个人具体的任务,课程相关的老师由学科有经验的老师组成,首先要他们需要制定所要呈现的知识点,规划知识的呈现顺序,并给以学生一定的反馈,技术人员则进行相关的开发工作。

2.搜集资料

网上查找相关文献和资料,进行文献的分析与整理,了解国内外教育游戏的现状和一些其他教育游戏设计方案,从中选择优秀的设计方案,汲取其中的精华,并在前者的基础上进行改进,以此来制定我们的教育游戏开发规划。

3.热莨婊

在经过一系列文献调查的基础上,我们开始确定设计开发“猜词”游戏,首先要进行知识点的分类与规划,词语的出现顺序要符合学习者的认知规律,遵循从整体到局部,这样可以使知识点更具层次性,在按照从特殊到一般的原则,同时还要符合事物的发展规律,不能脱离了客观对学生造成误导,另外,知识点的呈现尽量按照从简单到复杂的规律进行,以便学生能够更加容易接受知识。

4.界面设计

一个教育游戏的成功与否,与界面的设计有着非常重要的作用,好的界面能够带给我们意想不到的收获,因此,在设计界面时一定要有一定的艺术性,给人一种清新的体验,同时还要结合学生的认知规律,使其能够适合各个阶段的学习者学习。

5.进行开发

在进行开发时,要严格按照事先计划好的顺序进行,利用RPG软件来进行开发,首先,我们要进行地图的绘制,这是非常关键的一个步骤,直接决定了游戏的规模以及各个部分,绘制好地图后,再进行角色和人物的编写,之后再绘制其他部分的地图,在各个部分完成之后还要对游戏的各个部分进行测试。

6.质量评审

进行质量评审的团队由老师和学生共同组成,这样才能保证开发的教育游戏的科学性和规范性,评审团队在体验游戏之后要给予总结性的评价,对于游戏中的缺点与不足要提出意见和建议,根据评审团队提出的意见和建议进行各部分的修改,使其能够为学习者提供更加灵活高效的学习方式,从而促进学生学习效率的提高。

其流程图如图1所示:

(二)研究方法

1.文献研究方法

文献研究法是根据研究的主题、研究的目的为基础,广泛查阅文献资料从而可以较为全面和准确的理解所要解决问题的一种科学研究方法。通过收集、整理有关教育游戏的设计、开发的文献,了解国内外教育游戏的现状,借鉴优秀的设计模式,设计并开发猜词教育游戏。

2.评价研究方法

评价研究是指依据明确的目标,按照一定的标准,采用科学的方法,对评价对象的功能、品质、属性进行量化,并对量化结果做出价值性的判断。本研究所采用的评价研究法主要应用于用户对内容(科学性、教育性)、界面(整体风格、页面布局、交互方式)和性能(可靠性、程序相应)的看法与评价。

五、创新点

(1)学生可以在学习中体验快乐,在快乐中学习,娱乐学习两不误。

(2)使用RPG软件进行猜成语游戏的设计与制作。

(3)能够将信息技术更好地应用于教育,用技术来服务学习。

(4)教育游戏能够为学习者创设更加舒适的学习环境,为学习者营造不同于传统课堂的新型的学习方式。

游戏教学法论文范文6

摘要:随着游戏产业的快速发展,国内外越来越多的高校开始开设游戏开发专业或游戏开发方向,在该专业的课程设置中,“计算机图形学”是一门重要的专业基础课,如何在讲授“计算机图形学”课程的同时,考虑游戏专业人才的培养目标,结合游戏设计的实例来进行实践,使得学生能将图形学理论和游戏设计实践很好地结合起来,是一个值得深入探讨的问题。本文从“计算机图形学”课程的特点分析开始,结合当前教学过程中存在的问题,给出了面向游戏开发专业方向的“计算机图形学”课程建设思路。

关键词:计算机图形学;游戏开发;课程建设

中图分类号:G642

文献标识码:B

1引言

“计算机图形学”是计算机领域一门重要的学科,也是计算机学科方向的核心课程之一,作为一门不断发展的学科,“计算机图形学”的教学应该跟上学科的快速发展以及社会对本学科的人才需求。当前,伴随着计算机科学与媒体技术的相互融合,形成了数字媒体技术这一新的学科,越来越多的国内外高校开始开设数字媒体技术专业,而相当多的高校将“游戏开发”作为数字媒体技术专业的一个主要方向进行发展。游戏设计以高质量的3D技术来展现游戏画面,从角色建模、灯光、渲染、纹理等,无不是基于计算机图形学的算法和理论,因此,“计算机图形学”也成为数字媒体技术专业重要的一门专业基础课。

如何在讲授“计算机图形学”课程的同时,考虑游戏专业人才的培养目标,结合游戏设计的实例来进行实践,使得学生不至于因为算法和理论的枯燥而产生厌学情绪,同时又能将图形学理论和游戏设计实践很好地结合起来,是一个值得深入探讨的问题。

本文分析了“计算机图形学”课程的特点及其在游戏开发专业培养课程体系中的地位以及图形学授课过程中存在的问题,给出了面向游戏设计专业的“计算机图形学”课程教学改革的思路。

2 “计算机图形学”课程的特点及其在游戏开发专业培养课程体系中的地位

游戏开发专业的教育目标是帮助学生了解游戏从策划、设计、开发、测试、运营过程的整个环节,使学生获得扎实的理论基础,同时使学生具备较强的实践能力,掌握最先进的主流游戏开发技术。

“计算机图形学”是游戏设计专业的一门重要专业基础课,当前的主流图形API是对图形学的基本原理和算法的实现,因此,对图形学算法和原理的掌握,能够帮助学生更快更好地理解和掌握主流的图形API,而这些主流的图形API也是当前游戏开发过程中必不可少的工具。

由此也可看出,“计算机图形学”课程应该理论与实践并重,既要讲解清楚图形学的基本理论和算法,又能给学生充分的实践机会和时间,为学生后续学习游戏开发技术打下坚实的基础。

处理好图形学授课过程中的理论讲授和实践的关系,对于这门课程的学习效果至关重要。

当前的图形学的教学现状与游戏专业的教学目标相比,存在如下一些问题。

3 “计算机图形学”授课过程中存在的问题

(1) 传统的计算机图形学的内容可以分为二维、三维两部分,其中二维部分即光栅图形学部分,包括:基本图形(直线、圆弧、椭圆等)的生成算法、二维裁剪算法、填充算法、曲线曲面、图形反走样等内容。三维图形学算法则围绕三维物体的建模、运动、三维场景的建立组织,包括:物体建模(物体在计算机内的表示模型、几何造型)、三维图形的显示(三维图形的几何变换、三维图形的投影变换、三维裁剪)、真实感图形学(消隐算法、光照模型、光线跟踪技术、阴影、纹理、辐射度算法等),有些图形学教材还增加了计算机动画技术、交互技术、图形处理高级技术等内容。

分析上述内容,其中与游戏设计关系最为密切的部分是:基本的图形学数学算法,包括向量部分的内容、图形变换、视图变换、图形渲染、材质、纹理贴图、模型动画等三维图形学的内容;而二维图形学的内容在游戏开发中使用的相对较少。

而在传统的图形学教材中,二维图形学的内容占据相当大的比例,学生在学习这一部分内容的时候,普遍感到算法较为枯燥,而无法和实际应用联系起来,易产生厌学的情绪。

(2) 对于当前主流图形库的学习安排

为了更好的开发出具有丰富3D效果的游戏,必须学会使用3D技术,而当前主流的3D图形API为OpenGL和DirectX,早期的很多游戏的底层引擎是基于OpenGL开发的,如“3D游戏之父”Carmack的经典游戏“DOOM”、“Quake”,在当前的游戏行业中,微软开发的DirectX多媒体引擎大有后来居上之势,当前基于Windows操作系统的游戏绝大多数都是基于DirectX开发。虽然如此,在其他操作系统的游戏开发和工作站上的图形应用程序开发,OpenGL仍然是不二的选择。

因此掌握好这两种图形库,是游戏专业的学生必须掌握的技能;在两种图形库的偏重上,DirectX所占的分量应该更重一些,而当前的图形学理论和实践教材基本上都是基于OpenGL,缺少合适的基于DirectX的计算机图形学实验指导教材。

(3) 对于图形学课程理论和实践的安排

一般图形学课程的安排是先讲授图形学理论,之后进行图形学课程设计,目的是在课程设计环节让学生应用所学的理论知识,锻炼实践能力。但也存在一些弊病:理论讲授和实践环节割裂,学生在学习图形学算法和理论时对枯燥的内容感到较难,缺少实践,而在实践环节,由于时间有限,很难真正掌握开发工具并作出具有一定深度的作品。

基于上述问题,结合游戏开发专业的特点,我们认为必须从以下几方面入手做工作,确保“计算机图形学”课程的教学效果,加快课程建设。

4面向游戏开发专业方向的计算机图形学课程建设思路

(1) 针对游戏专业的特色,在内容选择上,应有所取舍,有所补充,不拘泥于某本计算机图形学教材的具体内容作为授课内容,而是根据培养目标和专业特色,灵活安排。

首先,重点讲授三维图形学的内容;另外,将一些游戏开发过程中较为关键的图形学相关算法和内容补充到图形学的授课内容中,例如以下两种算法:

场景管理及相关算法:场景管理是3D游戏引擎最核心的部分,对于一个3D场景来说,有很多的物体,最简单的组织方法就是把它们用一个List连接起来,然后在绘制每一帧的时候一次送入渲染器进行处理,这样的方法即使处理一个简单的场景都会显得非常慢。因此,如何合理有效地管理3D场景中物体之间的相关、从属、互相影响的关系,如何组织这些关系,并将它们与3D引擎的其他部分的功能联系起来,就是场景管理需要完成的工作。牵涉到空间排序,有多种算法来实现,基本的方法为:N叉树算法,包括:二叉树算法、四叉树算法和八叉树算法。

现有的各种图形学教材,有些根本没有提到上述算法,有些在图形消隐的章节讲授其中的某种算法。而上述算法是游戏引擎的核心算法,对游戏专业学生这一部分的内容应补充进授课内容。

三维模型动画及动力学的基础知识:在游戏开发过程中,有了模型之后,需要为三维模型添加相应的动作,实现游戏效果。对于当前的三维图形库,比如Direct3D,也支持丰富的三维模型动画,包括:关节动画、单一网格模型动画、骨骼动画和Morp。这一部分内容对于游戏开发人员来说也是必须掌握的一部分,但在现有的《计算机图形学》教材中,绝大多数没有涉及这部分内容,但也有一些《计算机图形学》课本增加了三维模型动画及动力学的内容,如美国加州州立大学斯坦尼斯洛斯分校Steve Cunningham所著的《计算机图形学》一书中,就将动力学和动画作为专门的一章内容进行介绍。

(2) 理清图形学各部分内容和具体的游戏应用之间的关系,采用多种方式,有针对性地讲述。

游戏专业方向的“计算机图形学”课程在讲授的时候,不能完全沿用传统的“计算机图形学”的授课方式,而应该找出相关内容和具体的游戏开发实践之间的关系,教师在讲述相关理论和算法的时候,应将游戏开发过程中如何应用该算法或理论以及如何实现该算法和理论进行讲解,将相对枯燥的理论和实际联系起来,让学生能学以致用。

下表对图形学的内容和游戏开发实践中的应用作了粗略的总结。

教师在具体讲授时可以在此基础上进行丰富,使得授课内容生动起来。并在课程结束的时候,按照构造游戏的流程,从角色建模讲起,用游戏设计这一根主线找出各部分内容之间的联系,使得学生对课程的内容和游戏开发之间的关系有一个全貌性的认识。

(3) 在理论环节和实践环节的安排上,采用理论课+实验课+课程设计的方式,在平时图形学理论讲授的过程中,穿插实验课,在最后安排课程设计,加大实践环节所占比重。

(4) 建设与开发面向游戏方向的图形学案例库

欲使课堂讲授的内容生动起来,必须有实际的案例支撑,因此建设面向游戏方向的图形学案例库,使得学生能够快速理解和掌握相关理论和技术,对于提高图形学课程的授课质量至关重要。

(5) 教材建设方面

编制面向游戏开发专业的计算机图形学教材以及编制面向游戏开发专业的图形学课程设计指导书是非常紧迫和必须的任务。

5总结

本文结合图形学教学的实际以及游戏开发专业方向的培养目标,对于面向游戏设计专业的“计算机图形学”课程教学改革进行了一些探讨,希望能对游戏开发专业的教学和课程建设有所促进。

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