论计算机游戏在教学、科研和产品研发中的核心作用

扈文峰

摘要:计算机网络游戏是一种新型的虚拟环境,因其绚丽的图形效果和强烈的“沉浸感”,迅速成为当前青少年主流的娱乐形式,形成了一个巨大的产业市场,创造了庞大的就业机会,从而引导了高等院校的专业设置,吸引了研究者的研究兴趣。由于计算机游戏的这种强烈吸引力,我们进行了覆盖“产、学、研”三方面的、系统性的改革探索:以计算机游戏为中心,利用游戏编程激发学生的编程实践热情,组建“游戏兴趣小组”,并组织兴趣小组中的优秀学生参与到“网络游戏实验室”的研发活动,使实验室研发的教育型游戏再用于教学活动,本文就是这种探索的一个总结。

关键词:计算机游戏　网络游戏　教育游戏　教育探险游戏

一、引言

(一)计算机游戏的演化

游戏是人类的天性,在青少年成长过程中起着不可替代的作用。随着微型计算机的问世,计算机游戏开始出现。随着微机的普及,计算机游戏也从简单演变得越来越复杂、越来越有趣。随着3D图形加速卡的普及,3D计算机游戏开始出现,3D游戏呈现出一个逼真的、绚丽的三维世界,人们可以在其中漫游,与虚拟世界中的事物进行各种交互。三维游戏以其强烈的“沉浸感”,迅速成为主流的游戏形式。随着Internet的兴起,网络游戏逐渐成为主流游戏类型,网络游戏提供了一个公共的虚拟空间,供多人同时进入,在这个虚拟空间中,人们可以互相交流和活动。在虚拟世界中制定了各种游戏规则,宛如现实世界一般,现在网络游戏甚至变成了一个新型的虚拟社区。

有人说,计算机游戏是“第九种艺术形式”。不论计算机游戏是否是艺术,它肯定是继电视之后的一种新型的娱乐形式。这种娱乐形式与先前的各种娱乐形式相比,比如电视、电影、戏剧、小说等,有着一个无可比拟的优势,那就是计算机游戏的“可参与性”,以及“可参与性”带来的更加强烈的“沉浸感”!就是说,计算机游戏的玩家不像电影观众一样,只是被动地接受信息,玩家还可以参与到虚拟世界中去,可以部分地决定虚拟世界事件发展的进程。我们知道,“沉浸感”是艺术和娱乐能吸引人的最重要的因素,游戏无可比拟的“沉浸感”给人们带来更加深沉的审美和娱乐体验。

(二)计算机游戏产业

正由于计算机游戏强烈的娱乐性,它吸引了大批玩家的参与,迅速形成了一个巨大的市场。据统计,目前世界电子游戏的市场份额,已经远超好莱坞电影工业。在我国,计算机游戏,特别是网络游戏,已经形成每年数十亿的庞大市场。这个庞大消费市场,需要一个巨大的产业体系来为其提供产品。自然,这个产业体系则产生了一个庞大的就业市场和就业机会。

由于计算机游戏产业产生了一个巨大而稳定的就业市场,促使高等院校开始设立新的教学专业或方向,培养游戏人才,包括游戏程序员、游戏设计师、游戏美工、游戏运营人才等。

(三)计算机游戏开发的理论研究

计算机游戏,是现代信息技术和传统艺术的一种复杂的结合体。从技术角度看,它是一种特殊的计算机软件,其中包含着多种技术,可复用软件开发技术、分布式技术、人工智能、计算机图形学、人机交互技术等。

从艺术角度看,计算机游戏需要多方艺术门类的协同工作,比如,需要编剧的剧本创作,需要导演的剧情安排与表现,需要场景设计师的布置,需要主美工的美术风格确定,需要模型师、动画师的创意等。目前不管从技术领域还是艺术领域,计算机游戏都还存在着大量的问题,有待研究解决。

由于在计算机游戏中存在着技术和艺术领域的诸多问题,因此,它吸引了高校学者的研究兴趣。在这样的背景下,笔者在中国传媒大学计算机学院任教过程中,开始了计算机游戏的教学和科研活动。

(四)游戏编程——激发学生学习编程的好工具

计算机科学或软件工程专业的学生,能够动手编程是一个很重要的能力,是能否毕业后从事本专业工作的一个重要条件。但现实的情况是,每一届计算机本科的毕业生中,都有相当大的一部分学生没有掌握编程这种技能,很难说他对计算机系统具有多么深的了解,综合的业务能力也就可想而知。

造成这种状况的原因很复杂,有学生的主观原因,也有学校的客观原因。解决问题的办法也是各种各样,大部分都是一些系统性的方案,要牵扯到方方面面,并不容易具体操作。我们的解决办法是从学生自身做起,从学习的根儿上做起,具体思想就是:

激发学生动手编程的兴趣!

我们知道,兴趣是一个人最好的老师,如果一个学生具有浓厚的学习兴趣,他会主动地克服困难去学习和实践。然而,如何激发学生的编程兴趣却是一个难题,因为编程是一个综合而复杂的技能,常令很多学生望而却步。但我们知道,绝大部分学生都喜欢玩计算机游戏,所以我们的想法是:

把学生对玩游戏的喜欢,转化为编写游戏程序的动力!

这是一个系统工程,在计算机学院领导的支持和安排下,进行了一系列的调整和安排,进行了一次教学、科研和产品开发相结合的改革尝试。

(五)以计算机游戏为中心,产学研相结合的探索之路

我们这个改革尝试的中心思想是:以计算机游戏为核心,贯穿到教学、科研和教育三个领域,首先,用计算机游戏唤起学生的编程兴趣,吸引学生投入到游戏开发的各种实践活动中;其次,选拔兴趣小组中最优秀的学生进入“网络游戏实验室”,参与实验室的科研活动,既进一步提高了学生的水平,又可以辅助实验室的科研活动;最后,“网络游戏实验室”以开发“教育游戏”为主,开发出来的游戏反过来又用于教学,如此形成一个良性循环。

大致步骤与安排如下:

(1)开设“Java互动媒体开发技术”课程。

(2)成立“游戏开发兴趣小组”,举办各种活动。

(3)“游戏兴趣小组”的优秀组员进入“网络游戏实验室”,参与科研活动。

(4)“网络游戏实验室”开发“教育型游戏”产品。

(5)“教育型游戏”产品用于本科教学,激发学生学习专业课或者游戏编程的兴趣。

这个系统工程的详细执行过程参见本文以下内容。

二、开设游戏专业课程—“Java互动媒体开发技术”

(一)选择Java平台进行游戏开发教学的理由

Java语言是比较现代的面向对象编程语言,语言简洁,易学易用,学者可以在最短的时间内越过语言障碍,进入游戏编程的领域。

(二)授课思路

课程的教授没有沿用传统的计算机语言的教学模式,即:“语法、语义、练习”,这种模式的缺点与中国学生的英语教学的现状非常相似,基础知识掌握得很好,但最后实际应用能力不行。我们课程的讲授则不然,是紧紧围绕着一个Java小游戏的开发而展开,与传统模式正好相反,是在实际应用中学习语言。具体安排如下:首先简单学习Java语言的基本知识,比如平台体系结构、Java程序的结构、基本语法等,然后进入游戏编程的范畴,通过对各种必要的游戏功能的逐步添加,游戏逐步完善,学生也逐步学习到Java平台和游戏开发更多方面的知识和技能。

发现对游戏开发兴趣浓厚的学生:在上课和编程上机实践中,注意发现那些对游戏编程持有浓厚兴趣的学生,不管他们的基础如何,都是可以给予重点培养的。对那些因为遇到编程困难而失去浓厚兴趣的学生,注意帮助他们克服困难,适时鼓励他们,重新燃起兴趣。根据学生的不同情况因材施教,对兴趣浓厚能力又强的学生,注意给他们提出更高的要求。

(三)结果

课程最后要完成一个相对完整的游戏,那些兴趣浓厚的学生,因为要求比较高,最后作品的难度也要大。在课程结束时,很多兴趣浓厚的学生都觉得意犹未尽,希望能继续学习游戏开发。我非常珍视学生的这种兴趣和要求,想办法满足他们的这种需求,所以就形成了“游戏兴趣小组”的雏形。

三、开展游戏兴趣小组活动

在前面的“Java互动媒体程序设计”教学活动中,发现了一批对游戏编程有浓厚兴趣的学生,课程结束后这些学生希望能得到进一步指导,进一步提高游戏编程技能。在院领导的大力支持下,我们组织了“游戏开发兴趣小组”,利用业余时间,开展了以下活动:

(一)课外辅导

利用课外时间,对参加兴趣小组的学生,不定期地讲授和指导一些游戏开发的较高级的技术。主要方式是:

(1)学生可以随时到“网络游戏实验室”去,由教师解答问题,检查学生的编程作业;

(2)向学生提供高质量的学习材料;

(3)在必要时,召集兴趣小组学生,做技术讲座。

(二)假期集训

在学院原副院长王永滨老师的直接领导和安排下,游戏兴趣小组举办了第一次大型的培训活动,基本情况如下:

时间:2005年暑假的前两个星期

地点:软件学院机房

课时:每天6个学时

对象:03级计算机学科的20多位同学

集训内容:J2ME手机游戏开发

经费:学院提供经费,购买了一批培训教材。

(三)实验室培养

“网络游戏实验室”隶属于计算机学院,是在以吕锐为院长的院领导班子的直接部署和安排下成立的,研究和开发以计算机游戏技术为基础的,各种娱乐、教育、科学仿真等产品。(www.daowen.com)

兴趣小组学生通过平时的学习,积累了一定的游戏开发技能,但是还需要进行合作开发整个游戏作品的实践,这就需要把他们集中在一起,形成战斗力。因场地条件限制,在参加假期集训的学生中挑选出若干名最出色的同学,加入“网络游戏实验室”,由实验室提供机位,希望学生能得到长期的游戏开发技能的训练,开发出自己的作品,为今后的就业增加资本。

这些兴趣小组中的核心学生,在综合实验楼的实验室中学习了几个月后,由于实验室场地的问题,没有办法继续留在综合楼,实验室面临解散的局面。因为我计算机学院的办公条件拥挤,根本没有办法容纳网络游戏实验室。但是,在院领导班子吕锐院长(现传媒大学副校长)、李世国书记和王永滨副院长(现传媒大学计算机学院院长)等同志的大力支持和亲切关怀下,将学院的“院长办公室”腾出来,支持网络游戏实验室建设,使实验室有了新的场地,实验室的科研活动和游戏小组的教学活动得以继续进行。借此机会表达深深的感谢!

在实验室良好的专业环境中,兴趣小组的同学通过老师的言传身教和耳闻目染,专业素养迅速提高。2003级本科生张帆,目前在实验室已经接受到了研究生级别的专业训练,并且参与了多项科研课题的开发;陈显军、张帆等同学参与了“中国传媒大学网上虚拟校园”项目的开发工作,并担任了比较重要的工作;秦晨光、张帆、褚少微等同学参与了国家重点项目“智能节点弹性重叠网络实时信息3D图形动态监视系统”,表现优异。在科研实践中,同学们得到了良好的锻炼,专业能力得到了长足的进步。

(四)游戏兴趣小组学生部分作品

经过培训,学生的专业技能有了很大提高,创作出一批游戏习作(参见附录游戏截图),其中最出色的学生作品是:2004届毕业生吴昊和朱云飞合作的手机游戏作品《风云剑侠》,达到了商业品质,通过了中国移动的审批进入了中国移动百宝箱业务平台,供人们下载购买,成为当时最受欢迎的手机游戏作品。学生游戏作品截图请参见附录。

(五)游戏专业人才输出

经本兴趣小组的培养,学生获得了较高的专业技能和经验,使他们在就业市场上获得了一定的优势,有若干学生毕业后从事于游戏业,举例如下:

1. 2004届毕业生,尹泽弘,就职于世界第二大手机游戏公司GameLoft,目前已经成长为项目经理(Leader)。

2. 2004届毕业生,吴昊,就职于GameLoft,迅速成为公司的技术骨干。

3. 2004届毕业生,朱云飞,毕业后就职于“杭州平治信息有限公司”,从事手机游戏开发,半年后成为公司的项目经理;目前朱云飞与人合作开办了“魔羽网络科技有限公司”,任CEO,从事手机网络游戏的开发和运营。

4. 2004届毕业生,陈显军,毕业后继续进行研究生的学习,主攻方向还是游戏技术,在研究生学习期间,协助指导教师扈文峰完成了“中国传媒大学虚拟校园系统”的研发工作;研究生毕业后,加盟GameLoft公司,已经成为公司的技术骨干。

5. 2005届毕业生,郑兵,毕业后就职于“北京友皆乐科技有限公司”,从事游戏开发工作。

实践证明,游戏兴趣小组的活动是成功的,我们在今后的教学实践中,要继续总结经验,吸取教训,继续探索和完善这项活动。

四、教育游戏研究与开发

(一)教学游戏简述

形象生动、具有强烈沉浸感的数字游戏,深受人们特别是青少年的喜爱。游戏已经成为一种崭新的娱乐形式,在西方,游戏产业也已经超越影视产业,成为主流的娱乐产业。毫不夸张地说,现在的孩子都是玩着游戏长大的,数字游戏对青少年成长的方方面面都有着深刻的影响。

当前,商业游戏的主要目的是娱乐,其内容和机制对青少年的副作用也已经呈现出来,比如对青少年学生强烈的吸引力导致了家长的强烈不满,认为这种沉迷影响了学业;游戏中常见的战斗内容也常被人们诟病,认为会使青少年养成暴力性格^[1]。

虽然对上述观点还有争论,但不容置疑的现实是,社会上已经形成了这样的舆论,使游戏厂商处于舆论与道德上的不利地位,制约了产业环境的改善,也使得我国相关部门处于两难地位:一方面是社会舆论的压力,一方面是教育青少年的平台和巨大的市场不能放弃。

鉴于此,国内外的教育者、游戏开发者提出了下面的问题:

数字游戏能否为“严肃”的目的而开发?比如为教学、宣传、训练等,而不只是为了娱乐?答案是肯定的^[2]。通过研究和探讨,人们对于“游戏作为学习和教育的工具的优点”达成了以下共识:

1.完美地完成“基于情境的认知(Situated Conginition)”,学习者面对的不再是抽象的、孤立的概念和符号,而是置身于一个形象的环境(Context)中,所学习的概念真实地存在于其中。而“基于情境的认知”的优点在认知心理学中已经被公认。

2.游戏天生的交互性(Interactive),使得学习的过程带有强烈的“假设、试探、失败、思考、适应、再试探……”这种过程也是完全符合认知原理的。

3.大规模多玩家网络游戏使得训练学生“竞争、协作”等技能成为可能。

(二)教育游戏开发尝试——“计算机之旅”

计算机本科课程是一个庞大而又复杂的知识体系,用“知识森林”或“知识迷宫”来形容它是比较恰当的。当学生刚入学时,对将来所要面对的课程是一无所知。更有甚者,很多学生在学习完一门课程之后,对这门课程在整个知识体系中的位置和作用还是模糊。这种情况并非特例,其后果就是阻碍了学生对计算机专业兴趣的培养、阻碍了学生知识体系的完整建立。所以,我们需要对学生进行一定的专业引导。虽然我们每一门课程都有“教学大纲”、“课程介绍”之类的文字材料,但这些文字材料都使用了严谨、抽象的学术术语来描述这门课程。学生往往缺乏兴趣阅读这些材料,即便去读也很难真正读懂。

将原本以娱乐为目的计算机游戏用于教学是国内外最新的一种趋势, Edutainment主张将教学目标融于游戏之中、情境之中,深受“构成主义”教育哲学的推崇。而在所有的游戏类型中,探险类游戏(Adventure game)是最适合用于教学目的的(Eduventure)^[3]。所以我们就要开发一款Eduventure,在游戏世界中创建出一个计算机本科课程所构成的“知识森林”,让学生来深入探索,激发学生的好奇心和求知欲,尽可能早地对整个课程体系有一个大致的了解,这样才有可能尽早地培养出学生的专业兴趣,提高我们专业教学的效果,为社会输出优秀的专业人才。

在与吕锐老师、王永滨老师、李世国老师多次探讨和研究后,计算机学院领导班子对上述设想予以认同,首先成为计算机学院院级的科研项目,在场地、设备、资金等方面对项目的开发予以支持。王永滨、李世国等老师还参与了游戏内容的策划,提出了宝贵的意见和建议。

本教育游戏的名字定为“计算机之旅”,游戏设计的中心思想是:

1.计算机本科的各门课程都在游戏世界中存在化身,具体表现形式是一个个空间“区域(region)”,“区域”的形式可能是形态各异的建筑,这些“课程区域”分布在广大的游戏世界中,游戏玩家需要遍历和访问这些课程;

2.因为这些课程之间存在“先序课程与后续课程”的关系,所以,玩家要想访问一门课程,必须要首先访问并“通过”这门课程的所有先序课程,如若不然,玩家便没有办法进入后续课程所在的“区域”;

3.当玩家进入一门课程后,需要考试及格才能离开课程,所以玩家首先需要获得本课程的有关介绍信息,为此,需要在课程区域内找到“教师”,向他学习知识;了解并掌握这些课程知识后,玩家需要找到课程的“考官”,参加考试,考试合格后,根据成绩的高低,考生可以获得不同奖励,这些奖品在今后的探险中将起重要作用;

4.在探险途中,为增加乐趣,学生会遇到种种阻碍,比如山川水域的阻碍、怪物的阻击等,学生必须克服这些困难,将所有课程一一遍历,才算成功完成这个游戏。

学生一旦成功完成游戏探险,就意味着他们对计算机本科课程有了一个大致的了解,也就达到了我们游戏的教育目的。

四、教育游戏的应用

在本文写作时,教育游戏“计算机之旅”的开发已经接近尾声,还没有发布,预计不久就可以发布“测试版本”。先让学生使用,得到反馈意见和软件测试报告,以供我们进一步改进和完善。“计算机之旅”的部分屏幕截图请参见附录。

五、结束语

值此计算机学院五周年生日,作为建院时的老员工,是跟随着计算机学院一起成长的。回顾五年来的路程,有很多的感慨和心里话。首先,我对属于中国传媒大学计算机学院这个集体而感到骄傲和自豪,这是一个团结的集体,勤奋的集体,作为其中一员,在此,谨为计算机学院祝寿。其次,我借此机会,要感谢所有关心、帮助和支持过我的领导和同事们,笔者个人和网游实验室的任何微小进步,都离不开大家的支持。最后,我相信也真诚祝愿,在王永滨老师为院长的新任一届领导班子的带领下,我们计算机学院必将走向辉煌和腾飞。

附录:学生作品截图

图3.1　实验室项目——“中国传媒大学虚拟环境”截图。游戏兴趣小组成员、2004级研究生陈显军、2003级本科生张帆参与。

图3.2　游戏兴趣小组成员、2004级研究生陈显军独立完成的作品——《2.5D游戏编辑器》

图3.3　实验室科研项目——“IPV6智能节点弹性重叠网络信息3D图形动态监视系统”截图。游戏兴趣小组成员、2003级本科生张帆参与。

图3.4　实验室科研项目——“教育探险游戏——计算机之旅”截图。游戏兴趣小组成员、2003级本科生张帆参与。

图3.5　游戏兴趣小组成员、2000级吴昊、朱云飞——2.5D手机游戏《风云剑侠》

图3.6　游戏兴趣小组成员、2001级郑兵——2D手机游戏《昆仑剑》

图3.7　游戏兴趣小组成员、2001级远兰——2D游戏《打地鼠》

图3.8　游戏兴趣小组成员、2002级吴峰——3D游戏《空战》

图3.9　游戏兴趣小组成员、2002级邓莉——2D游戏《迷路天使》

图3.10　游戏兴趣小组成员、2003级张帆——3D游戏模型作品选

图3.11　游戏兴趣小组成员、2003级胡红斌——《习作》

〔本文作者(右二)系计算机学院网络与游戏教研室主任〕

【注释】

[1]Anderson CA, Bushman BJ(2001). Effects of violent video games on aggressive behavior, aggressive cognition, aggressive affect, physiological arousal and prosocial behavior:a meta- analytic review of the scientific literature. Psychological Science,12(5), 353- 359.

[2]Becta(2002).What is the educational value of computer and video games?ICT Advice Sheet. At www. ictadvice.org.uk/index.php? section= tl& catcode= as_cr_02& country= eng& rid= 1804, accessed 14 April 2004. Brownfield S, Vik G(1983). Teaching basic skills with computer games. Training and Developmental Journal, 37(2), 52–56. Clark D(2003). Computer games in education and training. Presentation at LSDA seminar Learning by playing:can computer games and simulations support teaching and learning for post- 16 learners in formal, workplace and informal learning contexts?20 November 2003, London.Slides at www.bbk.ac.uk/ccs/elearn/events.html,accessed 14 April 2004. 2. Victor Lopez, Antonio Fernandez- Caballero, Pascual Gonzalez, and Maria D. Lozano.“An Interactive Learning Environment for Edutainment”.

[3]Robert Moser.“A fantasy adventure game as a learning environment:Why learning to program is so difficult and what can be done about it”. 1997 ACM 0- 89791- 923- 8[9710006]。