摘要：針對智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)智能游戲開發(fā)與設(shè)計課程建設(shè)現(xiàn)狀，在分析重慶郵電大學(xué)針對該專業(yè)提出的幾個特色專業(yè)方向、以及面臨的課程建設(shè)等問題的基礎(chǔ)上，闡述針對智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)特點而設(shè)置的智能游戲開發(fā)與設(shè)計課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)要求和教學(xué)內(nèi)容設(shè)置；同時，對考核方式和教材建設(shè)等問題進(jìn)行探討。
　　關(guān)鍵詞：人工智能；智能游戲；智能科學(xué)與技術(shù)
　　
　　智能科學(xué)與技術(shù)本科教育在我國已經(jīng)走過6年的歷程，繼北京大學(xué)率先在國內(nèi)建立智能科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)之后，相繼有17所高校經(jīng)教育部批準(zhǔn)設(shè)立了智能科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)。從專業(yè)建設(shè)經(jīng)驗及成果來看，其中很重要的一點就是“優(yōu)化核心課程體系，突出特色專業(yè)課程”[1]。
　　自2009年以來，重慶郵電大學(xué)相繼招收了兩屆智能科學(xué)與技術(shù)新專業(yè)學(xué)生，筆者承擔(dān)導(dǎo)師工作，與學(xué)生接觸密切，同時，從事智能信息處理教學(xué)科研工作。在工作中，我們發(fā)現(xiàn)專業(yè)特色一直是教師和學(xué)生共同關(guān)注的問題。
　　近年來，我校計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科建設(shè)取得明顯成績，成為中國人工智能學(xué)會粗糙集與軟計算專業(yè)委員會的掛靠單位，在智能科學(xué)與技術(shù)涉及領(lǐng)域的智能信息處理、計算智能、網(wǎng)絡(luò)智能、文本分類、圖像處理等研究方向上取得豐碩成果。因此，在新專業(yè)的建設(shè)中，針對如何突出專業(yè)特色，我們在專業(yè)課程規(guī)劃中提出兩個主要的特色方向：一個是智能信息處理方向，它包括數(shù)據(jù)挖掘、智能計算技術(shù)等課程；另一個是智能游戲開發(fā)方向，它主要包括多媒體技術(shù)、智能游戲開發(fā)與設(shè)計等課程。
　　我校的第一屆智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生即將進(jìn)入三年級的專業(yè)學(xué)習(xí)，我們面臨著新課程的建設(shè)任務(wù)。鑒于以前的研究基礎(chǔ)，我們在智能信息處理課程建設(shè)方面占明顯優(yōu)勢，而智能游戲開發(fā)課程建設(shè)相對薄弱。因此，本文將主要針對智能游戲開發(fā)與設(shè)計課程建設(shè)進(jìn)行討論。本文研究內(nèi)容主要包括：教學(xué)目標(biāo)與基本要求、教學(xué)內(nèi)容的具體設(shè)計、對其他教學(xué)因素的思考，如考核方式、教學(xué)方式改革及教材的選擇。
　　1游戲與教育
　　在此，我們先討論對游戲的看法。游戲不是簡單的“玩”，而是要“從游戲中學(xué)會生存”。作為對生存過程的一種模擬，游戲創(chuàng)造了一種虛擬環(huán)境，把受體放在媒體之中，使受體自己判斷、決策和動作，通過反復(fù)操作媒體獲得某種能力。數(shù)千萬年以來，游戲使用著更直接的沉浸手段，讓后代在沉浸中得到更實際的生存鍛煉[2]。由此可見，作為功能的界定，與游戲更接近的社會部類是教育，而不僅僅或不主要是娛樂。
　　美國在這方面走在了全世界的前面，他們有許多成功的經(jīng)典嚴(yán)肅的游戲作品，比如，《美國陸軍》就被美國國防部用于征兵，《緊急事件指揮官》被用于演練應(yīng)災(zāi)、救災(zāi)，《虛擬訓(xùn)練銀行》為銀行提供財務(wù)分析和風(fēng)險管理培訓(xùn)，《銷售員世界》對銷售進(jìn)行培訓(xùn)，《神偷卡門》和《萬能的數(shù)學(xué)》用于中小學(xué)市場，等等。游戲產(chǎn)業(yè)在美國發(fā)展迅猛，占據(jù)全美每年上千億美元企業(yè)培訓(xùn)市場的相當(dāng)份額，而且還在以驚人的速度增長[3-4]。
　　可見，游戲與教育也是密不可分的，國內(nèi)已有多所大學(xué)開設(shè)了游戲設(shè)計課程，如北京郵電大學(xué)、首都師范大學(xué)等[5-6]。2010年新設(shè)置智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的中南大學(xué)也擬開設(shè)人工智能與游戲編程課程[7]。
　　游戲設(shè)計雖然涉及多門學(xué)科，但其作為應(yīng)用并沒有形成一門單獨的理論。在國內(nèi)，動漫游戲已經(jīng)得到了一定的發(fā)展，動漫游戲?qū)I(yè)教育是藝術(shù)與技術(shù)結(jié)合、理論與技能結(jié)合、創(chuàng)作與經(jīng)營結(jié)合等形成的綜合性教育體系[8]。
　　那么，智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)開設(shè)游戲設(shè)計課程要有自己的特點，就必須在教學(xué)中突出“智能”的特點，即在游戲設(shè)計與開發(fā)中體現(xiàn)智能，或者說如何將人工智能技術(shù)應(yīng)用到游戲設(shè)計與開發(fā)中。談到智能游戲，我們的教學(xué)資源還很有限，很難找到一本合適的本科生教材，從人工智能角度來討論游戲的書不多，且多為國外學(xué)者所著，不適合直接用做國內(nèi)學(xué)生的教材，因此，本文正是就此課程的具體建設(shè)展開討論。
　　2教學(xué)目標(biāo)與基本要求
　　我校智能游戲開發(fā)與設(shè)計課程主要是面向智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)3年級的學(xué)生，在3年級第二學(xué)期開設(shè)。
　　本課程先修課程包括4個方面：1)基本數(shù)學(xué)理論知識：高等數(shù)學(xué)與線性代數(shù)；2)計算機編程方面的知識：C/C++或其他有繪圖功能的編程語言和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程等，學(xué)生最好已經(jīng)熟練掌握一門面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言(如VC++)；3)關(guān)于人工智能技術(shù)方面，我校開設(shè)的先修課程有算法分析與設(shè)計、數(shù)據(jù)挖掘、機器智能等有關(guān)課程；4)關(guān)于圖形處理基礎(chǔ)知識，我校針對計算機與智能大類專業(yè)培養(yǎng)中在第5學(xué)期開設(shè)了計算機圖形學(xué)與多媒體技術(shù)課程，學(xué)生最好先選學(xué)其中一門課程。
　　在課程設(shè)置方面，上述前三方面的課程基本上都是必修課程，這需要我們在指導(dǎo)學(xué)生選課時，給予他們一些對于課程關(guān)系上的介紹。本課程后繼課程，我校開設(shè)的是機器視覺與人機接口等任選課程。
　　教學(xué)目標(biāo)：本課程向?qū)W生介紹計算機游戲動畫的基本原理和最新進(jìn)展，為學(xué)生將來利用人工智能技術(shù)以及游戲設(shè)計技術(shù)奠定必要的基礎(chǔ)。
　　本課程教學(xué)基本要求：通過學(xué)習(xí)使學(xué)生了解游戲設(shè)計與虛擬現(xiàn)實的基本概念和相關(guān)術(shù)語及其基本設(shè)計方法，基本掌握計算機游戲動畫的最新概況、游戲程序設(shè)計概覽、二維游戲的基本編程技術(shù)、三維游戲動畫的基本編程技術(shù)、三維游戲場景的組織與繪制、游戲中的高級圖形技術(shù)、游戲中的音頻編程、游戲中的人機界面技術(shù)、人工智能在游戲中的應(yīng)用等。
　　基于這樣的教學(xué)基本要求，本課程有兩個重要內(nèi)容：一個是人工智能技術(shù)如何在游戲設(shè)計中應(yīng)用，一個是一般游戲設(shè)計技術(shù)。顯然，第一方面是我們的重點內(nèi)容，也是體現(xiàn)課程特色的方面。對此，我們采用理論結(jié)合實際的理念，將學(xué)生已經(jīng)具備的人工智能理論知識與游戲設(shè)計的具體應(yīng)用聯(lián)系起來。這樣，學(xué)生就不會覺得理論知識太抽象，并且可以很好地將理論與實踐結(jié)合。至于第二方面，游戲設(shè)計與開發(fā)主要從設(shè)計模式上入手，借助多媒體平臺進(jìn)行講授。我校將該課程作為專業(yè)方向特色課程進(jìn)行建設(shè)，教學(xué)要求上規(guī)劃了48個學(xué)時。
　　3教學(xué)內(nèi)容
　　本節(jié)將具體介紹教學(xué)內(nèi)容安排以及擬使用的參考書籍。
　　1) 游戲程序設(shè)計概論(2學(xué)時)。概論部分主要介紹計算機游戲的基本概念、游戲類型、特點以及目前國際上該領(lǐng)域的研究和應(yīng)用情況。
　　2) 游戲中的數(shù)學(xué)和物理基礎(chǔ)知識(4學(xué)時)?？紤]到?jīng)]有學(xué)過計算機圖形學(xué)的同學(xué)需要對此有一定了解，本部分內(nèi)容主要是對所學(xué)相關(guān)知識的復(fù)習(xí)。
　　3) 二維游戲的基本編程(10學(xué)時)。游戲的基本流程和體系結(jié)構(gòu)、游戲開發(fā)的基本理念及方法、游戲引擎簡介、游戲的調(diào)試與測試、游戲開發(fā)的準(zhǔn)則和“忠告”、游戲編程人員的基本素質(zhì)要求。
　　以VC++游戲開發(fā)典型案例(五子棋)為例[9]講解，包括五子棋游戲的各種文檔的制作、游戲界面的設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議介紹、核心算法的設(shè)計等。重點突出人工智能搜索算法的應(yīng)用。
　　4) 三維游戲的基本編程。三維游戲場景的組織和繪制：三維場景的組織與管理、游戲場景的幾何優(yōu)化、三維場景的快速可見性判斷與消隱、地形場景的繪制與漫游、三維游戲場景中的碰撞檢測(6學(xué)時)。
　　三維動畫的基本編程技術(shù)：三維動畫技術(shù)概述、關(guān)鍵幀動畫技術(shù)、基于動作捕捉的動畫技術(shù)、腳本驅(qū)動的動畫技術(shù)(4學(xué)時)。
　　游戲中的音頻編程：聲音基礎(chǔ)、三維音效生成、常見的聲音引擎簡介(2學(xué)時)。
　　游戲中的人機界面技術(shù)：游戲的可玩性與人機界面、用戶界面設(shè)計基礎(chǔ)。(2學(xué)時)。
　　以一個具體的案例學(xué)習(xí)上述內(nèi)容，案例集成[10] (2學(xué)時)。
　　
　　5) 人工智能在三維游戲動畫中的應(yīng)用[11](14學(xué)時)。
　　6) 課程總結(jié)(2學(xué)時)。在以上課程內(nèi)容的安排中，關(guān)鍵點是第5方面內(nèi)容的具體選擇。因為，授課對象是本科生，教學(xué)中涉及到的人工智能技術(shù)難度不能太大，目前，我們正在探索采用哪些算法授課。
　　針對第5方面的教學(xué)內(nèi)容，我們有以下幾方面的教學(xué)設(shè)想。1)以遺傳算法、決策樹、模糊理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等為例介紹這些相關(guān)算法如何在計算機語言中實現(xiàn)以及如何應(yīng)用在游戲設(shè)計中。2)結(jié)合第4部分的三維游戲?qū)嵗?，介紹相關(guān)人工智能算法在游戲中的應(yīng)用。比如通過遺傳算法進(jìn)化出完美的洞穴巨人。
　　4其他問題
　　該課程實踐性比較強，所以，教學(xué)過程中，我們希望通過加強案例學(xué)習(xí)的方式使學(xué)生對以前學(xué)習(xí)過的人工智能算法有更直觀的體驗，這對教師提出了新的要求，即如何組織案例教學(xué)。一是進(jìn)行完整案例教學(xué)還缺乏相關(guān)教學(xué)資源，教師要自己編寫相關(guān)教學(xué)材料。另外，為了進(jìn)一步加強學(xué)生動手能力，我們可以考慮項目設(shè)計的方式，在算法分析與設(shè)計課程中采用“大作業(yè)”的方式，以帶動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性[12]。對此，我們要求學(xué)生課后分組完成一個游戲項目設(shè)計，學(xué)生可以根據(jù)其興趣愛好以及實際的編程能力選擇相關(guān)游戲設(shè)計題目以及游戲類型。
　　由于該課程實踐性強，因此，考核時應(yīng)考慮提高項目設(shè)計分值，比如，占總成績的40％。此外，該課程涉及的內(nèi)容比較多，建議開卷考試，目的主要是檢測學(xué)生對知識的掌握程度，以及運行知識和解決問題的能力。
　　5結(jié)語
　　智能游戲開發(fā)與設(shè)計課程是我校正在建設(shè)中的一門新課程，我們在文章中針對其教學(xué)目標(biāo)與要求、教學(xué)內(nèi)容、考核方式展開探討，但在教學(xué)實踐過程中，我們還會發(fā)現(xiàn)許多考慮不周或欠缺之處，我們需要向其他學(xué)校學(xué)習(xí)并且在教學(xué)實踐進(jìn)一步提高，以使這門課程的教學(xué)更加完善。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
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