藺廣逢，張二虎，陳亞軍

（西安理工大學，西安 710048）

信息技術的發(fā)展深遠地影響著人類社會的各種行為，在這些行為中教育和學習對個體的發(fā)展起著關鍵性的導向作用。基于現代信息技術的虛擬現實、增強現實和混合現實為教授和學習提供了豐富的手段和方法，并且支持教育領域一定程度突破了傳統教學模式的教授單向性、學習被動式和情景單一化。因此，教學中通過虛擬空間對教學內容情景化的展現與交互成為現代教育教學的主要方向和特色。

游戲設計是數字媒體技術專業(yè)一門非常重要的專業(yè)課，也在虛擬空間教學方面做出了豐富的實踐活動。其囊括了數字媒體技術的數字表現、對象建模和交互的各個方面。旨在培養(yǎng)學生掌握游戲設計的基本方法，通過游戲劇本認知、游戲情節(jié)規(guī)劃、游戲場景設計生成和游戲對象設計建模，掌握各類游戲的基本的設計開發(fā)方法，擴展計算機應用的專業(yè)知識，掌握圖像、圖形、動畫及影視編導在游戲中運用的基本概念、設計與制作方法，以培養(yǎng)學生的整體設計思維能力、設計開發(fā)的創(chuàng)造能力和視覺展現的表達能力。

雖然虛擬空間在教學實踐的應用中為學生開辟了情景生動的認知空間，為知識的傳播打開了方便之門。但是也同時顯現出其局限性。在虛擬空間中主要以視聽進行信息獲取，實際的學習對象的操控能力得不到有效充分的培養(yǎng)；虛擬空間的構建受到開發(fā)者自身對知識本身的理解限制，存在先天性的偏頗，學習者難以獨立思考和自由探索；在虛擬空間中教的模式被增強和固化，育人過程的人際交流合作被淡化。教學是教師和學生雙向互動、相互影響、協同發(fā)展和全方感知的動態(tài)過程。因此借助于虛擬空間設計，提出基于產業(yè)項目引導的游戲設計混合教學模式，來提高思維交互實踐能力，實現本門課程在教育實踐的應用意義。

一、虛擬空間對教學實踐的局限性

虛擬空間的開發(fā)從教學資源的擴展到內容情景的展現，表現出了傳統教學無法媲美的優(yōu)越性。虛擬空間從實現技術到思維方法在各個層次的教學實踐中得到了廣泛的推廣。尤其是“元宇宙”概念的提出，預期能建立近乎完美的情景認知教學模式的高級形態(tài)，但是當前技術不足以支撐其理想狀態(tài)的形成。以致于虛擬空間對教學實踐形成一些不可回避的局限和約束，主要的問題體現在以下兩個方面。

（一）虛擬空間與教學認知理論的矛盾

以“元宇宙”為虛擬空間的先進理念已經規(guī)劃出了下一代教育的遠景模型。在當前“元宇宙”相關的六大技術（區(qū)塊鏈、交互、電子游戲、數字孿生、人工智能和網絡運算技術）還不足以支撐遠景模型。其主要問題體現在當前虛擬空間構建技術不成熟與建構主義學習理論和情景認知教學模式中倡導的真實情景體驗之間的矛盾。表現在以下四點：一是虛擬空間的技術限定性，使得其很難在教學環(huán)境下模擬出真實情境、真實任務、細致過程模型、多視角角色任務協同和真實反思評價；二是虛擬空間的確定邏輯表達，使得其伸縮性和適應性不足以從因材施教的理念來表現多維度的學習主體和客觀存在之間的知識邏輯表達；三是虛擬空間的直觀形象表達，使得其在新情景中的遷移性適應性不足，限制學習主體進行自由反思和知識抽象；四是虛擬空間的開發(fā)理解差異性，使得其很難根據個體的態(tài)度、興趣、愛好和認知策略進行基于環(huán)境感覺信息的知識情景生成。

（二）虛擬空間與教學認知理論的矛盾

在虛擬空間與教學認知理論的矛盾中，現有虛擬空間中游戲設計教學使得學生能力培養(yǎng)受到多方面的限制。主要表現在以下四個方面：一是在學生學習實驗過程，虛擬空間中模擬開發(fā)的示例多，但是真實游戲情境、真實游戲任務、細致過程建模、多視角角色任務協同和真實設計交流評價表現較少，使得學生的真實問題分析與設計能力培養(yǎng)受限；二是在虛擬空間中游戲設計的特定示例，很難從不同的層次適應學生個體之間認知差異，使得學生的設計認知能力培養(yǎng)受限；三是在虛擬空間中游戲設計單一的示例通常貫穿整個設計過程，學生在示例間的設計思想遷移很難掌握，使得學生的歸納抽象思維能力培養(yǎng)受限；四是虛擬空間情景再現基于開發(fā)者的思維局限，難以產生符合學生個體的情景生成，使得學生的想象思維能力培養(yǎng)受限。

二、產業(yè)項目引導混合教學的必要性

隨著信息技術各個領域的發(fā)展，游戲設計的基本理念和方法不僅局限于課堂學習和講授中，而在實際游戲相關的產業(yè)中出現了大量的企業(yè)為迎合某方面需求進行的游戲產品的研發(fā)、創(chuàng)意、設計、發(fā)布和動態(tài)迭代完善。因此涌現出了大量代表的游戲平臺和產品，這些又為學生游戲設計的學習提供豐富的資源。

（一）輔助虛擬空間展開教學

在游戲設計教學中，其基本的設計思想和方法需要豐富的案例來展現。產業(yè)項目能從各個層次為課程的虛擬空間教學提供平臺和資源。游戲本身就是建立在虛擬空間中，不同的是產業(yè)項目能引導教學理念、設計和方法實現到真實需求的環(huán)境、平臺和交互中去，實現教學理論和實踐的無縫銜接。學生在學習過程中根據自身的認知來實踐教學理論，開拓未成熟的產業(yè)項目，比對成熟的產業(yè)項目，自評和互評相結合，逐步完善設計理念。所以產業(yè)項目延伸了產業(yè)發(fā)展視野，豐富了教學實踐內容，增強了師生和學生間的互動。

（二）多層次多視角交互教學

游戲設計教學中的一個現實問題是教學平臺和實踐平臺在虛擬空間中難以統一。主要表現在如果都統一到以講授和展示為主的教學平臺，不能進行充分的溝通交互；如果都統一到以設計和操作為主的實踐平臺，不能有效地建立抽象的拓展思維。產業(yè)項目引導混合教學能提供一種雙贏的方案，選擇不同深度層次的產業(yè)項目植入教學平臺，以“因材施教”的理念匹配不同學生的知識邏輯；以不同層次產業(yè)項目在實踐平臺中示范，構建抽象思維的遷移與重構；結合教學平臺和實踐平臺，建立不同視角需求條件的產業(yè)項目引導學生基于自身環(huán)境感知的情景生成。從多層次多視角進行交互教學實踐，促進理論與實踐、教授與學習，以及教師和學生在虛擬和現實空間的動態(tài)互動。

三、產業(yè)項目引導混合教學模式

（一）理論基礎

建構主義學習理論為教學提出指導性建議，其中的關鍵點是為具體的教學內容實現情景創(chuàng)設。因為真實的情景是復雜且交錯變換的，不像書本上教學內容有明晰的思路和結構，所以要求教師提供豐富的情景信息，同時需要學生掌握足夠的信息技術方法，來理清情景結構關系，豐富教學內容，達到對教學內容的理解和拓展。具體在游戲設計課程中，期望依托合適的產業(yè)項目為教學的內容和模式提供新的視角。以教學內容為主線，以產業(yè)項目為引導創(chuàng)立理論方法應用的實際教學雙向和多個體參與交互的動態(tài)情景，促使師生相互建構認知體系，逐步拓展認知思維。

情景認知教學模式倡導關于教學過程的兩個關鍵點。一個是強調學習認知過程中學習者的主體地位；另一個是注重教學內容活動與具體社會實踐的聯通性。以此為基準，認為理想的情景學習應該是以學習者的自主、協作和研究學習意義建構，同時結合學習者認知條件（經驗、身份、能力、知識）逼近真實實踐的方式組織教學活動。在產業(yè)項目引導的游戲設計教學實踐中，以產業(yè)需求引導學生自主探索真實情景，在產業(yè)項目的實施中貫穿教學內容，學習者根據自身認知條件建構項目知識體系，在此過程中以動態(tài)交互完善情景與內容匹配，完成對思維、知識、交互和實踐的理解與擴展。

（二）教學準備

產業(yè)項目引導下游戲設計的教學實踐需要從教學內容規(guī)劃、產業(yè)項目調研選擇和混合虛擬實際教學環(huán)境構建三方面充足準備來完成教學的互動認知和情景學習與探索。

游戲設計的教學內容是根據數字媒體技術專業(yè)的數字娛樂方向的總體教學目標規(guī)劃的。因為這門課程不像傳統工科課程具有完整的理論體系，所以課程內容從概念歷史、設計思想方法和2D 與3D 游戲實現技術三個方面組織教學內容。教師需要對內容及其相互關聯有深入的理解和拓展，為建構有效的學習認知情景打下良好的基礎。

實際的產業(yè)項目面向不同的應用顯得多樣而繁雜。在游戲設計課程中，需要依照教學內容從不同的需求場景、不同的復雜程度和不同的開發(fā)平臺選擇產業(yè)項目，梳理產業(yè)項目涉及課程內容要點、知識結構和技術構成，為學習認知情景提供不同角度的信息支撐。

混合虛擬實際的教學環(huán)境構建是一個動態(tài)過程。在具體教學環(huán)節(jié)的準備中需要明確產業(yè)項目和教學內容的結合點，以這些結合點建構的內容和產業(yè)實踐思維結構，在思維結構的引導下，依照何種平臺構建探索性、多樣性和擴展性的交互認知情景。

（三）教學設計

游戲設計教學中具有引導性的產業(yè)項目是輔助教學內容情景化構建的手段和方法，也是教學過程交互認知的混合虛擬實際信息的承載體。像傳統設備和理念一樣承載著課程內容以實現教學和課程目標，同時又具有全景式情景構建、動態(tài)交互和思維擴展的完整過程體驗探索等獨特屬性。結合優(yōu)秀的產業(yè)項目可以進行游戲設計需求、構建、創(chuàng)意、思維、過程和技術的探索交互、比對評價和認知提升。

1.創(chuàng)設動態(tài)交互的認知情景

游戲設計教學實踐中的知識體系、能力培養(yǎng)、思維過程和實現技術都是為促使學生在游戲設計中自身認知和理論方法的統一性。因此個體認知情感差異是教學引導的重點，也是教學實踐達成的難點。傳統學習中游戲的概念、流程、思維、模型和技術具有一定的抽象性。即使具有一些經典的示例說明解釋，也很難在一個完整的動態(tài)交互的設計過程中體驗其作用和意義。基于學習個體認知情感動態(tài)變換，游戲產業(yè)項目引導教學內容及過程，抽象與形象交互感知更加適合這個認知過程的發(fā)展與演化。以下從產業(yè)項目與實際教學過程融合設計、多層次交互教學內容設計和經典產業(yè)項目點評分析教學內容設計。

認知情景的建立初始依賴于直覺感官和思維，對于教學過程也具有同樣的屬性。因此，首先需要考慮產業(yè)項目與教學內容以什么樣的形式結合在一起，也就是產業(yè)項目與實際教學過程融合設計。其中主要的矛盾是呈現在游戲虛擬空間的產業(yè)項目以應用需要為導向，注重用戶的實際需求，而實際教學過程以邏輯結構和設計理念為目標，重在學生對過程概念的理解。因此其融合設計從兩個方面進行情景建立。一個方面，對優(yōu)選的多個產業(yè)項目進行系統分析，在保證項目結構完整的前提下從中提煉出對應的課程內容要點，在游戲虛擬平臺上生成階段性明晰展示的數據形式（如視頻、動畫、模型和場景等）。另一方面，在教學過程中以內容為指引，嵌入產業(yè)項目中涉及的教學內容，在這里注重產業(yè)背景和實際應用情景的還原。期望在保證各自相對獨立的狀態(tài)下，初步建立產業(yè)項目與實際教學過程融合形式。融合教學設計思路如圖1 所示。在圖中直線的箭頭表示各項目或教學內容相對獨立的結構，曲線箭頭表示產業(yè)項目中與教學內容關聯的部分。在拆解各項目的同時保證項目的完整性和不同部分的關聯性。

圖1 產業(yè)項目和教學內容融合教學設計思路

情景認知不是一個靜態(tài)的過程，而是一個動態(tài)的全視角情感交互過程。從教學設計的角度，進一步考慮如何構建多層次交互教學內容設計是關鍵所在。在初始的融合教學設計基礎之上，通過三個方面的手段和方法來建立這種動態(tài)交互關系。第一方面，在課前以不同產業(yè)項目需求引導學生搜集產業(yè)項目資料、分析產業(yè)項目和課程內容關系、深入了解產業(yè)背景，課堂開始對產業(yè)項目和課堂內容的關聯性從教師和學生不同的角度進行分組討論，引導出課堂內容的關鍵要點。第二個方面，在課中以課程內容為主線結構，以產業(yè)項目為示例講解，構建學生知識體系的邏輯思維。多個產業(yè)項目在教學內容的呈現中表現出多義性和交叉性，引導學生討論這種多義性內容表現替換屬性和交叉性內容表現互補，進行思想交互和認知拓展。第三個方面，在課后，產業(yè)項目的實踐虛擬平臺上擴展課程的相關內容，完成基于學生自身理解的產業(yè)項目形態(tài)，動態(tài)反饋和討論所面臨的問題，及基于自身認知的解決方案。多層次交互教學內容設計思路如圖2 所示，其中直線箭頭指示流程結構，曲線箭頭指示多層交互對象與結構。

圖2 多層次交互教學內容設計思路

選擇產業(yè)項目引導教學內容主要考慮兩點，一是產業(yè)項目能為教學內容提供虛擬和實際的應用情景，二是按照教學內容學生可以根據自身的認知前提對產業(yè)項目進行綜合分析、比對和點評。因此，經典產業(yè)項目點評分析教學內容設計顯得尤為重要。游戲設計的概念、理論、方法和技術不僅限于在娛樂中應用，在工業(yè)工程和自然科學等領域也有著廣泛的應用前景。因此從三個視覺對學生教學內容實踐進行點評。第一個視角是游戲本身的娛樂屬性，從可玩性、平衡性、自由度和操控性進行評價。第二個視角是游戲理念在工業(yè)工程中的遷移，從原理再現、模型虛擬、數據驅動和反饋控制方面進行評價。第三視角游戲技術在自然科學研究中拓展，從創(chuàng)意模擬、理論開拓、柔性變換和虛擬生成方面進行評價。產業(yè)項目點評分析教學內容設計如圖3 所示，其中表現出教學設計中考慮的角度和設計方面。

圖3 產業(yè)項目點評分析教學內容設計思路

2.學情變化動態(tài)調整

在游戲設計教學實踐過程中，突出教師和學生以產業(yè)項目為引導教學內容的動態(tài)認知交互機制。以產業(yè)項目彌補教學內容的應用情景缺失，以教學內容主導產業(yè)項目選擇和取舍，以產業(yè)項目拓展學生學習內容實踐，以教學內容輔助產業(yè)項目思路邏輯生成。學生對教學內容認知體現在教學過程各個方面，深入影響著產業(yè)項目與教學內容的交互結合，主要體現在以下兩個方面。

第一方面，根據產業(yè)項目所涉及的結構組成、技術難易、知識鄰域和多樣需求，對產業(yè)項目引入教學內容進行初步取舍。但是，在教學過程中學生興趣、認知水平和知識結構有明顯的差異性。通過問卷和投票方式對學情初始評估，進一步對產業(yè)項目進行優(yōu)選。在教學實踐進行中，通過測試和討論動態(tài)的優(yōu)化調整產業(yè)項目對教學內容的切入點。使產業(yè)項目、教學內容和學生自身狀態(tài)動態(tài)地融合，提升教學效果和實踐水平。

第二方面，從產業(yè)項目實際的應用背景出發(fā)，以教學內容邏輯為主線，注重學生自主設計開發(fā)能力的培養(yǎng)。學生建立認知體系、思維方法和技術理論需要一個嚴謹的教學過程，這個過程有一定階段性，而學情在不同階段體現的內容不同。在這些不同的階段不僅要關注到產業(yè)項目的選擇，更加重要的是依托產業(yè)項目建立教學內容邏輯符合學生的思維和認知規(guī)律。在教學中注重學生游戲理論和方法體系建立，在產業(yè)項目實踐中注重學生游戲開發(fā)和流程實現。針對不同學生個體，分類引導點評反饋。通過實現教學內容和邏輯思維的深度契合，提升學生思維和認知的拓展。

（四）教學效果

在產業(yè)項目引導模式下游戲設計混合教學探索的基礎上，依照數字媒體技術專業(yè)開展的游戲設計課程為例，選用游戲娛樂產業(yè)項目（圖4）、數字孿生工程項目（圖5）和科學實驗仿真工程項目（圖6）。這些項目都是產業(yè)上較為成熟的或有一定知名度的。通過問卷調查反饋和知識能力測試對2018 級數字媒體技術專業(yè)學生進行學情分析。

圖4 游戲娛樂產業(yè)項目——網球體感游戲

圖5 數字孿生工程項目——樓宇孿生系統

圖6 科學實驗仿真工程項目——心臟功能仿真交互

首先，通過問卷調查反饋，了解產業(yè)項目引導模式下游戲設計混合教學的效果，分析此模式下對學生學習、思維和認知產生的影響。95%以上的學生對產業(yè)項目引導的混合教學模式感到耳目一新，且能積極投入課程的學習中去。約80%的學生認為能從產業(yè)項目和教學內容的交互中快速地領悟思維、知識和技術的運用；約60%的學生認為游戲技術的工程應用極大促進了數字時代的變革，深入影響到了社會、經濟和生活的各個方面；約20%的學生認為虛擬空間和實際空間的結合，激發(fā)了它們創(chuàng)新思維的新境界。大部分學生認為產業(yè)項目引導模式下游戲設計混合教學的興趣點較多，對知識靈活運用、思維全領域拓展和實踐技術能力提升有很大幫助。

其次對產業(yè)項目引導模式下游戲設計混合教學的教學效果進行知識能力測試比對實驗。分別在18 級數字媒體技術57 人（采用此模式進行教學實踐）和17 級數字媒體技術31 人（未采用此模式進行教學實踐）兩個教學年級中進行數據比對。這些數據包括實驗、課中的兩次測試平均成績比對，成績評定過程包含教師打分、自評打分和互評打分。從表1 成績數據比對結果來看，18 級比17 級的實驗和期末測評成績效果較好，說明產業(yè)項目能助力于實踐課程的實施。而中期測評中17 級比18 級的成績好，說明課程初期設計的概念較多，產業(yè)項目中能形象化這些概念，但是同時具有一定限定性，抽象的思維能力應在多產業(yè)項目同一概念中進行拓展?？傮w來說產業(yè)項目引導模式下游戲設計混合教學對學生學習、思維和認知產生積極的影響。

表1 兩個年級的測評平均成績比對

四、結束語

游戲設計是大學數字媒體技術專業(yè)的一門重要的專業(yè)課程，其綜合涵蓋了數字媒體技術的方方面面。同時課程自身具有在虛擬空間實現的天然屬性，和在各個領域應用的廣泛空間。因此，結合產業(yè)項目引導課程進行動態(tài)交互的混合教學，創(chuàng)立了課程設計、學習和實踐的新思路，激活師生兩方互動和學生參與學習實踐的熱情。在教學中實現了產業(yè)項目和教學內容融合、多層次交互教學內容設計和產業(yè)項目點評教學內容分析的多樣化教學形態(tài)、方法和手段，使得教學效果不斷增強和優(yōu)化。