基于虚拟现实人才培养的课程教学研究与实践

席晓聪 刘伟童 孙育红

山东女子学院数据科学与计算机学院（山东省济南市 250300）

1 引言

虚拟现实，顾名思义，是用计算机技术营造出来一种虚拟环境，但却让人如现实般感同身受。虚拟现实是以计算机技术为核心，综合了多媒体技术、仿真技术、人工智能技术、人机交互技术、传感器技术、计算机图形学等现代高科技技术，产生的一个集视觉、听觉、触觉，甚至是嗅觉和味觉的多感官模拟虚拟环境，在这个多维的信息空间中，人们可以通过多种设备，以自然的交互与虚拟环境中的对象进行交互，从而得到身临其境的感受和体验。虚拟现实起源于20 世纪60 年代，而我国虚拟现实研究起步于 20世纪 90 年代初，虽然起步较晚，但国家对于虚拟现实产业的发展非常重视，2016 年以来，我国相继出台产业政策支持虚拟现实行业发展，更是提出到2020 年，我国虚拟现实产业链条基本健全，到2025 年，我国虚拟现实产业整体实力进入全球前列，掌握虚拟现实关键核心专利和标准，形成若干具有较强国际竞争力的虚拟现实骨干企业[1]。在相关政策的支持下，随着5G 技术的发展，虚拟现实越来越广泛地应用于各个领域，如教育、军事、工业、艺术与娱乐、医疗、城市仿真、科学计算可视化等领域的应用都有了极大的发展，产业发展对虚拟现实人才的需求也与日俱增，但与之相反，虚拟现实核心人才的缺乏却成为整个虚拟现实产业快速发展亟待突破的瓶颈。据《全球虚拟现实人才报告》中显示，现阶段中国虚拟现实人才数量仅占全球2%，但对虚拟实现人才的需求却达18%，远远无法满足行业对虚拟现实技术技能岗位的用人需求。

伴随着市场发展的迫切需求和国家的高度重视，高校作为我国现代化建设事业的人才培养基地，责无旁贷承担着输送人才的重任。由于我国虚拟现实技术起步较晚，专业积累不深，各大高校目前多根据自身学科积淀与成熟度，在虚拟现实人才培养过程中，依托计算机、艺术设计类现有专业群，以专业方向课为切入点，进行虚拟现实人才培养[2]。但由于缺少成熟的教学体系、相关教学积淀匮乏和师资严重不足等原因，不能较好地满足高素质复合型工程技术人才培养的需要，所培养的虚拟现实专项技能人才也不能对点行业需求，无法满足一线工作的需要，因此成为了行业痛点。如何基于现有资源，精准对接行业缺口、服务社会需求成为高校培养虚拟现实人才的一个亟待解决问题。课程建设是人才培养的基本环节，也是最终落脚点所在，其水平和质量直接影响着人才培养质量，故虚拟现实人才培养应加强重视课程建设，紧密切合生产实际需求把好教学质量关，为虚拟现实行业提供合格的复合型人才。

2 课程建设研究

2.1 课程建设目标与思路

2020 年2 月，在《教育部公布2019 年普通高等学校本科专业备案和审批结果通知》中虚拟现实技术专业才正式获批，虚拟现实技术作为一个新专业开始粉墨登场，但是人才的培养需要教学闭环的不断打磨，目前还不足以支撑社会对虚拟现实人才的迫切需求，面对社会的迫切输出需求，目前高校多结合计算机类、艺术设计类专业开展虚拟现实人才培养，由于两类教育国内起步相对较早，已形成相对成熟的学科链和完善的教学体系，在此基础上以专业方向课为切入点进行虚拟现实人才培养，会造成虚拟现实人才培养质量的片面化、不均衡等问题，计算机类培养的虚拟现实人才偏重于编程开发、交互集成等技术开发类内容，而艺术类培养的虚拟现实人才偏重于多媒体内容的设计与创作等内容，两种侧重不同的培养内容势必会影响高质量人才的输送[3]。2021年7 月，国家人力资源和社会保障部职业技能鉴定中心在调研深圳市虚拟现实产业联合会时也指出，目前虚拟现实产业的现状是缺乏内容制作、应用开发等技术技能复合型人才。而高校面对未来的“新工科”建设布局，也更应该培养具有创新创造能力和跨界融合的复合型科技人才。故在虚拟现实人才培养的相关课程中应设置双重培养目标，应兼具“技术”与“艺术”的双重培养，即培养学生扎实的技术能力又要培养学生的艺术设计素养，培养一批会技术、懂艺术的虚拟现实高素质复合型工程技术人才，既可以完成一定的虚拟现实展示系统和互动创意系统的开发，又可以完成复杂的虚拟现实系统逻辑开发与进一步的虚拟现实核心技术研发。但对比目前高校资源，师资和教学积淀严重缺乏，小到课堂案例大到教学体系经验严重匮乏，面对课程建设经验的空白与不足和高质量人才输出的迫切需求，必须寻求出路。“以赛促学”要求学生以产出为导向，通过参与大赛完成一个较为完整的主题作品，实践锻炼自己的专业技能和综合设计能力、创新创造能力和一定的艺术构造能力，提升学生的整体综合素质[4]。“以赛促学”也可以帮助教师“以赛促教”，层层倒推课程教学中的各环节安排与设计，把好教学质量关。而“校企共建”则可以让学生高效地对接企业实践项目和最新技术，紧密切合生产实际需求，精进自己的大赛项目落实落地，专业技术更高、更精、更尖，并可提升学生的专业职业化认知与职业素养。“以赛促学、校企共建”的有机结合可融契数字技术和艺术创意，培养具有工程实践能力、艺术创作能力、行业创新能力和可持续发展能力的高素质复合型新工科人才。

2.2 教学内容

针对虚拟现实技术多学科交叉融合、知识点纷繁杂乱的特点，建立“以赛促学、以赛促教”的教学内容，将大赛所需的专业知识和艺术素养要求分解进教学内容中，形成知识模块，进行项目式教学。在学生逐个解决的模块化学习和练习中建立立体知识体系，培养学生将知识融合贯通，进行知识整合应用的能力，并通过完成一个完整的虚拟现实作品培养激发学生的思考、创新创造和批判精神，达到艺术修养的培养与提升。但由于高校教师普遍实践经验较少，技术不够纯熟与先进，教师培训与学习还需要一定的周期转化，为让学生深入产业一线了解并掌握最新技术与实践应用，“校企共建”课程是大势所趋，通过企业参与课程教学的后半阶段，进行深入、提升与升华，丰富相关真实案例，讲解最新技术，完善项目作品，可以大大提高学生的实际应用能力、艺术素养能力，切实提高产出项目作品质量，通过企业的参与也大大提升了人才培养的针对性，大大提高了人才培养的质量。

2.3 教学方法

“以赛促学、校企共建”易采用线上线下混合式教学方法[5]。以大赛项目为主线，校企双方共同录制、更新网络课程作为线上学习资源，供学生进行课前预习与课后复习，视频资源内容应根据当前热门、高水平大赛对于虚拟现实人才技能的需求情况，整合学校和企业现有教学资源，重新梳理知识体系，除了要继承经典内容和案例，还要善于革新，对知识点进行有机结合和重构，打破传统课程教学中的章节链接关系，将虚拟现实必备基础知识与应用实践拆解成模块，层层引导，层层设计。在课前预习中可指定线上资源进行自学，在课后方便不同层次的学生进行查漏补缺、巩固。线下前期由校内教师讲授，配合线上课程资源主要讲授基础知识与应用的重难点与现场指导，通过模块化学习与练习，使得学生可以初步完成一个相关完整的项目作品。线下后期由企业教授，对前期已学模块进行延展和延深，并引入当下最新技术与真实应用案例，对初步完成的项目作品进行改造与提升，打磨出高质量的项目作品。这是对前一阶段的总结、凝练与提升，通过最后的企业授课，将整门课程进行收尾与升华，最终形成一个集技术与应用价值、艺术水平均达标的虚拟现实作品，达到复合型虚拟现实人才输出的要求。除此之外，在后期学生打磨虚拟现实参赛作品时，还需设置企业教师线上直播答疑、校内教师现场辅助指导时间，为学生提供及时的帮助。一是面对如此严峻的疫情形势，减少学生的不必要外出是以学生为中心的必要举措；二是直播答疑视频易根据答疑点制成短视频，有助于学生回看、解疑与教学资源积累；三是采用企业直播答疑可以方便校内教师做为一个学习者间接学习企业实践经验，帮助自己迅速成长，尽快完成“双师双能型”教师身份的转变，也减少了企业参与教学的成本，从而达到一举多得的共赢效果。

2.4 教学资源

2020 年2 月，虚拟现实技术专业正式获批后，随着我国虚拟现实产业的布局建设与发展，将会有更多的高校开设虚拟现实技术专业，可通过前期对课程建设教学资源的不断积淀逐步支撑起整个虚拟现实人才培养的体系要求。通过“以赛促学、校企共建”的思路，校企双方可进行有机结合，形成一批适用于本校实际的基于虚拟现实技术的共建网络课程、共建教学平台、共建教材、共建团队等资源，具体又可细化为建设在线课程、教学课件、项目案例、技术文档、素材、试题库、团队制度等等。而且由于虚拟现实相关课程在虚拟现实设备上的局限性，包括价格、性能、空间的局限，学校可以依托合作企业资源开设开放实验室，以提供给学生最新、最全、最自由的实验硬件与软件环境，让学生可以充分地进行创新创造与实践应用。从软实力和硬实力两方面校企共同开发教学资源，即减轻了高校的负担，又从企业获得第一线的社会需求，使得教学资源内容既来自于社会，又较好的反馈服务社会。

2.5 教学考核

基于虚拟现实人才培养目标的双重要求，兼具技术与艺术，应采用多元化评价机制。在评价标准上，不易设置试卷考试形式将学生成绩作为衡量学习效果的评价，应着重使用考核方式，通过要求学生提交虚拟现实项目作品考核学生的技术应用能力、创新创造能力和艺术素养能力，除此之外，还应将团队合作能力、交流沟通能力等职业素养要求纳入评价标准。在评价方式上，采用过程性评价和总结性评价相结合的评价方式，并增加过程性评价的监督与把握，通过对过程中学习问题的把握，从而可以帮助教师及时调整教学内容与教学方式，过程性评价应包括线上网课的学习情况、模块单元的作品汇报情况和课堂参与等情况，而总结性评价来由期末虚拟现实作品即大赛参赛作品决定。在评价主体上，采取教师、企业两主体共同评价的方式，改变原来单一的主体评价方式，构建多重评价，使得评价的结果能够加信服，更能体现高校、企业与社会对虚拟现实人才的综合要求和评价。通过上述多元化的评价机制，可实现对学生学习过程的全方位管理和人才培养质量的全方位判断。

3 课程建设实践

3.1 《虚拟现实脚本设计》

《虚拟现实脚本设计》是虚拟现实人才培养中的核心课程，主要讲解Unity 3D 编程技术。内容涵盖项目开发所需的各个系统与模块，包含相关核心概念、物理系统、交互界面、动画系统、音频系统、数据管理和资源管理等内容。从该课程知识体系可以看出，该课程是从虚拟现实的人才培养目标出发，不止专注于培养过硬的技术能力，还注重学生的设计和艺术能力。故对其进行教学研究实施是一个理想的切入点。

3.2 教学实施

依托山东省大学生数字媒体创意大赛三维游戏竞赛类通道，我们对《虚拟现实脚本设计》课程内容进行梳理与重构，制定了如下模块化教学内容：基本概念、物理系统、UI 系统、动画系统、音频系统、数据管理系统、人工智能系统。校内教师主要教授基本概念、物理系统、UI 系统、动画系统、音频系统等基础内容，企业教师主要讲授数据管理系统、人工智能系统等内容，将产业发展的最前沿和最鲜活的实践成果引入课程，进行后期拔高与提升。在讲解技术知识点的同时，注重穿插对艺术素养的培养，通过以上模块的学习，学生可以完成一个比较完善的虚拟现实高质量作品。为更好的进行课程建设与开发，我们与山东新视觉数码科技有限公司深度融合，组建了一只工、文、艺、理交融的跨学科虚拟现实技术师资团队，确立以立德树人为核心，培养兼具技术工具理性和艺术价值理性人才的目标，校企共建1 部网络课程和1 部教材等资源。依托智慧树课程对学生线上学习进行检测与管理，线下层层推进项目落实落地、更加完善。根据线上线下混合式教学，我们制定了如下考核方式：综合成绩=40%线上成绩+60%线下成绩，线上成绩包括10%的课前学习成绩和30%的网课课程参与成绩，线下成绩包括5%的课堂成绩、20%线下实验、35%的参赛作品成绩.

3.3 教学效果

我院2019 级数字媒体技术虚拟现实方向学生共计80 人。通过该课程的学习，100%的学生均参加了虚拟现实技术相关大赛，如国家级大学生创新创业训练计划项目、山东省大学生数字媒体创意大赛、山东省大学生虚拟现实技术应用设计大赛等，并获国家级奖项3 项，省级奖项12 项，学生虚拟现实作品质量普遍技术过硬，又兼具一定的艺术水平，也因此成为省内独具特色的知名专业，受到了学界、行业和企业的广泛认可。

4 结语

通过论述新时期下对复合型虚拟现实人才的需求，结合现阶段课程建设的突出短板问题，需要坚持以产出为导向的理念，通过“以赛促学”反向设计课程教学内容与考核评价机制，深化“校企共建”合作机制，共建团队、共建网络课程、共建教材等多元协同育人措施，提高课程的高阶性、创新性和挑战度，并运用线上线下混合式教材正向实施，可以全面提高学生的实践应用能力和艺术素养能力，达到复合型虚拟现实人才培养的要求。