基于OBE理念的VR/AR人才培養模式研究*

周莉梅 ，盧 宇

（1.福建師范大學 教育學院，福建 福州350117；2.福建師范大學 協和學院，福建 福州350117）

一、引言

《“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃》提出，要加快VR、AR等核心技術創新發展。計算機、互聯網技術所帶來的變革日新月異，為適應知識經濟的發展，迫切需要大批具有虛擬現實和增強現實技術的應用型專門人才。黨的十九大報告高度重視人才培養工作，高校在人才培養的過程中應明確自身的定位并以此來設計人才培養的策略，VR/AR作為改變社會最具潛力的新技術之一，培養具有VR/AR開發能力的人才是新時代賦予應用型本科人才培養的歷史使命。

虛擬現實（Virtual Reality，VR）技術是一種能夠建立并讓人體驗虛擬世界的計算機仿真系統，其構成的虛擬世界具有很強的仿真效果[1]。增強現實（Augmented Reality，AR）技術可以讓用戶看到一個添加了虛擬物體的真實世界，不僅可以展現真實世界的信息，而且將虛擬的信息實時顯示出來，兩種信息相互補充、疊加[2]。混合現實技術（Mixed Reality，MR）是虛擬世界與現實世界無縫融合的技術，是在保持對現實世界正常感知的基礎之上，通過建立虛擬世界與現實世界之間的聯系，再將人類感官延伸到虛擬世界[3]。示，2017年AR/VR初創企業已獲得25億美元投資。值得注意的是，《“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃》明確提出，要加快虛擬現實、增強現實、全息成像等核心技術創新發展。國家政策的支持將有利于VR和AR技術的普及，自然對于這方面的人才需求很大，高等院校培養虛擬現實和增強現實的人才將成為大勢所趨。

據國際數據公司（IDC）預測，全球在VR/AR上的支出將在2018年達到178億美元，來自該產業的巨大需求也將繼續推動教育行業VR/AR人才培養的發展。2016年5月3日，美國加州圣何塞的科格斯韋爾大學（The Cogswell College）正式開辦VR和AR專業，成為全球首家創辦VR和AR行業人才認證的高校。同年7月，澳大利亞迪肯大學設立了VR和AR的碩士研究生專業，此舉更表明對高質量VR/AR人才需求進入了迫切的階段。此外，國外還有許多所大學也都隨之開設了VR/AR專業或開設具有針對性的相關課程。

2017年深圳市大象虛擬現實技術培訓學校的成立填補了我國沒有VR專業的空白和遺憾，為大力普及虛擬現實技術，同時國內部分高職院校開設的數字媒體技術專業也有VR/AR方向的人才培養，但應用型本科院校由于專業師資、硬件系統等方面存在的瓶頸問題，尚未涉足VR/AR專業人才的培養。VR/AR需要不斷學習新知識、新技能、新科技，本科院校培養高素質的VR/AR專業人才更能滿足VR/AR人才市場的需求。除了國內公辦的職校陸續開始培養虛擬現實和增強現實方面的

二、VR/AR人才需求分析及高校現狀

LinkedIn（領英）在2016年發布的全球VR人才報告[4]反映出高質量VR人才的匱乏成為中國VR產業發展的核心癥結。根據CB Insights的最新預測，增強現實（AR）將成為2018年科技發展的15大趨勢之一。市場調研公司 Digi-Capital的最新數據（2017年12月）也顯人才外，各種民辦輔導培訓機構對該類型人才的培養更是如火如荼地開展著，而本科學校對這個專業的開設還在不斷探索的階段，因此一套切實可行的人才培養方案對高校開設該專業有著重要的意義和價值。

針對上述研究現狀，本研究結合教育與生產相結合理論、建構主義學習理論、實用主義學習理論[5-7]，基于成果導向教育（Outcome Based Education，OBE）理念和產學研教育模式開設虛擬現實和增強現實專業。在OBE教育模式中，學生學到了什么和是否成功遠比怎樣學習和什么時候學習重要[8]，正是由于OBE這種教育理念聚焦社會對人才的實際需求[9]，因此，在本科教育中使用OBE理念來指導VR/AR方向的人才培養具有重要意義。此外，虛擬現實和增強現實專業作為一門應用型學科，除了課堂學習外需以技能培訓為中心，所以有必要開展校企合作，建設產學研相結合的實訓基地，開展實訓教學。

三、VR/AR專業人才培養的目標與規格

1.培養目標

從人才分析的角度來看，虛擬現實和增強現實工作者應該具有扎實的虛擬現實理論基礎、較強的虛擬現實開發技能，掌握虛擬現實和增強現實技術的基本理論、基本技能、技術實現原理、各種虛擬角色造型與色彩、材質與特效制作、產品結構與人機交互等能力模塊，是能夠在影視虛擬現實、人機交互、數字虛擬、游戲制作等領域從事手游客戶端開發工程師、手游服務端開發工程師、虛擬現實開發工程師、虛擬現實場景建模師、軟件開發工程師等崗位的高素質人才。

2.培養規格

VR/AR方向的專業設計以市場為先導，圍繞行業經濟科技發展的需求開展教學，教學設計按照教學規律，以培養面向企業需求的職業技能為宗旨，確定專業的人才培養目標，因此在專業設置、培養目標和培養規格等方面都有各自的特點。市場對VR/AR專業的畢業生在專業知識、能力、技能、職業道德、綜合素質方面都提出了較高的要求。畢業生應當掌握必要的理論知識與專業知識，具備優良的道德職業精神和創新精神。

VR/AR人才培養規格知識目標廣度通識教育：掌握所有學到的知識，并內化成自己的，能夠理解并運用深度專業知識：對專業知識有深度的了解，并具有專業專長能力目標繪畫基本能力和相關計算機應用軟件運用能力虛擬現實產品創意、設計與開發能力計算機開發、游戲引擎操作與運用能力市場調研和營銷策劃能力閱讀本專業一般英文資料的能力素質目標思想品德素質優良，有較強的解決實際問題的能力、自學與獲取信息的能力，欣賞與鑒別、組織管理能力、開拓創新能力，身心健康

四、VR/AR專業課程體系構建

1.專業培養整體框架建設

虛擬現實和增強現實技術專業是一門涉及計算機技術、物聯網技術、藝術等領域的具有很鮮明交叉性特征的專業。作為受技術變革影響較大、產業發展變化較快的行業領域，該專業所培養的人才應具備創新精神和創新意識。虛擬現實和增強現實技術專業的課程體系是在對行業背景和人才需求分析的基礎上建設起來的。專業課程體系的設置以市場需求為導向，以職業崗位為依據，確定了培養目標與畢業要求達到的程度，通過結合專業認證、行業規范等標準，基于OBE教育理念和產學研教育模式制訂了以創新創業為主線的人才培養方案。按照公共課、基礎知識、專業技能、項目實訓、創新中心生產等內容來開發相應課程和開設相關技能操作實踐，專業培養整體框架路線如圖1所示。

圖1 專業培養整體框架路線流程圖

為了使培養出來的畢業生能夠適時適當地響應人才市場需求且具有創新精神，在培養過程中：①學生要接受政治、體育、英語等通識課程的教育以適應社會主義現代化建設的需要，同時要具有較高的藝術修養以滿足行業發展中對虛實場景的繪制和創意設計等需求。②扎實的虛擬現實和增強現實理論基礎及較強的開發技能是從事該行業不可或缺的前提條件，這就對學生提出了以下三方面的能力要求：要具備基礎程序語言的編寫與應用能力，能夠利用游戲引擎、按照指定要求來完成實際開發游戲的能力；要能夠在領會本專業基礎知識的同時對其它與之密切聯系的數字產業內容有所認識；要掌握游戲開發、場景制作等基本技術手段，具備對“VR+”、“AR+”等項目的開發實戰能力。③高素質的應用型人才培養離不開實訓實踐的鍛造，通過OBE教育和產學研相結合的理念讓學生在虛擬實驗室融合大量微小項目和案例練習，并大膽走向企業跟進商業項目，從而培養具有團隊精神和創新意識的社會有用之材。

2.專業課程課題配置分析

（1）課程體系配置

在產業多元化和專業交叉化發展的今天，只注重針對性強且涉及面窄的專業知識學習顯然不能滿足社會對人才日益增長的需求，為了幫助學生了解不同學科的發展概況，深入探索各學科之間相互聯系和互動式發展，開拓視野，幫助他們建立合理、科學的知識結構，需要學校建立科學系統的課程體系。VR的核心技術主要涉及圖形圖像、輸入算法、交互、光學等尖端領域，在這個負荷度極高的領域里，本研究構建了一個適合應用型本科開設虛擬現實和增強現實專業的人才培養方案，該方案的課程體系建構如圖2所示。

圖2 專業課程體系配置（以虛擬現實開發方向為例）

學校按照“校企互融”“產學互動”“成果導向”的方式采用“3+1”人才培養模式，即前3學年在學校完成專業基礎和專業實踐的教學任務，能夠規范地使用與專業相關的軟硬件工具，掌握虛擬現實案例開發的基本操作技巧，發散思維，讓學生熟悉虛擬現實行業的發展規律，培養學生具備計算機技術、增強現實技術等跨學科的視野與運用能力，訓練學生熟練掌握VR制作相關的建模、材質、燈光、渲染、粒子系統、物理動力、光學特效、VR交互、游戲引擎開發、網絡技術等知識和技術，以及完成AR硬件平臺應用開發的案例和實踐，為后期的實習奠定良好的基礎。最后1學年進入校企合作的崗位中進行適應性訓練，并完成畢業設計和畢業論文的撰寫。同時整個本科學習期間輔以綜合實踐來促進學生的全面發展。

（2）通識教育與專業基礎課程

當代大學生是我國經濟建設的智力保障和支持，必須具備良好的思想意識、豐富的理論知識以及相關的技術水平等，我國教育工作的重中之重在于培養學生的綜合素質[10]，為了使培養出的人才具有高尚的道德修養，開設了通識教育的相關課程。第一學年中，還開設了《實用英語》《大學體育》以及通識教育選修課等公共基礎課程，同時專業課程體系構建體現了交叉學科的特點，綜合考慮了學生畢業后進入企業的應用情況，其中《藝術設計基礎》（4學分，72學時，理論課）課程的開設在一定程度上提高了學生的藝術修養和審美能力，《數字色彩構成》（3學分，14+42學時，14學時理論課+42學時實踐課）和《數字平面處理》（3學分，14+42學時）兩門課程以教師教授和學生臨摹的方式完成，通過學習要求學生能夠具備基本的手繪能力和掌握基本的美術理論知識；計算機技術學科類的相關課程例如《C程序設計基礎》（5學分28+56學時）、《C#面向對象程序設計》（4 學分，24+48 學時）、《計算機網絡基礎》（3學分，56學時），理論課和實踐課相互穿插的教學方式讓學生掌握基礎的計算機語言，具備基本的計算機編寫與應用能力，為后續開發設計打下基礎。此外，《數據庫基礎》（24+48學時）和《數據結構與算法》（24+48學時）兩門專業基礎課程安排在大二學年學習。

（3）核心課程

第三學期起，學生開始涉及虛擬現實專業中設計開發方向的核心內容，在專業核心課程修訂中以成果為導向，反向設計、正面實施，把“需求”作為起點和終點，從最大程度上保證虛擬現實專業的教育目標和結果一致性，課程設置要充分體現本專業所必須掌握的專業原理、方法和技術，既要強調專業基礎知識的學習，又要重視課程實踐環節，因此增加了課程的實踐內容，讓學生擁有更多的實踐機會，做到學以致用。圍繞學生應具備的能力目標，開設了虛擬現實原理、3Dmax虛擬現實建模、Unity3D引擎基礎、游戲引擎與原理架構、游戲框架設計與制作、Unity3D VR游戲開發、VR全景漫游制作、VR網絡游戲開發等方面的主干課程。另外，還考慮設置了專業選修課程，學生可以根據自身的興趣愛好進行自行選擇，從而更好地發揮學習的積極性和自主性[11]。

其中《虛擬現實基礎原理》（3學分，56學時）、《虛擬現實交互設計原理》（4學分，24+48學時）課程，主要培養學生在虛擬現實設備硬件上與虛擬空間中關于人機交互的思維與設計能力，理解人機交互的重要性和一般規則，并利用相關知識，以具體的原創設計案例分析來理解交互設計在虛擬現實開發過程中的重要性，實現虛擬現實中的人機交互操作。

《3Dmax虛擬現實建模》（8 學分，24+120學時）課程要求學生熟悉Max軟件的界面、功能，能夠實現基本操作和運用，通過理論與實踐的結合，掌握3d Max的材質創建、燈光創建與編輯、渲染設置等幾大模塊的操作方法，使學生在3d Max中把動畫制作流程融會貫通；《Unreal游戲引擎基礎》（6學分，28+80學時）要求學生理解關卡、粒子等概念，掌握其設計基礎并實現操作，掌握Unreal引擎中基本物理效果的原理與開發方式，理解并掌握游戲內用戶界面設計的內容，掌握游戲內聲音的使用與調節方式，掌握游戲后期處理的主要方法并實際操作后期處理編輯器，實現開發需求，理解虛幻引擎中動畫的實現方法，培養了學生對游戲引擎的認知；在掌握Unreal引擎的基礎上，設置了《游戲引擎原理與架構》（4學分，24+48學時）、《游戲框架設計與制作》（4學分，24+48學時）和《Unreal VR游戲開發》（8學分，24+120學時）三門課程，這些課程涵蓋了游戲引擎軟件開發的理論及實踐，包括游戲開發中的大規模架構，供調試、源代碼控制及性能剖析的游戲開發工具，引擎基礎系統、渲染、碰撞、物理、角色動畫、游戲世界對象模型等引擎子系統，以及多處理環境下的游戲編程，培養學生將已經擁有的知識與技能進行整合與運用的能力，強化學生對游戲構架的理解，讓學生實現完整游戲的制作，要求學生掌握Unreal引擎的進階功能與開發技巧，熟練使用該引擎，結合自身創意思維能力，將已經擁有的知識與技能進行整合與運用的能力，強化學生對游戲構架的理解，讓學生實現完整游戲的制作，進行適用于VR環境與硬件設備的中小型游戲開發。

《VR網絡游戲開發》（8學分，24+120學時）課程培養學生對網絡游戲的認知，理解網絡游戲與非網絡游戲的區分，強化學生實際開發游戲的能力，培養學生利用已有知識結合實際要求，實現網絡游戲開發的能力；通過《AR增強現實開發基礎》（4學分，24+48學時）這門課程讓學生對VR/AR/MR的概念有理解與區分，并對AR的實現形式有充分理解，掌握基于Vuforia SDK開發AR應用、AR動態模型的操作技巧，掌握視屏通道的制作方法和 AR游戲開發的流程，掌握AR與其他軟件的結合方式，實現小型 AR項目的制作。《VR全景漫游制作》（4學分，24+48學時）介紹了一種新型的展現方式，VR全景漫游可以在由全景圖像構建的全景空間里進行自由切換，達到漫游各個不同場景的效果。

《游戲開發案例》（6學分，24+84學時）通過分析相關游戲案例，讓學生能夠在已有的理論基礎和能力基礎上開發相似的游戲。通過對大量虛擬現實專業核心課程的學習設置了專業實踐《手游框架開發》（4學分，72學時，實踐課）和《HTC Vive虛擬現實開發案例》（6學分，112 學時）。

核心課程的教學中以能力目標為中心組織課程內容，讓學生在完成項目過程中來構建虛擬現實的知識體系，并通過項目的實訓來形成相應的虛擬現實開發設計能力。實訓在課程教學中起到至關重要的作用，每門課程都有具體的實訓任務，在項目完成后要寫好實訓報告，培養學生綜合運用基礎知識解決實際問題的能力。

（4）實訓模塊

在虛擬現實和增強現實實訓模塊，結合專業發展特色和社會需求開設大量專業模塊實訓，學校通過選拔優秀、強化平均、照顧后進的設想，圍繞人才不同特點和發展的不均衡性，循序漸進地安排實訓內容，將項目按照難易程度的不同劃分為ABC三個級別：A級（13學分，224學時）難度最大，有三個項目供選擇，學生需完成其中一項，例如《VR旅游》交互式全景項目制作要求學生具有深度學習VR類游戲開發這種高階技能；B級（6學分，112學時）難度中等，有四個項目供選擇，要求完成其中兩項，例如《VR景點》全景制作要求學生進一步掌握游戲開發、交互制作技能；C級（3學分，56學時）項目屬于基礎項目，比起AB兩個級別的內容要簡單些，一共有四個項目，學生完成的內容不得低于兩項，例如家居模型制作僅要求學生能夠掌握基礎的建模能力。以上每一級別都設置了不同的具體項目供學生選擇，以此實現因材施教和學生的個性化學習，實現人才的自動分層，優秀的學生可以直接以當時的商業項目來進行產品開發和內容生產；中等水平的學生則進一步強化弱項，補齊短板；稍微后進的學生則以單項能力突破為主，確保每個學生都能學有所長。培養計劃的最后一年，學生在創新中心生產完成運動捕捉（6學分，112學時）、三維數碼成像（6學分，112學時）、虛擬現實創新與內容（13學分，224學時）三大模塊的生產，同時還應完成畢業設計和畢業論文（6學分）的撰寫。

3.課程師資隊伍的建設

專業課程要求具有“雙師型”的教學設計者，加強“雙師型”教師隊伍建設，既是提升人才培養質量的關鍵要素，也是基本保障[12]。教師作為人才培養的關鍵，在專業建設的同時，應著力打造一支能夠為學生提供專業指導的“雙師”型教學團隊：①要建立一支獨立、專職的實踐教學教師隊伍，根據學科的性質和特點，把優秀的教師引入到實踐教師隊伍中[13]來滿足大量實踐課程的需求；②啟動“名師工程”，重視專業帶頭人[14]，讓這些教師到企業中進行實踐，深入了解行業發展的現狀和前景，促進教學團隊的與時俱進；③制定有效措施對專業教師定期培訓，通過生產一線工作參與的方式，把在企業所學的知識、技能帶入課堂教學[15]；④聘請企業中的虛擬現實開發技術工程師對實訓課程提供專業的技術指導，輔助學生，使之獨立完成具體項目的開發設計。

4.課程考核與評價

為了讓學習課程更好地體現“技能培養為主，知識夠用為度，理論教學+實驗實訓+行業實踐3層相結合”的教學思想，培養學生的創新意識，提高崗位實踐能力，課程的考核方式以課程的特質做考核把握，其中通識教育課程以“期末測試70%+平時成績30%=總成績”的方式給學生進行打分，專業基礎課則以 “期末作業60%+平時表現40%=總成績”的方式給學生打分，專業核心課程通過 “實訓部分30%+平時成績30%+綜合測評40%=總成績”的方式給予打分，實訓課程則以“實訓表現40%+實訓項目完成情況60%=總成績”的方式進行打分。課程評價方式以過程性評價為主，同時加強評價結果的反饋，通過及時反饋，更好地改善學生的學習，有效促進學生的發展。

五、結束語

課程體系的構建是高校人才培養的重要載體，應用型本科院校開設虛擬現實和增強現實專業能夠為相關產業輸送更多高質量的復合型人才，響應了教育部《國家中長期教育改革和發展規劃綱要 (2010-2020年）》中要牢固確立人才培養在高校工作中的中心地位的號召，著力培養信念執著、品德優良、知識豐富、本領過硬的高素質專門人才和拔尖創新人才，有利于高校培養新興技術人員以滿足當下對先進技術人才日益增長的需求。為了使高校能夠培養出高素質，具有創新創業能力的人才，我們還需要加強研究，用真實的教學效果來驗證并完善教學體系，從而進一步提高教學的高質性。