淺談基于Unity 3D平臺的VR/AR項目開發在高職計算機專業的教學

牛紅霞 鄭秀春 解秀萍

摘要：VR/AR技術已經被廣泛應用于各個領域。行業的疾速發展需要大量的VR/AR的技術人才。從2019年開始，全國各高職高專院校開始招收“虛擬現實應用技術”專業。根據VR/AR行業項目研發流程中不同的模塊設置專業課程，以達到不同崗位的崗位要求。

關鍵詞：VR/AR技術Unity 3D 3Ds Max C# 高職高專 教學

1 VR/AR技術

VR即虛擬現實技術，美國計算機科學家在60年代第一次提出。VR就是以相應計算機軟硬件和仿真系統為依托，為用戶創建一個從視覺、聽覺、觸覺等感官上全封閉的計算機仿真系統，使用戶產生“身臨其境”的感覺，從而達到教育、醫療、商用和娛樂等目的。通俗點講用戶通過VR技術所感知的一切都是虛擬的，或者說都是假的。AR即增強現實技術，把虛擬世界和現實世界無縫地結合在一起，使用戶在現實環境中感受該技術創建出來的虛擬信息。如果說用戶通過VR技術體驗的一切都是假的，那么通過AR技術所體驗的一切是半真半假的。AR和VR有個共同的特征就是交互性。

2 VR/AR發展

雖然快速發展中遇到了諸如設備昂貴、內容匱乏等問題.但是，谷歌趨勢通過搜索AR/VR兩個關鍵詞分析出從2004年到2015年VR/AR發展（見圖1）。2016年被稱為“VR和AR元年”，VR/AR迎來了井噴式的發展，2018年其用戶數量已達到大約700萬，預計到2020年，這個數字將達到近3000萬。

3VR專業

VR技術的飛速發展離不開VR技術人員。現階段我國VR人才數量僅占全球2%，它距18%的VR人才需求還差得很遠。為應對全球VR產業的發展趨勢，2018年9月14日，教育部正式宣布在《普通高等學校高等職業教育（專科）專業目錄》中增設‘虛擬現實應用技術”專業，從2019年開始執行。“虛擬現實應用技術”專業主要是培養掌握虛擬現實、增強現實技術相關專業理論知識，具備虛擬現實、增強現實項目交互功能設計與開發、三維模型與動畫制作、軟硬件平臺設備搭建和調試等能力，從事虛擬現實、增強現實項目設計、開發、調試等工作的高素質技術技能人才，修業期限為3年。

4 VR/AR教學

4.1 7解VR/AR項目設計流程

雖然高職學生和本科院校的學生錄取分數上有差別，但仍有很大一部分高職學生希望畢業后利用自己在學校的知識能找到一個理想的工作。但很多學生的學習熱情都被對所學行業的迷茫給磨得消滅殆盡了。他們問得最多的問題就是“老師，我很喜歡學習專業課，但學好這個，我以后能干什么？”因此，針對這個問題，筆者認為很有必要讓學生熟悉整個VR/AR項目設計流程，讓他們清楚知道自己以后是要做設計、美工、建模還是程序或是其他。唯有這樣，才能使他們更努力地學習專業課，為將來的自己準確定位。

4.1 Unity 3D學習

Unity是由Unity Technologies公司開發的一個可以創建三維視頻和實時三維動畫等類型互動內容的一個全面整合的專業游戲開發引擎。與Virtools等一些借助交互圖型開發環境的軟件一樣，Unity開發人員可以將完整的成品發布至Windows、Mac和Android等各大平臺。 Unity不僅僅被應用于游戲開發，因其強大的功能，也被廣泛用于虛擬現實、增強現實、工程模擬和3D設計等方面，現在Unity更多地被應用于開發房地產三維展示和虛擬仿真教學。因其可定制的集成開發環境、基于組件的對象系統和代碼開發的驅動模式等等眾多優勢，U3D已經成為眾多VR/AR項目開發團隊的首選。因此，高職院校VR專業開設U3D課程也就成為不二之選。安排一些簡單的項目使學生了解U3D的界面和一些基本操作，比如“Rolling aball"和“接金幣”;隨著學生對于U3D的認知，逐步安排難度較大的項目，比如“Space Shooter”和“坦克大戰”，使學生們在動手的過程中去掌握一些功能和操作。

4.2 C#語言學習

C#是Microsoft公司開發的最新面向對象的編程語言，是運行于.NET Framework之上的高級程序設計語言。學好C#是想要學習VR/AR項目開發的最基本要求。在VR/AR開發過程中，c#語言的優勢不言而喻，被大多數項目開發人員作為Unitv的腳本語言。VR/AR開發需要掌握C#的基本內容有：基礎語法與算法、面向對象編程.c#數據結構與高級語法。c#的學習對于高職學生有些難度，因此對于本學科的教學安排是由易到難，深入淺出，先通過比較傳統的教學手法讓學生學習C#的一些語言基礎，比如變量與類型、流程控制和數組與方法等等。C#中的控件和組件可以采用傳統和項目教學法來講解;類與對象、繼承與多態和接口與委托的內容以及數據庫鏈接、數據庫操作命令等部分的知識通過給學生們設置任務，通過老師講解演示，學生結組動手的方式進行教學，以期學生們可以通過實際動手操作來幫助他們無論從理論知識還是動手實踐上都能更好地學習c#語言。

4.3 3Ds Max學習

如果一個游戲開發人員對3D概念沒有一個明確地概念，那么他在使用Unity 3D引擎開發項目時必須會有很多問題和短板，因此，最簡單粗暴的辦法就是去學習一些3D的建模軟件，因為它會涉及到UV坐標、材質、網格和貼圖等等，而這些也正是游戲引擎中十分重要的理解點。建模工具首推Autodesk公司的3Ds Max，因為它是最基本的3D建模工具，相比較該公司的另一款適于做動畫的產品Maya，3Ds Max適用于游戲開發、影視欄目制作和制作建筑效果圖。本學科的教學都是通知項目教學來完成，把教學重點放在建模、材質和貼圖、動畫及石墨工具的功能掌握。比起編程語言，Max更直觀、易上手，因此對于高職學生來說，雖部分操作有挑戰性，但學生對3D建模很感興趣，取得了良好的學習效果。

4.4其它

很多的高職高專學生對于學習AR/VR技術都表現出了非常高的學習熱情，這是一個好的開始，但不意味著他們在學習過程都是一帆風順，學習U3D時的全英文界面，學習C#時語言的語法和邏輯結構，還有學習3Ds MAX時一些細小的功能參數都使得他們很有挫敗感，但是，這些是他們必須面對的。另外，要想進入VR/AR這個行業，除了上面提到的專業知識外，還需要了解掌握其它的專業知識，比如計算機圖形學、GPU編程、Shader編程，還要有一些美術的功底或者說良好的審美。而且，要成為優秀的VR/AR開發工程師，不僅要具備從事VR/AR開發的專業技能，也需要具備良好的團隊協作與溝通能力。另外，自學能力也是同樣重要，專業人員必須要不間斷地堅持學習，學習了解最新的資訊與技術，這樣才能在職場中立于不敗之地。

參考文獻

[1]楊曉光，談增強現實和虛擬現實技術在課堂教學中的應用[J]，中國信息技術教育，2017 （2）：69-73.

[2]王小科，王軍.C#開發實戰1200例[M]，清華大學出版社，2011