高校虛擬現實核心課程新體系及其方案

毛 琴 張維勤

（黔南民族師范學院計算機與信息學院，貴州 都勻 558000）

虛擬現實技術在學習中有獨特的優勢，它能保證學習時的安全性，其次可以復制，并可以輕易切入一些教學場景中（模擬車輛故障或天氣變化）。這些學習場景可以延伸到除操作交通工具以外的更復雜和危險的實驗過程。

一、人才培養模式

根據智能科學與技術領域相關的職業，以及崗位的需求，虛擬現實應用技術專業參照了對應的行業資格標準，采用校企合作，共同育人，現代學徒制等方式，以培養學生虛擬現實開發實戰技能為本位，積極探索工學結合人才培養模式，重構實戰課程體系，開發項目課程。本專業采用“校企互融、產學互動”的應用型人才培養模式。

學校和企業之間加強合作交流，一起來建設本專業課程環節，設計學生教學實訓環境體系。課程環節中將引入企業對人才的使用標準和技術標準，然后由企業派出他們的技術骨干與本學校的專業教師骨干一起，討論和設計人工智能專業整個教學與實訓計劃及環節和過程，企業的技術標準與課程評價標準結合。企業和學校雙方人員組成的教學團隊在整個教學實施過程中，重在提高學生的實際操作能力，在實訓方面突出核心技能的教育，一起完成案例分析、模擬實訓、生產性實訓、企業實踐教學四個環節，實現互融。

定期選派教師到行業和企業進行調研，根據最新的人才需求去調整和設置核心課程的內容，在教學內容上面重視基礎與實踐相結合，任務驅動，提高學生的興趣和能力。

二、教學模式

以工學結合為切入點，專業學習領域采用理論加實踐的一體化教學，即將課堂、實驗實訓室與生產車間結合在一起，將理論學習和生產實踐融為一體。老師在講授的過程中，要將基礎知識、基本原理這些基本內容，結合操作的技術要求和操作過程等相關理論知識一并融合到實訓實習項目中。老師演示的環節，盡量模擬真實的工作場景和氛圍，示范性地操作實訓的儀器和設備，形象地給學生技能操作的要領、步驟和技巧。之后是學生練習，學生會根據教師前面的講解、演示內容，親自動手去做，在其中體會技能操作的要領以及步驟，體驗專業理論知識與技能實訓項目實踐過程的銜接與聯系。最后是評價，這個環節通過學生自評和互評、教師評價，老師可以根據觀察的結果，對學生掌握和運用的情況在課堂進行現場點評和階段效果測評。

學生自評與互評。在每次單項任務完成后，學生把所有的作品擺放在一起進行比較，每個學生對自己的作品進行自評，并通過所有作品的比較找出自己作品的不足。學生自評后學生之間進行互評，通過自評與互評使學生找到自己的差距，激發學生的學習積極性。

教師現場點評。學生的單項任務完成后教師采用提問、答辯等方式進行成績評定。教師點評與“講”“演”“練”同步或交叉進行。

綜合項目測評。學生完成綜合實訓項目后，教師依據職業標準和職業資格證書鑒定和人才培養規格，根據虛擬現實制作流程，擬定生產性實訓的測評項目，要求學生在限定的時間內完成規定的生產任務。教師根據學生的操作步驟先后順序、項目任務完成情況和產品質量控制等指標綜合評定成績。

上面提到的四個環節或同步或交叉，相互依存，構成了完整的教學體系，其中學生實際操作訓練是完成人才培養目標的關鍵一環。課堂教學、實訓操作與工作場所演練融為一體，形成“學、做、用”三種模式結合的教學與操作環境。運用這種創新的教學模式進行專業知識和技能培養，能有效地提高學生的綜合能力。

三、專業（技能）課程體系構建

可用圖、表的方式表明專業（技能）課程之間的邏輯關系和作用。

1.專業課程體系設計思路

在專業建設指導委員會的領導下，組建課程開發小組，深入企業行業進行調研，明確專業人才崗位群需求和崗位職業能力需求，了解實際工作中的典型工作任務，明確專業所面對的職業崗位群及相關職位所具備的知識、能力、素質要求，根據這些需求構建課程體系。

本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，通過職業和崗位分析，由專業建設指導委員會最后確定。專業課程體系的設置要從市場對本專業人才的需求出發，以工作職位相關技能為依據。構建課程體系的基本思路和具體措施基于以下幾點。

第一，按照公共基礎課、專業基礎課、專業課、實踐技能課等分類來歸納課程體系中所涉及的課程。

第二，在有限的學習時間中專注Unity3D引擎平臺開發設計，側重虛擬現實的開發設計，系統地開發側重編程兼顧藝術設計的原則確定課程及課時比例。

第三，基于工作過程和典型虛擬現實案例設計課程體系，將虛擬現實典型開發過程—需求分析、概要設計、詳細設計、代碼編寫、測試運行等環節貫穿課程體系。

第四，設計和開發專業核心課程的課程標準。逐步完善實踐教學體系，以虛擬現實場景設計、虛擬現實角色設計、虛擬現實動畫設計，虛擬現實系統開發設計作為本專業的綜合實踐項目。

2.專業課程體系構建

這個過程必須是在廣泛調查研究數據采集的基礎上進行的，考慮了學生畢業后企業的應用情況。主要培養學生熟練掌握虛擬現實相關的建模、材質、動畫、特效、后期合成、UI設計、虛擬現實設計開發等知識和技術。

四、師資隊伍建設

1.隊伍結構

積極引進本專業教師人才，其中師生的比例要低于1∶25，在教師隊伍中，其中雙師型高素質教師占其中的專業教師比重一般不能低于60%，在組編教師團隊的時候，要考慮到老師的職稱和年齡結構。

2.專任教師

任本專業課程的老師必須有高校教師資格和與本專業相關的職業資格證書；愛崗敬業，既有扎實的理論根底，又能耐心細致地教導學生；需有智能科學與技術相關專業本科及以上學歷；既有本專業相關理論扎實的功底，又有熟練的實踐操作運用能力；熟悉掌握信息化教學，積極投身本專業教學改革工作和科學研究中；定期到企業進行實踐學習。

3.專業帶頭人

原則上需副高及以上職稱，及時了解國內外行業、專業的發展走向，有渠道與企業聯系并溝通，隨時了解行業企業的實際需求，在教學設計、專業研究中發揮主導作用，并能組織其他老師進行科研方面內容的討論和工作的布置，在本領域內有一定的知名度。

4.兼職教師

主要從虛擬現實產品生產企業聘任，能承擔本專業的專業實操性較強的課程的教學，思想政治素質過硬，有好的職業道德和素養，并有扎實的知識和理論基礎。

五、教學設施配備

1.教室要求

配置多媒體相關設備如黑（白）板、媒體計算機、投影儀、音響等，互聯網接入或Wi-Fi環境，并具有網絡安全防護措施。

2.校內實訓室要求

2.1 VR軟件應用系統。定制開發型。

2.2 沉醉式虛構三維顯示系統。頭盔顯示器是當前應用最為寬泛的系統，因為虛構現實技術具備沉醉性，而在這些全部的顯示系統或設施中，頭盔顯示器是最能了解這項功能要求的系統，所以，該種系統也最受廣大專業仿真用戶的歡迎。頭盔顯示器是當前國際上廣泛采納的虛構現實和視景仿真切現手段和方式，也是一種最典型、最適用、最高等其余投入型虛構現實顯示系統。這些高度傳神三維顯示系統的高度臨場感和高度參加性最后使參加者真切實現與虛構空間的信息溝通與現實構思。

2.3 沉醉式虛構現實交互系統。多自由度及時交互是虛構現實技術最本質的特點和要求之一，也是虛構現實技術的精華，除去及時交互，虛構現實應用將失掉其存在的價值和意義，這也是虛構現實技術與三維動畫和多媒體應用的最根本的差別。

VR技術的中心是經過計算機產生一種好像“身臨其境”的擁有動向、聲像功能的三維空間環境，并且使操作者能夠進入該環境，直接觀察和參加該環境中事物的變化與互相作用。所以，將VR技術應用于建筑工程仿真研究，不只能夠使得該領域內的計算機仿真方法獲得完美與發展，并且也將大大提升設計與施工的傳神性、實效性和經濟性。

3.校外實習基地要求

能夠提供開展虛擬現實產品生產和銷售、虛擬現實系統開發、虛擬現實軟件開發和測試等實訓活動。

六、相關教學資源

1.教材選用要求

按照國家規定選用優質教材，禁止不合格的教材進入課堂。學校應建立由專業教師、行業專家和教研人員等參與的教材選用機構，完善教材選用制度，經過規范程序擇優選用教材。

2.圖書文獻配備要求

圖書文獻配備能滿足人才培養、專業建設、教科研等工作的需要，方便師生查詢、借閱。專業類圖書文獻主要包括：行業政策法規資料，有關虛擬現實應用技術、方法、思維以及項目實踐類的圖書等。

3.數字資源配備要求

建設、配備與本專業有關的音視頻素材、教學課件、數字化教學案例庫、虛擬仿真軟件、數字教材等專業教學資源庫，種類豐富、形式多樣、使用便捷、動態更新、滿足教學。

七、采取的教學方法

對實施教學應采用的方法的要求和建議，可在學校“講—演—練—評”實踐教學方法基礎上形成適合專業教學特點的教學方法。根據學情分析和教學內容特征，可選擇項目化教學、翻轉課堂、案例教學、情景教學、現場教學、工作過程導向、理實一體化、探究式、討論式、參與式等教學方法。

八、學生學習評價

學生在未來4年學習中提高相應的能力與素養。

1.基本素養

1.1 思想政治素質。第一，熱愛社會主義祖國，擁護中國共產黨的領導，掌握馬克思主義基本原理和中國特色社會主義理論體系，具有正確的世界觀、價值觀和人生觀。踐行社會主義核心價值觀，對中國特色社會主義思想認同、政治認同、理論認同和情感認同。第二，具有為國家富強和中華民族偉大復興而奮斗的理想、事業心和責任感，有熱愛家鄉、服務民族地區經濟社會發展的理想和信念。第三，具有良好的思想品德、社會公德和職業道德。

1.2 文化素質。第一，具有良好的個人修養、社會公德。第二，具有一定的人文底蘊、科學精神和高尚的審美能力。第三，具備學會學習的素養，養成終身學習的意識和能力。

1.3 身心素質。第一，掌握科學鍛煉身體的基本技能，養成良好的體育鍛煉和衛生習慣，體質測試結果達到國家規定標準。第二，掌握必要的軍事理論知識，接受必要的軍事訓練。第三，具備健全的心理。

1.4 關鍵能力。第一，掌握從事本專業工作所需的數理科學、計算機科學、智能科學等學科領域的基礎知識。 第二，能夠綜合運用理論和技術手段，設計針對人工智能領域復雜工程問題的解決方案，設計滿足信息獲取、傳輸、處理或使用等需求的系統、單元（部件）。第三，能夠針對人工智能領域復雜工程問題，開發、選擇與使用恰當的技術、資源、現代工程工具和信息技術工具，包括對人工智能領域復雜工程問題的預測與模擬，并能夠理解其局限性。第四，掌握文獻檢索和資料查閱方法，了解人工智能發展的新動向和新技術，具有創新意識，并具有理論創新和系統創新的初步能力。第五，具備一定的英語水平，能閱讀本專業的英語文獻。第六，具備一定的智能信息系統的教學、管理能力。第七，具有一定的組織表達能力、獨立工作能力、人際交往能力和團隊合作能力。第八，具有終身學習意識、較強的自學和適應新環境需求的發展能力。

2.專業素養

第一，具備高等數學、線性代數、統計與概率、數字電路與邏輯設計等學科基礎知識，并能夠有效應用于學科實踐及行業應用。第二，具備神經學、認知學的基礎知識，并能有效運用于理解深度學習、神經網絡等人工智能相關內容。第三，具備計算機組成原理、計算機網絡基礎、算法及數據結構、程序設計、數據庫原理等計算機學科基礎知識，并能熟練應用于課程實踐及實際人工智能項目的開發與應用中。第四，具備人工智能專業所需圖像語義分析、自然語言處理等專業知識，并綜合運用所學知識解決領域中的智能需求應用問題。第五，掌握人工智能領域涉及的其他相關技術。主要包括大數據、數據挖掘、云服務、現代機器學習理論等。并具備一定的人工智能領域的工程實踐能力。第六，能夠在多學科背景下的團隊中承擔個體、團隊成員以及負責人的角色。