產教融合背景下虛擬現實課程實踐教學的設計與探索

摘要：文章針對虛擬現實課程在本科教學中面臨的挑戰，提出了一種面向產教融合的課程實踐教學模式，旨在全面提升學生的工程開發實踐能力，培養更多高素質的應用型專業人才。通過組建由校內教師和企業專家組成的雙師教學團隊；建設校企協同的工程實踐平臺；邀請行業專家參與課程設計和教學活動，設立企業導師制度，提供從項目選題、實施到部署上線的全過程指導；采用“學校教師+企業導師+學生互評”的教學評價模式，全面評估學生的學習成果。搭建“虛擬現實+”第二課堂實踐平臺，拓展實踐內容，提高學生的創新精神和能力，促進多學科交叉融合。

關鍵詞：虛擬現實；工程實踐；學科競賽；人才培養；多學科交叉

中圖分類號：G642" " " 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2025）18-0168-04

開放科學（資源服務） 標識碼（OSID）

0 引言

近年來，隨著5G、物聯網、人工智能和高性能圖形計算等技術的發展，虛擬現實已成為新一代信息技術的重要前沿領域，是數字經濟的重要前瞻性領域。依據工信部、教育部等六部門聯合發布的《虛擬現實與行業應用融合發展行動計劃（2022—2026年） 》（以下簡稱“行動計劃”） ，預計到2026年，我國虛擬現實產業的總體規模將超過3500億元，并將培育出100家具有較強創新能力和行業影響力的骨干企業。行動計劃還強調支持高等院校加強虛擬現實相關學科專業的建設，鼓勵產學研合作，推動高校、科研機構與企業的聯合精準育才。

虛擬現實技術專業于2020年被納入《普通高等學校本科專業目錄（2020年版） 》。北京航空航天大學、中山大學、華南理工大學和國防科技大學等高校相繼開設了這一專業。虛擬現實作為該專業的必修課程，其課程內容涵蓋數學、計算機科學、多媒體和藝術設計等多個學科，具有明顯的應用開發實踐特性。然而，如何將虛擬現實課程的培養與快速發展的行業深度融合，依然是當前虛擬現實專業人才培養的關鍵。現有課程教學現狀與虛擬現實行業需求之間存在顯著差異：一方面，教學內容和目標相對滯后于行業發展，難以滿足行業對復合型人才的需求；另一方面，相關企業對高校人才培養的參與度較低，導致產學研之間存在“脫節”現象。因此，亟須探索新的虛擬現實課程教學模式。

本文針對虛擬現實課程在本科教學中面臨的挑戰，提出了一種面向產教融合的課程實踐教學模式，從教學團隊建設、實踐平臺搭建、實踐內容設計、評價體系完善、學科競賽激勵等方面進行了系統性的改進和創新。課程旨在提升學生工程開發實踐能力，培養更多高素質的應用型專業人才，推動教學模式向自主探索和協作學習轉變。具體包含以下內容。

① 教學團隊建設：組建由校內教師和企業專家組成的雙師教學團隊，確保課程教學既有深厚的理論基礎，又能緊密結合行業實際需求。

② 實踐平臺搭建：建設校企協同的工程實踐平臺，充分利用企業先進的虛擬現實設備和資源共享的優勢。

③ 實踐內容設計：邀請行業專家參與課程設計和教學活動，設立企業導師制度，結合最新的虛擬現實技術和行業發展動態，定期更新課程內容。以企業真實項目為例，提供從項目選題、實施到部署上線的全過程指導，提高學生學習的自主性。通過小組合作開發項目，培養學生的團隊協作能力和創新思維。

④ 評價體系的完善：采用“學校教師+企業導師+學生互評”的教學評價模式，從基礎知識、實踐動手能力、團隊協作能力、創新能力等多維度評估學生的學習成果和發展潛力。

⑤ 學科競賽驅動的第二課堂：搭建“虛擬現實+”第二課堂實踐平臺，拓展實踐內容，提高學生的創新精神和能力，促進多學科交叉融合。

全文結構安排如下：第1章深入探討了虛擬現實課程的現狀及其面臨的挑戰；第2章介紹了實踐教學的總體設計思路；第3章詳細闡述了實踐平臺的搭建、實踐內容的設計以及實踐教學的評價；第4章討論了實踐教學內容的拓展；第5章對研究內容進行了總結和展望。

1 虛擬現實課程教學現狀分析

自2020年虛擬現實技術專業被納入本科專業目錄后，各高校及研究機構的教師與學者對虛擬現實課程的建設內容、培養模式、目標及教學方法進行了深入研究。2021年北京航空航天大學的王莉莉等人[2]從專業建設角度闡述了課程體系建設的指導思想，并設計了一套完整的虛擬現實技術專業課程范例，為高等院校提供了參考，但未深入剖析本科課程的具體建設。張莉娜等人[3]則結合高職教育中的職業技能等級要求，重構課程內容，提出校企合作和線上線下“混合式”項目化教學模式，旨在提升學生的職業操作技能和綜合應用能力，然而該模式在本科人才培養中推廣的難度較大。

Meta、Google、Apple等大型科技公司在虛擬現實領域進行了大量投資，用于虛擬現實技術的研發；IDC發布的《全球增強現實和虛擬現實頭顯季度跟蹤報告》顯示，VR頭戴式顯示器的版本更新周期約為1-2年；2023—2024年，虛幻渲染引擎發布了4個版本更新；Steam VR虛擬現實內容平臺每月將會更新大量的新內容和應用程序。相關數據和案例表明，虛擬現實技術的快速發展導致硬件設備和軟件平臺的更新迭代迅速[4]給，這給高校虛擬現實課程內容建設帶來極大挑戰。

① 課程內容更新要求高：教師需要不斷學習虛擬現實新技術和新的工具，投入大量的時間和精力來更新虛擬現實課程內容，以滿足技術快速發展的需求。

② 實踐教學設備匱乏：虛擬現實課程具備較強的工程實踐特性，一些高校在開設虛擬現實課程的同時搭建了虛擬現實工程實踐平臺，以便學生進行實踐開發。然而，虛擬現實相關設備昂貴且版本更新迅速，無法及時更新，導致部分實踐課程內容無法使用最新設備進行教學。

③ 實踐項目與產業需求匹配度低：許多實踐項目主要由教師基于課程理論知識進行設計，缺乏與行業需求的有效對接。這種脫節不僅阻礙了學生解決實際問題能力的培養，還對他們在虛擬現實行業的就業競爭力造成了負面影響。

④ 學生的實踐機會少：由于采購的硬件設備和搭建的工程實踐平臺有限，學生參與工程實踐的機會較少。盡管一些高校與企業有合作，但受距離等因素限制，產學研融合不夠深入，學生難以深度參與校企合作項目。

⑤ 實踐項目內容單一，缺少多學科交叉融合：盡管虛擬現實課程屬于新工科中的專業課程，具備多學科交叉融合的特性，但高校各學科知識體系存在差異，學科之間的合作交流不足，具備跨學科知識背景的教師稀少。這使得在課程實踐項目中體現多學科交叉融合變得困難，難以充分激發學生的創新思維和綜合能力。

2 實踐教學總體設計

虛擬現實課程實踐教學的總體思路是以“校企協同、項目驅動”為核心，以行業應用需求為導向。通過構建雙師教學團隊、多層次實踐平臺和工程項目實踐，幫助學生將理論知識與實際應用緊密結合，提升技術應用能力和解決實際問題的能力。同時，依托“虛擬現實+”競賽平臺，以學科競賽為驅動，鼓勵學生跨學科合作，積極參加創新競賽活動，激發創新思維，促進多學科交叉融合，培養高素質的應用型人才。總體設計如圖1所示。

課程的實踐教學模式圍繞工程項目展開，依托校企共建、資源共享的實踐平臺，通過真實項目的開發、測試和部署，使學生在實踐中掌握虛擬現實的關鍵技術。教學團隊由學校教師和企業導師共同組成，負責從課程設計、教學大綱制定到內容更新、教學實施和效果評估的全過程。學校教師負責制定詳細的教學計劃，并結合企業導師的建議，將行業應用案例和前沿技術融入教學內容。課堂上，學校教師講授基礎理論和技術原理，帶領學生完成需求調研；企業導師則通過案例分析和現場教學，指導學生進行系統設計、開發測試和應用部署。此外，以學科競賽為驅動，課程設計了“虛擬現實+”第二課堂實踐平臺，拓展實踐內容，增強學生的創新精神，推動教學模式向自主探究、協作學習轉變。

3 實踐教學內容設計

實踐教學內容包括實踐平臺搭建、實踐課程內容設計和實踐教學評價三部分。

3.1 實踐平臺搭建

以產學研協同項目合作為契機，與本土虛擬現實產業龍頭企業合作，共同搭建虛擬現實工程項目實踐平臺，構建集教學、研發、實踐于一體的綜合實踐平臺。該平臺不僅面向學生的虛擬現實課程實踐需求，還為校企合作項目、產學研成果轉化項目提供測試驗證環境，從而實現校企資源的高效利用和共享。平臺的搭建緊密結合虛擬現實產業的實際需求，圍繞當前主流的虛擬現實應用場景進行項目設計，在提升學生的工程實踐能力和項目開發技能的同時，推動教學內容與行業標準的無縫對接。

3.1.1 共建工程項目開發實踐平臺

平臺建設過程中，校企雙方在充分溝通的基礎上，基于企業的虛擬現實產品線、研發平臺和開發工具，結合課程教學目標及行業通用技術棧，選擇合適的技術架構與軟硬件配置。經過前期調研，實踐平臺將以虛幻引擎（Unreal Engine） 作為三維渲染引擎，FFmpeg作為視頻圖像處理框架，支持數字孿生、文娛、旅游、教育等領域的虛擬現實應用開發。平臺具備常見三維模型數據（如fbx、obj、3ds等） 的輸入、存儲和管理功能，具備視頻圖像的實時處理和展示功能。為了適應不同的終端設備，平臺將兼容多種虛擬現實呈現設備，包括多折屏、弧形屏等顯示設備，以及各類虛擬現實頭顯（如Oculus、HoloLens、Vision Pro、Pico等） ，并支持PC和移動端等跨平臺研發。平臺架構如圖2所示。

3.1.2 建立設備共享機制

為了有效利用現有的設備資源，校企雙方對現有設備資源進行系統梳理，形成詳細的共享設備清單。雙方簽訂設備共享協議，明確各自的管理責任，并指定專人負責設備管理，編制設備使用規范，建立設備使用日志記錄制度，制定設備的日常維護和維修計劃，以保障設備的正常運轉。定期組織設備使用培訓會，提供詳細的操作手冊，確保師生能夠正確、安全地操作設備，減少因誤操作而導致的設備損耗。

此外，每學期對校企雙方共享的設備進行盤點和評估，分析設備的使用率，為設備管理和更新提供數據支持。根據課程建設、實踐項目需求及行業技術發展趨勢，及時迭代升級設備，以保持實踐平臺的技術先進性，滿足教學和科研的多樣化需求。

3.2 實踐課程內容設計

3.2.1 項目選題

深入開展虛擬現實行業調研，系統整理行業實際需求，并按需求的重要性進行分級，以此確定項目選題的應用領域。收集近年來企業在各應用領域中的虛擬現實項目案例，梳理項目實施過程中遇到的痛點，分析技術應用的特點和發展趨勢。在此基礎上，詳細分析案例并確定項目選題的技術方向，結合技術應用趨勢擬定工程實踐項目的題目庫，并定期更新。鼓勵學生在課前提交自己感興趣的題目，經課程教師評估后，符合要求的題目可納入題庫。目前，結合四川文旅特色、合作企業的產業需求，已收集包含數字文娛、文旅、智慧城市、影視制作、氣象等5個應用領域的200+題目，經過評審納入114個題目到虛擬現實工程實踐課程題庫。圖3顯示了題庫中工程實踐項目在各應用領域的分布情況。

3.2.2 項目實施

從企業遴選各選題方向的指導老師，每個選題方向至少配備一名實踐指導老師。在工程項目實踐過程中，實踐指導老師與課程教師共同負責指導學生，解答問題，確保學生能夠順利完成項目開發與應用。實踐項目的實施過程分為需求分析、設計、開發、測試和部署5個階段。學生以小組形式從題庫中選擇項目進行實踐開發，具體流程如下。

① 需求分析：學校教師提供調研框架和資源，指導學生制定調研計劃；企業導師則從行業視角出發，分享企業業務中的實際需求和技術趨勢，幫助學生精準把握項目方向。學生通過市場調研、資料收集和競品分析等方式，深入了解選題方向的市場前景、目標用戶的偏好與痛點、產品現狀以及技術發展趨勢，最終整理形成需求分析文檔。

② 設計：學生基于需求分析的結果制定項目的總體方案，包括系統架構設計、定義各模塊的功能和接口、界面設計和數據處理方案等。學校教師提供設計方法指導，并審查學生的設計方案；企業導師分享企業的項目案例，提供技術實踐指導，幫助學生優化系統設計，確保設計方案可行。

③ 開發：開發階段是項目的核心，學生需要按照設計內容分成功能模塊，依托工程實踐平臺，團隊協作完成各模塊開發和集工作。企業導師負責解答學生在開發過程中遇到的技術難題，提供技術支持。學校教師則負責監督項目進度，解答學生在項目過程中的問題。

④ 測試：校企雙師共同指導學生設計測試用例，幫助他們發現并解決功能缺陷。學生需完成項目各模塊的功能測試和集成測試，確保系統的穩定性、功能完整性和兼容性。

⑥ 部署：企業導師為學生提供部署流程中的技術指導，學生在工程實踐平臺上完成安裝、部署，確保系統上線運行。學校教師指導學生完成項目上線后的應用情況總結。

3.3 實踐教學評價體系

為全面評估學生的能力與表現，教學評價從基礎知識、實踐操作能力、團隊協作能力、創新能力等多個維度展開，采用“學校教師（40%） +企業導師（40%） +學生互評（20%） ”的綜合評價模式對工程項目實踐課程進行評估。學校教師、企業導師和學生的評價權重分別為40%、40%、20%。學校教師主要負責評估學生在課程中的理論知識掌握情況、設計思路、實踐報告質量和團隊協作表現，考查學生對虛擬現實基礎知識的理解和應用情況。企業導師則重點評估學生在項目實施過程中的實際表現，包括動手能力、問題解決能力、項目難度和項目完成度，重點關注學生在項目實踐中的執行力和適應能力。學生互評以團隊為單位，從人員分工、個人貢獻、創新性和項目成果展示等角度進行，促使學生反思自身的角色與貢獻，并學習欣賞他人的長處。在以上多維度評價基礎上，教師對項目進行綜合評分，重點考察項目的創新性和實用性。對于創新性強的項目，將推薦其進入虛擬現實相關學科競賽的項目儲備庫。對于入選儲備庫的項目將獲得進一步的資源支持，包括更深入的實踐機會、專業導師的指導和為后續學科競賽和行業項目合作提供的優質資源。

4 學科競賽驅動的第二課堂

近年來，以賽促教成為探索人才培養的新途徑[5]，各類競賽層出不窮。虛擬現實技術具備前沿性和跨學科融合性，涵蓋人工智能、全息顯示、腦機接口等新興技術，并融合計算機科學、藝術、心理學等多個學科，在文娛、旅游、教育、軍事、智慧城市等行業展現出廣闊的應用前景。虛擬現實技術已成為學科競賽的熱門方向之一。為此，基于虛擬現實課程實踐平臺，面向全校各專業，搭建“虛擬現實+”學科競賽平臺具有非常重要的教學價值和實踐意義。平臺適用于虛擬現實+人工智能、虛擬現實+文娛、虛擬現實+旅游、虛擬現實+教育、虛擬現實+軍事等多交叉領域的相關賽事。 2023—2024年，該平臺推薦參加學科A類競賽項目10余個，其余學科競賽若干，榮獲國家級獎項1項，省級獎項4項。

通過 “虛擬現實+”學科競賽平臺，將虛擬現實課程學習延伸至第二課堂。學生圍繞虛擬現實的具體應用場景和技術挑戰，運用所學知識進行創新設計與開發，實現從理論到實踐的飛躍。競賽項目通常涵蓋多個技術領域，從虛擬現實內容的創作到硬件系統的集成，促進了學生跨學科知識的融合。競賽驅動的學習模式，不僅激發了學生在虛擬現實應用方面的創造力與創新意識，還推動了教學模式向自主探索和協作學習轉變。 “虛擬現實+”學科競賽平臺還為優質項目的成果轉化與產業應用提供了孵化環境。

5 結束語

本文通過對虛擬現實課程實踐教學模式的探索，將虛擬現實行業應用需求和課程教學深度融合，構建以工程項目實踐為教學載體，技術應用為驅動，強化專業知識學習的課程教學內容。與本地虛擬現實龍頭企業合作，共同開發虛擬現實實踐課程教學，構建了工程實踐平臺和“虛擬現實+”學科競賽平臺，構建了學校教師和企業導師相結合的雙師教學模式；采取以項目實踐為主，以學科競賽為驅動的團隊學習模式，培養學生虛擬現實技術的研發能力、團隊協作和解決實際問題的能力，通過學科競賽等第二課堂拓展和強化虛擬現實技術的學習和應用，促進多學科交叉融合，培訓學生的創新創業能力。

未來，計劃將生成式人工智能（Generative AI） 與虛擬現實課程實踐教學相結合，開發一系列面向虛擬現實的數字內容智能生成實踐項目，提高學生虛擬現實和AI技術應用方面的綜合能力。

參考文獻：

[1] 齊娜，朱青，李蔚然，等.基于產學研用雙驅動雙導向的虛擬現實技術實踐課程教學改革[J].計算機教育，2024（7）：49-55，60.

[2] 王莉莉，吳健，趙沁平.虛擬現實技術本科專業課程體系探索[J].中國大學教學，2021（10）：22-29.

[3] 張莉娜，劉珍丹.新工科背景下《虛擬現實技術》課程“一體兩翼” 教學模式構建與實踐[J].電腦知識與技術，2022，18（11）：171-172，175.

[4] 徐嬋嬋，黃心淵.虛擬現實課程混合式教學模式的探索與實踐[J].計算機教育，2022（6）：188-193.

[5] 張雅杰，劉勝華，劉洋，等.學科競賽驅動的大學生創新創業人才培養模式構建[J].地理空間信息，2024，22（8）：116-120.

【通聯編輯：王 力】