高校虚拟现实核心课程新体系及其方案

毛 琴 张维勤

（黔南民族师范学院计算机与信息学院，贵州 都匀 558000）

虚拟现实技术在学习中有独特的优势，它能保证学习时的安全性，其次可以复制，并可以轻易切入一些教学场景中（模拟车辆故障或天气变化）。这些学习场景可以延伸到除操作交通工具以外的更复杂和危险的实验过程。

一、人才培养模式

根据智能科学与技术领域相关的职业，以及岗位的需求，虚拟现实应用技术专业参照了对应的行业资格标准，采用校企合作，共同育人，现代学徒制等方式，以培养学生虚拟现实开发实战技能为本位，积极探索工学结合人才培养模式，重构实战课程体系，开发项目课程。本专业采用“校企互融、产学互动”的应用型人才培养模式。

学校和企业之间加强合作交流，一起来建设本专业课程环节，设计学生教学实训环境体系。课程环节中将引入企业对人才的使用标准和技术标准，然后由企业派出他们的技术骨干与本学校的专业教师骨干一起，讨论和设计人工智能专业整个教学与实训计划及环节和过程，企业的技术标准与课程评价标准结合。企业和学校双方人员组成的教学团队在整个教学实施过程中，重在提高学生的实际操作能力，在实训方面突出核心技能的教育，一起完成案例分析、模拟实训、生产性实训、企业实践教学四个环节，实现互融。

定期选派教师到行业和企业进行调研，根据最新的人才需求去调整和设置核心课程的内容，在教学内容上面重视基础与实践相结合，任务驱动，提高学生的兴趣和能力。

二、教学模式

以工学结合为切入点，专业学习领域采用理论加实践的一体化教学，即将课堂、实验实训室与生产车间结合在一起，将理论学习和生产实践融为一体。老师在讲授的过程中，要将基础知识、基本原理这些基本内容，结合操作的技术要求和操作过程等相关理论知识一并融合到实训实习项目中。老师演示的环节，尽量模拟真实的工作场景和氛围，示范性地操作实训的仪器和设备，形象地给学生技能操作的要领、步骤和技巧。之后是学生练习，学生会根据教师前面的讲解、演示内容，亲自动手去做，在其中体会技能操作的要领以及步骤，体验专业理论知识与技能实训项目实践过程的衔接与联系。最后是评价，这个环节通过学生自评和互评、教师评价，老师可以根据观察的结果，对学生掌握和运用的情况在课堂进行现场点评和阶段效果测评。

学生自评与互评。在每次单项任务完成后，学生把所有的作品摆放在一起进行比较，每个学生对自己的作品进行自评，并通过所有作品的比较找出自己作品的不足。学生自评后学生之间进行互评，通过自评与互评使学生找到自己的差距，激发学生的学习积极性。

教师现场点评。学生的单项任务完成后教师采用提问、答辩等方式进行成绩评定。教师点评与“讲”“演”“练”同步或交叉进行。

综合项目测评。学生完成综合实训项目后，教师依据职业标准和职业资格证书鉴定和人才培养规格，根据虚拟现实制作流程，拟定生产性实训的测评项目，要求学生在限定的时间内完成规定的生产任务。教师根据学生的操作步骤先后顺序、项目任务完成情况和产品质量控制等指标综合评定成绩。

上面提到的四个环节或同步或交叉，相互依存，构成了完整的教学体系，其中学生实际操作训练是完成人才培养目标的关键一环。课堂教学、实训操作与工作场所演练融为一体，形成“学、做、用”三种模式结合的教学与操作环境。运用这种创新的教学模式进行专业知识和技能培养，能有效地提高学生的综合能力。

三、专业（技能）课程体系构建

可用图、表的方式表明专业（技能）课程之间的逻辑关系和作用。

1.专业课程体系设计思路

在专业建设指导委员会的领导下，组建课程开发小组，深入企业行业进行调研，明确专业人才岗位群需求和岗位职业能力需求，了解实际工作中的典型工作任务，明确专业所面对的职业岗位群及相关职位所具备的知识、能力、素质要求，根据这些需求构建课程体系。

本专业的课程体系是在对行业背景和人才需求分析的基础上，通过职业和岗位分析，由专业建设指导委员会最后确定。专业课程体系的设置要从市场对本专业人才的需求出发，以工作职位相关技能为依据。构建课程体系的基本思路和具体措施基于以下几点。

第一，按照公共基础课、专业基础课、专业课、实践技能课等分类来归纳课程体系中所涉及的课程。

第二，在有限的学习时间中专注Unity3D引擎平台开发设计，侧重虚拟现实的开发设计，系统地开发侧重编程兼顾艺术设计的原则确定课程及课时比例。

第三，基于工作过程和典型虚拟现实案例设计课程体系，将虚拟现实典型开发过程—需求分析、概要设计、详细设计、代码编写、测试运行等环节贯穿课程体系。

第四，设计和开发专业核心课程的课程标准。逐步完善实践教学体系，以虚拟现实场景设计、虚拟现实角色设计、虚拟现实动画设计，虚拟现实系统开发设计作为本专业的综合实践项目。

2.专业课程体系构建

这个过程必须是在广泛调查研究数据采集的基础上进行的，考虑了学生毕业后企业的应用情况。主要培养学生熟练掌握虚拟现实相关的建模、材质、动画、特效、后期合成、UI设计、虚拟现实设计开发等知识和技术。

四、师资队伍建设

1.队伍结构

积极引进本专业教师人才，其中师生的比例要低于1∶25，在教师队伍中，其中双师型高素质教师占其中的专业教师比重一般不能低于60%，在组编教师团队的时候，要考虑到老师的职称和年龄结构。

2.专任教师

任本专业课程的老师必须有高校教师资格和与本专业相关的职业资格证书；爱岗敬业，既有扎实的理论根底，又能耐心细致地教导学生；需有智能科学与技术相关专业本科及以上学历；既有本专业相关理论扎实的功底，又有熟练的实践操作运用能力；熟悉掌握信息化教学，积极投身本专业教学改革工作和科学研究中；定期到企业进行实践学习。

3.专业带头人

原则上需副高及以上职称，及时了解国内外行业、专业的发展走向，有渠道与企业联系并沟通，随时了解行业企业的实际需求，在教学设计、专业研究中发挥主导作用，并能组织其他老师进行科研方面内容的讨论和工作的布置，在本领域内有一定的知名度。

4.兼职教师

主要从虚拟现实产品生产企业聘任，能承担本专业的专业实操性较强的课程的教学，思想政治素质过硬，有好的职业道德和素养，并有扎实的知识和理论基础。

五、教学设施配备

1.教室要求

配置多媒体相关设备如黑（白）板、媒体计算机、投影仪、音响等，互联网接入或Wi-Fi环境，并具有网络安全防护措施。

2.校内实训室要求

2.1 VR软件应用系统。定制开发型。

2.2 沉醉式虚构三维显示系统。头盔显示器是当前应用最为宽泛的系统，因为虚构现实技术具备沉醉性，而在这些全部的显示系统或设施中，头盔显示器是最能了解这项功能要求的系统，所以，该种系统也最受广大专业仿真用户的欢迎。头盔显示器是当前国际上广泛采纳的虚构现实和视景仿真切现手段和方式，也是一种最典型、最适用、最高等其余投入型虚构现实显示系统。这些高度传神三维显示系统的高度临场感和高度参加性最后使参加者真切实现与虚构空间的信息沟通与现实构思。

2.3 沉醉式虚构现实交互系统。多自由度及时交互是虚构现实技术最本质的特点和要求之一，也是虚构现实技术的精华，除去及时交互，虚构现实应用将失掉其存在的价值和意义，这也是虚构现实技术与三维动画和多媒体应用的最根本的差别。

VR技术的中心是经过计算机产生一种好像“身临其境”的拥有动向、声像功能的三维空间环境，并且使操作者能够进入该环境，直接观察和参加该环境中事物的变化与互相作用。所以，将VR技术应用于建筑工程仿真研究，不只能够使得该领域内的计算机仿真方法获得完美与发展，并且也将大大提升设计与施工的传神性、实效性和经济性。

3.校外实习基地要求

能够提供开展虚拟现实产品生产和销售、虚拟现实系统开发、虚拟现实软件开发和测试等实训活动。

六、相关教学资源

1.教材选用要求

按照国家规定选用优质教材，禁止不合格的教材进入课堂。学校应建立由专业教师、行业专家和教研人员等参与的教材选用机构，完善教材选用制度，经过规范程序择优选用教材。

2.图书文献配备要求

图书文献配备能满足人才培养、专业建设、教科研等工作的需要，方便师生查询、借阅。专业类图书文献主要包括：行业政策法规资料，有关虚拟现实应用技术、方法、思维以及项目实践类的图书等。

3.数字资源配备要求

建设、配备与本专业有关的音视频素材、教学课件、数字化教学案例库、虚拟仿真软件、数字教材等专业教学资源库，种类丰富、形式多样、使用便捷、动态更新、满足教学。

七、采取的教学方法

对实施教学应采用的方法的要求和建议，可在学校“讲—演—练—评”实践教学方法基础上形成适合专业教学特点的教学方法。根据学情分析和教学内容特征，可选择项目化教学、翻转课堂、案例教学、情景教学、现场教学、工作过程导向、理实一体化、探究式、讨论式、参与式等教学方法。

八、学生学习评价

学生在未来4年学习中提高相应的能力与素养。

1.基本素养

1.1 思想政治素质。第一，热爱社会主义祖国，拥护中国共产党的领导，掌握马克思主义基本原理和中国特色社会主义理论体系，具有正确的世界观、价值观和人生观。践行社会主义核心价值观，对中国特色社会主义思想认同、政治认同、理论认同和情感认同。第二，具有为国家富强和中华民族伟大复兴而奋斗的理想、事业心和责任感，有热爱家乡、服务民族地区经济社会发展的理想和信念。第三，具有良好的思想品德、社会公德和职业道德。

1.2 文化素质。第一，具有良好的个人修养、社会公德。第二，具有一定的人文底蕴、科学精神和高尚的审美能力。第三，具备学会学习的素养，养成终身学习的意识和能力。

1.3 身心素质。第一，掌握科学锻炼身体的基本技能，养成良好的体育锻炼和卫生习惯，体质测试结果达到国家规定标准。第二，掌握必要的军事理论知识，接受必要的军事训练。第三，具备健全的心理。

1.4 关键能力。第一，掌握从事本专业工作所需的数理科学、计算机科学、智能科学等学科领域的基础知识。 第二，能够综合运用理论和技术手段，设计针对人工智能领域复杂工程问题的解决方案，设计满足信息获取、传输、处理或使用等需求的系统、单元（部件）。第三，能够针对人工智能领域复杂工程问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，包括对人工智能领域复杂工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性。第四，掌握文献检索和资料查阅方法，了解人工智能发展的新动向和新技术，具有创新意识，并具有理论创新和系统创新的初步能力。第五，具备一定的英语水平，能阅读本专业的英语文献。第六，具备一定的智能信息系统的教学、管理能力。第七，具有一定的组织表达能力、独立工作能力、人际交往能力和团队合作能力。第八，具有终身学习意识、较强的自学和适应新环境需求的发展能力。

2.专业素养

第一，具备高等数学、线性代数、统计与概率、数字电路与逻辑设计等学科基础知识，并能够有效应用于学科实践及行业应用。第二，具备神经学、认知学的基础知识，并能有效运用于理解深度学习、神经网络等人工智能相关内容。第三，具备计算机组成原理、计算机网络基础、算法及数据结构、程序设计、数据库原理等计算机学科基础知识，并能熟练应用于课程实践及实际人工智能项目的开发与应用中。第四，具备人工智能专业所需图像语义分析、自然语言处理等专业知识，并综合运用所学知识解决领域中的智能需求应用问题。第五，掌握人工智能领域涉及的其他相关技术。主要包括大数据、数据挖掘、云服务、现代机器学习理论等。并具备一定的人工智能领域的工程实践能力。第六，能够在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色。