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【摘要】隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)業(yè)的變革和結(jié)構(gòu)更新，新學習形式的不斷涌現(xiàn)，工程教育面臨著新的挑戰(zhàn)。為了建設(shè)“雙一流”的新工科，需要通過工程專業(yè)認證來促進工程教育按照國際標準進行專業(yè)建設(shè)和教學工作，提高工程人才的工程實踐能力。本文在此背景下，以“產(chǎn)出導(dǎo)向”為準則，從專業(yè)能力體系構(gòu)建，基于能力目標分解的課程體系建設(shè)，教學方法和模式改革，教學資源和在線學習支持系統(tǒng)建設(shè)四個方面進行了虛擬現(xiàn)實開發(fā)人才培養(yǎng)的教學改革實踐。實踐結(jié)果表明，學生的學科專業(yè)能力、工程實踐能力、合作能力和創(chuàng)新能力得到了一定程度的提高。

【關(guān)鍵詞】工程教育；專業(yè)認證；虛擬現(xiàn)實；人才培養(yǎng)

常州地處長江三角洲腹地，是科技文化的聚集之地，相關(guān)產(chǎn)業(yè)迫切需要虛擬現(xiàn)實技術(shù)的支撐，為其培養(yǎng)具有虛擬現(xiàn)實知識和開發(fā)能力的應(yīng)用型人才。本研究的目標是從培養(yǎng)應(yīng)用型專業(yè)人才的角度出發(fā)，分析當前專業(yè)課程教學現(xiàn)狀與社會需求的基礎(chǔ)上，構(gòu)建虛擬現(xiàn)實開發(fā)專業(yè)方向的課程內(nèi)容體系和人才培養(yǎng)模式，建設(shè)并完善課程相關(guān)的立體化教學資源，從而拓寬和細化數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)學生的培養(yǎng)途徑與方法，實現(xiàn)高校數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的改革與創(chuàng)新。虛擬現(xiàn)實開發(fā)結(jié)合了數(shù)字媒體作品和軟件工程開發(fā)兩個過程，其工程人才的培養(yǎng)也工程教育的范疇。近幾年，國內(nèi)工程教育專業(yè)認證正全面展開，它將促進工程教育的內(nèi)涵建設(shè)，使我國工程教育注重以培養(yǎng)畢業(yè)生“復(fù)雜問題解決”能力為目標，以“回歸工程”為途徑，以“成果導(dǎo)向教育”為抓手，全面樹立學生自主學習意識,提高學生專業(yè)能力。

一、虛擬現(xiàn)實開發(fā)人才培養(yǎng)內(nèi)容

基于課程組多年的專業(yè)課教學活動經(jīng)驗，構(gòu)建層次清晰、有效銜接的虛擬現(xiàn)實開發(fā)課程體系及相應(yīng)的人才培養(yǎng)模式，以滿足數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)高水平應(yīng)用型人才的需求，主要在以下三方面進行了研究。

1.基于工程能力目標分解的課程體系建設(shè)

結(jié)合“新工科”建設(shè)需求，以全體學生為中心，以學生的產(chǎn)出為核心，構(gòu)建工程開發(fā)能力為導(dǎo)向的虛擬現(xiàn)實開發(fā)課程和內(nèi)容體系。

2.虛擬現(xiàn)實開發(fā)人才教學改革研究

以學生特點分析為起點，構(gòu)建互聯(lián)網(wǎng)支持下的混合式教學、考核模式及與之相匹配的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育模式。（1）SPOC混合教學模式。對傳統(tǒng)課堂教學進行變革，翻轉(zhuǎn)學生和教師的角色，充分調(diào)動學生的主觀能動性，拓寬知識能力獲取的范圍和途徑。課堂從單純的“知識講解”向“方法提升”側(cè)重，相應(yīng)地，從考核知識向考核能力轉(zhuǎn)變。（2）科技創(chuàng)新導(dǎo)向的合作化學習。合作化學習是讓學生體驗到一種有序可控的、協(xié)作的科技創(chuàng)新過程，在分析問題、解決問題、協(xié)調(diào)沖突、消除矛盾的過程中體驗科技創(chuàng)新結(jié)果。科技創(chuàng)新導(dǎo)向是指專業(yè)課程內(nèi)容不再局限于某本教材或某個案例，而是要求學生在解決某個行業(yè)或產(chǎn)業(yè)應(yīng)用問題中綜合協(xié)作創(chuàng)新。

3.虛擬現(xiàn)實開發(fā)專業(yè)資源庫建設(shè)

精心設(shè)計教學過程，構(gòu)建標準化的電子教材、課程教案、PPT、名師講解、實訓手冊、項目案例、試題庫和創(chuàng)意畢業(yè)設(shè)計等立體化教學資源。

二、虛擬現(xiàn)實開發(fā)人才培養(yǎng)策略

從產(chǎn)業(yè)人才需求出發(fā)，通過對招聘企業(yè)的需求信息等大數(shù)據(jù)進行抓取和分析確定虛擬現(xiàn)實開發(fā)人才的能力標準，擬定人才培養(yǎng)方案，建設(shè)專業(yè)課程體系，構(gòu)建人才培養(yǎng)模式，開發(fā)標準的專業(yè)資源庫，搭建在線教學管理系統(tǒng)并進行人才培養(yǎng)實踐。

1.課程體系的建設(shè)

如表1所示，課程組采用“逆向課程設(shè)計”方法，結(jié)合IEEE最新的知識體系為基礎(chǔ)，將工程能力分解到每一門課程的課程目標中，并做到每門課程的教學內(nèi)容承前啟后，層次遞進，有效銜接。

2.專業(yè)能力目標的構(gòu)建

在基礎(chǔ)能力、應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力三個層次上，以指導(dǎo)學生基于工程項目、學科競賽等多模式下的開發(fā)實戰(zhàn)，形成常規(guī)教學和科技創(chuàng)新活動相結(jié)合的，多維度的虛擬現(xiàn)實開發(fā)人才培養(yǎng)模式，通過激發(fā)學生興趣達到最佳教學效果。每門課程和實踐環(huán)節(jié)都能達到上述能力要求，例如編程基礎(chǔ)/面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計/數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)/計算機圖形學和計算機圖形學課程設(shè)計能培養(yǎng)基礎(chǔ)能力；動畫造型與建模/網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實與交互/Unity3D開發(fā)和虛擬現(xiàn)實作品開發(fā)等能培養(yǎng)應(yīng)用能力；游戲策劃與設(shè)計/迭代式開發(fā)和專業(yè)實訓/畢業(yè)設(shè)計等能培養(yǎng)職業(yè)/創(chuàng)新能力。（1）基礎(chǔ)能力：要求學生掌握虛擬現(xiàn)實開發(fā)的基礎(chǔ)軟硬件知識，具備場景建模、動畫制作、編寫程序和使用開發(fā)引擎的能力，掌握常見模型和動畫的制作方法，掌握常用算法的實現(xiàn)，掌握常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)，實現(xiàn)基礎(chǔ)的虛擬現(xiàn)實交互功能，例如漫游等。（2）應(yīng)用能力：以Unity3D為代表的游戲開發(fā)引擎為開發(fā)平臺，C#為編程語言，按照統(tǒng)一開發(fā)過程為指導(dǎo)，融入企業(yè)的最佳實踐和實際案例，覆蓋IEEE的軟件工程標準以及RUP、RationalRose、CVS、Junit等軟件工程工具和環(huán)境，使學生掌握最新的虛擬現(xiàn)實開發(fā)方法、工具與技術(shù)。（3）創(chuàng)新能力：要求學生以解決行業(yè)應(yīng)用問題為出發(fā)點，以開發(fā)團隊的方式協(xié)作開發(fā)一個具有創(chuàng)意和實用性的虛擬現(xiàn)實項目，建立支持小組開發(fā)的軟件開發(fā)環(huán)境，讓學生在“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”中提升虛擬現(xiàn)實的工程應(yīng)用能力。

3.教學改革研究

常規(guī)教學主要包括課堂教學和實踐教學。采用信息化的教學手段改革常規(guī)教學模式和學生評價模式。（1）構(gòu)建在線學習支持系統(tǒng)。提供教學資源和專業(yè)資源，構(gòu)建在線學習服務(wù)交互功能，以數(shù)據(jù)驅(qū)動在線學習服務(wù)的優(yōu)化。（2）翻轉(zhuǎn)式課堂，開放式授課。為激發(fā)學生的學習動機，讓學生自主掌握專業(yè)基礎(chǔ)知識和技能，課堂上主要以問答、討論、啟發(fā)等教學方法進行基礎(chǔ)能力的培養(yǎng)。同時，授課內(nèi)容隨時由行業(yè)專家補充行業(yè)最新的動態(tài)和問題解決的思維。（3）實踐教學的模塊化集訓。模塊化思想能夠通過抽象、封裝、分解、層次化等基本的科學方法，對虛擬現(xiàn)實開發(fā)中相關(guān)開發(fā)構(gòu)件和開源模塊進行快速集成，提高應(yīng)用的靈活性。

4.科技創(chuàng)新活動的開展

開展第二課堂，組織課外科技活動小組或?qū)W生工作坊，廣泛開展各類科技作品創(chuàng)新活動。讓學生主持或參與各類縱向、橫向項目和各級別的學科競賽。開展第三課堂，讓企業(yè)來校講授職業(yè)素養(yǎng)與就業(yè)指導(dǎo)課程，讓學生去企業(yè)參觀和工作實習。

5.專業(yè)資源庫和教學管理系統(tǒng)平臺的建設(shè)

企業(yè)、教師、專家在一起形成課程小組，對課程內(nèi)容的前后邏輯性，難度遞進性進行設(shè)計，對教學過程和教學資源進行設(shè)計，形成標準化的教學過程和配套的教學資源。對專業(yè)教學和學生基本信息、教學過程管理信息和教學評價信息進行信息化的管理，構(gòu)建科學規(guī)范、便捷高效、直觀人性化的教學管理監(jiān)控系統(tǒng)。

三、虛擬現(xiàn)實開發(fā)人才培養(yǎng)實踐

在工程教育專業(yè)認證指導(dǎo)下，課程組以上述培養(yǎng)策略進行人才培養(yǎng)實踐。在課程教學中嚴格要求學生，全面考核學生的能力，隨時隨地為學生提供專業(yè)學習輔導(dǎo)和支持，學生主觀能動性得到了很大的提高，學生專業(yè)能力得到了發(fā)展，社會服務(wù)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力得到了提高。

1.支撐能力發(fā)展的立體化教學模式：（1）明確教學目標，嚴格要求學生。在每門課程的每一章都提供了詳細的學習指南，闡釋本章重點難點，明確學習過程和要求。每門課程都要求將所學知識融會貫通，形成一個綜合的作品。能夠基于原理和方法，對設(shè)計和開發(fā)過程中的復(fù)雜問題進行研究，選擇研究路線，設(shè)計可行的解決方案；能夠針對特定需求，在設(shè)計的過程中體現(xiàn)創(chuàng)新意識。（2）全方位混合式教學。教學主要分為線上自學、線下授課、課內(nèi)實驗和課外拓展實訓四個環(huán)節(jié)。目前，課程組在校數(shù)字化學習中心開設(shè)課程九門，累計訪問量達到百萬次。形成翻轉(zhuǎn)式課堂教學設(shè)計方案288份，實驗教學指導(dǎo)項目五十四項，課程設(shè)計指導(dǎo)書九本，課外實訓項目九項。教師都采用移動學習平臺輔導(dǎo)答疑，四年以來共發(fā)展學生助教二十四人次。（3）學科競賽、產(chǎn)品創(chuàng)作和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動。學生的能力在真實作品創(chuàng)作和解決行業(yè)需求、問題的過程中得到了輸出和升華，學生的自學和合作能力也得到了提高。四年以來，課程組共培育了造型與建模、游戲開發(fā)和虛擬現(xiàn)實交互三個學生工作坊；引入教育部產(chǎn)學合作協(xié)同育人項目兩項。學生參與各級教學委員會組織的學科競賽十余類，開發(fā)實際商業(yè)項目二十余項。

2.培養(yǎng)成效

《STAR護衛(wèi)聯(lián)盟》等獲中國大學生動漫游戲創(chuàng)意設(shè)計、全國3D大賽一、二等獎共五項，省級比賽獲獎十幾項。《云谷小鎮(zhèn)規(guī)劃建設(shè)》等方案被公司采納使用近十項。每年畢業(yè)生大都在“E都市”等虛擬現(xiàn)實技術(shù)相關(guān)公司和游戲開發(fā)公司從事工程技術(shù)工作，獲得用人單位一致好評。

四、結(jié)語

工程教育專業(yè)認證促使工程教育更聚焦“學生能力發(fā)展和產(chǎn)出”，需要重點激發(fā)學生的學習興趣，構(gòu)建以學生能力發(fā)展為本位的立體化人才培養(yǎng)模式和教學模式，理論與實踐相結(jié)合，學生能動性與教師全時空講授和輔導(dǎo)相結(jié)合，教學競賽與科技作品創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動相結(jié)合，以培養(yǎng)出國家所需的高素質(zhì)工程技術(shù)人才。

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作者:習海旭 戴仁俊 白鳳娥 史航 高偉 單位:江蘇理工學院計算機工程學院