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【摘要】隨著現代技術的發展，產業的變革和結構更新，新學習形式的不斷涌現，工程教育面臨著新的挑戰。為了建設“雙一流”的新工科，需要通過工程專業認證來促進工程教育按照國際標準進行專業建設和教學工作，提高工程人才的工程實踐能力。本文在此背景下，以“產出導向”為準則，從專業能力體系構建，基于能力目標分解的課程體系建設，教學方法和模式改革，教學資源和在線學習支持系統建設四個方面進行了虛擬現實開發人才培養的教學改革實踐。實踐結果表明，學生的學科專業能力、工程實踐能力、合作能力和創新能力得到了一定程度的提高。

【關鍵詞】工程教育；專業認證；虛擬現實；人才培養

常州地處長江三角洲腹地，是科技文化的聚集之地，相關產業迫切需要虛擬現實技術的支撐，為其培養具有虛擬現實知識和開發能力的應用型人才。本研究的目標是從培養應用型專業人才的角度出發，分析當前專業課程教學現狀與社會需求的基礎上，構建虛擬現實開發專業方向的課程內容體系和人才培養模式，建設并完善課程相關的立體化教學資源，從而拓寬和細化數字媒體技術專業學生的培養途徑與方法，實現高校數字媒體技術專業應用型人才培養的改革與創新。虛擬現實開發結合了數字媒體作品和軟件工程開發兩個過程，其工程人才的培養也工程教育的范疇。近幾年，國內工程教育專業認證正全面展開，它將促進工程教育的內涵建設，使我國工程教育注重以培養畢業生“復雜問題解決”能力為目標，以“回歸工程”為途徑，以“成果導向教育”為抓手，全面樹立學生自主學習意識,提高學生專業能力。

一、虛擬現實開發人才培養內容

基于課程組多年的專業課教學活動經驗，構建層次清晰、有效銜接的虛擬現實開發課程體系及相應的人才培養模式，以滿足數字媒體技術專業高水平應用型人才的需求，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結合“新工科”建設需求，以全體學生為中心，以學生的產出為核心，構建工程開發能力為導向的虛擬現實開發課程和內容體系。2.虛擬現實開發人才教學改革研究以學生特點分析為起點，構建互聯網支持下的混合式教學、考核模式及與之相匹配的創新創業教育模式。（1）SPOC混合教學模式。對傳統課堂教學進行變革，翻轉學生和教師的角色，充分調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”側重，相應地，從考核知識向考核能力轉變。（2）科技創新導向的合作化學習。合作化學習是讓學生體驗到一種有序可控的、協作的科技創新過程，在分析問題、解決問題、協調沖突、消除矛盾的過程中體驗科技創新結果。科技創新導向是指專業課程內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或產業應用問題中綜合協作創新。3.虛擬現實開發專業資源庫建設精心設計教學過程，構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、試題庫和創意畢業設計等立體化教學資源。

二、虛擬現實開發人才培養策略

從產業人才需求出發，通過對招聘企業的需求信息等大數據進行抓取和分析確定虛擬現實開發人才的能力標準，擬定人才培養方案，建設專業課程體系，構建人才培養模式，開發標準的專業資源庫，搭建在線教學管理系統并進行人才培養實踐。1.課程體系的建設如表1所示，課程組采用“逆向課程設計”方法，結合IEEE最新的知識體系為基礎，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容承前啟后，層次遞進，有效銜接。2.專業能力目標的構建在基礎能力、應用能力、創新能力三個層次上，以指導學生基于工程項目、學科競賽等多模式下的開發實戰，形成常規教學和科技創新活動相結合的，多維度的虛擬現實開發人才培養模式，通過激發學生興趣達到最佳教學效果。每門課程和實踐環節都能達到上述能力要求，例如編程基礎/面向對象程序設計/數據結構/計算機圖形學和計算機圖形學課程設計能培養基礎能力；動畫造型與建模/網絡虛擬現實與交互/Unity3D開發和虛擬現實作品開發等能培養應用能力；游戲策劃與設計/迭代式開發和專業實訓/畢業設計等能培養職業/創新能力。（1）基礎能力：要求學生掌握虛擬現實開發的基礎軟硬件知識，具備場景建模、動畫制作、編寫程序和使用開發引擎的能力，掌握常見模型和動畫的制作方法，掌握常用算法的實現，掌握常用數據結構的實現，實現基礎的虛擬現實交互功能，例如漫游等。（2）應用能力：以Unity3D為代表的游戲開發引擎為開發平臺，C#為編程語言，按照統一開發過程為指導，融入企業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境，使學生掌握最新的虛擬現實開發方法、工具與技術。（3）創新能力：要求學生以解決行業應用問題為出發點，以開發團隊的方式協作開發一個具有創意和實用性的虛擬現實項目，建立支持小組開發的軟件開發環境，讓學生在“創新創業”中提升虛擬現實的工程應用能力。3.教學改革研究常規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教學模式和學生評價模式。（1）構建在線學習支持系統。提供教學資源和專業資源，構建在線學習服務交互功能，以數據驅動在線學習服務的優化。（2）翻轉式課堂，開放式授課。為激發學生的學習動機，讓學生自主掌握專業基礎知識和技能，課堂上主要以問答、討論、啟發等教學方法進行基礎能力的培養。同時，授課內容隨時由行業專家補充行業最新的動態和問題解決的思維。（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，對虛擬現實開發中相關開發構件和開源模塊進行快速集成，提高應用的靈活性。4.科技創新活動的開展開展第二課堂，組織課外科技活動小組或學生工作坊，廣泛開展各類科技作品創新活動。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，讓企業來校講授職業素養與就業指導課程，讓學生去企業參觀和工作實習。5.專業資源庫和教學管理系統平臺的建設企業、教師、專家在一起形成課程小組，對課程內容的前后邏輯性，難度遞進性進行設計，對教學過程和教學資源進行設計，形成標準化的教學過程和配套的教學資源。對專業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，構建科學規范、便捷高效、直觀人性化的教學管理監控系統。

三、虛擬現實開發人才培養實踐

在工程教育專業認證指導下，課程組以上述培養策略進行人才培養實踐。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學習輔導和支持，學生主觀能動性得到了很大的提高，學生專業能力得到了發展，社會服務和創新創業能力得到了提高。1.支撐能力發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，對設計和開發過程中的復雜問題進行研究，選擇研究路線，設計可行的解決方案；能夠針對特定需求，在設計的過程中體現創新意識。（2）全方位混合式教學。教學主要分為線上自學、線下授課、課內實驗和課外拓展實訓四個環節。目前，課程組在校數字化學習中心開設課程九門，累計訪問量達到百萬次。形成翻轉式課堂教學設計方案288份，實驗教學指導項目五十四項，課程設計指導書九本，課外實訓項目九項。教師都采用移動學習平臺輔導答疑，四年以來共發展學生助教二十四人次。（3）學科競賽、產品創作和創新創業活動。學生的能力在真實作品創作和解決行業需求、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、游戲開發和虛擬現實交互三個學生工作坊；引入教育部產學合作協同育人項目兩項。學生參與各級教學委員會組織的學科競賽十余類，開發實際商業項目二十余項。2.培養成效《STAR護衛聯盟》等獲中國大學生動漫游戲創意設計、全國3D大賽一、二等獎共五項，省級比賽獲獎十幾項。《云谷小鎮規劃建設》等方案被公司采納使用近十項。每年畢業生大都在“E都市”等虛擬現實技術相關公司和游戲開發公司從事工程技術工作，獲得用人單位一致好評。

四、結語

工程教育專業認證促使工程教育更聚焦“學生能力發展和產出”，需要重點激發學生的學習興趣，構建以學生能力發展為本位的立體化人才培養模式和教學模式，理論與實踐相結合，學生能動性與教師全時空講授和輔導相結合，教學競賽與科技作品創新創業活動相結合，以培養出國家所需的高素質工程技術人才。

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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