王莉莉 吳健 趙沁平

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用需求的迅速增長，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)專業(yè)創(chuàng)新型、開發(fā)型、應(yīng)用型等各類人才缺口不斷擴(kuò)大。本文針對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)本科專業(yè)，面向創(chuàng)新人才培養(yǎng)，闡述了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)專業(yè)課程體系建設(shè)的背景和意義，確定了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的目標(biāo)，論述了面向創(chuàng)新人才培養(yǎng)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)專業(yè)課程體系建設(shè)的指導(dǎo)思想，然后給出了一套完整的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)專業(yè)課程體系范例，包含課程設(shè)置、教學(xué)進(jìn)程和實(shí)踐設(shè)計(jì)，最后對整個(gè)課程體系的特點(diǎn)進(jìn)行了討論與總結(jié)，為高等學(xué)校虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)本科專業(yè)課程教學(xué)提供了參考。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí);創(chuàng)新人才;課程體系;課程設(shè)置

虛擬現(xiàn)實(shí)作為下一代通用計(jì)算平臺和未來互聯(lián)網(wǎng)的交互環(huán)境，可以拓展人類感知能力，改變各行業(yè)產(chǎn)品運(yùn)營形態(tài)和服務(wù)模式，在工業(yè)、醫(yī)療、教育、軍事、文化娛樂和智慧城市等領(lǐng)域均顯示出廣闊的應(yīng)用前景，“虛擬現(xiàn)實(shí)+”已成為發(fā)展趨勢，并強(qiáng)勁催生形成一個(gè)新興技術(shù)產(chǎn)業(yè)。美國、歐盟、日本等國家紛紛搶灘新一代虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)源頭，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)成為國際競爭熱點(diǎn)。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在現(xiàn)實(shí)社會中的不斷實(shí)踐應(yīng)用以及領(lǐng)域技術(shù)的迅速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)界對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)人才培養(yǎng)提出了迫切要求。作為培養(yǎng)計(jì)算機(jī)專業(yè)人才的高等學(xué)校，應(yīng)根據(jù)社會發(fā)展對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)專業(yè)人才的要求，結(jié)合各高校自身特點(diǎn)來建立培養(yǎng)方案，才能更有針對性地為社會輸送所需要的各類高質(zhì)量虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)專業(yè)人才，并推動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)專業(yè)的發(fā)展。本文著眼于高等學(xué)校虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)本科專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)中的課程建設(shè)，提出了一套具有夯實(shí)基礎(chǔ)、重視專業(yè)、強(qiáng)調(diào)交叉特點(diǎn)的全新的課程體系，為培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神與能力、全球化視野、終身學(xué)習(xí)能力、跟蹤虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展能力及解決虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域挑戰(zhàn)性問題能力的新一代高素質(zhì)創(chuàng)新人才提供支撐。

一、背景與意義

新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在重構(gòu)全球創(chuàng)新版圖、重塑全球經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)。虛擬現(xiàn)實(shí)正是這一輪變革的重要新興技術(shù)，跨界融合了多個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)，形成了具有巨大發(fā)展前景的新興產(chǎn)業(yè)。為服務(wù)國家戰(zhàn)略目標(biāo)、順應(yīng)行業(yè)發(fā)展變革，教育部于2020年新增設(shè)了“虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)”本科專業(yè)，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)納入本科教育范疇，為中國虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，以及更高層次虛擬現(xiàn)實(shí)專業(yè)人才培養(yǎng)打下良好的人才基礎(chǔ)。2020年第一批高校開設(shè)了“虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)”本科專業(yè)，2021年又新增了一批高校，目前共有14家高校開設(shè)了該本科專業(yè)。這些高校在辦學(xué)理念、人才培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)模式等方面各有所長、各具特色，各校之間特別需要加強(qiáng)聯(lián)動(dòng)交流，相互借鑒，匯聚力量推動(dòng)專業(yè)發(fā)展，而且也迫切需要根據(jù)自己學(xué)校的辦學(xué)歷史、條件與優(yōu)勢，制訂有自身特色的培養(yǎng)方案和課程體系，建設(shè)多樣化的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)專業(yè)，培養(yǎng)社會所需要的各類虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域人才。

然而，對于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)這個(gè)全新的本科專業(yè)，如何培養(yǎng)符合國家、行業(yè)所需要的創(chuàng)新人才是一個(gè)亟須解決的問題。目前大家對如何確立本科生教育指導(dǎo)思想、如何制訂人才培養(yǎng)目標(biāo)、如何完善人才培養(yǎng)計(jì)劃、如何合理設(shè)置課程體系、如何定位專業(yè)培養(yǎng)方向、如何強(qiáng)化引導(dǎo)專業(yè)認(rèn)知等問題進(jìn)行了一些探索，但對創(chuàng)新人才培養(yǎng)還沒有形成明晰的專業(yè)教育理念和合理的教育教學(xué)方案。

課程是人才培養(yǎng)方案的基本構(gòu)成要素，是教學(xué)內(nèi)容的載體，是專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的基石。課程體系建設(shè)是專業(yè)建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)的重要保證。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)專業(yè)是計(jì)算機(jī)學(xué)科類中的應(yīng)用技術(shù)型專業(yè)，它以計(jì)算機(jī)學(xué)科為基礎(chǔ)，自身專業(yè)性特色鮮明，并且具有較強(qiáng)的學(xué)科交叉特點(diǎn)，因此針對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)的課程體系需要具有計(jì)算機(jī)學(xué)科扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，又要有鮮明的虛擬現(xiàn)實(shí)專業(yè)性，還要體現(xiàn)多學(xué)科融合的特點(diǎn)。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)專業(yè)課程體系建設(shè)旨在科學(xué)地安排教學(xué)內(nèi)容，合理地規(guī)劃教學(xué)進(jìn)程，系統(tǒng)地制訂實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)的規(guī)劃方案，引導(dǎo)學(xué)生充分發(fā)揮自身優(yōu)點(diǎn)，在本科階段的學(xué)習(xí)生活中掌握虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)本科專業(yè)的基本知識技能，在實(shí)踐中逐漸領(lǐng)會應(yīng)用所學(xué)知識解決真實(shí)世界的各種相關(guān)問題，培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力，達(dá)到虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)本科專業(yè)的畢業(yè)要求。

二、創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)本科專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)在于培養(yǎng)具有良好人文素養(yǎng)以及強(qiáng)烈的事業(yè)心、使命感及擔(dān)當(dāng)精神，具有創(chuàng)新精神與能力、全球化視野、終身學(xué)習(xí)能力及跟蹤虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的能力，系統(tǒng)掌握虛擬現(xiàn)實(shí)專業(yè)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)技能，具有提出并以學(xué)科交叉方式解決虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域挑戰(zhàn)性問題的能力，具有團(tuán)隊(duì)合作與組織管理能力，能參與國際競爭的虛擬現(xiàn)實(shí)專業(yè)高水平人才，或能在工業(yè)、醫(yī)療、國防、文化、娛樂等行業(yè)領(lǐng)域勝任虛擬現(xiàn)實(shí)項(xiàng)目設(shè)計(jì)、開發(fā)、管理等工作的應(yīng)用型專門人才[1]。學(xué)生畢業(yè)5年后，能就虛擬現(xiàn)實(shí)相關(guān)問題，綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、法律、倫理等因素，分析、制訂解決方案，并管理有關(guān)項(xiàng)目的實(shí)施;能在職業(yè)發(fā)展中具有擔(dān)當(dāng)精神、行動(dòng)力、感染力和領(lǐng)導(dǎo)力;能與虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域國內(nèi)外同行、客戶和公眾有效溝通;能始終堅(jiān)持學(xué)習(xí)和自我完善，能緊跟技術(shù)發(fā)展趨勢，并具有對虛擬現(xiàn)實(shí)及相關(guān)新興技術(shù)與應(yīng)用的敏銳性和洞察力。

創(chuàng)新型虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)專業(yè)本科生的畢業(yè)要求包括4個(gè)層次、12個(gè)方面能力的要求，如圖1所示。第一個(gè)層次為研究能力，包括問題分析、方法研究和設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案;第二個(gè)層次為工程能力，包括工程知識、使用現(xiàn)代工具的能力以及對工程與社會的認(rèn)識;第三個(gè)層次為合作能力，包括溝通、個(gè)人與團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和項(xiàng)目管理能力;第四個(gè)層次為綜合素養(yǎng)，包括職業(yè)規(guī)范、環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展和終身學(xué)習(xí)能力。培養(yǎng)學(xué)生能夠?qū)μ摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用中存在的問題進(jìn)行自主分析、研究;具備解決問題所需的工程知識，并能夠利用專業(yè)相關(guān)的現(xiàn)代工具和所具備的知識，設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案，在實(shí)踐中能夠與團(tuán)隊(duì)溝通合作，參與項(xiàng)目的管理，最后在專業(yè)應(yīng)用中考慮工程與社會、自然環(huán)境的關(guān)系，堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展，并具有終身學(xué)習(xí)的能力。

三、課程體系建設(shè)指導(dǎo)思想

社會信息化給我們帶來三大變化：算力成為人類生產(chǎn)力和國家競爭力的重要基礎(chǔ)，計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力、一定程度的計(jì)算思維和相關(guān)領(lǐng)域軟件應(yīng)用編程能力成為所有學(xué)科高層次人才應(yīng)具有的基本能力，計(jì)算機(jī)類學(xué)科創(chuàng)新人才成為國家的戰(zhàn)略性科技人才。計(jì)算已成為理論推導(dǎo)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)以外的第三種科學(xué)研究的手段，同時(shí)，計(jì)算也日益成為前兩種手段不可或缺的支撐技術(shù)。計(jì)算機(jī)類人才培養(yǎng)質(zhì)量是生命線，特別是本科生的培養(yǎng)，堅(jiān)實(shí)、系統(tǒng)的學(xué)科基礎(chǔ)知識和熟練、創(chuàng)新的算法設(shè)計(jì)、編程能力是計(jì)算機(jī)類本科人才今后繼續(xù)深造、攀登高峰的強(qiáng)勁雙足，強(qiáng)基是本科人才培養(yǎng)的根本。成熟的學(xué)科都有自己的核心概念，自己的根基、主干和分支理論與知識體系。數(shù)學(xué)是認(rèn)識自然、探索自然、改造自然的基礎(chǔ)科學(xué)工具。數(shù)學(xué)的核心概念是數(shù)、形和運(yùn)算，根基是集合論和邏輯。計(jì)算機(jī)學(xué)科的核心概念是計(jì)算、算法，根基是離散數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論，主干是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法設(shè)計(jì)與分析、邏輯電路設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)組成、操作系統(tǒng)、編譯原理（其中，后四門課要有大的課程設(shè)計(jì)）。每一位計(jì)算機(jī)類本科生都必須學(xué)好這九門課?？捎?jì)算理論、計(jì)算機(jī)接口、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、芯片設(shè)計(jì)這六門課，不同學(xué)?？筛鶕?jù)自身特點(diǎn)和學(xué)生的興趣意愿，選其二三。在新型信息學(xué)科不斷涌現(xiàn)的背景下，明確計(jì)算機(jī)學(xué)科的根基、主干課程，是計(jì)算機(jī)學(xué)科類本科生必須堅(jiān)守和強(qiáng)化的基本知識和核心能力。

計(jì)算成為各學(xué)科新發(fā)展的引擎和催化劑，例如計(jì)算化學(xué)、計(jì)算材料學(xué)、計(jì)算社會學(xué)等?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”“人工智能+”，以及我們強(qiáng)調(diào)的“虛擬現(xiàn)實(shí)+”等，歸根到底是“計(jì)算+”。計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力日益成為大學(xué)生就業(yè)的基本能力。計(jì)算機(jī)學(xué)科是知識內(nèi)容迭代更新比較快的學(xué)科，但有其不變的核心知識和基本能力，要讓本科生夯實(shí)這些基礎(chǔ)。同時(shí)要及時(shí)更新迭代專業(yè)知識?？蒲谐晒D(zhuǎn)化要向產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化，也要向教學(xué)特別是本科教學(xué)轉(zhuǎn)化。除了扎實(shí)的計(jì)算機(jī)學(xué)科基礎(chǔ)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)新型本科生的培養(yǎng)還涉及特色鮮明的虛擬現(xiàn)實(shí)專業(yè)知識，覆蓋虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)物虛化、虛物實(shí)化和虛擬世界物理仿真的全過程。同時(shí)，它不局限于傳統(tǒng)一對多的理論教學(xué)，更多的是以專業(yè)實(shí)踐為教學(xué)載體[2]，在實(shí)踐中將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)專業(yè)相關(guān)理論應(yīng)用起來，強(qiáng)化學(xué)生對專業(yè)知識的理解，使得學(xué)生對專業(yè)知識從陌生到了解，再到熟悉、深入，體現(xiàn)了迭代性原則。

此外，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還具有多學(xué)科交叉特性，由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與其他領(lǐng)域?qū)I(yè)的高關(guān)聯(lián)性，實(shí)踐中往往涉及諸多領(lǐng)域的知識技能，不同的項(xiàng)目實(shí)踐往往涉及不同的領(lǐng)域知識，并由學(xué)生自主選擇、因材施教，體現(xiàn)了靈活性原則。在實(shí)踐過程中，交叉領(lǐng)域的項(xiàng)目往往能夠帶動(dòng)多專業(yè)、多高校共同協(xié)作，為學(xué)生創(chuàng)建更具有深度和廣度的應(yīng)用拓展平臺，體現(xiàn)了協(xié)同性原則。最后，專業(yè)實(shí)踐是與時(shí)俱進(jìn)的項(xiàng)目，學(xué)生通過參與不斷更新的虛擬現(xiàn)實(shí)專業(yè)項(xiàng)目中，能夠第一時(shí)間了解虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)領(lǐng)域最前沿的應(yīng)用和研究，體現(xiàn)了進(jìn)化性原則。

根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)和上述指導(dǎo)思想，我們歸納出虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)本科專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)中課程體系建設(shè)的指導(dǎo)性原則。

（1）為了使學(xué)生具有扎實(shí)的計(jì)算能力基礎(chǔ)，成為可繼續(xù)深造、進(jìn)行理論創(chuàng)新和具有原始創(chuàng)新能力的人才，課程需覆蓋數(shù)學(xué)、物理、工程基礎(chǔ)，以及計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)科的核心課程;

（2）為了使學(xué)生成為虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域的創(chuàng)新人才，課程需覆蓋虛擬現(xiàn)實(shí)的理論基礎(chǔ)與專業(yè)技術(shù)課程;

（3）為了使學(xué)生將來能夠以學(xué)科交叉的方式去解決虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域的挑戰(zhàn)性問題，課程需要覆蓋多學(xué)科內(nèi)容，以及通識課程;

（4）為了提高學(xué)生的動(dòng)手能力，提高學(xué)生的國際競爭力，課程體系應(yīng)將理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐緊密結(jié)合，在學(xué)習(xí)理論知識的基礎(chǔ)上加強(qiáng)實(shí)踐能力訓(xùn)練。

綜上所述，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)中的課程設(shè)置既要注重夯實(shí)學(xué)生理論基礎(chǔ)，也要重視虛擬現(xiàn)實(shí)核心專業(yè)知識，還要強(qiáng)化多學(xué)科交叉的作用，力求在當(dāng)前快速發(fā)展的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)產(chǎn)業(yè)背景下，為培養(yǎng)一批具有可持續(xù)競爭力的創(chuàng)新人才提供參照[3]。

四、課程體系

1.課程設(shè)置

遵循上述指導(dǎo)思想，并對應(yīng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)專業(yè)課程體系應(yīng)具有的夯實(shí)基礎(chǔ)、重視專業(yè)、強(qiáng)化交叉三個(gè)特點(diǎn)，面向本科生研究能力、工程能力、合作能力和綜合素養(yǎng)四層次能力的培養(yǎng)，參照其他相關(guān)專業(yè)工科生培養(yǎng)的課程體系，我們首先將課程劃分為三大類：基礎(chǔ)課程、專業(yè)課程和通識課程。

基礎(chǔ)課程的設(shè)置主要針對學(xué)生工科基礎(chǔ)理論與工程能力培養(yǎng)，體現(xiàn)了課程體系夯實(shí)基礎(chǔ)的特點(diǎn)?；A(chǔ)課程主要包括數(shù)學(xué)與自然基礎(chǔ)類、工程基礎(chǔ)類和外語類相關(guān)課程。計(jì)算機(jī)學(xué)科的核心是計(jì)算，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)專業(yè)是建立在計(jì)算機(jī)科學(xué)之上的模擬仿真現(xiàn)實(shí)世界，虛實(shí)融合的專業(yè)方向涉及許多現(xiàn)實(shí)世界基礎(chǔ)科學(xué)理論。因此，數(shù)學(xué)與物理等自然科學(xué)學(xué)科基礎(chǔ)課程是本專業(yè)基礎(chǔ)課程中不可或缺的。工程基礎(chǔ)類課程是培養(yǎng)學(xué)生個(gè)人工程能力的主要課程，有利于學(xué)生建立工程意識，對培養(yǎng)其以工程的思路分析問題、解決問題的能力起到潛移默化的作用。這些課程的學(xué)習(xí)是為了促使學(xué)生形成相對穩(wěn)定的、可以承擔(dān)壓力的心智，能夠辨別區(qū)分問題的主次，抓住并解決自己承擔(dān)任務(wù)的主要矛盾?？梢砸罁?jù)所具備的技術(shù)水平、架構(gòu)狀態(tài)、人力及其他投入狀況，選擇并設(shè)定實(shí)現(xiàn)路徑、協(xié)作方式和基礎(chǔ)設(shè)備，并可以實(shí)施對現(xiàn)實(shí)理解、資源控制、規(guī)劃建設(shè)，以及包含工作流程在內(nèi)的協(xié)作管理。同時(shí)，工程能力的核心要素是對工作對象進(jìn)行分析、抽象、歸納、總結(jié)的能力，也就是要求學(xué)生面對其要完成的任務(wù)，在解決問題的時(shí)候不斷地思考任務(wù)要達(dá)到的核心目標(biāo)和科學(xué)合理的關(guān)鍵路徑，不斷地研究抽象出更準(zhǔn)確、更簡潔的方法。然后將自己抽象的方法在新的實(shí)踐中進(jìn)行檢驗(yàn)，不斷磨煉。外語類課程則是提高學(xué)生的英語等外語的聽說讀寫能力，使學(xué)生將來從事研究或工程研發(fā)工作時(shí)能夠高效獲取國際前沿信息，發(fā)表自己的成果，以及與外國同行進(jìn)行交流，是學(xué)生能夠具有國際競爭力的必要條件。

專業(yè)課程的設(shè)置主要培養(yǎng)學(xué)生從事計(jì)算和虛擬現(xiàn)實(shí)專業(yè)技術(shù)研發(fā)能力，體現(xiàn)了課程體系重視專業(yè)的宗旨。專業(yè)課程主要包括計(jì)算核心專業(yè)類、虛擬現(xiàn)實(shí)核心專業(yè)類和一般專業(yè)類課程。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)專業(yè)方向的基礎(chǔ)是計(jì)算機(jī)科學(xué)，因此計(jì)算核心專業(yè)類課程也是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)專業(yè)核心課程必不可少的重要部分。虛擬現(xiàn)實(shí)核心專業(yè)類課程是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)本科專業(yè)的核心特色課程，該系列課程體現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)專業(yè)的核心特點(diǎn)和知識體系，是培養(yǎng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)專業(yè)學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)的主要課程。通過介紹虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)專業(yè)的主要基礎(chǔ)理論算法、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)系統(tǒng)基礎(chǔ)、人機(jī)交互模式和進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生對虛擬現(xiàn)實(shí)專業(yè)知識深層次的認(rèn)知和對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)系統(tǒng)的分析能力，具備從事虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相關(guān)工作的基本能力和技術(shù)創(chuàng)新能力。一般專業(yè)類課程則是培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)踐的能力，以及針對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的創(chuàng)新研究能力。該系列課程旨在使學(xué)生對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用和研究有較充分的了解，為學(xué)生將來從事虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相關(guān)工作或研究提供案例，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)展個(gè)人興趣，在虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)踐環(huán)節(jié)融入興趣專業(yè)方向知識，進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)方向?qū)I(yè)創(chuàng)新實(shí)踐和展示。專業(yè)類課程重視學(xué)生對本專業(yè)知識技能的培養(yǎng)，是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)專業(yè)本科培養(yǎng)中的重要環(huán)節(jié)，是學(xué)生將來順利從事虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)領(lǐng)域工作和研究的根本保障。

通識課程主要在于提高學(xué)生的綜合素養(yǎng)，也體現(xiàn)了課程體系學(xué)科交叉的特點(diǎn)。除了常規(guī)的思政類、體育類、軍理類之外，針對本專業(yè)特點(diǎn)，還包括專業(yè)核心通識課程和博雅類通識課程，旨在拓展學(xué)生文化素質(zhì)和通識知識面，培養(yǎng)學(xué)生的擔(dān)當(dāng)精神、行動(dòng)力、感染力和領(lǐng)導(dǎo)力。專業(yè)核心通識課程的設(shè)置考慮了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)專業(yè)背景，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)系統(tǒng)中涉及的電子信息工程、控制工程、倫理學(xué)、軟件工程等領(lǐng)域知識囊括了進(jìn)來，培養(yǎng)學(xué)生對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中可能存在的各方面問題有清晰的認(rèn)識。博雅類通識課程主要通過講座形式，邀請有關(guān)行業(yè)、企業(yè)人士針對不同主題為學(xué)生進(jìn)行講述，提高學(xué)生綜合素養(yǎng)和社會認(rèn)知。

專業(yè)課程和通識課程也都對學(xué)生合作能力培養(yǎng)有著非常積極的作用。在通識課程實(shí)施過程中，鼓勵(lì)學(xué)生多溝通交流，抒發(fā)觀點(diǎn)，努力提高自身綜合素養(yǎng)，增強(qiáng)與他人溝通的能力。在專業(yè)實(shí)踐課程中，學(xué)生需要合作完成專業(yè)課程實(shí)踐項(xiàng)目設(shè)計(jì)，與同專業(yè)或不同專業(yè)背景的伙伴進(jìn)行溝通討論，確定實(shí)踐項(xiàng)目目標(biāo)、項(xiàng)目分工和管理，團(tuán)結(jié)協(xié)作完成虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)系統(tǒng)實(shí)踐。在這一過程中能夠充分鍛煉學(xué)生在參與較大型項(xiàng)目時(shí)的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識，從他人的認(rèn)知和觀點(diǎn)中認(rèn)識到自己的不足，發(fā)現(xiàn)自己的優(yōu)勢，在合作中發(fā)揮自己的長處，提升自己的協(xié)作能力。

上述各類課程在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)本科專業(yè)課程中的學(xué)分占比分別是：基礎(chǔ)課程占36%，專業(yè)課程占43%，通識課程占21%。

本文提出的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)本科專業(yè)課程設(shè)置總圖如圖2所示，該圖反映了本專業(yè)四年本科所學(xué)習(xí)的全部課程以及各門課程之間的關(guān)系。本文將本科培養(yǎng)方案中四年的課程分為三個(gè)層次，分別對應(yīng)基礎(chǔ)課程、通識課程和專業(yè)課程。

基礎(chǔ)課程包括數(shù)學(xué)與自然基礎(chǔ)類、工程基礎(chǔ)類和外語類相關(guān)課程。數(shù)學(xué)與自然基礎(chǔ)課程主要包括工科數(shù)學(xué)分析、高等數(shù)學(xué)、概率統(tǒng)計(jì)、信息類基礎(chǔ)物理學(xué)、工科大學(xué)物理和基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)，課程設(shè)置目的在于為學(xué)生打好本專業(yè)涉及的自然科學(xué)基礎(chǔ)。工程基礎(chǔ)類基礎(chǔ)課程包括信息類離散數(shù)學(xué)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序設(shè)計(jì)、電子設(shè)計(jì)、工程認(rèn)知及工程圖學(xué)等工程學(xué)科基礎(chǔ)課程，課程中包含豐富的工程實(shí)踐訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行程序設(shè)計(jì)、算法設(shè)計(jì)、繪制工程圖等專業(yè)相關(guān)工程能力。外語類基礎(chǔ)課程主要是大學(xué)英語課，提高學(xué)生的英語等外語的聽說讀寫能力，培養(yǎng)學(xué)生將來從事技術(shù)研究或工程研發(fā)工作時(shí)高效獲取國際前沿信息，發(fā)表自己的研發(fā)成果和國際交流的能力。

專業(yè)課程包括計(jì)算核心專業(yè)類、虛擬現(xiàn)實(shí)核心專業(yè)類和一般專業(yè)類課程。在新型信息學(xué)科不斷涌現(xiàn)的今天，明確計(jì)算機(jī)核心專業(yè)課程的根基、主干地位是計(jì)算機(jī)類相關(guān)學(xué)科本科生必須堅(jiān)守和強(qiáng)化的基礎(chǔ)，因此，包括算法設(shè)計(jì)分析、計(jì)算機(jī)組成、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)等計(jì)算核心專業(yè)類課程應(yīng)作為本專業(yè)學(xué)生必須掌握的基礎(chǔ)知識。在明確計(jì)算為根基的基礎(chǔ)上，加入虛擬現(xiàn)實(shí)核心專業(yè)類課程，包括實(shí)時(shí)三維圖形基礎(chǔ)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)、虛擬現(xiàn)實(shí)理論和算法、人機(jī)交互、虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)基礎(chǔ)、虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)等，通過理論和實(shí)踐兩方面使得學(xué)生全面掌握虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，并學(xué)會設(shè)計(jì)和開發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。最后，一般專業(yè)類課程以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為主題，從職業(yè)發(fā)展和研究現(xiàn)狀兩方面向?qū)W生介紹虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)前沿應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生在未來發(fā)展中趕上虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展的浪潮，在實(shí)踐中發(fā)展和創(chuàng)新虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、系統(tǒng)與應(yīng)用。

通識課程除了常規(guī)的思政類、體育類、軍事理論類之外，針對本專業(yè)特點(diǎn)，還包括專業(yè)核心通識課程和博雅類通識課程。專業(yè)核心通識課程以計(jì)算科學(xué)為導(dǎo)向，為學(xué)生介紹相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域前沿發(fā)展;博雅類通識課程為學(xué)生建立人才自信、樹立道德榜樣，旨在拓展學(xué)生文化素質(zhì)和通識知識面，培養(yǎng)學(xué)生的擔(dān)當(dāng)精神、行動(dòng)力、感染力和領(lǐng)導(dǎo)力[4]。

綜上，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)本科專業(yè)課程設(shè)置主要將學(xué)科課程分為基礎(chǔ)課程、通識課程和專業(yè)課程，以夯實(shí)基礎(chǔ)、重視專業(yè)、強(qiáng)化交叉作為導(dǎo)向，增設(shè)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)方向特色專業(yè)課，強(qiáng)化專業(yè)學(xué)生實(shí)踐中的學(xué)科交叉和團(tuán)隊(duì)合作，培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、全球化視野和終身學(xué)習(xí)能力的虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域創(chuàng)新人才。

2.教學(xué)進(jìn)程安排

由于課程學(xué)習(xí)存在先后順序，我們對所有三大類課程按照大一到大四的學(xué)期時(shí)序進(jìn)行了教學(xué)進(jìn)程的安排，如圖3所示。

上述教學(xué)進(jìn)程安排的主要特點(diǎn)是基礎(chǔ)課程集中在大一至大二上學(xué)期學(xué)習(xí)，專業(yè)課程集中在大二、大三期間學(xué)習(xí)，通識課程貫穿整個(gè)本科學(xué)習(xí)期間。具體來說，學(xué)生在大一期間主要學(xué)習(xí)自然科學(xué)基礎(chǔ)課程，包括數(shù)學(xué)和物理基礎(chǔ)課程。由于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)專業(yè)課程中諸如實(shí)時(shí)三維圖形基礎(chǔ)等課程要求學(xué)生進(jìn)行先導(dǎo)基礎(chǔ)課程數(shù)學(xué)分析、基礎(chǔ)物理以及程序設(shè)計(jì)等工程基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)，因此將數(shù)學(xué)與自然科學(xué)類和工程基礎(chǔ)類基礎(chǔ)課程集中安排在大一期間進(jìn)行教學(xué)。之后，在大二、大三階段，學(xué)習(xí)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)專業(yè)課程，其中核心課程系列包括：計(jì)算機(jī)組成、操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、虛擬現(xiàn)實(shí)理論算法，配套安排計(jì)算核心課程設(shè)計(jì)及虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)和鞏固專業(yè)知識。最后通識課程作為培養(yǎng)學(xué)生綜合素養(yǎng)的課程體系，參照其他工科類課程，貫穿整個(gè)大學(xué)期間進(jìn)行安排，在培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)人才的同時(shí)建立健全學(xué)生心理素質(zhì)教育和道德培養(yǎng)。

3.實(shí)踐設(shè)計(jì)

我們設(shè)置的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)本科專業(yè)課程中包含了豐富的實(shí)踐課，包括基礎(chǔ)類課程實(shí)驗(yàn)和專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)?；A(chǔ)類課程實(shí)驗(yàn)包括基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)（1）、基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)（2）、程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)訓(xùn)練、電子設(shè)計(jì)基礎(chǔ)訓(xùn)練、工程認(rèn)知基礎(chǔ)訓(xùn)練（信息類）5門，均為課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，即在課上進(jìn)行課程理論和算法的實(shí)現(xiàn)與驗(yàn)證。

專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)包括課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和自主綜合實(shí)驗(yàn)。其中，課內(nèi)實(shí)驗(yàn)是學(xué)生在專業(yè)理論課程學(xué)習(xí)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)所學(xué)到的算法等，包括計(jì)算機(jī)組成課程設(shè)計(jì)、操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)等。自主綜合實(shí)驗(yàn)課包括虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)（1）和虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)（2），自主綜合實(shí)驗(yàn)課往往包含多門課程的理論知識，不與某一門課程直接掛鉤，并且一般需要學(xué)生進(jìn)行組隊(duì)協(xié)作才能完成。虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)（1）要求學(xué)生完成虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)系統(tǒng)中的某一算法或某一模塊的功能;虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)（2）協(xié)作完成一套虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，比如醫(yī)學(xué)系統(tǒng)原型、混合現(xiàn)實(shí)維修系統(tǒng)、航空航天視景仿真等，除了提供的選題之外，課程鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)自己的興趣或者自主選修課方向，自行設(shè)計(jì)原創(chuàng)的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，鼓勵(lì)學(xué)生跨領(lǐng)域/專業(yè)合作，通過學(xué)科交叉進(jìn)行自主創(chuàng)新，鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)溝通和協(xié)作能力。

五、討論和分析

1.夯實(shí)基礎(chǔ)與重視專業(yè)：實(shí)踐型教學(xué)強(qiáng)化并內(nèi)化專業(yè)基礎(chǔ)和技能

實(shí)踐型教學(xué)模式注重夯實(shí)基礎(chǔ)，并在專業(yè)實(shí)踐認(rèn)知中貫徹基礎(chǔ)知識的鞏固和應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生不局限于紙上談兵，而是學(xué)以致用[5]。理論基礎(chǔ)的講解以教師為主體，通過教師口頭或文本的解釋，間接傳達(dá)給學(xué)生，這一過程可以使得學(xué)生打好理論基礎(chǔ)，而在理論實(shí)際應(yīng)用中存在和發(fā)生的問題都需要學(xué)生在實(shí)踐中去解決。在專業(yè)實(shí)踐過程中，學(xué)生成為知識獲取的主體，每位學(xué)生都可能遇到不同的問題，老師則成為解惑者。如此一來，學(xué)生一方面強(qiáng)化了對老師講授的理論基礎(chǔ)的理解，另一方面也在理論應(yīng)用實(shí)踐中強(qiáng)化了專業(yè)技能。

2.強(qiáng)化交叉：學(xué)科交叉助力創(chuàng)新人才培養(yǎng)

虛擬現(xiàn)實(shí)具有顯著的學(xué)科交叉特點(diǎn)，是輻射性很強(qiáng)的新興信息技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)本科專業(yè)設(shè)置學(xué)科交叉實(shí)踐環(huán)節(jié)，能夠培養(yǎng)學(xué)生在不同領(lǐng)域運(yùn)用專業(yè)知識解決實(shí)際問題的能力，在此過程中強(qiáng)化基礎(chǔ)理論、總結(jié)學(xué)科交叉可能遇到的問題并在團(tuán)隊(duì)協(xié)作和導(dǎo)師指導(dǎo)下尋找解決問題的辦法，培養(yǎng)學(xué)生自主解決問題的能力。在學(xué)科交叉實(shí)踐過程中，學(xué)生作為研究主體，是連接各個(gè)學(xué)科專業(yè)導(dǎo)師/學(xué)生的橋梁，要積極參與團(tuán)隊(duì)協(xié)作，這也能激發(fā)其對研究項(xiàng)目的使命感和擔(dān)當(dāng)精神[6]。

進(jìn)入21世紀(jì)以來，越來越多的創(chuàng)新成果難以局限于一個(gè)領(lǐng)域的進(jìn)展或應(yīng)用產(chǎn)生，創(chuàng)新更多地要靠多個(gè)領(lǐng)域人才團(tuán)隊(duì)的組合，將各自的特色和優(yōu)勢有機(jī)結(jié)合起來產(chǎn)生更富實(shí)用性、創(chuàng)造性、吸引性的創(chuàng)新果實(shí)[7]。因此，學(xué)科交叉既是助力創(chuàng)新人才培養(yǎng)的推動(dòng)器，也是創(chuàng)新不可缺少的重要機(jī)制。

3.增強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，強(qiáng)化學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作和組織能力

面向創(chuàng)新人才培養(yǎng)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)本科專業(yè)課程設(shè)置突出了學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作，并強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)合作中學(xué)生的主體地位。課程充分發(fā)揮了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)專業(yè)的特色，讓學(xué)生自主選擇專業(yè)選修方向，并在課程實(shí)踐中融入其他專業(yè)方向的知識，由學(xué)生自主組織研究團(tuán)隊(duì)，協(xié)調(diào)團(tuán)隊(duì)合作，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性、責(zé)任感和使命感，在實(shí)踐教學(xué)中強(qiáng)化學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作和組織能力[8]。

4.面向虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才

目前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，產(chǎn)業(yè)發(fā)展離不開人才的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)領(lǐng)域人才缺口大，并且急需能夠引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向的高素質(zhì)創(chuàng)新人才。面向創(chuàng)新人才培養(yǎng)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)本科專業(yè)課程設(shè)置抓住了本專業(yè)方向交叉性強(qiáng)的特點(diǎn)，以研究型教學(xué)模式為推動(dòng)力，在夯實(shí)基礎(chǔ)、重視專業(yè)、強(qiáng)化交叉的指導(dǎo)思想下，充分發(fā)揮實(shí)踐教學(xué)的優(yōu)勢，在以學(xué)生為主體的團(tuán)隊(duì)合作下培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神、全球化視野和終身學(xué)習(xí)能力的高素質(zhì)人才。

參考文獻(xiàn)：

[1]“計(jì)算機(jī)教育20人論壇”報(bào)告編寫組. 計(jì)算機(jī)教育與可持續(xù)競爭力[M]. 北京：高等教育出版社，2019.

[2] 蔣宗禮. 計(jì)算機(jī)類專業(yè)人才專業(yè)能力構(gòu)成與培養(yǎng)[J]. 中國大學(xué)教學(xué)，2011（10）：11-14.

[3] 鄭緯民. 計(jì)算機(jī)專業(yè)大學(xué)生的系統(tǒng)能力培養(yǎng)[J]. 中國大學(xué)教學(xué)，2021（5）：19-23.

[4] 陳志勇，葉樺暢，張笑欽. 計(jì)算機(jī)類專業(yè)的課程思政：核心元素、基本原則與實(shí)施策略[J]. 中國大學(xué)教學(xué)，2021（4）：34-38，65.

[5] 施佳歡，蔡穎蔚，鄭昱. 一流本科課程建設(shè)的實(shí)踐路徑——以南京大學(xué)優(yōu)質(zhì)課程建設(shè)為例[J]. 中國大學(xué)教學(xué)，2021（4）：49-53.

[6] 劉晶靜. 基于團(tuán)隊(duì)建設(shè)的教學(xué)模式探索——以工科類本科專業(yè)課程教學(xué)為例[J]. 課程教育研究，2020（52）：93-94.

[7] 馮小明，曹偉地，劉小華. 原創(chuàng)性研究引領(lǐng)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J]. 中國大學(xué)教學(xué)，2021（5）：15-18.

[8] 李一凡，王晶，王長遠(yuǎn). 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在急診醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用[J]. 醫(yī)學(xué)研究雜志，2020，49（12）：147-149.

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