中美高校虚拟现实技术课程对比研究

    赵志靖

    

    

    

    摘 要：近年来，随着虚拟现实技术的飞速发展，我国政府部门出台了多条政策来规划、推进虚拟现实技术的发展，相关产业不断更新升级。在此背景下，虚拟现实技术人才的培养也成为各高校的关注重点。文章从课程开设专业、课程目标、课程内容、课程评价方式四个角度入手，选取中美各五所本科开设虚拟现实技术相关课程的高校对比分析异同之处，以期为开设虚拟现实技术课程的本科专业提供切实可行的参考。

    关键词：虚拟现实;课程;中美高校

    中图分类号：G642.3? ? ? ? ? 文献标志码：A? ? ? ? ? 文章编号：1673-8454（2020）24-0024-05

    一、引言

    近年来，随着虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）产品的不断问世，虚拟现实技术在全球引发一阵热潮，引起了社会各界人士的广泛关注，越来越多的人开始深入了解并接触虚拟现实领域，感受新科技带来的新体验。为了促进我国虚拟现实技术更好地发展，政府各部门也进一步加强了对虚拟现实的重视程度。2016年8月，国务院正式印发《“十三五”国家科技创新规划》[1]，对虚拟现实等诸多前沿科技都做出了明确的规划，要求加紧培育虚拟现实产业。2016年9月在杭州G20峰会上，习近平总书记特意提到了虚拟现实，他表示“虚拟现实等技术日新月异，虚拟经济与实体经济的结合，将给人们的生产方式与生活方式带来革命性变化。”2016年12月，国务院印发了《“十三五”国家信息化规划》[2]，其中就强调了虚拟现实技术的布局。2017年1月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《关于促进移动互联网健康有序发展的意见》[3]，其中提到了要求加紧VR关键技术布局，尽快实现部分前沿技术、颠覆性技术在全球率先取得突破。2018年12月，国家工业和信息化部发布《关于加快推进虚拟现实产业发展的指导意见》[4]，为我国虚拟现实应用创新方向提出了具体的要求和意见。

    根据2016年全球职场社交平台LinkedIn（领英）发布的全球VR人才报告中数据显示[5]，美国VR人才数量占全球总数的40%，而中国VR人才数量仅占全球总数的2%，比印度还低。从VR职位需求量来看，美国独占近50%，中國则约占18% ，居于全球第二，仅次于美国。VR人才的需求量与占有量严重不匹配，在无形之中限制着我国VR技术的发展。

    为了培养更多的VR人才，促进VR行业的发展，国内的教师正在努力尝试与探索VR人才培养模式。而人才培养的核心便是课程。高等学校是人才培养的重要基地，VR课程建设势在必行，如何利用学校教育为社会提供更多的人才是目前教育的重点。然而，在哪些专业适合开设虚拟现实技术课程、为该课程制定怎样的课程目标、课程内容与评价方式等问题是亟待解决的课题。本研究运用文献资料法、对比分析法等研究方法，以中美虚拟现实课程为研究对象，对中美虚拟现实课程的开设专业、课程目标、课程内容与课程评价方式进行对比分析，旨在探索中美两国虚拟现实技术课程间的差异，为我国虚拟现实技术课程的开设、虚拟现实行业人才培养方案的制定以及促进各领域VR人才的培养提供一些思考与方向。

    二、数据来源

    本研究依据2019年泰晤士高等教育世界大学排名[6]，选出前五所开设VR课程的美国高校，分别是斯坦福大学、芝加哥大学、约翰·霍普金斯大学、宾夕法尼亚大学、康奈尔大学。国内高校选自我国教育部认定的“985”和“211”院校，根据2019年发布的《中国最好大学排名》[7]，从中选取开设VR课程的五所大学，分别是清华大学、吉林大学、北京航天航空大学、北京林业大学、中央民族大学。根据中美五所院校的官方网站发布的各专业培养方案和各专业课程设置的查询以及相关期刊文献的阅读整理，梳理出各校VR课程的相关数据。

    三、数据分析

    1.中美高校VR课程开设专业

    中美五所高校开设VR课程的专业见表1。由表1可以看出，中美两国高校VR课程的开设专业有一定的相似之处。相同点在于大多数中美高校都会选择将VR课程开设在与信息技术相关的专业内，如计算机科学与技术，这类专业的学生往往都有一定的计算机操作基础，擅长编程、3D建模等，而这些基本功也恰好是VR作品创作的基础，因此，中美教师均会考虑对这类学生来进行VR的授课。

    同时，从表1中也可以发现中美开设VR课程的专业有着明显的差异。美国高校设置VR课程的专业更多样化。在五所中国高校中，VR课程的开设专业仅有两个，而美国高校VR课程的开设专业有七个，因此从数量上可以看出美国高校VR课程开设的专业种类比中国更多。具体来看，美国VR课程的开设专业比中国更广泛，不仅仅局限于计算机门类。例如：芝加哥大学、约翰·霍普金斯大学将VR课程安排在视觉艺术、媒体艺术与设计专业，使得艺术生也可以有机会使用VR，将其与艺术创作融合，产生更多创作的空间;斯坦福大学的电气工程等专业也加入了VR与AR课程，为传统工科门类的学习增添了新的方式。

    2.中美高校VR课程目标

    中美五所高校 VR课程目标表述见表2，从中可知中美高校VR课程目标既有相同之处，也有不同。相同点在于，中美高校的课程目标中都提到了要让学生学会创作VR作品，由此说明两国VR课程的开设都是为了培养能够使用VR技术的人才。

    不同点在于，美国高校的课程目标中对VR技术的理论、软硬件的学习并未提及，而中国高校的课程目标中都明确了在课堂中对VR理论知识与技术操作的教学要求。我国五所高校的教学目标中，不仅提及了“培养学生的实践能力”，也提及“了解VR基本理论”，说明在教师的教学过程中，VR的理论与实践课都是必不可少的。结合各高校VR课程开设的专业来看，由于我国高校的VR课程的开设专业主要都是与计算机相关，专业的培养方向是为了培养更多计算机科研方面的人才，因此这些学生也有掌握VR基本理论知识的必要性。同时，他们都有计算机编程方面的基础，因而教师的教学计划中也会对理论知识有更深入的规划。美国高校的课程目标更体现教学的实践性，更关注指导学生VR作品创作的方法。由于艺术类、工程类学生本身对编程等计算机知识没有系统地学习，学校对他们的培养方向也倾向于提高他们本专业作品的实践创作能力，因而VR在他们的课程中可作为一种新的技能以帮助他们增添更多的创作途径，拓宽VR在各领域的人才培养。

    3.中美高校VR課程内容

    中美五所高校 VR课程内容设置见表3。中美高校VR课程内容安排大不相同。我国的五所高校中，有四所的VR课程内容涵盖了VR概论与设备的介绍，有三所院校提及了VRML语言的编写，但这些在美国院校的课程内容中并未涉及。美国高校的课程内容中具体介绍了学生要在课程中学习的技术，学生可以在课程中学习如何使用VR，掌握更多与VR相关的操作技能，如建模、图像处理、交互等。同时，美国教师也会结合学生的专业，指导学生将该技术与艺术作品或者日常生活融合。

    由此可见，国内高校为学生安排的VR课程中，理论与实践内容面面俱到，教学内容在理论、硬件、软件、程序编写、作品创作等各方面都有所涉及，但可能导致学习情况不够深入。而美国的VR课堂对学生是否了解虚拟现实技术的概念、原理等基本理论并没有太高的要求，学生是否拥有一定的计算机编程基础也不是课堂学习的先决条件，美国教师更注重学生对VR作品创作方法的学习，更关注作品创作的艺术性和实用性，也更重视培养学生的技术应用能力和作品创作的能力。

    4.中美高校VR课程评价方式

    中美五所高校 VR课程评价方式见表4，从中可知其相同点在于，两国高校都会将学生提交的VR成果与实验报告作为考核的一个主要方面。例如：清华大学将VR实验作为考察重点，判断学生是否能独立完成VR实验，并按照实验的每个环节对学生的表现情况分别评分。芝加哥大学对VR课程的考察项目中，有关VR作品的分数占比达60%，康奈尔大学也着重考察学生VR作品的创作能力。由此可见，中美高校教师都会考察学生是否能通过课程的学习学会利用VR技术进行相关产品的创作。

    不同点在于，与国内高校相比，美国高校过程性评价方式更多样化。美国的五所高校课程评价方式中都提到了“小组讨论”。在课堂上，教师会给学生时间交流有关VR的问题，并记录学生回答的次数和价值，用于评判学生是否能积极参与课堂，是否有自己的思考，从而让学生在课堂中也不会过于松懈。同时，在评分方面，美国教师也会给予学生更多的表达空间。例如：康奈尔大学让学生之间互相评价VR作品的完成情况，因而一件作品可以得到来自多方面、多角度的评判，不但利于提高学生的创作水平，也有助于提高学生的鉴赏能力。此外，芝加哥大学将学生在课外讲座的参与情况也列入评价方案，这样也利于培养学生对VR的兴趣，不断学习有关VR的新知识。但中国高校的过程性评价方案中往往只包含了课堂出勤情况以及课后作业完成情况，无法确保学生始终保持参与课堂教学，也难以更好地激励学生的学习热情。

    四、结论与启示

    通过对中美虚拟现实技术课程四个方面进行比较，我们可以发现：①中美VR课程开设的专业有所不同，中国高校以计算机类专业为主，而美国除了计算机类专业外，在工科、艺术类专业均有涉及，较为广泛;②在课程目标上，中国高校主要是为了培养计算机方向的人才，因此，学生的培养不仅要涉及VR理论和VR相关的硬件、软件，也涵盖了VR相关的编程及技术操作，目标更侧重于知识的掌握。而美国高校对理论并没有太多要求，主要更侧重于培养学生的创作实践能力，目标更侧重于知识的应用;③在课程内容上，中国高校更偏向于VR技术本身，理论与实践内容都面面俱到，而美国高校更注重VR技术与实践的融合，理论部分的学习是作为课外的补充说明，提倡“做中学”;④在考核方式上，中国高校多数选择将VR作品或实验报告作为考核的重点，而美国则不仅会考察学生作品开发与写报告的能力，还会采用多种过程化考核方式，如小组讨论、讲座参与率等，让学生的交流、合作、创作等能力均得到评价。基于以上对比，我们提出如下课程设置建议：

    1.打破学科边界，促进学科交叉融合

    近年来，虚拟现实技术在许多行业都向人们展现了其巨大的发展潜力。将虚拟现实技术与游戏行业结合后，为用户带来了全新的游戏体验，只要戴上头盔，便可以置身于游戏环境中，足不出户便可身处另一个空间，大大降低了户外游戏的危险性;将虚拟现实技术与工程设计相结合，设计师便可以将设计产品以三维互动形式展现在客户面前，让客户更直接地了解产品全貌，减少双方的沟通障碍，降低返工风险，进而提高生产效率，降低生产成本;将虚拟现实技术与医学结合起来，医学生对于医学知识的学习不再停留于书本或简易模型，而是能通过设备对各种器官或组织近距离观察，不仅可以提高教师的教学效率，也可以增加学生临床实验的机会，并对同一个病例进行反复实验至熟练水平……由此可见，虚拟现实技术应用范围较广，给各行各业都带来了巨大的利益，反映到大学人才培养上，可在理工科类、艺术类、教育类等专业开设VR课程，从而促进各领域VR人才的培养，促进VR在不同行业的推广和发展。

    2.增加对学生创新实践能力的培养

    课程内容除了基本的虚拟现实相关概念、特点以及原理外，可以用更多的实例让学生体验不同VR产品的功能与特点，并通过大量的实践活动，让学生亲自体验虚拟现实技术的强大功能和魅力，学习使用技术去设计创造，学会合作，加强理论教学与实践教学的有机结合与统一，关注学生的动手能力和创新能力，帮助学生更好地将虚拟现实技术与人们的生活需求融合，能灵活使用所学来解决实际问题，真正提高学生的创新实践能力。

    3.丰富课程评价方式

    从中美两国高校的课程考核方式来看，我国高校对学生水平的评价方式过于单一，多数教师都将学生期末完成的VR作品作为考核的重点，教师在平时的课堂中只考察学生的出勤率及作业完成情况，这导致学生在学习的过程中很少会主动参与课堂讨论，降低了课堂的学习效率。为了改善这种情况，教师可以将过程性环节加入考核方案，如课堂讨论、同伴互评、课程参与率等，并且评价着重以考察学生实际情景下解决问题的能力为主，而题目的设置形式也应模拟现实情景。同时，教师在教学设计中，可结合多种授课模式，如慕课、翻转课堂等方式，在教学过程中安排更多的小组交流、合作学习等活动，使课堂教学更灵活，上课方式更多变，从而让每一位学生愿意参与课堂交流，积极思考，勇于创新。

    参考文献：

    [1]国发[2016]43号.国务院关于印发“十三五”国家科技创新规划的通知[Z].

    [2]国发[2016]73号.国务院关于印发“十三五”国家信息化规划的通知[Z].

    [3]中共中央办公厅、国务院办公厅印发《关于促进移动互联网健康有序发展的意见》[EB/OL].http：//www.gov.cn/zhengce/2017-01/15/content_5160060.htm.

    [4]工信部电子[2018]276号.工业和信息化部关于加快推进虚拟现实产业发展的指导意见[Z].

    [5]领英全球人才报告：中国VR人才需求量全球第二[J].商业观察，2016（7）：14-14.

    [6]THE World University Rankings[EB/OL].https：//www.timeshighereducation.com/world-university-rankings.

    [7]软科中国最好大学排名2019[EB/OL].http：//www.

    zuihaodaxue.com/worldrankings.html.

    [8]翁彧，李慧.《虚拟现实技术》课程探讨[J].中央民族大学学报（自然科学版），2019，28（1）：58-63.

    （编辑：鲁利瑞）