中美高校虛擬現(xiàn)實技術(shù)課程對比研究

趙志靖

摘 要：近年來，隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的飛速發(fā)展，我國政府部門出臺了多條政策來規(guī)劃、推進(jìn)虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展，相關(guān)產(chǎn)業(yè)不斷更新升級。在此背景下，虛擬現(xiàn)實技術(shù)人才的培養(yǎng)也成為各高校的關(guān)注重點。文章從課程開設(shè)專業(yè)、課程目標(biāo)、課程內(nèi)容、課程評價方式四個角度入手，選取中美各五所本科開設(shè)虛擬現(xiàn)實技術(shù)相關(guān)課程的高校對比分析異同之處，以期為開設(shè)虛擬現(xiàn)實技術(shù)課程的本科專業(yè)提供切實可行的參考。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實;課程;中美高校

中圖分類號：G642.3? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：1673-8454（2020）24-0024-05

一、引言

近年來，隨著虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，簡稱VR）產(chǎn)品的不斷問世，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在全球引發(fā)一陣熱潮，引起了社會各界人士的廣泛關(guān)注，越來越多的人開始深入了解并接觸虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域，感受新科技帶來的新體驗。為了促進(jìn)我國虛擬現(xiàn)實技術(shù)更好地發(fā)展，政府各部門也進(jìn)一步加強(qiáng)了對虛擬現(xiàn)實的重視程度。2016年8月，國務(wù)院正式印發(fā)《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》[1]，對虛擬現(xiàn)實等諸多前沿科技都做出了明確的規(guī)劃，要求加緊培育虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)。2016年9月在杭州G20峰會上，習(xí)近平總書記特意提到了虛擬現(xiàn)實，他表示“虛擬現(xiàn)實等技術(shù)日新月異，虛擬經(jīng)濟(jì)與實體經(jīng)濟(jì)的結(jié)合，將給人們的生產(chǎn)方式與生活方式帶來革命性變化?！?016年12月，國務(wù)院印發(fā)了《“十三五”國家信息化規(guī)劃》[2]，其中就強(qiáng)調(diào)了虛擬現(xiàn)實技術(shù)的布局。2017年1月，中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于促進(jìn)移動互聯(lián)網(wǎng)健康有序發(fā)展的意見》[3]，其中提到了要求加緊VR關(guān)鍵技術(shù)布局，盡快實現(xiàn)部分前沿技術(shù)、顛覆性技術(shù)在全球率先取得突破。2018年12月，國家工業(yè)和信息化部發(fā)布《關(guān)于加快推進(jìn)虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》[4]，為我國虛擬現(xiàn)實應(yīng)用創(chuàng)新方向提出了具體的要求和意見。

根據(jù)2016年全球職場社交平臺LinkedIn（領(lǐng)英）發(fā)布的全球VR人才報告中數(shù)據(jù)顯示[5]，美國VR人才數(shù)量占全球總數(shù)的40%，而中國VR人才數(shù)量僅占全球總數(shù)的2%，比印度還低。從VR職位需求量來看，美國獨占近50%，中國則約占18% ，居于全球第二，僅次于美國。VR人才的需求量與占有量嚴(yán)重不匹配，在無形之中限制著我國VR技術(shù)的發(fā)展。

為了培養(yǎng)更多的VR人才，促進(jìn)VR行業(yè)的發(fā)展，國內(nèi)的教師正在努力嘗試與探索VR人才培養(yǎng)模式。而人才培養(yǎng)的核心便是課程。高等學(xué)校是人才培養(yǎng)的重要基地，VR課程建設(shè)勢在必行，如何利用學(xué)校教育為社會提供更多的人才是目前教育的重點。然而，在哪些專業(yè)適合開設(shè)虛擬現(xiàn)實技術(shù)課程、為該課程制定怎樣的課程目標(biāo)、課程內(nèi)容與評價方式等問題是亟待解決的課題。本研究運用文獻(xiàn)資料法、對比分析法等研究方法，以中美虛擬現(xiàn)實課程為研究對象，對中美虛擬現(xiàn)實課程的開設(shè)專業(yè)、課程目標(biāo)、課程內(nèi)容與課程評價方式進(jìn)行對比分析，旨在探索中美兩國虛擬現(xiàn)實技術(shù)課程間的差異，為我國虛擬現(xiàn)實技術(shù)課程的開設(shè)、虛擬現(xiàn)實行業(yè)人才培養(yǎng)方案的制定以及促進(jìn)各領(lǐng)域VR人才的培養(yǎng)提供一些思考與方向。

二、數(shù)據(jù)來源

本研究依據(jù)2019年泰晤士高等教育世界大學(xué)排名[6]，選出前五所開設(shè)VR課程的美國高校，分別是斯坦福大學(xué)、芝加哥大學(xué)、約翰·霍普金斯大學(xué)、賓夕法尼亞大學(xué)、康奈爾大學(xué)。國內(nèi)高校選自我國教育部認(rèn)定的“985”和“211”院校，根據(jù)2019年發(fā)布的《中國最好大學(xué)排名》[7]，從中選取開設(shè)VR課程的五所大學(xué)，分別是清華大學(xué)、吉林大學(xué)、北京航天航空大學(xué)、北京林業(yè)大學(xué)、中央民族大學(xué)。根據(jù)中美五所院校的官方網(wǎng)站發(fā)布的各專業(yè)培養(yǎng)方案和各專業(yè)課程設(shè)置的查詢以及相關(guān)期刊文獻(xiàn)的閱讀整理，梳理出各校VR課程的相關(guān)數(shù)據(jù)。

三、數(shù)據(jù)分析

1.中美高校VR課程開設(shè)專業(yè)

中美五所高校開設(shè)VR課程的專業(yè)見表1。由表1可以看出，中美兩國高校VR課程的開設(shè)專業(yè)有一定的相似之處。相同點在于大多數(shù)中美高校都會選擇將VR課程開設(shè)在與信息技術(shù)相關(guān)的專業(yè)內(nèi)，如計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)，這類專業(yè)的學(xué)生往往都有一定的計算機(jī)操作基礎(chǔ)，擅長編程、3D建模等，而這些基本功也恰好是VR作品創(chuàng)作的基礎(chǔ)，因此，中美教師均會考慮對這類學(xué)生來進(jìn)行VR的授課。

同時，從表1中也可以發(fā)現(xiàn)中美開設(shè)VR課程的專業(yè)有著明顯的差異。美國高校設(shè)置VR課程的專業(yè)更多樣化。在五所中國高校中，VR課程的開設(shè)專業(yè)僅有兩個，而美國高校VR課程的開設(shè)專業(yè)有七個，因此從數(shù)量上可以看出美國高校VR課程開設(shè)的專業(yè)種類比中國更多。具體來看，美國VR課程的開設(shè)專業(yè)比中國更廣泛，不僅僅局限于計算機(jī)門類。例如：芝加哥大學(xué)、約翰·霍普金斯大學(xué)將VR課程安排在視覺藝術(shù)、媒體藝術(shù)與設(shè)計專業(yè)，使得藝術(shù)生也可以有機(jī)會使用VR，將其與藝術(shù)創(chuàng)作融合，產(chǎn)生更多創(chuàng)作的空間;斯坦福大學(xué)的電氣工程等專業(yè)也加入了VR與AR課程，為傳統(tǒng)工科門類的學(xué)習(xí)增添了新的方式。

2.中美高校VR課程目標(biāo)

中美五所高校 VR課程目標(biāo)表述見表2，從中可知中美高校VR課程目標(biāo)既有相同之處，也有不同。相同點在于，中美高校的課程目標(biāo)中都提到了要讓學(xué)生學(xué)會創(chuàng)作VR作品，由此說明兩國VR課程的開設(shè)都是為了培養(yǎng)能夠使用VR技術(shù)的人才。

不同點在于，美國高校的課程目標(biāo)中對VR技術(shù)的理論、軟硬件的學(xué)習(xí)并未提及，而中國高校的課程目標(biāo)中都明確了在課堂中對VR理論知識與技術(shù)操作的教學(xué)要求。我國五所高校的教學(xué)目標(biāo)中，不僅提及了“培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力”，也提及“了解VR基本理論”，說明在教師的教學(xué)過程中，VR的理論與實踐課都是必不可少的。結(jié)合各高校VR課程開設(shè)的專業(yè)來看，由于我國高校的VR課程的開設(shè)專業(yè)主要都是與計算機(jī)相關(guān)，專業(yè)的培養(yǎng)方向是為了培養(yǎng)更多計算機(jī)科研方面的人才，因此這些學(xué)生也有掌握VR基本理論知識的必要性。同時，他們都有計算機(jī)編程方面的基礎(chǔ)，因而教師的教學(xué)計劃中也會對理論知識有更深入的規(guī)劃。美國高校的課程目標(biāo)更體現(xiàn)教學(xué)的實踐性，更關(guān)注指導(dǎo)學(xué)生VR作品創(chuàng)作的方法。由于藝術(shù)類、工程類學(xué)生本身對編程等計算機(jī)知識沒有系統(tǒng)地學(xué)習(xí)，學(xué)校對他們的培養(yǎng)方向也傾向于提高他們本專業(yè)作品的實踐創(chuàng)作能力，因而VR在他們的課程中可作為一種新的技能以幫助他們增添更多的創(chuàng)作途徑，拓寬VR在各領(lǐng)域的人才培養(yǎng)。

3.中美高校VR課程內(nèi)容

中美五所高校 VR課程內(nèi)容設(shè)置見表3。中美高校VR課程內(nèi)容安排大不相同。我國的五所高校中，有四所的VR課程內(nèi)容涵蓋了VR概論與設(shè)備的介紹，有三所院校提及了VRML語言的編寫，但這些在美國院校的課程內(nèi)容中并未涉及。美國高校的課程內(nèi)容中具體介紹了學(xué)生要在課程中學(xué)習(xí)的技術(shù)，學(xué)生可以在課程中學(xué)習(xí)如何使用VR，掌握更多與VR相關(guān)的操作技能，如建模、圖像處理、交互等。同時，美國教師也會結(jié)合學(xué)生的專業(yè)，指導(dǎo)學(xué)生將該技術(shù)與藝術(shù)作品或者日常生活融合。

由此可見，國內(nèi)高校為學(xué)生安排的VR課程中，理論與實踐內(nèi)容面面俱到，教學(xué)內(nèi)容在理論、硬件、軟件、程序編寫、作品創(chuàng)作等各方面都有所涉及，但可能導(dǎo)致學(xué)習(xí)情況不夠深入。而美國的VR課堂對學(xué)生是否了解虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概念、原理等基本理論并沒有太高的要求，學(xué)生是否擁有一定的計算機(jī)編程基礎(chǔ)也不是課堂學(xué)習(xí)的先決條件，美國教師更注重學(xué)生對VR作品創(chuàng)作方法的學(xué)習(xí)，更關(guān)注作品創(chuàng)作的藝術(shù)性和實用性，也更重視培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力和作品創(chuàng)作的能力。

4.中美高校VR課程評價方式

中美五所高校 VR課程評價方式見表4，從中可知其相同點在于，兩國高校都會將學(xué)生提交的VR成果與實驗報告作為考核的一個主要方面。例如：清華大學(xué)將VR實驗作為考察重點，判斷學(xué)生是否能獨立完成VR實驗，并按照實驗的每個環(huán)節(jié)對學(xué)生的表現(xiàn)情況分別評分。芝加哥大學(xué)對VR課程的考察項目中，有關(guān)VR作品的分?jǐn)?shù)占比達(dá)60%，康奈爾大學(xué)也著重考察學(xué)生VR作品的創(chuàng)作能力。由此可見，中美高校教師都會考察學(xué)生是否能通過課程的學(xué)習(xí)學(xué)會利用VR技術(shù)進(jìn)行相關(guān)產(chǎn)品的創(chuàng)作。

不同點在于，與國內(nèi)高校相比，美國高校過程性評價方式更多樣化。美國的五所高校課程評價方式中都提到了“小組討論”。在課堂上，教師會給學(xué)生時間交流有關(guān)VR的問題，并記錄學(xué)生回答的次數(shù)和價值，用于評判學(xué)生是否能積極參與課堂，是否有自己的思考，從而讓學(xué)生在課堂中也不會過于松懈。同時，在評分方面，美國教師也會給予學(xué)生更多的表達(dá)空間。例如：康奈爾大學(xué)讓學(xué)生之間互相評價VR作品的完成情況，因而一件作品可以得到來自多方面、多角度的評判，不但利于提高學(xué)生的創(chuàng)作水平，也有助于提高學(xué)生的鑒賞能力。此外，芝加哥大學(xué)將學(xué)生在課外講座的參與情況也列入評價方案，這樣也利于培養(yǎng)學(xué)生對VR的興趣，不斷學(xué)習(xí)有關(guān)VR的新知識。但中國高校的過程性評價方案中往往只包含了課堂出勤情況以及課后作業(yè)完成情況，無法確保學(xué)生始終保持參與課堂教學(xué)，也難以更好地激勵學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

四、結(jié)論與啟示

通過對中美虛擬現(xiàn)實技術(shù)課程四個方面進(jìn)行比較，我們可以發(fā)現(xiàn)：①中美VR課程開設(shè)的專業(yè)有所不同，中國高校以計算機(jī)類專業(yè)為主，而美國除了計算機(jī)類專業(yè)外，在工科、藝術(shù)類專業(yè)均有涉及，較為廣泛;②在課程目標(biāo)上，中國高校主要是為了培養(yǎng)計算機(jī)方向的人才，因此，學(xué)生的培養(yǎng)不僅要涉及VR理論和VR相關(guān)的硬件、軟件，也涵蓋了VR相關(guān)的編程及技術(shù)操作，目標(biāo)更側(cè)重于知識的掌握。而美國高校對理論并沒有太多要求，主要更側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)作實踐能力，目標(biāo)更側(cè)重于知識的應(yīng)用;③在課程內(nèi)容上，中國高校更偏向于VR技術(shù)本身，理論與實踐內(nèi)容都面面俱到，而美國高校更注重VR技術(shù)與實踐的融合，理論部分的學(xué)習(xí)是作為課外的補(bǔ)充說明，提倡“做中學(xué)”;④在考核方式上，中國高校多數(shù)選擇將VR作品或?qū)嶒瀳蟾孀鳛榭己说闹攸c，而美國則不僅會考察學(xué)生作品開發(fā)與寫報告的能力，還會采用多種過程化考核方式，如小組討論、講座參與率等，讓學(xué)生的交流、合作、創(chuàng)作等能力均得到評價?；谝陨蠈Ρ?，我們提出如下課程設(shè)置建議：

1.打破學(xué)科邊界，促進(jìn)學(xué)科交叉融合

近年來，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在許多行業(yè)都向人們展現(xiàn)了其巨大的發(fā)展?jié)摿?。將虛擬現(xiàn)實技術(shù)與游戲行業(yè)結(jié)合后，為用戶帶來了全新的游戲體驗，只要戴上頭盔，便可以置身于游戲環(huán)境中，足不出戶便可身處另一個空間，大大降低了戶外游戲的危險性;將虛擬現(xiàn)實技術(shù)與工程設(shè)計相結(jié)合，設(shè)計師便可以將設(shè)計產(chǎn)品以三維互動形式展現(xiàn)在客戶面前，讓客戶更直接地了解產(chǎn)品全貌，減少雙方的溝通障礙，降低返工風(fēng)險，進(jìn)而提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本;將虛擬現(xiàn)實技術(shù)與醫(yī)學(xué)結(jié)合起來，醫(yī)學(xué)生對于醫(yī)學(xué)知識的學(xué)習(xí)不再停留于書本或簡易模型，而是能通過設(shè)備對各種器官或組織近距離觀察，不僅可以提高教師的教學(xué)效率，也可以增加學(xué)生臨床實驗的機(jī)會，并對同一個病例進(jìn)行反復(fù)實驗至熟練水平……由此可見，虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用范圍較廣，給各行各業(yè)都帶來了巨大的利益，反映到大學(xué)人才培養(yǎng)上，可在理工科類、藝術(shù)類、教育類等專業(yè)開設(shè)VR課程，從而促進(jìn)各領(lǐng)域VR人才的培養(yǎng)，促進(jìn)VR在不同行業(yè)的推廣和發(fā)展。

2.增加對學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)

課程內(nèi)容除了基本的虛擬現(xiàn)實相關(guān)概念、特點以及原理外，可以用更多的實例讓學(xué)生體驗不同VR產(chǎn)品的功能與特點，并通過大量的實踐活動，讓學(xué)生親自體驗虛擬現(xiàn)實技術(shù)的強(qiáng)大功能和魅力，學(xué)習(xí)使用技術(shù)去設(shè)計創(chuàng)造，學(xué)會合作，加強(qiáng)理論教學(xué)與實踐教學(xué)的有機(jī)結(jié)合與統(tǒng)一，關(guān)注學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力，幫助學(xué)生更好地將虛擬現(xiàn)實技術(shù)與人們的生活需求融合，能靈活使用所學(xué)來解決實際問題，真正提高學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力。

3.豐富課程評價方式

從中美兩國高校的課程考核方式來看，我國高校對學(xué)生水平的評價方式過于單一，多數(shù)教師都將學(xué)生期末完成的VR作品作為考核的重點，教師在平時的課堂中只考察學(xué)生的出勤率及作業(yè)完成情況，這導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中很少會主動參與課堂討論，降低了課堂的學(xué)習(xí)效率。為了改善這種情況，教師可以將過程性環(huán)節(jié)加入考核方案，如課堂討論、同伴互評、課程參與率等，并且評價著重以考察學(xué)生實際情景下解決問題的能力為主，而題目的設(shè)置形式也應(yīng)模擬現(xiàn)實情景。同時，教師在教學(xué)設(shè)計中，可結(jié)合多種授課模式，如慕課、翻轉(zhuǎn)課堂等方式，在教學(xué)過程中安排更多的小組交流、合作學(xué)習(xí)等活動，使課堂教學(xué)更靈活，上課方式更多變，從而讓每一位學(xué)生愿意參與課堂交流，積極思考，勇于創(chuàng)新。

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（編輯：魯利瑞）