虚拟现实技术全英文课程改革探索

◆张凤丽 王金江 罗晓兰

(中国石油大学〈北京〉机械与储运工程学院)

机械工业“十三五”发展纲要指出实施“创新驱动、结构优化、质量兴业、融合发展、绿色低碳、国际合作、人才为本、文化提升”八大战略任务，建设机械制造强国。针对目前高等学校工科学生，根据工程教育12条毕业要求，机械及相关专业开设虚拟现实技术课程有利于学生了解当今技术前沿，进一步培养学生的创造性思维和自主学习的能力，为学生毕业后无论是读研还是走上工作岗位打下坚实的专业基础，以满足当今社会发展对人才的需求。

虚拟现实技术利用计算机三维图形技术、交互技术、模拟技术、传感技术、显示技术、人机界面技术等技术手段，为学习者建构一个仿真的学习环境。在研究性学习中，虚拟现实技术尤其重要，利用虚拟现实技术来开发设计虚拟学习环境，可以为学习者提供一个真实的学习环境，克服研究性学习中遇到场地、时间等因素的限制的问题，同时又可以排除其他对学习不利的影响因素(如高温高压等)，因而虚拟现实技术在研究性学习中的应用具有重要的现实意义。

中国石油大学(北京)开设全英文虚拟现实技术教学模式，使学生具有更好的人文、学术和工程素养，把学生培养成为具有创新精神、实践能力和国际视野的工程技术人才，为独立从事机械工程特别是石油工程装备领域的设计制造、应用研究、生产管理、专业英语水平打下坚实的基础，使毕业生更能满足国际化的需求。

通过开设全英文虚拟现实技术这门选修课程要求机械设计制造及其自动化专业的学生达到以下基本要求：

1.了解并掌握虚拟现实的基本概念和术语、系统组成及应用领域；

2.掌握构造、交互和控制虚拟现实系统的基本方法；

3.培养根据给定的主题或项目建立虚拟环境的能力；

4.具有良好的外语应用能力和一定的国际化视野，能够合理使用专业外文文献，能够在跨文化背景下进行沟通和交流。

一、以提高学生综合素质为目标，构建轻松愉快教学模式

对于一些工程实践或复杂工程问题中出现的大型设备(如泵、压缩机等)，学生虽然可以通过实习近距离观察设备的表面，但是却很难对其进行拆分、观察内部结构，而使用模型又很难达到预期效果，因此借助虚拟现实技术可以将此类问题及进行解决。

通过对国内外同类课程的调研，国外主要是对美国The State University of New Jersey大学的Grigore C.Burdea教授讲授的《Virtual Reality Technology》课程进行了详细的调研，包括课件的制作、课程所使用的教材等。国内主要是对西安电子科技大学殷磊老师主讲的《虚拟现实技术》课程进行了调研，查阅了所使用的教材等。积累总结加思考，已有成果包括全英文教学大纲一份、全英文教学日历一份、全英文课件一套，在中国石油大学(北京)开设全新虚拟现实技术全英文教学。提高学生的综合学习能力，开阔学生的视野，使学生能够更加全面、生动形象的学习，掌握良好的外语技能，进而达到理想的学习效果。

在第一节课堂上，老师会播放一些视频，如谷歌大跨越进入虚拟现实、Hololens在凯斯西储大学的教学应用等，激发学生们学习本门课程的兴趣，也生动形象展示了课程先进的前沿技术，使学生们能够快速了解课程的学习宗旨。目前，中国石油大学(北京)本科开始第一轮授课，从教材、教学内容、课件(全英文PPT)到教学方式都是全新模式，共32课时的教学(24课时的理论课、8课时的上机课)给学生们一个全新的体验。

二、教学理念指导课程改革，构建培养学生自主学习能力的教学模式

课程改革的主要目的之一是开阔学生视野，培养学生的工程意识、创新能力，使学生具有组织管理能力、表达能力、人际交往能力、国际视野和跨文化交流、竞争与合作的能力。

在全英文虚拟现实技术课程教学模式中，主要采用ppt课件、动画播放和板书相结合的方式，辅以适当的课堂讨论、思考题，使学生掌握虚拟现实技术基本概念和术语、系统组成及应用领域；掌握构造、交互和控制虚拟现实系统的基本方法，并培养学生根据给定的主题或项目建立虚拟环境的能力。布置分组实践汇报教学模式，学生课下通过百度http：//baike.baidu.com/进行搜索，了解现在虚拟现实技术在各领域的发展情况，5个人一组，每组准备1～2个感兴趣的应用，在课堂上用英文进行讨论和交流。每节课的最后，老师布置下节课要学习的内容，学生们花一部分课余时间先进行了解，然后带着问题来上课，每组提出一个问题，其他组的成员可以进行讲解，最后由老师总结归纳。通过简短的讨论活跃课堂气氛，让每个学生都积极参与进来，最后老师的总结可以辅助学生更好理解问题的本质。

通过上机环节，强化学生对课堂教学内容的理解和掌握，应用所学知识，根据给定的主题或项目建立虚拟环境的能力。上机仿真环节在教师介绍软件使用方法的基础上，要求学生最多两人一组使用一台计算机，在规定的时间内由学生独立完成建模过程。培养学生创新思维和演绎推理能力，增强动手实践能力，实现课程基础知识学习朝向自主学习能力的跨越。

三、以教学评价多元性为基础，构建合理的课程考核体系

教学的最终目的是希望学生把知识能够真正的理解吸收，并通过所学的知识解决工程项目中遇到的问题。因此不能仅仅用一张试卷作为学生成绩考核的标准。学生能力的考核应该从多方面进行，考核方式也应该从学习能力、动手能力、表达交流能力等多方面进行评判。这样的考核体系有利于促进学生的学习能力、创新能力，对培养学生的工程素质有着重要的意义。

根据“虚拟现实技术”这门课程的特点，最终考试成绩综合考虑由“平时成绩+作业+课内测验+上机操作+期末考试”几部分构成。其中平时成绩主要侧重考察学生平时上课的情况，学习态度和效果，其中包括课堂提问、小组汇报；作业主要考察学生课后复习情况，从中可以看出学生学习掌握知识的情况；课内测验检验学生课堂学习效果，做到及时查缺补漏，把问题及时反馈给老师，存在问题及时解决；上机操作可以提高学生的动手能力和实践操作能力，让学生更好理解和掌握虚拟现实技术这门课程的应用情况；期末考试则主要根据《虚拟现实技术》教学大纲要求，考察学生知识点的掌握情况及基本工程应用能力。这样的考核方式，可以全方位考察学生对本门课程的掌握情况，以此促进学生积极的学习，达到培养综合素质过硬的全方位人才。

四、结束语

综上，全英文虚拟现实技术的改革教学模式更加贴切工程教育12条毕业要求，更加符合我校培养优秀人才理念，培养出具有国际视野、专业素质过硬、具有竞争合作综合素质的人才，这对行业发展，建设机械强国，具有深刻重要的意义。