虛擬現實技術全英文課程改革探索

◆張鳳麗 王金江 羅曉蘭

(中國石油大學〈北京〉機械與儲運工程學院)

機械工業“十三五”發展綱要指出實施“創新驅動、結構優化、質量興業、融合發展、綠色低碳、國際合作、人才為本、文化提升”八大戰略任務，建設機械制造強國。針對目前高等學校工科學生，根據工程教育12條畢業要求，機械及相關專業開設虛擬現實技術課程有利于學生了解當今技術前沿，進一步培養學生的創造性思維和自主學習的能力，為學生畢業后無論是讀研還是走上工作崗位打下堅實的專業基礎，以滿足當今社會發展對人才的需求。

虛擬現實技術利用計算機三維圖形技術、交互技術、模擬技術、傳感技術、顯示技術、人機界面技術等技術手段，為學習者建構一個仿真的學習環境。在研究性學習中，虛擬現實技術尤其重要，利用虛擬現實技術來開發設計虛擬學習環境，可以為學習者提供一個真實的學習環境，克服研究性學習中遇到場地、時間等因素的限制的問題，同時又可以排除其他對學習不利的影響因素(如高溫高壓等)，因而虛擬現實技術在研究性學習中的應用具有重要的現實意義。

中國石油大學(北京)開設全英文虛擬現實技術教學模式，使學生具有更好的人文、學術和工程素養，把學生培養成為具有創新精神、實踐能力和國際視野的工程技術人才，為獨立從事機械工程特別是石油工程裝備領域的設計制造、應用研究、生產管理、專業英語水平打下堅實的基礎，使畢業生更能滿足國際化的需求。

通過開設全英文虛擬現實技術這門選修課程要求機械設計制造及其自動化專業的學生達到以下基本要求：

1.了解并掌握虛擬現實的基本概念和術語、系統組成及應用領域；

2.掌握構造、交互和控制虛擬現實系統的基本方法；

3.培養根據給定的主題或項目建立虛擬環境的能力；

4.具有良好的外語應用能力和一定的國際化視野，能夠合理使用專業外文文獻，能夠在跨文化背景下進行溝通和交流。

一、以提高學生綜合素質為目標，構建輕松愉快教學模式

對于一些工程實踐或復雜工程問題中出現的大型設備(如泵、壓縮機等)，學生雖然可以通過實習近距離觀察設備的表面，但是卻很難對其進行拆分、觀察內部結構，而使用模型又很難達到預期效果，因此借助虛擬現實技術可以將此類問題及進行解決。

通過對國內外同類課程的調研，國外主要是對美國The State University of New Jersey大學的Grigore C.Burdea教授講授的《Virtual Reality Technology》課程進行了詳細的調研，包括課件的制作、課程所使用的教材等。國內主要是對西安電子科技大學殷磊老師主講的《虛擬現實技術》課程進行了調研，查閱了所使用的教材等。積累總結加思考，已有成果包括全英文教學大綱一份、全英文教學日歷一份、全英文課件一套，在中國石油大學(北京)開設全新虛擬現實技術全英文教學。提高學生的綜合學習能力，開闊學生的視野，使學生能夠更加全面、生動形象的學習，掌握良好的外語技能，進而達到理想的學習效果。

在第一節課堂上，老師會播放一些視頻，如谷歌大跨越進入虛擬現實、Hololens在凱斯西儲大學的教學應用等，激發學生們學習本門課程的興趣，也生動形象展示了課程先進的前沿技術，使學生們能夠快速了解課程的學習宗旨。目前，中國石油大學(北京)本科開始第一輪授課，從教材、教學內容、課件(全英文PPT)到教學方式都是全新模式，共32課時的教學(24課時的理論課、8課時的上機課)給學生們一個全新的體驗。

二、教學理念指導課程改革，構建培養學生自主學習能力的教學模式

課程改革的主要目的之一是開闊學生視野，培養學生的工程意識、創新能力，使學生具有組織管理能力、表達能力、人際交往能力、國際視野和跨文化交流、競爭與合作的能力。

在全英文虛擬現實技術課程教學模式中，主要采用ppt課件、動畫播放和板書相結合的方式，輔以適當的課堂討論、思考題，使學生掌握虛擬現實技術基本概念和術語、系統組成及應用領域；掌握構造、交互和控制虛擬現實系統的基本方法，并培養學生根據給定的主題或項目建立虛擬環境的能力。布置分組實踐匯報教學模式，學生課下通過百度http：//baike.baidu.com/進行搜索，了解現在虛擬現實技術在各領域的發展情況，5個人一組，每組準備1～2個感興趣的應用，在課堂上用英文進行討論和交流。每節課的最后，老師布置下節課要學習的內容，學生們花一部分課余時間先進行了解，然后帶著問題來上課，每組提出一個問題，其他組的成員可以進行講解，最后由老師總結歸納。通過簡短的討論活躍課堂氣氛，讓每個學生都積極參與進來，最后老師的總結可以輔助學生更好理解問題的本質。

通過上機環節，強化學生對課堂教學內容的理解和掌握，應用所學知識，根據給定的主題或項目建立虛擬環境的能力。上機仿真環節在教師介紹軟件使用方法的基礎上，要求學生最多兩人一組使用一臺計算機，在規定的時間內由學生獨立完成建模過程。培養學生創新思維和演繹推理能力，增強動手實踐能力，實現課程基礎知識學習朝向自主學習能力的跨越。

三、以教學評價多元性為基礎，構建合理的課程考核體系

教學的最終目的是希望學生把知識能夠真正的理解吸收，并通過所學的知識解決工程項目中遇到的問題。因此不能僅僅用一張試卷作為學生成績考核的標準。學生能力的考核應該從多方面進行，考核方式也應該從學習能力、動手能力、表達交流能力等多方面進行評判。這樣的考核體系有利于促進學生的學習能力、創新能力，對培養學生的工程素質有著重要的意義。

根據“虛擬現實技術”這門課程的特點，最終考試成績綜合考慮由“平時成績+作業+課內測驗+上機操作+期末考試”幾部分構成。其中平時成績主要側重考察學生平時上課的情況，學習態度和效果，其中包括課堂提問、小組匯報；作業主要考察學生課后復習情況，從中可以看出學生學習掌握知識的情況；課內測驗檢驗學生課堂學習效果，做到及時查缺補漏，把問題及時反饋給老師，存在問題及時解決；上機操作可以提高學生的動手能力和實踐操作能力，讓學生更好理解和掌握虛擬現實技術這門課程的應用情況；期末考試則主要根據《虛擬現實技術》教學大綱要求，考察學生知識點的掌握情況及基本工程應用能力。這樣的考核方式，可以全方位考察學生對本門課程的掌握情況，以此促進學生積極的學習，達到培養綜合素質過硬的全方位人才。

四、結束語

綜上，全英文虛擬現實技術的改革教學模式更加貼切工程教育12條畢業要求，更加符合我校培養優秀人才理念，培養出具有國際視野、專業素質過硬、具有競爭合作綜合素質的人才，這對行業發展，建設機械強國，具有深刻重要的意義。