職業院校VR校企聯合實驗室建設與人才培養

劉 暢 ，王 佳

（1. 江蘇省現代企業信息化應用支撐軟件工程技術研發中心，江蘇 蘇州 215104；2. 蘇州經貿職業技術學院 電子商務系，江蘇 蘇州 215106）

近些年 VR（虛擬現實）在我國逐漸盛行，大量的VR相關企業相繼涌現，《中國VR（虛擬現實）白皮書》相關數據顯示，虛擬現實產業規模在不久的將來將增長15倍，在2020年將達到1860億美元的市場規模[1]。

VR產業以應用為驅動，其特點是滲透力強，目前在許多領域都有了較為成熟的融合形態，由此帶動了VR產業對人才需求的旺盛增長，尤其是掌握核心技術的應用型人才更是高薪難求，企業對人才的要求可能不僅僅是學歷，更看重的是對VR項目的實操經驗[2-4]。本文將從 VR人才需求分析開始，詳細闡述VR校企聯合實驗室的功能及其構建，以及在此基礎上的教學方法創新。

1 VR應用型人才需求分析

職業院校 VR應用型人才培養是為快速發展的VR產業服務的，應適應產業一線崗位需求。而一線崗位一般需要具備VR素材制作能力、能夠熟練操作各類軟件進行VR素材資源制作和各類VR特效設計，以及能夠勝任VR行業資源生產與管理工作的各類高素質技能型專業人才[5-6]。

1.1 崗位需求分析

通過聯合企業開展調研，共進行企業訪談237家，收集外部崗位需求455份，內部崗位需求45份。調研結果表明：①目前VR開發、影視處理、開發維護是需求量最多的三類崗位；②VR應用型崗位對工作經驗的要求并不十分嚴苛，學校應屆畢業生大多能夠達到用人單位標準；③從崗位薪酬來看，VR應用型人才普通職員的薪酬待遇在4000～8000元/月范圍，中高管的薪資在10 000元以上。崗位的學歷要求是職業院校師生最關心的問題，調查報告顯示，大專以上學歷的VR設計類人才需求量最大，算上學歷不限的崗位，高職學生在VR應用型崗位上的就業機會占到67%。

1.2 VR應用型人才技能分析

VR是一個藝術與計算機技術相結合的技術領域，VR的人才培養即要學習與計算機相關的技術，還需要提高審美方面的能力。對于職業院校VR設計相關專業的學生來說，需要從計算機繪圖、三維動畫建模、高模雕刻、UV貼圖制作、VR特效等方向進行重點學習。

2 校企聯合實驗室的體系構建

2.1 實驗室建設目標

實驗室以企業對VR人才的創新能力和實踐能力的需求為導向，力求建設一個“教學研”統一的實驗實訓平臺，基本需求如下：

（1）滿足VR專業方向的人才培養方案要求；

（2）滿足VR專業核心課程教學、專業實驗及實訓教學需求；

（3）支持學校VR實驗實訓，能實現VR相關知識點的多類實訓；

（4）滿足VR產業綜合實訓要求；

（5）為學生提供創新創業、創客教育的環境；

（6）滿足學校科研及競賽工作需求。

2.2 實驗室建設內容

實驗室的建設主要分為三個部分：VR教學中心、VR創客工作區和VR體驗實訓區（見圖1）。

VR教學中心：設有學生工位，采用理實一體的方式進行虛擬現實相關專業的課程教學，為教學活動提供實踐場地。

VR創客工作區：通過轉化行業的真實項目，以實戰方式，讓學生掌握虛擬現實應用制作的全流程，培養學生的團隊協作能力及項目化實戰能力。通過本模塊的建設，不僅可以使學生系統地掌握虛擬現實制作項目的全流程知識，還可以打造一個承接眾包或專項項目的創客實戰空間。

圖1 實驗室布局圖

VR體驗實訓區：依賴新型的VR技術，將實訓作品通過VR設備展示，在模糊“虛擬”和“現實”世界界限的同時，滿足教學與體驗的需求。

2.3 實驗室平臺體系架構

實驗教學平臺內置VR教學備、授課系統，提供豐富的VR課件資源，方便教師進行課程的安排與教學，與VR眼鏡相結合，能夠實現沉浸式教學（見圖2）。

（1）訪問層：訪問通過MMO游戲服務器機制實現，同時通過數據化、分級登錄、資源與賬號分離等技術實現快速響應客戶請求和與服務均衡，從而減輕后端應用服務器的壓力；通過分布式服務器，可用一個應用訪問接口面向學習者、開發者通過PC提供服務。

（2）應用層：應用層主要關注用戶的交互和體驗，由基礎底層能力和數據包裝后的應用功能展示，包括10個VR資源制作模塊和5個教學備、授課模塊。10個核心模塊包括 3D資源導入、3D資源編輯、賬號SSO、項目云端存儲、場景環境編輯、時間軸編輯、編輯視角控制、邏輯軸編輯、項目模板化、多種外設支持等。教學備、授課模塊包括VR教學資源庫、備課模塊、授課模塊、課堂互動工具、練習測試等。

（3）平臺能力層：平臺能力層主要是在VR引擎基礎上拓展出各類功能，提供統一程序接口，通過應用層為具體功能實現提供服務。平臺能力層為實訓平臺基礎核心的組成部分，可以為內部各模塊功能實現提供統一的接口封裝，由數據交換、UI標準模板、模型骨骼控制、消息分發、事件 AI機制等能力組成。平臺能力層還提供了對市場上各類主流VR硬件設備的接入封裝，可以統一接入 PC式、移動式以及一體式的 HMD套件，提供對智能交互系統及圖形工作站的支持。平臺能力層還預留了外放式的硬件接入標準，方便將來新的VR硬件接入平臺。

（4）數據資源層：數據資源層根據系統的特點從物理上劃分為云端資源數據庫、個人項目數據庫、NDR顆粒云資源庫以及內存數據庫，實現數據的存儲與VR顆粒素材的推送。

（5）基礎設施層：這是實訓平臺的客戶端安裝工作站，但其下載與資源全部部署在企業VR產業公共服務平臺中，項目中所需的存儲、服務器等基礎設施資源均由企業VR產業公共服務平臺提供。

（6）VR圖形工作站：VR圖形工作站兼顧3D建模渲染的多線程要求，以及VR資源運行對效率的要求，以DELL塔式工作站為硬件平臺，并配置了專門的教學硬盤保護與同傳系統。VR教學圖形工作站配置的 Precision Optimizer自動調整系統設置，可消除VR資源開發過程自定義設置時的一些不確定因素，給合SCCM的集中管理功能，可將工作站自動優化為理想狀態，以盡可能快的速度運行一些常用的VR開發應用程序，從而提高工作效率。VR圖形工作站還可以將處理器、存儲、內存和顯卡使用情況生成實時性能報告，進行系統性分析。

3 校企聯合實驗室的功能

企業依托實驗室從VR專業解析、定位、設計、開發、實踐以及評價等六個維度為職業院校提供 VR實訓教學的頂層設計咨詢、VR產業技術輔導，以創新的VR專業建設方法論為指導，利用大數據技術作為專業落地驗證參考，提供端到端的一體化VR專業建設校企合作解決方案，以便最大限度地發揮VR實驗室的功能（見圖3）。校企聯合實驗室的功能體現在以下方面。

圖3 校企合作框架

3.1 品牌與專業發展的戰略部

職業教育的核心與靈魂，是要結合本省、本區域的經濟發展特點與人才培養需求，采用校企融合進行專業建設的辦學理念，實現中、高級職業技能型人才的培養。企業在這方面有著得天獨厚的優勢，能夠依托實驗室的教學功能，聯合企業、院校、行業專家、職教專家，為各類職業院校提供VR專業方向建設支持[7]。除了提供思路、策略與方案外，還可以協助學校形成符合學校特色的人才培養方案與專業教學標準，幫助學校實現VR專業品牌策略的發展（見圖4）。

圖4 VR專業品牌定位分析服務

3.2 吸引學生的“網紅地”

作為新興產業，VR是一個全新的專業方向。院校在建設新專業（或方向）時，如何吸引學生參與將成為專業建設前期一個非常重要且關鍵的工作。但是在實際過程中，由于缺乏對專業的了解和具體的感性認識，使許多學生望而卻步。企業能夠依托實驗室為學校提供一整套完整的推廣宣傳材料，如圖片、動畫、視頻等，提供便攜、炫酷的VR體驗設備，讓學生有機會親自操作，全面提升興趣，把實驗室變成吸引學生打卡的“網紅地”，這樣就會有越來越多的學生主動投入參與實驗、實訓課程。

3.3 教學資源的生產線

VR行業具有技術整合性高、技術更新快的特點，人才培養需要政府、行業、企業、學校的共同參與[8]。VR專業方向作為計算機與藝術緊密結合的專業，其部分專業基礎課程可以使用目前市場上已有的教材。但VR教學資源相對比較稀缺，理論知識較多，實訓項目和案例較少，這樣就無法很好地培養學生的動手能力。同時，由于缺乏以實際項目應用為藍本的項目實訓課程，學生綜合能力也無法得到質的提升。

學校需要與企業共同設計課程，因此提出以企業需求為導向的逆向課程設計模式（見圖5）。讓企業明確提出從事本單位VR相關崗位所需要的知識和能力需求，由學校進行總結和梳理，并通過設計相關實訓項目并貫穿在教學過程中，將需要的知識和技能進行串聯，形成實驗、實訓課程，這樣的課程不僅能夠精準對接崗位技能需求，也能夠提升學生的綜合實踐能力。

圖5 逆向課程設計模式

3.4 教師成長的孵化器

教師是職業院校VR人才培養的中堅力量，沒有優秀的教師，人才培養就無從談起。實驗室可以作為合作學校的師資培養系統，及學校培養VR專業骨干教師的基地，這些師資同時也是企業的寶貴資源，他們意見和建議是企業不斷前進的動力。

企業能夠為職業院校提供多方位、多層次的師資培養服務[9]。企業培訓師會根據課程要求確定師資培訓內容，并在實驗室進行實地教學，即教師將來怎么給學生上課，培訓師就怎么給教師進行培訓，從而保證參訓教師將來能夠從事VR相關專業核心課、專業實訓課的教學。除了面授，企業還定期將專業技術認知培訓、專業技術培訓等內容上傳到實驗室網絡平臺，相關教師可以通過 PC端和手機移動端直接進行碎片化學習。

3.5 學生教育的雙創平臺

實驗室的創客工作區兼具VR技術實驗實訓與創客教育兩大功能。在VR技術實驗實訓方面，作為VR雙創中心提供完整的VR技術實驗實訓平臺，學生可以在這里學習各類VR技術。在創客教育方面，可以將VR技術與創客教育相融合，讓學生自己動手設計，像設計師一樣預先思考可能遇到的問題，使他們的團隊協作能力、創新能力得到進一步提升。

目前VR技術已在多個領域進行應用實踐，如教育、工業、藝術、軍事等。各行業對VR應用的需求非常大，而VR產業能提供的VR應用相對缺乏（制約因素是人員缺乏和成本較高），VR應用產出遠不能滿足產業增長需求。因此，院校師生通過VR雙創中心掌握制作技術后，可以在教師的帶領下去承接企業的VR應用制作項目。真實的項目交付過程，既可以讓師生零距離參與到企業項目中，又可以為項目組師生增加額外收入，使教學實訓、雙創教育以及成果產業化三體合一[10]。

4 基于校企聯合實驗室的教學方法創新

為了使學生具備扎實的VR理論與實踐知識，具備較強的VR應用能力，可以依托校企聯合實驗室教學平臺，將理論教學與實驗、實訓結合起來，讓學生自己動手實踐，接觸VR行業應用前沿，跟蹤新知識、新技術，最終達到企業的用人要求。我們在教學方法上進行了如下一些創新性的嘗試。

4.1 自主式實驗教學法

在自主式實驗教學法中，學生毫無疑問是學習的主體，但教師的指導作用也不容忽視。教師要根據正常的教學進度安排向學生下達實驗、實訓任務，學生首先利用實驗室教學平臺上提供的資源進行自學，完成初步的自學報告。在實訓前，教師應根據教案要求檢查學生的自學報告，指出不足并講解實訓注意事項和實訓細節。隨后，學生根據任務要求，按步驟進行實踐操作，同步進行學習—思考—實驗。在此過程中，教師應注意觀察每個學生的表現，對實驗過程不做過多糾正，而是允許學生試錯，但對人身、環境、設備等造成傷害的關鍵錯誤要及時進行指導指正。實驗結束后，教師應進行總結性評價，給出成績，并對學生在實驗中出現的問題進行解答，鼓勵學生進行新的嘗試。自主式實驗教學適合整班集體化教學，這種方法能增強學生的自學能力，強調的是學生學習的主動性。

4.2 項目式實驗教學法

項目式實驗教學解決的是應用和實踐層面的問題。在職業教育中，項目教學法更有其特殊的意義。完成項目的過程其實就是通過工學結合、項目導向、崗位實習等實驗、實訓方式，讓學生置身于VR企業的真實項目中[11]。企業大多有成熟的商業應用和多年成功的商業模式，在資源分發平臺、VR教育、VR游戲、VR設計等多個方面都能將典型的業務場景轉化為教學資源，用于支撐VR實訓教學，讓學生在實訓的同時了解、融入真實的行業產業應用。同時，企業也可以在指導項目的過程中大批量選拔人才，以此作為人才儲備的重要來源，這同上文所述的企業逆向課程設計模式的指導思想相一致。項目式實驗教學強調實踐與應用，更適合即將畢業、有一定VR學習基礎的高年級學生，有助于他們對未來職業生涯進行更好的規劃。

4.3 探究式實驗教學法

探究式實驗教學法主要由學生自己從學習生活中選取與教學內容有關的、感興趣的問題或項目，主動進行探索研究，從獲取知識、應用知識到最終完成作品創作。這種教學方法可以依托實驗室的雙創平臺，將VR技術與創客教育相融合，發展學生的創造力[12]。在此過程中，教師只需要扮演好學習引導者的角色，設法調動學生的積極性，引導他們去獲取知識、解決問題、發展能力[13-14]，至于如何發現問題、提出何種問題、確定分析和解決問題的方式等則是由學生自己決定的。這種方式適合于小范圍教學，尤其適合對VR技術抱有濃厚興趣的學生。通過探究自主完成的創新性課程實訓產品，也為學生參加各類專業競賽和研究性課題奠定了基礎，對學生的創造力培養十分有利。

5 結語

經過一段時間的使用，初步建成的實驗室已經為學校 VR專業方向的人才培養提供了切實可行的方案，專業核心課、專業實訓課的教學也已經陸續展開，教學效果初步呈現。我校學生分別獲得 2018、2019年全國職業院校技能大賽（高職組）虛擬現實（VR）設計與制作賽項二等獎和一等獎，學生的雙創能力明顯提升。企業借助校企聯合實驗室，提前鎖定了優秀人才，降低了員工培養成本，提高了企業員工素養，學院與企業實現了雙贏。