职业院校VR校企联合实验室建设与人才培养

刘 畅 ，王 佳

（1. 江苏省现代企业信息化应用支撑软件工程技术研发中心，江苏 苏州 215104；2. 苏州经贸职业技术学院 电子商务系，江苏 苏州 215106）

近些年 VR（虚拟现实）在我国逐渐盛行，大量的VR相关企业相继涌现，《中国VR（虚拟现实）白皮书》相关数据显示，虚拟现实产业规模在不久的将来将增长15倍，在2020年将达到1860亿美元的市场规模[1]。

VR产业以应用为驱动，其特点是渗透力强，目前在许多领域都有了较为成熟的融合形态，由此带动了VR产业对人才需求的旺盛增长，尤其是掌握核心技术的应用型人才更是高薪难求，企业对人才的要求可能不仅仅是学历，更看重的是对VR项目的实操经验[2-4]。本文将从 VR人才需求分析开始，详细阐述VR校企联合实验室的功能及其构建，以及在此基础上的教学方法创新。

1 VR应用型人才需求分析

职业院校 VR应用型人才培养是为快速发展的VR产业服务的，应适应产业一线岗位需求。而一线岗位一般需要具备VR素材制作能力、能够熟练操作各类软件进行VR素材资源制作和各类VR特效设计，以及能够胜任VR行业资源生产与管理工作的各类高素质技能型专业人才[5-6]。

1.1 岗位需求分析

通过联合企业开展调研，共进行企业访谈237家，收集外部岗位需求455份，内部岗位需求45份。调研结果表明：①目前VR开发、影视处理、开发维护是需求量最多的三类岗位；②VR应用型岗位对工作经验的要求并不十分严苛，学校应届毕业生大多能够达到用人单位标准；③从岗位薪酬来看，VR应用型人才普通职员的薪酬待遇在4000～8000元/月范围，中高管的薪资在10 000元以上。岗位的学历要求是职业院校师生最关心的问题，调查报告显示，大专以上学历的VR设计类人才需求量最大，算上学历不限的岗位，高职学生在VR应用型岗位上的就业机会占到67%。

1.2 VR应用型人才技能分析

VR是一个艺术与计算机技术相结合的技术领域，VR的人才培养即要学习与计算机相关的技术，还需要提高审美方面的能力。对于职业院校VR设计相关专业的学生来说，需要从计算机绘图、三维动画建模、高模雕刻、UV贴图制作、VR特效等方向进行重点学习。

2 校企联合实验室的体系构建

2.1 实验室建设目标

实验室以企业对VR人才的创新能力和实践能力的需求为导向，力求建设一个“教学研”统一的实验实训平台，基本需求如下：

（1）满足VR专业方向的人才培养方案要求；

（2）满足VR专业核心课程教学、专业实验及实训教学需求；

（3）支持学校VR实验实训，能实现VR相关知识点的多类实训；

（4）满足VR产业综合实训要求；

（5）为学生提供创新创业、创客教育的环境；

（6）满足学校科研及竞赛工作需求。

2.2 实验室建设内容

实验室的建设主要分为三个部分：VR教学中心、VR创客工作区和VR体验实训区（见图1）。

VR教学中心：设有学生工位，采用理实一体的方式进行虚拟现实相关专业的课程教学，为教学活动提供实践场地。

VR创客工作区：通过转化行业的真实项目，以实战方式，让学生掌握虚拟现实应用制作的全流程，培养学生的团队协作能力及项目化实战能力。通过本模块的建设，不仅可以使学生系统地掌握虚拟现实制作项目的全流程知识，还可以打造一个承接众包或专项项目的创客实战空间。

图1 实验室布局图

VR体验实训区：依赖新型的VR技术，将实训作品通过VR设备展示，在模糊“虚拟”和“现实”世界界限的同时，满足教学与体验的需求。

2.3 实验室平台体系架构

实验教学平台内置VR教学备、授课系统，提供丰富的VR课件资源，方便教师进行课程的安排与教学，与VR眼镜相结合，能够实现沉浸式教学（见图2）。

（1）访问层：访问通过MMO游戏服务器机制实现，同时通过数据化、分级登录、资源与账号分离等技术实现快速响应客户请求和与服务均衡，从而减轻后端应用服务器的压力；通过分布式服务器，可用一个应用访问接口面向学习者、开发者通过PC提供服务。

（2）应用层：应用层主要关注用户的交互和体验，由基础底层能力和数据包装后的应用功能展示，包括10个VR资源制作模块和5个教学备、授课模块。10个核心模块包括 3D资源导入、3D资源编辑、账号SSO、项目云端存储、场景环境编辑、时间轴编辑、编辑视角控制、逻辑轴编辑、项目模板化、多种外设支持等。教学备、授课模块包括VR教学资源库、备课模块、授课模块、课堂互动工具、练习测试等。

（3）平台能力层：平台能力层主要是在VR引擎基础上拓展出各类功能，提供统一程序接口，通过应用层为具体功能实现提供服务。平台能力层为实训平台基础核心的组成部分，可以为内部各模块功能实现提供统一的接口封装，由数据交换、UI标准模板、模型骨骼控制、消息分发、事件 AI机制等能力组成。平台能力层还提供了对市场上各类主流VR硬件设备的接入封装，可以统一接入 PC式、移动式以及一体式的 HMD套件，提供对智能交互系统及图形工作站的支持。平台能力层还预留了外放式的硬件接入标准，方便将来新的VR硬件接入平台。

（4）数据资源层：数据资源层根据系统的特点从物理上划分为云端资源数据库、个人项目数据库、NDR颗粒云资源库以及内存数据库，实现数据的存储与VR颗粒素材的推送。

（5）基础设施层：这是实训平台的客户端安装工作站，但其下载与资源全部部署在企业VR产业公共服务平台中，项目中所需的存储、服务器等基础设施资源均由企业VR产业公共服务平台提供。

（6）VR图形工作站：VR图形工作站兼顾3D建模渲染的多线程要求，以及VR资源运行对效率的要求，以DELL塔式工作站为硬件平台，并配置了专门的教学硬盘保护与同传系统。VR教学图形工作站配置的 Precision Optimizer自动调整系统设置，可消除VR资源开发过程自定义设置时的一些不确定因素，给合SCCM的集中管理功能，可将工作站自动优化为理想状态，以尽可能快的速度运行一些常用的VR开发应用程序，从而提高工作效率。VR图形工作站还可以将处理器、存储、内存和显卡使用情况生成实时性能报告，进行系统性分析。

3 校企联合实验室的功能

企业依托实验室从VR专业解析、定位、设计、开发、实践以及评价等六个维度为职业院校提供 VR实训教学的顶层设计咨询、VR产业技术辅导，以创新的VR专业建设方法论为指导，利用大数据技术作为专业落地验证参考，提供端到端的一体化VR专业建设校企合作解决方案，以便最大限度地发挥VR实验室的功能（见图3）。校企联合实验室的功能体现在以下方面。

图3 校企合作框架

3.1 品牌与专业发展的战略部

职业教育的核心与灵魂，是要结合本省、本区域的经济发展特点与人才培养需求，采用校企融合进行专业建设的办学理念，实现中、高级职业技能型人才的培养。企业在这方面有着得天独厚的优势，能够依托实验室的教学功能，联合企业、院校、行业专家、职教专家，为各类职业院校提供VR专业方向建设支持[7]。除了提供思路、策略与方案外，还可以协助学校形成符合学校特色的人才培养方案与专业教学标准，帮助学校实现VR专业品牌策略的发展（见图4）。

图4 VR专业品牌定位分析服务

3.2 吸引学生的“网红地”

作为新兴产业，VR是一个全新的专业方向。院校在建设新专业（或方向）时，如何吸引学生参与将成为专业建设前期一个非常重要且关键的工作。但是在实际过程中，由于缺乏对专业的了解和具体的感性认识，使许多学生望而却步。企业能够依托实验室为学校提供一整套完整的推广宣传材料，如图片、动画、视频等，提供便携、炫酷的VR体验设备，让学生有机会亲自操作，全面提升兴趣，把实验室变成吸引学生打卡的“网红地”，这样就会有越来越多的学生主动投入参与实验、实训课程。

3.3 教学资源的生产线

VR行业具有技术整合性高、技术更新快的特点，人才培养需要政府、行业、企业、学校的共同参与[8]。VR专业方向作为计算机与艺术紧密结合的专业，其部分专业基础课程可以使用目前市场上已有的教材。但VR教学资源相对比较稀缺，理论知识较多，实训项目和案例较少，这样就无法很好地培养学生的动手能力。同时，由于缺乏以实际项目应用为蓝本的项目实训课程，学生综合能力也无法得到质的提升。

学校需要与企业共同设计课程，因此提出以企业需求为导向的逆向课程设计模式（见图5）。让企业明确提出从事本单位VR相关岗位所需要的知识和能力需求，由学校进行总结和梳理，并通过设计相关实训项目并贯穿在教学过程中，将需要的知识和技能进行串联，形成实验、实训课程，这样的课程不仅能够精准对接岗位技能需求，也能够提升学生的综合实践能力。

图5 逆向课程设计模式

3.4 教师成长的孵化器

教师是职业院校VR人才培养的中坚力量，没有优秀的教师，人才培养就无从谈起。实验室可以作为合作学校的师资培养系统，及学校培养VR专业骨干教师的基地，这些师资同时也是企业的宝贵资源，他们意见和建议是企业不断前进的动力。

企业能够为职业院校提供多方位、多层次的师资培养服务[9]。企业培训师会根据课程要求确定师资培训内容，并在实验室进行实地教学，即教师将来怎么给学生上课，培训师就怎么给教师进行培训，从而保证参训教师将来能够从事VR相关专业核心课、专业实训课的教学。除了面授，企业还定期将专业技术认知培训、专业技术培训等内容上传到实验室网络平台，相关教师可以通过 PC端和手机移动端直接进行碎片化学习。

3.5 学生教育的双创平台

实验室的创客工作区兼具VR技术实验实训与创客教育两大功能。在VR技术实验实训方面，作为VR双创中心提供完整的VR技术实验实训平台，学生可以在这里学习各类VR技术。在创客教育方面，可以将VR技术与创客教育相融合，让学生自己动手设计，像设计师一样预先思考可能遇到的问题，使他们的团队协作能力、创新能力得到进一步提升。

目前VR技术已在多个领域进行应用实践，如教育、工业、艺术、军事等。各行业对VR应用的需求非常大，而VR产业能提供的VR应用相对缺乏（制约因素是人员缺乏和成本较高），VR应用产出远不能满足产业增长需求。因此，院校师生通过VR双创中心掌握制作技术后，可以在教师的带领下去承接企业的VR应用制作项目。真实的项目交付过程，既可以让师生零距离参与到企业项目中，又可以为项目组师生增加额外收入，使教学实训、双创教育以及成果产业化三体合一[10]。

4 基于校企联合实验室的教学方法创新

为了使学生具备扎实的VR理论与实践知识，具备较强的VR应用能力，可以依托校企联合实验室教学平台，将理论教学与实验、实训结合起来，让学生自己动手实践，接触VR行业应用前沿，跟踪新知识、新技术，最终达到企业的用人要求。我们在教学方法上进行了如下一些创新性的尝试。

4.1 自主式实验教学法

在自主式实验教学法中，学生毫无疑问是学习的主体，但教师的指导作用也不容忽视。教师要根据正常的教学进度安排向学生下达实验、实训任务，学生首先利用实验室教学平台上提供的资源进行自学，完成初步的自学报告。在实训前，教师应根据教案要求检查学生的自学报告，指出不足并讲解实训注意事项和实训细节。随后，学生根据任务要求，按步骤进行实践操作，同步进行学习—思考—实验。在此过程中，教师应注意观察每个学生的表现，对实验过程不做过多纠正，而是允许学生试错，但对人身、环境、设备等造成伤害的关键错误要及时进行指导指正。实验结束后，教师应进行总结性评价，给出成绩，并对学生在实验中出现的问题进行解答，鼓励学生进行新的尝试。自主式实验教学适合整班集体化教学，这种方法能增强学生的自学能力，强调的是学生学习的主动性。

4.2 项目式实验教学法

项目式实验教学解决的是应用和实践层面的问题。在职业教育中，项目教学法更有其特殊的意义。完成项目的过程其实就是通过工学结合、项目导向、岗位实习等实验、实训方式，让学生置身于VR企业的真实项目中[11]。企业大多有成熟的商业应用和多年成功的商业模式，在资源分发平台、VR教育、VR游戏、VR设计等多个方面都能将典型的业务场景转化为教学资源，用于支撑VR实训教学，让学生在实训的同时了解、融入真实的行业产业应用。同时，企业也可以在指导项目的过程中大批量选拔人才，以此作为人才储备的重要来源，这同上文所述的企业逆向课程设计模式的指导思想相一致。项目式实验教学强调实践与应用，更适合即将毕业、有一定VR学习基础的高年级学生，有助于他们对未来职业生涯进行更好的规划。

4.3 探究式实验教学法

探究式实验教学法主要由学生自己从学习生活中选取与教学内容有关的、感兴趣的问题或项目，主动进行探索研究，从获取知识、应用知识到最终完成作品创作。这种教学方法可以依托实验室的双创平台，将VR技术与创客教育相融合，发展学生的创造力[12]。在此过程中，教师只需要扮演好学习引导者的角色，设法调动学生的积极性，引导他们去获取知识、解决问题、发展能力[13-14]，至于如何发现问题、提出何种问题、确定分析和解决问题的方式等则是由学生自己决定的。这种方式适合于小范围教学，尤其适合对VR技术抱有浓厚兴趣的学生。通过探究自主完成的创新性课程实训产品，也为学生参加各类专业竞赛和研究性课题奠定了基础，对学生的创造力培养十分有利。

5 结语

经过一段时间的使用，初步建成的实验室已经为学校 VR专业方向的人才培养提供了切实可行的方案，专业核心课、专业实训课的教学也已经陆续展开，教学效果初步呈现。我校学生分别获得 2018、2019年全国职业院校技能大赛（高职组）虚拟现实（VR）设计与制作赛项二等奖和一等奖，学生的双创能力明显提升。企业借助校企联合实验室，提前锁定了优秀人才，降低了员工培养成本，提高了企业员工素养，学院与企业实现了双赢。