构建虚拟现实技术课程体系

如何开展虚拟现实技术课程需要不断的讨论、反思和总结。针对虚拟现实技术教学改革的两个要点，提出了虚拟现实课程体系建设的思路：通过实践推进课程，整个教学活动由一系列困难的校企项目支持。学生基本掌握课程内容后，学生可以自由选择项目，分组完成项目，达到考核标准后完成课程学习。课程分为虚拟现实理论、虚拟现实硬件设备、人机交互界面、虚拟现实开发和项目实践五个部分。其中，虚拟现实硬件设备和虚拟现实开发是课程体系建设的重点。

1.虚拟现实理论

让学生了解虚拟现实技术的背景、概念、特点、应用和发展，展示虚拟现实在工业设计领域的应用，播放优秀的设计作品，激发学生的内在学习动机，为下一步教学内容的发展铺平道路。

2.虚拟现实硬件设备

硬件设备包括3D扫描仪等数字建模设备；3D视觉显示设备，如3D显示系统、大型投影系统、可穿戴立体显示器等。；声音设备，如三维声音系统和非传统的三维声音；以及位置跟踪器、数据手套、3D输入设备、动作捕捉设备、眼动仪、力反馈设备等交互设备。在硬件设备方面，由于教学资金的原因，大多数学校很难支持购买大型虚拟现实设备，如动作捕捉器和洞穴显示器。但随着科技的进步，以谷歌在2014年I/O大会上推出的谷歌为代表的廉价虚拟现实眼镜，为沉浸式虚拟现实在高校教学中的推广应用奠定了基础。SamsunggearVR、Googlecardboard和风暴魔镜都是用眼镜封锁用户视觉，避免外界环境干扰，并利用智能手机作为显示器，通过透镜在3米外成像屏幕图像，使用户在不影响视力的情况下进行视觉沉浸。例如，SamsungearVR还提供了一个加速器和陀螺仪来跟踪头部运动，风暴魔镜提供了一个控制手柄，以满足跟踪用户动态和与虚拟环境简单交互的要求。因此，在廉价虚拟现实设备席卷的背景下，高校可以在教学资金允许的情况下购买虚拟现实眼镜，让学生亲自操作和体验各种设备，感受虚拟漫游、立体显示、沉浸式效果和反馈效果，让学生更深入地了解设备的功能和使用方法。虚拟现实眼镜设备在教学中的应用，可以突破数字模型阶段虚拟现实教学局限性的现状。三维显示和身临其境的虚拟现实技术为工业设计专业的设计、开发和评价产品提供了更高效、更方便的途径。

3.人机交互界面

为了实现用户与系统之间更好的沟通和互动，虚拟现实技术教学应教学生良好的人机交互设计理念。在课程中，首先简要介绍人机交互界面的背景、内容和开发，然后通过典型案例教学生研究人机界面的各种理论和方法，让学生理解和掌握基本设计原则、顺序原则、功能原则、一致性原则等人机交互界面设计原则，熟悉人机交互界面的设计过程。

4.虚拟现实开发

虚拟现实开发是构建产品使用场景、产品动态仿真和交互控制的关键部分。虚拟现实系统的开发包括数字模型建设和虚拟交互设计。可根据三维建模课程教授的软件选择数字模型构建，如3DMax、Maya、Rhino、Solidworks、ProE等常用的三维软件。虚拟现实开发软件包括Virtoooll、Quest3D、U－nity3d、Web3d、Vizard等常用软件。以Untiy3d为例，描述虚拟现实开发的教学过程。课程可分为软件编辑器结构、GUI界面、控制脚本、虚拟环境元素、物理引擎、输入和控制（包括键盘鼠标事件、模型和动画、GL图库等）、持久数据和多媒体八个部分。虚拟现实开发部分课程以校企项目案例教学的形式进行，向学生展示案例从最初的方案构建到最终的完整过程，并在案例制作过程中穿插课程知识。这里需要注意的是，

（1）虚拟现实系统的开发是基于学生对程序设计的理解。因此，在虚拟现实课程的控制脚本部分，应教学生掌握C#或java等编程语言；

（2）虚拟现实系统的开发具有很强的应用性。通过项目实践驱动虚拟现实课程的学习，可以及时巩固所教授的知识，让学生通过实践加深对相关原则的理解和应用。因此，当学生具备基本的建模和编程能力时，应开始穿插小型实践课题，让学生完成，体验自己在虚拟交互硬件设备上完成的项目内容，及时得到反馈，促进学习。虚拟现实开发有效实现了产品的仿真演示和动态交互控制，满足了产品设计方案对使用情境、用户心理、人机尺度和虚拟装配的分析评价需求。

5.项目实践

在这个环节中，学生需要使用虚拟现实开发平台和交互设备来完成一个完整的项目，涉及产品虚拟仿真演示和产品虚拟评价系统。通过准备多个产品设计方向供学生自由选择，根据选定的主题分为相应的组，在规定的时间内完成整个项目的开发，并以辩护的形式进行。在此期间，教师对学生的项目和课程的关键内容提出问题，并提出建议，督促学生进行修改和改进。

6.结语

通过研究工业设计专业虚拟现实教学现状，提出了虚拟现实教学改革的两个要点，即虚拟现实教学应突破桌面虚拟现实教学，在数字建模的基础上实现三维显示和身临其境；虚拟现实教学应构建产品虚拟环境，实现产品动态仿真和交互控制。针对两个要点构建新的课程体系，在实践驱动课程的基础上，将课程分为五个部分，其中虚拟现实硬件设备和虚拟现实开发是改革的重点，使虚拟现实技术课程更适合工业设计专业对产品身临其境展示和交互控制的需求。此外，随着经济、技术和文化的发展，虚拟现实技术正在迅速发展，工业设计的需求和内容也在不断变化，虚拟现实技术课程的内容和课程设置应不断变化和改进。