李瑞旭 姜远明
烟台大学，山东 烟台，264005
[摘要]OBE（成果导向教育）提出一种以学生为中心、学习结果为导向的教育思想。分析虚拟现实技术课程教学中存在的问题，提出遵循OBE教育理念，从教学大纲、教学模式、评价体系等方面进行教学改革，介绍了教改设计和实施过程，分析了教改效果，给出了持续改进意见。实践结果表明，采用OBE教育理念进行课程改革，学生的学科专业能力、工程实践能力、创新能力得到了一定程度的提高。
[关键词] 成果导向教育；虚拟现实；教学改革
1引 言
虚拟现实技术是一门工科的专业基础课程，融合了计算机编程技术、3D 建模技术、数字图形、图像处理技术、人机交互技术，是艺术和技术交叉学科应用型课程[1]。课程目标不仅要求学生掌握虚拟现实技术的基本原理，更需要培养学生的应用能力和实践能力，引导学生掌握科学的思维方法，提高其分析问题和解决问题的能力。
OBE（Outcome-based Education，成果导向教育）是一种以学生为中心、学习结果为导向的教育思想[2]。为了适应软件产业发展对人才的需求，以学生为中心，以产业界关注的前沿热点项目为导向的OBE教学改革研究成为国内外高校教学关注热点和研究重点[3]。近年来，笔者所在的虚拟现实技术课程组，在分析现有课程教学中存在问题，借鉴OBE教育理念，通过修订教学大纲、整合线上线下资源、重构教学设计、评价体系等教改措施，结合OBE“评价—反馈—改进”周期循环的持续改进机制，提高教学质量，培养具备解决复杂工程问题能力的高素质复合型人才，满足软件产业对人才的需求。
2存在主要问题
虚拟现实技术课程重在实践，而传统的“课堂+实验”教学模式重在理论知识传授，学生无法直接认识开发过程[4]。目前教学过程中主要问题归纳为五个方面。
（1）教学大纲与OBE教育理念不符，无法适应软件产业对人才需求
目前高校各课程教学大纲制定基本依据国家专业委员会指导意见，参照其他院校同类课程大纲编制而成。这种方式虽有专家指导意见引领，不失为一种简单有效的方法。但没有考虑到地域性、生源的个体差异。而且教学大纲往往是一旦制定，几年不变。实际上，IT类课程教学大纲通常具有一定时效性，一个能够适应社会人才需求的教学大纲是不能照抄照搬的，需要要经过多轮改进，逐渐完善。
（2）课时不足，缺乏对课程总目标的全面支撑
虚拟现实技术课程教学过程中普遍遇到问题是受课时限制。一是，感觉课堂时间有限，课堂授课往往采用“满堂灌”的方式，课堂教学过程中引入的案例连贯性差、碎片化，影响学生掌握知识的广度和深度[5]。二是，实验教学时间少，动手编写程序时间短，最终导致学生缺乏分析问题、解决问题能力的训练。这种局面长期存在下去，导致学生普遍存在“面对实际问题无从下手”的现象。长此以往，课程学习跟不上进度，对课程存在反感或畏难。
（3）课程内容设置缺少项目实战
与企业项目实训内容相比，传统虚拟现实技术课程教学内容设置更注重理论基础，在项目实用性、开发难度、代码量上都有较大差距。
（4）课程评价方式单一，缺乏科学性
单一考核方式只能引导学生对知识的死记硬背，缺失综合能力的培养，是一种应试教育下的考核方式，与当前软件行业对人才的要求相差甚远[6]。同时，这种考核方式也与虚拟现实技术课程目标不符，无法激发学生学习主动性，创造性，也不能科学、准确评价课程教学效果。
3课程教学改革设计
通过对毕业5年以上学生问卷调查，走访省内一些企业，邀请业内专家座谈等方式，客观评价了毕业生解决复杂工程问题的能力。以此溯源，修订了原培养方案，形成以学生能力为核心、以满足软件产业发展需求为导向的毕业要求。之后，根据毕业要求确定课程目标、课程大纲、教学内容、教学设计和考核评价，后者用来支撑学生的毕业要求，以毕业要求为准绳综合评价人才培养的质量[7]。
3.1重构课程教学大纲
与教改前的教学大纲聚焦于课程结构不同，基于OBE理念重构的虚拟现实技术课程教学大纲则聚焦于清晰定义的学生学习结果框架。通过计算课程达成度指标，分析教学效果，为持续改进提供依据。重构后的虚拟现实技术课程教学大纲中，课程目标与毕业要求指标点的支撑关系如表1所示。
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上述表中，课程目标1中常用三维建模软件是指3DMax，Maya，Autodesk123D和Blender等业界常用的三维建模软件。课程目标2中常用VR开发软件是指Unity3D、CloudVR、UnrealEngine4等常见的虚拟现实开发平台。要求学生能够对不同的三维建模软件、虚拟现实开发平台进行比较，掌握各自的功能和特点，并根据应用场合做出恰当的选择。
3.2混合式教学模式设计
基于OBE自主学习教育理念，课程组经过分析、研究，提出首先整合课程资源，在此基础上设计线上教学和传统教学相结合的混合式教学模式，缓解课时不足的问题，把学生的学习由浅到深地引向深度学习[8]。
3.2.1线上教学资源建设
为了配合课程教学改革，课程组依托学校引进的清华教育研究院研发的毕博网络教学综合平台，创建了虚拟现实技术课程网站。经过多年持续建设，课程网站形成了较为完整的课程资源，为课程教学改革做好了前期准备。
（1）在线课程网站包含了教学视频、答疑讨论、课程作业、课程问卷、课件、实验、在线测试、拓展资源、移动APP等诸多模块。
（2）根据线上教学的特点，将虚拟现实课堂教学内容按知识点进行再组合，制作了54个微课视频，共计850分钟，并制作了54个配套的PPT文稿。微课视频时长一般控制在15分钟以内，课件PPT是穿插在微课视频的过程中进行。
（3）建设了虚拟现实技术课程题库。试题类型有客观题、主观题，目前试题数量为1011道，且不断在充实。在此基础上，借助平台自带的在线测试功能，构建了在线测试考评模块。在线测试采用系统自动判卷为主，人工阅卷为辅的方式，极大地降低了教师阅卷的工作量，使随堂测试常态化成为现实，为课程评价多元化、过程化奠定基础。虚拟现实技术在线课程网站已投入使用多年，且持续补充完善。
（5）毕博网络教学综合平台的课程伴侣是一款移动端App。该APP基于泛在学习理念，无缝跨越PC、手机，灵活衔接课堂内外，实现基于移动终端的多种学习场景、多种交互模式的学习支持，满足学生利用碎片化时间的非正式学习需求。
3.2.2线下教学设计
有了线上教学的辅助，学生在课前或课外利用碎片化的时间对知识单元进行线上自主学习，因此线下教学过程中，教师授课重点不再是讲授虚拟现实技术的基础知识，而是侧重于以下几个方面讲解与引导。
（1）通过具有实用性和关联性的应用案例辅助知识学习与应用，“案例驱动，精讲多练”贯穿整个教学过程。在线下教学过程中，先对教学内容重新进行了归纳，将重点、难点分解到各个案例中，由浅入深地引导学生学习与练习，培养分析问题、解决问题的能力，实现课程目标。
（2）将任务驱动教学法纳入线下实验教学。每一个实验对应实际虚拟现实项目（或相对独立的一部分）。学生按照实际开发流程去完成，最终以作品形式提交实验结果。学生在此过程中，对相关技术进行探讨，运用学习能力解决遇到问题，巩固所学知识，培养学生学习能力和项目开发能力，使学生逐渐掌握对复杂数字媒体工程问题进行预测、仿真和模拟的能力。
（3）课堂变成了师生之间、学生与学生之间互动的场所，包括网上答疑、小组讨论、合作探究、随堂测试等，以及经常性地举办学生作品展览。通过这些方式营造学习氛围，提高学习兴趣，提升学生参与感，培养荣誉感，从而达到教育效果。
3.3多元化、过程化评价体系
OBE注重建立科学的教学评价机制，强调明确而清晰的学习结果和客观证据[9]。OBE教学过程证据包括包括考试、小测试、考勤、小组讨论、课堂活跃的程度、小组项目成果等所有表现学生能力成长的碎片信息，都需要保留下来作为学生能力评价的依据[10]。
虚拟现实技术课程采用多元化、过程化的考核方式取代“期末一张卷”这种单一考核方式。以2020上学期为例，课程总成绩=期末成绩*0.5+9次随堂测试*0.15+2个集体项目（按组计成绩）*0.15+实验*0.10+7次作业*0.10。
通过多元化考核方式不仅考核学生对基础知识掌握，而且考核其综合应用能力；通过过程化考核方式，持续刺激学生学习积极性和参与性，不断衡量和纠正教学过程；通过多元化的考核方式，强化对学生解决复杂工程能力培养。这种考核方式改革也与上述OBE工程教育理念一致，着重关注学生学习过程和效果，用目标和指标来衡量和推进教学工作。
4教改实施过程与效果评价
4.1实施过程
虚拟现实技术课程教学改革实施过程大致分为准备、实施和反馈与持续改进三个阶段。
（1）准备阶段
课程组依靠学校引进的清华教育研究院研发的毕博网络教学综合平台，构建了较为完整的课程资源，包括教学视频、答疑讨论、课程作业、课程问卷、课件、实验、在线测试、拓展资源、移动APP等诸多功能，为课程教学改革实施做好准备。
（2）实施阶段
在这一阶段，教师根据教学大纲编写执行大纲，编制教学日历，实验内容与要求，按照教学执行大纲和教学日历实施线上教学和线下教学。教师需要按照OBE教学要求，执行并提交教学过程中的客观证据，主要是学生线上学习数据、网上互动、在线测试、教研活动记录等。学生在教师指导下，完成课前线上学习、在线测试、课程作业、教学评价等。
（3）反馈与持续改进
通过对课程达成度进行定量分析，以及教学资料检查、学生问卷、客观证据统计分析等技术处理，形成课程统计分析报告，最后提交持续改进意见。在此阶段最主要是达成度分析和持续改进意见。
4.2效果分析与持续改进
为了定量分析、评价虚拟现实技术课程教学改革效果，课程组采用工程教育专业认证达成度计算公式计算了课程目标达成度。表2为2019-2020第1学期虚拟现实课程目标达成度情况。
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依据表2中虚拟现实技术课程目标达成度数据，对课程教学改革效果分析如下：
（1）课程目标1达成度90.4%，比上一轮达成度明显增加。课程目标1主要培养学生三维建模应用能力。说明学生较好地掌握和使用三维建模基本知识、常用方法及其应用场景，能够使用常用三维建模专业软件进行3D建模应用系统的设计和开发。在教学过程中，借助7次随堂测验、7次作业，持续对学生学习效果进行检查反馈。这种方式对学生约束力明显、及时、持续，让学生时刻绷紧学习弦。从实际效果看，提前把本课程考核方法跟同学讲清楚，学生对按章节组织的随堂测验非常重视，对实现课程目标1，以及调动学生参与性、学习热情持续性都有明显效果。
（2）课程目标2达成度为83.1%，比上一轮达成度略有上升，但较课程目标1明显偏低。课程目标2主要培养学生VR设计与实现能力。表明学生虽然基本掌握虚拟现实技术的基础知识、基本原理，但还需要进一步加强对复杂工程问题分析和设计能力。
5结束语
针对虚拟现实技术教学过程中出现的问题，借鉴OBE教育理念，结合虚拟现实技术课程特点，从教学大纲、教学模式、评价体系等方面进行课程教学改革，形成以产出为导向的教学、评价及反馈体系。
通过对达成度数据分析，可以看出教学改革达到了预期教改目标。OBE教育理念注重通过周期性评价，持续改进质量，保障教学过程达成培养目标和学习结果要求。依据虚拟现实技术课程目标达成度，形成如下两点持续改进意见。
（1）在下轮教学实践中继续坚持过程性考核，以过程性考核促动学习，以过程性考核持续激发学习热情，以过程性考核增强学生课程参与感。
（2）从达成度分析，课程目标2的达成度相对最低，综合教学资料记录，学生问卷，反映出VR设计与实现是学生学习一个薄弱点，今后需要充分利用好线上学习资源，加大学生线上自学时间，并通过分组方式完整实现几个案例，以此增强学生对课程认同感，提高课程参与性。
参考文献
[1]乐小燕.数字媒体专业中游戏专业课程的教学模式探讨[J].科技创新导报.2016,13(24):134-135.
[2]萧琳.成果导向教育理念下高校评教的改革与实践综述[J].大学教育.2019,19:135-137.
[3]张晓燕,张路纲,蓝波.基于OBE理念的电子工程设计课程改革[J].大学教育.2021,5：76-78.
[4]习海旭.工程教育专业认证视角下虚拟现实开发人才的培养[J].中国多媒体与网络教学学报,2019(8):136-137,140.
[5]乐小燕,代俊雅,郑海滨.“新工科”背景下虚拟现实课程的智慧教学模式[J]办公自动化杂志,2021.6:8-10.
[6]刘佰龙.工程教育认证下“Android应用开发技术”课程改革初探[J].科教文汇，2019(10):92-95.
[7]霍聪,耿楠楠.基于OBE教育理念的“JavaScript技术”课程教学改革研究[J].无线互联科技2021.3(6):152-153.
[8]鲁峰.航空发动机控制原理”课程混合式教学方法研究[J].工业和信息化教育2021(6):39-43.
[9]张延亮,康国栋,周清平.工程教育认证标准视角下软件工程专业课程教学改革探索与实践—以“C语言程序设计基础”课程为例[J].煤炭高等教育.2018.9,36(5):117-121.
[10]王怡,黄瑞枫.工程教育专业认证视域下导师-辅导员协同育人工作探究[J].创新与创业教育.2018(3):116-119.
[基金项目]
项目来源：2020烟台大学教学改革项目，VR/AR创新创业人才培养实践（项目编号：jyxm2020025）
项目来源：教育部高等教育司2019年第二批产学合作协同育人项目，“U+Space智能制造仿真平台”（项目编号：201902104011）
第一作者简介：李瑞旭，男，副教授，liruixu@126.com。烟台大学教师，从事物联网、人工智能的研究与教学。
第二作者简介：姜远明，男，副教授，烟台大学教师。