《虚拟现实技术》教学大纲

《虚拟现实技术》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：08140311课程性质：专业选修课程学分：2.5学分学时：40学时（理论40学时）先修课程：C程序设计A后续课程：移动平台游戏开发适用专业：软件工程开课单位：计算机科学与技术学院一、课程说明本课程是软件工程专业本科学生的专业选修课。本课程从虚拟现实的“3I”特性入手，通过对三维模型与动画导入、虚拟环境构建、行为交互脚本编辑、脚本语言编写，以及脚本语言引擎、渲染引擎的学习，使学生掌握虚拟现实制作的基本思路、方法和技巧，培养学生的实际动手能力和独立思考问题及解决问题的能力，为学生进入虚拟现实领域打下坚实的基础。本课程是一门兼技术性和艺术性的课程，所以在教学中要注重培养学生实际操作能力和艺术审美能力。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：了解虚拟现实技术的内涵、应用领域及发展趋势，了解虚拟现实项目开发流程与要求，理解虚拟现实技术在不同应用场景下的制作方法。课程目标2：具备虚拟现实领域的复合知识结构具备虚拟现实领域的复合知识结构，掌握虚拟现实交互原理及交互制作，制作符合需求的虚拟现实制作方案，掌握虚拟现实技术相关领域的基本创作及研究方法，具备能够在技术与艺术交叉领域开展创新性工作的能力。课程目标3：理解虚拟现实领域的国家标准和行业规范，遵循交互设计行业职业道德和职业素养，掌握虚拟现实技术的基本理论、核心知识，以及在三维模型制作、游戏设计、UI制作、编写脚本等相关领域开展技术研发、应用及内容制作所需的相关背景知识。三、课程目标与毕业要求《虚拟现实技术》课程教学目标对软件工程专业毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度4.研究4.1能够应用专业知识对软件工程领域的复杂工程问题进行调研和分析，明确研究目标，选择研究路线，设计实验方案。课程目标1：了解虚拟现实技术的内涵、应用领域及发展趋势，了解虚拟现实项目开发流程与要求，理解虚拟现实技术在不同应用场景下的制作方法。H5.使用现代工具5.1了解计算机软硬件系统的设计、模拟以及开发等技术、资源与工具的使用原理和方法，并能够理解其局限性。课程目标2：具备虚拟现实领域的复合知识结构具备虚拟现实领域的复合知识结构，掌握虚拟现实交互原理及交互制作，制作符合需求的虚拟现实制作方案，掌握虚拟现实技术相关领域的基本创作及研究方法，具备能够在技术与艺术交叉领域开展创新性工作的能力。M11.项目管理11.2能够将工程管理原理与经济决策方法应用于多学科环境下软件工程的设计、开发与实施过程。课程目标3：理解虚拟现实领域的国家标准和行业规范，遵循交互设计行业职业道德和职业素养，掌握虚拟现实技术的基本理论、核心知识，以及在三维模型制作、游戏设计、UI制作、编写脚本等相关领域开展技术研发、应用及内容制作所需的相关背景知识。M注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点理论学时对应的课程目标1.虚拟现实技术概述1.1虚拟现实的3I特性1.2虚拟现实的应用领域1.3虚拟现实的发展趋势1.4Unity开发环境配置1.5Unity开发基本流程教学要求：了解虚拟现实的3I特性、应用领域及发展趋势；掌握Unity开发环境配置、工作界面和基本流程。重点：虚拟现实的应用领域；虚拟现实技术开发的基本工作流程。难点：虚拟现实开发环境配置。412.C#脚本编写2.1C#编程语言简介2.2C#基本语法2.3数据结构和运算符2.4结构化程序设计2.5类、对象、方法2.6继承、抽象、接口2.7多态教学要求：了解脚本的作用；掌握变量和组件的概念与使用；掌握语句、函数、类的概念与使用；熟练运用自定义函数进行交互脚本编写。重点：条件语句和循环语句，自定义函数。难点：自定义函数。101、23.3D场景的创建3.1地形的创建与编辑3.2灯光的创建与设置3.3天空盒设置教学要求：理解地形在三维世界中的作用；掌握地形的创建与编辑；掌握灯光的创建与设置；掌握天空盒的设置。重点：地形的创建与编辑。难点：灯光的创建与设置。61、24.UI制作与物理系统4.1UI系统简介4.2UI常用组件4.3物理系统4.4物理射线教学要求：熟悉UI的制作流程与规范；掌握文本、菜单、按钮等UI工具的使用；掌握物理系统的使用。重点：UI组件，物理系统碰撞器组件。难点：UI脚本的编写，角色控制器。81、35.动画、音频和特效5.1Unity动画系统5.2Unity音频系统5.3粒子特效5.4拖尾特效教学要求：了解Unity动画系统；掌握Unity音频系统的设置；掌握音频源的使用；掌握粒子特效和拖尾特效的使用。重点：动画控制器，音频源的使用，粒子特效，拖尾特效。难点：动画控制器，粒子特效。826.虚拟现实项目发布6.1Unity的发布平台及发布流程6.2Unity的发布设置教学要求：了解虚拟现实项目的发布平台与发布流程，掌握Unity的开发设置。重点：Unity的开发设置。难点：Unity的开发设置。41、3合计40五、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，采用启发式、讨论式教学和案例教学等，促进学生积极思考，开发学生的潜能，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；以“少而精”为原则，精选教学内容，精讲多练；安排习题课，巩固课堂所学知识；提供灵活的自主学习平台和拓展资源。六、课程资源1.推荐教材：（1）李建,王芳.虚拟现实技术基础与应用(第2版)[M].北京:机械工业出版社.2022.（2）李永亮.虚拟现实交互设计（基于Unity引擎）（微课版）[M].北京:人民邮电出版社.2020.2.参考书： （1）Jeremy，Gibson，Bond著，姚待艳译.游戏设计、原型与开发：基于Unity与C#从构思到实现（第2版）[M].北京:电子工业出版社.2020.（2）苏凯.VR虚拟现实与AR增强现实的技术原理与商业应用[M].北京:机械工业出版社.2017.（3）薛庆文

.Unity3D从入门到精通（视频微课版）[M].北京:电子工业出版社.2021.3.期刊：（1）赵沁平.虚拟现实综述[J].中国科学（F辑:信息科学）,2009,39(01):2-46.（2）丁颖,刘延伟,刘金霞,等.虚拟现实全景图像显著性检测研究进展综述.《电子学报》,2019,第47期.（3）Morélot,GarrigouA,DedieuJ,etal.VirtualRealityforFireSafetyTraining:Influenceofimmersionandsenseofpresenceonconceptualandproceduralacquisition.《Computers&Education》,2021,166(SupplementC):104145.（4）KimDH,KimHM,ParkJS,etal.VirtualRealityHapticSimulatorforEndoscopicSinusandSkullBaseSurgeries.《JournalofCraniofacialSurgery》,2020,PublishAheadofPrint(6):1.（5）张宇翔,任爽.定位技术在虚拟现实中的应用综述[J].计算机科学,2021,48(01):308-318.4.网络资源：（1）unityAssetStore：/（2）灵境——虚拟现实技术的应用：/course/NJU-1207025801（3）慕课网-虚拟现实原理与实践：/course/CUC-1450801239七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表3。表3课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标123过程性考核课堂表现10（1）根据课堂出勤情况和课堂回答问题情况进行考核，满分100分。（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√442线上学习20（1）根据学习通上发布的各章节视音频资源学习进度记录进行考核，满分100分；（2）各章节视音频资源整体评分，按照资源总数百分比比例分配每个资源点的分数，整体评分成绩作为此环节的最终成绩。（3）以线上学习成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√1055作业10（1）主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分；（2）每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√424期末考核60（1）卷面成绩100分，以卷面成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。（2）主要考核虚拟现实技术的应用领域和发展趋势，3D场景的创建，交互脚本的编写，以及UI制作，声音源的设置，粒子的使用和虚拟现实交互开发流程等内容。（3）考试题型为：单选题、判断题、填空题、名词解释题和简答题等。√√√252015合计：100分433126八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以课堂表现、线上学习、作业、期末考试等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：考核总成绩由期末试卷成绩和过程性考核成绩组成。其中：期末试卷成绩为100分（权重60%），试题类型为单选题、判断题、填空题和简答题等类型，试卷中基本知识、基本理论、基本技能的试题分值不超过60%，综合知识考核题目不低于40%；课堂表现、线上学习、作业等过程性考核成绩为100分（权重40%）；过程性考核和考试试题分值分配应与教学大纲各章节的学时基本成比例。2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表4。表4过程性考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60课堂表现25笔记完整，积极参与教学活动，踊跃回答问题，准确率大于90%。笔记完整，认真参与教学活动，回答问题准确率大于80%。笔记不完整，偶尔参与教学活动，回答问题准确率大于70%。上课不认真，上课不记笔记，偶尔参与教学活动。上课不认真，上课不记笔记，不参与教学活动。线上学习50认真观看学习线上教学平台发布的视音频教学资源，学习进度大于90%，积极参与教师发布的主题讨论，答案准确。认真观看学习线上教学平台发布的视音频教学资源，学习进度大于80%，积极参与教师发布的主题讨论，答案基本准确。观看学习线上教学平台