2025年《虚拟现实与增强现实引擎渲染及交互技术》课程标准

2/2《虚拟现实与增强现实引擎渲染及交互技术》课程标准课程名称：虚拟现实与增强现实引擎渲染及交互技术课程代码：3230173适用专业：虚拟现实技术应用课程性质：专业方向课学时：50学时（理论：25实践：25）学分：3.0学分一、课程概述（一）课程的地位和作用《虚拟现实与增强现实引擎渲染及交互技术》课程是虚拟现实技术应用专业课程体系中的专业核心课程，是在学习《三维造型技术》、《界面交互设计》、《三维场景设计与表现》、《三维动画制作》等课程的基础上，应用AR、VR原理开发AR、VR实际项目的课程。本课程学习要求了解商业要求独立策划和管理AR、VR项目的开发，掌握软件操作，熟悉AR、VR硬件的SDK，并能应用SDK独立开发AR、VR项目，为后面《虚拟现实专题设计》、《毕业设计》等课程打下坚实的基础，同时本课程也可以作为独立岗位课程，学习本课程后能适应用UNITY3D应用开发策划与制作岗位的职业能力与职业素养的要求。（二）课程设计思路课程设置的依据是根据虚拟现实技术应用开发企业AR、VR项目开发岗位需求面设置的课程，课程内容确定首先是以AR、VR所需要的技能、高职学生喜欢动手实践和对新事物好奇的特点、湖南本土相关产业、具有革命传统以及湖湘文化地域特色、VR、AR开发工程师职业任职资格为依据确定教学内容，本课程是以项目策划与管理要求入手，从VR和AR两条线根据由易入难和工作过程的顺序要求展开教学。本课程是我系与本土虚拟现实企业如真智能科技公司共同开发的课程，在教学过程中，以企业真实工作任务及其工作过程为依据整合、序化教学内容，结合湖南本土地域特色和企业项目设计学习性工作任务，实现教、学、做结合，理论与实践一体化教学。二、培养目标（一）总体目标本课程目标为培养VR、AR企业的渲染师、交互设计师，使其具备扎实的专业能力、整合能力和应变能力，具备较强的专业素质，能胜任AR、VR策划或开发岗位的各项要求。并有一定的创新能力、团队合作精神，成为合格的专业技能人才。（二）具体目标1.知识目标（1）了解VR、AR硬件知识、项目策划与管理知识；（2）熟悉虚拟现实、增强现实的制作流程；（3）懂得内置渲染管线、可编程通用渲染管线、高清渲染管线的工作原理与规律；（4）懂得虚拟现实增强现实交互设计知识、增强现实图像识别技术、砣螺仪技术的工作原理。2.能力目标通过完成虚拟现实与增强现实系列项目开发，学生能运用虚拟拟引擎的渲染技术，交互技术，并能使用虚拟引擎软件，根据虚拟现实项目行业标准，掌握（1）应用不同渲染管线技术呈现项目视觉效果的能力（2）虚拟后期表现能力（3）虚拟现实交互设计与表现能力（4）增强现实交互设计与表现能力3.素质目标：以民族文化精神为主线（1）培养团结协作的团队意识（2）培养文化自信的民族精神（3）培养工匠精神与劳动品德（4）培养探索创新的科技素养（5）培养爱岗敬业的职业道德三、教学内容（一）课程教学安排学习任务（项目）描述、内容排序、要求及学时分配见下表：表1《场景设计与表现》课程教学内容设计表序号学习任务（项目）子任务（项目）教学内容课时数（理论/实践）目的要求（知识点、能力点、素质点）教学方式（教学方法、教学手段）教学场地1VR、AR基础理论虚拟现实①原理②规律③硬件④交互1/0知识点：①虚拟现实工作原理②虚拟现实项目开发规律；能力点：①识别硬件的能力②分辨交互行力的能力；素质点：科技素养、民族意识、爱国精神。多媒体讲授、案例赏析多媒体教室/实训室增强现实①原理②规律③硬件④交互1/0知识点：①增强现实工作原理②增强现实项目开发规律；能力点：①识别硬件的能力②分辨交互行力的能力；素质点：科技素养、民族意识、爱国精神。多媒体讲授、案例赏析多媒体教室/实训室2虚拟引擎渲染技术渲染管线①内置管线②通用管线③高清管线6/4知识点：渲染管线概念、工作原理；能力点：根据不同项目选择不同渲染管线技术；素质点：民族文化、劳动品德。多媒体讲授、案例赏析、项目实践多媒体教室/实训室后期处理①后期特效管理②后期特效设置6/4知识点：光照与特效表现规律；能力点：应用特效表现不同场景素质点：工匠精神。多媒体讲授、案例赏析、项目实践多媒体教室/专业实训室3虚拟现实交互开发凝视交互①光标②射线③交互3/3知识点：凝视交互原理；能力点：应用凝视交互操控项目内容；素质点：工匠精神与民族文化；多媒体讲授、案例赏析、项目实践多媒体教室/专业实训室手柄交互①手柄②按键③交互4/4知识点：键控原理能力点：应用手柄控操控对象，抓、拿、丢、移；素质点：工匠精神与民族文化。多媒体讲授、案例赏析、项目实践多媒体教室/专业实训室4增强现实项目开发图像识别①增强现实原理②增强现实图像数据创建③图像识别交互3/3知识点：增强现实原理能力点：应用图像识别操控3D对象素质点：爱岗敬业、科技创新多媒体讲授、案例赏析、项目实践多媒体教室/专业实训室对象交互①触摸交互②声控交互4/4知识点：触摸与声控原理能力点：应用触摸与声控操控对象素质点：爱岗敬业、科技创新多媒体讲授、案例赏析、项目实践多媒体教室/专业实训室（二）实验（实训）安排课程中开设的实验（实训）教学内容参考下表：表2实验（实训）教学内容标准表（1）实验（实训）项目名称：PC3D项目表现参考学时12实验目的训练以PC为平台的虚拟现实项目应用不同的渲染管现呈现虚拟场景与对象。仪器设备装有Unity或虚幻引擎的高配图形工作站场地要求网络实训内容分别应用内置管线+后期处理、通用管线+后期处理、高清管线+后期处理渲染处理同一场景，比较不同的渲染效果，针对不同管线对硬件的要求，进行分析比较。成果（报告、设计、记录等）写一篇不同管线渲染效果分析的实验报告考核评价①渲染效果……30%；②后期处理……30%；③逻辑清晰……20%；④文本规范……20%。实验（实训）教学内容标准表（2）实验（实训）项目名称：虚拟现实交互项目开发参考学时7实验目的训练虚拟现实交互设计能力仪器设备装有Unity或虚幻引擎的高配图形工作站场地要求网络实训内容凝视交互技术与手柄交互设计在虚拟现实项目中的应用成果（报告、设计、记录等）开发一个具有凝视交互与手柄交互的虚拟现实场景考核评价①凝视交互……40%；②手柄交互……40%③交互合理……20%实验（实训）教学内容标准表（3）实验（实训）项目名称：增强现实交互项目开发参考学时7实验目的训练增强现实交互设计能力仪器设备装有Unity或虚幻引擎的高配图形工作站场地要求网络实训内容图像识别交互技术与设备交互设计在增强现实项目中的应用成果（报告、设计、记录等）开发一个具有图像识别交互与设备交互的虚拟现实场景考核评价①图像识别交互……40%；②设备交互……40%③交互合理……20%四、课程实施建议（一）教材的选用及编写建议教材选用：《VR与AR开发高级教程基于Unity》，作者：吴亚峰刘亚志于复兴，出版社：人民邮电出版社出版时间：2017年01月。本书共分11章，主要讲解了VR和AR的开发和应用，主要内容为：增强现实以及AR工具介绍，Unity开发环境搭建及Vuforia开发环境搭建，Vuforia核心功能，如扫描图片、圆柱体识别、多目标识别、文字识别、云识别、物体识别和案例等，EasyAR开发知识，基于Unity开发VR，CardboardVR开发，三星GearVR应用开发，HTCVive平台VR开发。教材体现任务驱动、实践导向的课程设计思想通过两大综合案例，全面展示ARVR案例开发的过程，符合UNITY3D应用开发岗位职业能力培养的需求，也符合本课程的课程标准要求。（二）教学参考资料推荐建议《VR/AR/MR开发实战》，刘向群，机械工业出版社《VR/AR开发实战》，张克发，机械工业出版社（三）主要教学方法建议将学生作为课程学习的主体，教师作为组织者、引导者、促进者及检查者，根据课程安排、课程特点，将从企业引入项目或者根据湖南特色设定项目。在教学过程中以项目为载体，以任务为驱动，使用相应的信息化教学手段及教学方法，在整个教学过程中通引导学生主动参与、亲身实践、独立思考、合作探究，使学生能顺利完成学习任务。（四）其他教学资源配置《Unity3D应用开发》__中国大学MOOC（慕课）（五）课程教学团队建议从事本课程教学的团队可由专职教师为主、专兼职教师共同组成。教师具体应具备以下基本条件：1.掌握扎实的虚拟现实引擎渲染、虚拟现实、增强现实的理论知识。2.曾在虚拟现实技术应用公司中任职，了解行业规范和需求，具有本专业实际工作经验，实践操作能力强。3.具有较好的表达能力和沟通能力，具有艺术设计专业基础课程教学能力。五、考核评价标准本课程总评成绩分为平时成绩和考试成绩两大部分，以作品展示、技能测试分别作为平时