葛蘇慧，高鳳毅，胡 鑫，白成杰

（1.青島工程職業(yè)學院 信息工程學院，山東 青島 266112；2.山東師范大學 信息科學與工程學院，山東 濟南 250358）

1 引言

2019年2月，國務院印發(fā)了《中國教育現(xiàn)代化2035》，強調(diào)教育信息化在推動教育現(xiàn)代化過程中的地位和作用[1]。教育部印發(fā)的《教育信息化2.0行動計劃》明確指出：構建智慧學習支持環(huán)境，推進技術開發(fā)與實踐應用。大力推進智能教育，開展以學習者為中心的智能化教學支持環(huán)境建設[2]，利用智能技術加快推動人才培養(yǎng)模式、教學方法改革，探索泛在、靈活、智能的教育教學新環(huán)境建設與應用模式[3]。伴隨著5G的到來，教育形態(tài)發(fā)生了巨大變化，智慧教育作為5G的重要應用，呈現(xiàn)出多種場景?；?G智慧場景，以大數(shù)據(jù)、云計算、5G、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和VR/AR等核心技術為支撐，將5G移動通信、大數(shù)據(jù)、智能感知等技術與企業(yè)項目真實場景相結合，通過構建智慧化的學習環(huán)境，打造泛在學習、云學習和無縫學習的學習空間，建立高效的5G快速網(wǎng)絡教學體驗，激發(fā)學生的學習興趣，打造沉浸式課堂場景，使教學形式更多樣，教學效果更有效，從而呈現(xiàn)全新的教學新生態(tài)。

為切實促進“工學結合”的人才培養(yǎng)模式改革，構建符合學生個性化學習的沉浸式學習環(huán)境，本文在新一代信息技術特色專業(yè)群——移動通信技術、大數(shù)據(jù)技術、人工智能、信息安全、物聯(lián)網(wǎng)技術、軟件技術六大專業(yè)中，推廣基于5G智慧場景的沉浸式教學創(chuàng)新實踐，將企業(yè)實踐和學校學習無縫銜接，實現(xiàn)“工作崗位分析－典型任務拆解－知識技能重構－教學模式構建－實訓平臺設計”的系統(tǒng)化設計方法[4]。借助5G通信網(wǎng)絡、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術，打造智能化、感知化、泛在化的智慧教育新模式，體驗沉浸式的教學感知，激發(fā)學習者的學習興趣，實現(xiàn)一種智慧場景的新型云平臺教學模式，從而達到預期的教學效果，為基于企業(yè)真實教學場景的教育新模式的實踐創(chuàng)新發(fā)展提供新契機[5]。

2 新一代沉浸式互動教學體系架構

新一代5G+沉浸式互動教學體系架構如圖1所示，包括教室和終端、技術支撐層和應用場景，通過教學大屏、AR/VR頭盔等智能學習終端，利用5G通信、大數(shù)據(jù)、人工智能以及計算機視覺等技術，搭建校內(nèi)學習工場，采用沉浸式教學場景，實現(xiàn)校內(nèi)和企業(yè)遠程互動教學，教學效果由校內(nèi)教師和企業(yè)工程師共同完成，并實現(xiàn)AI智能評測。

圖1 5G+沉浸式互動教學體系架構

（1）打造沉浸式、智能化教育新模式

改變傳統(tǒng)課堂教學模式，利用5G網(wǎng)絡、超清視頻、擴展現(xiàn)實XR、人工智能等新技術，打破校內(nèi)實驗實訓條件與真實企業(yè)工作場景之間的時間和空間壁壘，實現(xiàn)沉浸式、個性化、精細化學習，打造混合式、智能化、泛在式教育新模式。青島工程職業(yè)學院遠程云系統(tǒng)在線實訓平臺如圖2所示。

圖2 遠程云系統(tǒng)在線實訓平臺

（2）探索智慧場景下沉浸式教育新生態(tài)

借助我院已有的校企合作辦學機制特色，拓展實踐教學內(nèi)容的廣度和深度，探索5G智慧場景下基于企業(yè)真實環(huán)境的沉浸式教學模式新范式，打造基于工學結合、可延伸的混合式教學模式，為智慧教育背景下混合式教學模式的改革創(chuàng)新發(fā)展提供參考依據(jù)。校企合作共享共用的U+新工科智慧云實訓平臺如圖3所示。

圖3 U+新工科智慧云實訓平臺

3 5G+賦能智慧教學場景創(chuàng)新研究

3.1 5G+智慧教學場景創(chuàng)新研究策略

5G+智慧教學場景首先要結合企業(yè)真實的項目場景，利用智慧教室、互動白板、云終端等構建校內(nèi)的“學習工場”。以5G為支撐，通過遠程教育云平臺，搭建虛擬空間，實現(xiàn)企業(yè)校內(nèi)互動課堂、工匠講堂、全景課堂和AR虛擬實驗場景，讓學生在校內(nèi)即可感受到企業(yè)的真實工作環(huán)境，為學生提供沉浸式的學習感受?；ヂ?lián)企業(yè)項目和校內(nèi)理論兩個課堂，結合線上、線下混合式學習模式，學生對企業(yè)場景可以感性體驗。5G+智慧教學應用場景如圖4所示。

圖4 5G+智慧教學場景

（1）基于工學結合培養(yǎng)模式，構建“學習工場”。結合企業(yè)與學校雙方需求，對接產(chǎn)業(yè)鏈人才技能標準、基于工學結合的育人體系，構建校內(nèi)學習工場，運用5G、人工智能、虛擬現(xiàn)實等技術手段，打破傳統(tǒng)意義上課堂教學與企業(yè)實踐之間的時間和空間壁壘，讓學生更好地沉浸到虛擬現(xiàn)實教育環(huán)境中，實現(xiàn)智慧教育場景中教學模式的創(chuàng)新發(fā)展。

（2）以5G為支撐，搭建智慧教學應用場景。借助“5G+”虛擬現(xiàn)實教育應用場景，通過自然的交互方式，將抽象的學習內(nèi)容可視化、形象化，構建虛擬空間、構造虛擬場景，為學生提供傳統(tǒng)教學無法實現(xiàn)的沉浸式學習體驗，提升學生獲取知識的主動性，實現(xiàn)更高的知識保留度。

（3）構建“三個課堂”混合式教學模式。利用5G智慧場景及合作企業(yè)的優(yōu)勢資源，打造線上、線下、企業(yè)授課的混合式教學模式，解決校內(nèi)實訓條件與教學目標之間的矛盾?；?G智慧場景建立虛擬學習環(huán)境，可讓學習者足不出戶便可身臨企業(yè)環(huán)境，這種沉浸式的教學場景讓枯燥乏味的課堂教育、在線教育變得生動，讓抽象的知識觸手可及，使學生獲得與企業(yè)真實工程項目一樣的體驗，實現(xiàn)多種資源共享、富媒體互動、集中管理、互聯(lián)互通、靈活智能、共享開放的教學模式[6]。

3.2 5G+智慧教學場景實施路徑

基于與青軟創(chuàng)新科技集團股份有限公司、中國移動青島分公司共建“新一代信息技術產(chǎn)教融合學院”、與華為共建“華為ICT學院”、“華為－青工職院應用型人才創(chuàng)新中心”的校企合作實踐，提出以下改革方案。圖5為5G+智慧教學場景校企聯(lián)合實施的關系結構圖。

圖5 5G+智慧教學場景校企聯(lián)合實施關系結構圖

（1）校企深度融合，構建企業(yè)教學場景。搭建“學習工場”，建設以學習者為中心的智能化教學支持環(huán)境，融合5G網(wǎng)絡、智能感知開放平臺，以真實的企業(yè)工程項目為載體，提供邊緣智能服務，構建智慧學習支撐環(huán)境，開發(fā)立體綜合教學場，探索泛在、無縫、智能的教育教學新環(huán)境應用模式。

（2）借助數(shù)字化技術，推動智慧教學資源庫建設。搭建5G網(wǎng)絡教學平臺，通過整合教育教學資源，建立基于移動互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字化教學環(huán)境。開發(fā)、收集、組織一批豐富的教育教學信息資源，形成智慧教學資源庫。建設智慧教室，錄制高清教學視頻，將5G與云平臺相結合，實現(xiàn)AR/VR應用的運行、渲染、展現(xiàn)和控制。

（3）實施混合式教學模式，推進“課堂革命”。借助5G智慧環(huán)境，在“校企合作、工學結合”人才培養(yǎng)模式的理念下，以深度產(chǎn)教融合培養(yǎng)為主線，推行校內(nèi)校外同步課堂。校內(nèi)課堂傳授基本知識，完成理論學習；企業(yè)課堂完成真實場景訓練，提升實戰(zhàn)技能，從而實現(xiàn)“以學習者為中心”的個性化學習和以企業(yè)深度參與的職業(yè)教育“課堂革命”。

（4）5G技術賦能，構建“虛擬現(xiàn)實+遠程教學”。借助5G網(wǎng)絡技術的支撐，采用遠程智慧教學方法，打造沉浸式學習模式，實現(xiàn)AR虛擬課堂、全景課堂、智慧教室等創(chuàng)新場景，體驗靈活、無縫的移動學習。

4 5G+賦能智慧場景沉浸式教學關鍵技術

5G+賦能的智慧場景沉浸式教學實施過程中，關鍵環(huán)節(jié)為構建泛在的智慧學習支撐環(huán)境，建立校內(nèi)虛擬交互式體驗實訓室，將企業(yè)真實場景引入校內(nèi)，搭建智能在線教育平臺及智能評測系統(tǒng)，用于企業(yè)工程師和教師共同指導學生學習。圖6為基于5G、人工智能、大數(shù)據(jù)及移動計算技術的智慧教學平臺。

圖6 5G+沉浸式智慧教學平臺

（1）構建智慧學習的支撐環(huán)境。加強智慧場景教學模式的頂層設計，推進技術開發(fā)與實踐應用，開展以學習者為中心的智能化教學支持環(huán)境建設，實現(xiàn)多種教學體系資源共享，多媒體智慧教室與在線教學、移動教學緊密結合，建設泛在、靈活、智能的教育教學新環(huán)境。

（2）創(chuàng)新工學結合的育人模式。充分利用5G智慧場景，改變之前學生去企業(yè)實習的現(xiàn)狀，把企業(yè)真實場景引入到校內(nèi)，以學校提供實訓場地為基礎、企業(yè)提供輔助器材為延伸，以企業(yè)工程技術人員和校內(nèi)專任教師共同指導實踐過程為目標，建設校內(nèi)虛擬交互體驗實訓室，利用智能技術加快推動人才培養(yǎng)模式和教學方法的改革。

（3）基于“大數(shù)據(jù)+人工智能”建立教學質量監(jiān)控體系?；诖髷?shù)據(jù)智能在線教育學習平臺，建立以學習者為中心的教育環(huán)境，搭建學情分析、督導評價、預警決策等多種功能于一體的智能教學評測系統(tǒng)。實現(xiàn)課堂教學大數(shù)據(jù)的“伴隨式采集”和“即時化分析”。借助工程教育云平臺，結合校企共同評價機制，將評價反饋的各項數(shù)據(jù)納入教學考評范圍，全面衡量學習質量和效果，將信息化教學理念和機制深度融合，使校企雙方共同完成育人規(guī)劃、評價和反饋。

5 結語

5G+賦能智慧教學場景，引入企業(yè)真實項目環(huán)境，實現(xiàn)沉浸式的教學感知體驗，激發(fā)了學習者的學習興趣，實現(xiàn)了一種智慧場景的新型云平臺教學模式。本文基于工學結合的“學習工場”，充分利用了5G智慧教學場景，幫助學生體驗企業(yè)真實工作場景，使學生提前融入企業(yè)、快速進入工作狀態(tài)，彰顯了高職院?！捌髽I(yè)元素”的育人特色。