楊慶虎 楊再盛

摘要：5G是一種新型的無(wú)線通信技術(shù)，XR是AR、VR、MR等多種技術(shù)的綜合應(yīng)用。5G與XR的融合可以為職業(yè)學(xué)院人才的培養(yǎng)提供強(qiáng)大的支持。本文分析了5G與XR的概念、特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景，以及傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問題和不足，并基于5G+XR技術(shù)構(gòu)建了職業(yè)院校智慧教學(xué)環(huán)境，同時(shí)以“A職業(yè)院校應(yīng)用5G+XR技術(shù)后對(duì)人才培養(yǎng)質(zhì)量提升作用”為案例進(jìn)行說明，以期能夠?yàn)?G+XR技術(shù)支持職業(yè)教育人才培養(yǎng)提供參考。

關(guān)鍵詞：5G；XR；職業(yè)院校；人才培養(yǎng)

中圖分類號(hào)：G434 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?論文編號(hào)：1674-2117（2024）11-0107-03

引言

人工智能、5G、大數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步促使教學(xué)方法和教學(xué)形式發(fā)生變革。隨著國(guó)家對(duì)職業(yè)教育的不斷重視，職業(yè)教育也正朝著智慧教育方向邁步前進(jìn)。XR（Extended Reality）即拓展現(xiàn)實(shí)，是一種融合了多種技術(shù)的技術(shù)平臺(tái)，它將計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、立體顯示技術(shù)、實(shí)時(shí)三維定位與跟蹤技術(shù)、傳感技術(shù)以及人機(jī)交互等多種新興技術(shù)進(jìn)行有機(jī)融合，給用戶帶來更具沉浸感的體驗(yàn)。XR的應(yīng)用場(chǎng)景有三維虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景、AR眼鏡、AR手持設(shè)備、VR頭盔、VR眼鏡、MR一體機(jī)等，可以應(yīng)用在游戲、教育、醫(yī)療等領(lǐng)域。

傳統(tǒng)的教學(xué)往往需要在線下進(jìn)行，如通過觀看視頻、圖片、文字等形式來學(xué)習(xí)。5G+XR教學(xué)能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬場(chǎng)景與現(xiàn)實(shí)環(huán)境的疊加，能夠?yàn)橛脩籼峁┥砼R其境的沉浸式體驗(yàn)，并且可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)互動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生和教師之間的交流，對(duì)學(xué)生來說是一種全新的教學(xué)方式。通過5G+XR教學(xué)場(chǎng)景的應(yīng)用可以提高課堂教學(xué)效率、質(zhì)量和學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

傳統(tǒng)教學(xué)模式問題分析

在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，教師的主要任務(wù)是傳授知識(shí)，學(xué)生是知識(shí)的接受者，這兩種角色被簡(jiǎn)單地劃分為“教”與“學(xué)”，因此在傳統(tǒng)教學(xué)模式中教師教的內(nèi)容與學(xué)生學(xué)的內(nèi)容是統(tǒng)一的。然而，這種模式并不能真正地實(shí)現(xiàn)教育公平和做到因材施教，其原因有以下幾個(gè)方面：

一是，在傳統(tǒng)教學(xué)中，教師與學(xué)生之間是一種單向的信息傳遞關(guān)系，學(xué)生只有通過教師的講解才能對(duì)知識(shí)有整體的把握。教師在授課過程中也只注重對(duì)知識(shí)內(nèi)容的講解與傳授，忽略了對(duì)學(xué)生思維方式的引導(dǎo)與培養(yǎng)。教師對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)和學(xué)習(xí)情況難以做到及時(shí)了解與掌握，也無(wú)法根據(jù)學(xué)生在學(xué)習(xí)中存在的問題及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略，從而使教學(xué)質(zhì)量得不到保證。

二是，在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等缺乏創(chuàng)新，教學(xué)過程中不能充分地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，學(xué)生往往是為了學(xué)習(xí)而學(xué)習(xí)，并不能將學(xué)習(xí)活動(dòng)內(nèi)化于心、外化于行，變要我學(xué)為我要學(xué)，從而影響了學(xué)生綜合素質(zhì)的提高。

三是，在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，教師對(duì)學(xué)生評(píng)價(jià)的主要依據(jù)是考試成績(jī)，評(píng)價(jià)內(nèi)容單一，評(píng)價(jià)方式簡(jiǎn)單，缺乏學(xué)生德、智、體、美、勞等綜合素質(zhì)與能力方面的評(píng)價(jià)。

四是，在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，教師只能憑自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)，而沒有更多的學(xué)習(xí)、反思與借鑒。同時(shí)，傳統(tǒng)教學(xué)還受設(shè)備、安全等因素的限制，減少了學(xué)生的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)和動(dòng)手機(jī)會(huì)。例如，計(jì)算機(jī)中的光纖融合，由于部分學(xué)校沒有這方面的設(shè)備，學(xué)生只能學(xué)習(xí)理論知識(shí)，而不能動(dòng)手實(shí)踐；再如，部分化學(xué)實(shí)驗(yàn)，由于有毒或高危，部分學(xué)校為了安全僅開展理論講授，取消了實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

基于5G+XR的教學(xué)模式構(gòu)建

1.整體規(guī)劃

教學(xué)模型中的要素包括教學(xué)資源、教學(xué)環(huán)境、教學(xué)平臺(tái)、師資隊(duì)伍等。5G+XR模式是基于5G網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)大功能，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與AR、VR、MR技術(shù)相結(jié)合，應(yīng)用于教育領(lǐng)域，利用AR、VR、MR技術(shù)輔助教學(xué)，使教師可以突破時(shí)間和空間的限制，更加靈活地組織課堂教學(xué)活動(dòng)，有效提升學(xué)習(xí)效率。通過5G+XR賦能職業(yè)教育，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中進(jìn)行體驗(yàn)式學(xué)習(xí)，從而加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，形成更深刻的體驗(yàn)，使學(xué)生進(jìn)入沉浸式學(xué)習(xí)。

2.A職業(yè)院校智慧教學(xué)環(huán)境建設(shè)

（1）5G環(huán)境建設(shè)

A職業(yè)院校完成了“5G+智慧教學(xué)環(huán)境”建設(shè)，利用5G網(wǎng)絡(luò)和云平臺(tái)，搭建“云課堂”，并結(jié)合4K超高清直播實(shí)現(xiàn)5G+VR教學(xué)應(yīng)用，為師生提供了一種全新的教育學(xué)習(xí)體驗(yàn)。利用5G網(wǎng)絡(luò)高速率、低延時(shí)、大連接等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)學(xué)生通過手機(jī)、平板等設(shè)備實(shí)時(shí)觀看教學(xué)視頻及遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)互動(dòng)交流。在該院校的5G+智慧教學(xué)環(huán)境中，除了教師遠(yuǎn)程授課外，還運(yùn)用VR技術(shù)為學(xué)生提供了身臨其境的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)了“虛擬實(shí)訓(xùn)室+云課堂”的教學(xué)模式，提高了學(xué)生的實(shí)踐能力，有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)課堂教學(xué)的不足。

（2）5G+XR智慧教室建設(shè)

智慧教室以5G網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，通過XR技術(shù)打造一種沉浸式、交互式教學(xué)環(huán)境。在這樣的教學(xué)環(huán)境下，學(xué)生可以通過XR技術(shù)在虛擬世界中進(jìn)行各種體驗(yàn)，如通過VR眼鏡身臨其境地體驗(yàn)歷史事件和歷史人物，也可以進(jìn)行各種創(chuàng)意性實(shí)驗(yàn)操作。

A職業(yè)院校5G+XR智慧教室建設(shè)主要包括以下幾個(gè)方面：①網(wǎng)絡(luò)環(huán)境建設(shè)。通過部署5G網(wǎng)絡(luò)，為教學(xué)提供5G高速移動(dòng)數(shù)據(jù)接入服務(wù)。②設(shè)備配置。5G網(wǎng)絡(luò)可支持多種終端接入。③互動(dòng)教學(xué)。基于5G網(wǎng)絡(luò)的互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)，通過交互式的教學(xué)內(nèi)容、智能交互課件等實(shí)現(xiàn)師生互動(dòng)。④管理系統(tǒng)。5G智慧教室管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)的控制管理，包括數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、告警、日志等功能。⑤監(jiān)控中心。采用高清攝像機(jī)+高清大屏幕拼接技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)教室內(nèi)設(shè)備運(yùn)行情況、學(xué)生學(xué)習(xí)情況等的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

5G+XR的智慧教室能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能：①支持移動(dòng)學(xué)習(xí)和泛在學(xué)習(xí)，可以根據(jù)教師上課內(nèi)容實(shí)時(shí)地創(chuàng)建移動(dòng)學(xué)習(xí)環(huán)境；②支持多種形式的教學(xué)，包括基于VR/AR技術(shù)、AR/VR技術(shù)以及智慧教室平臺(tái)等；③支持多終端接入，包括平板電腦、手機(jī)、計(jì)算機(jī)等；④支持與互聯(lián)網(wǎng)連接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教育和在線教學(xué)；⑤支持校園內(nèi)多點(diǎn)教學(xué)，包括班級(jí)之間的多點(diǎn)互動(dòng)教學(xué)、學(xué)生與學(xué)生之間的多點(diǎn)互動(dòng)教學(xué)等。

3.教學(xué)應(yīng)用

5G技術(shù)加上基于云渲染的云XR平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、低延時(shí)的XR內(nèi)容在線制作。其性能表現(xiàn)取決于云渲染平臺(tái)的性能、網(wǎng)絡(luò)傳輸速度和視頻編解碼等方面。A職業(yè)院?；?G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、XR教室和XR云渲染平臺(tái)提供了一種全新的教學(xué)模式，從根本上解決了傳統(tǒng)教學(xué)中“互動(dòng)難、體驗(yàn)差、實(shí)訓(xùn)環(huán)境不足”的難題，它不僅實(shí)現(xiàn)了VR/AR設(shè)備與PC之間的互聯(lián)互通，還讓XR教學(xué)內(nèi)容以更豐富、更生動(dòng)的形式呈現(xiàn)給學(xué)生。

5G+XR教學(xué)模式融合了線上線下教學(xué)。課前，通過5G網(wǎng)絡(luò)將前測(cè)、視頻教學(xué)資料等傳給學(xué)生，學(xué)生可借助手機(jī)、平板、電腦等移動(dòng)設(shè)備，隨時(shí)隨地在虛擬環(huán)境中完成學(xué)習(xí)任務(wù)。課中，教師基于線上線下融合，借助5G網(wǎng)絡(luò)將VR技術(shù)融入課堂教學(xué)，通過虛擬仿真技術(shù)，讓學(xué)生身臨其境地感受真實(shí)的場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)“所見即所得”。課后，學(xué)生借助5G+XR教學(xué)平臺(tái)完成知識(shí)拓展、仿真考核、交流總結(jié)。

教學(xué)應(yīng)用成果案例分析

1.學(xué)生學(xué)習(xí)滿意度

引入5G+XR教學(xué)，可以極大程度地提高學(xué)生學(xué)習(xí)滿意度。一方面，5G網(wǎng)絡(luò)速度快、穩(wěn)定，可以保證學(xué)生在進(jìn)行XR教學(xué)時(shí)能夠流暢地體驗(yàn)，避免了因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)問題造成的卡頓和延遲，讓學(xué)生更加專注于學(xué)習(xí)內(nèi)容。另一方面，XR設(shè)備可以為學(xué)生帶來更加真實(shí)、立體的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，如可以將抽象的概念或知識(shí)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為可視可感的形式，讓學(xué)生更加深刻地理解和記憶。此外，通過XR教學(xué)，學(xué)生可以更加積極地參與課堂互動(dòng)，增強(qiáng)了教學(xué)的趣味性和實(shí)用性，提高了學(xué)生的參與度和學(xué)習(xí)效率。這些都能讓學(xué)生感到學(xué)習(xí)更加有趣、有意義，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)滿意度。

2.學(xué)生就業(yè)率和就業(yè)質(zhì)量

引入5G+XR教學(xué)，可以提高學(xué)生就業(yè)質(zhì)量。首先，5G和XR技術(shù)具有前瞻性和創(chuàng)新性，能夠?yàn)閷W(xué)生提供更多的就業(yè)機(jī)會(huì)和發(fā)展空間。其次，通過5G和XR教學(xué)，學(xué)生可以接觸到更多實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，了解最新最前沿的技術(shù)和行業(yè)趨勢(shì)，掌握更加實(shí)用的職業(yè)技能和知識(shí)，增強(qiáng)了就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和市場(chǎng)需求度。此外，XR教學(xué)還可以幫助學(xué)生提高創(chuàng)新思維和問題解決能力，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作和溝通能力，增強(qiáng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和職業(yè)素養(yǎng)，使其能夠更好地適應(yīng)和應(yīng)對(duì)未來職場(chǎng)的挑戰(zhàn)。

3.教學(xué)科研成果

引入5G和XR技術(shù)，對(duì)科研工作也將起到巨大的助力作用。首先，5G的高速網(wǎng)絡(luò)可以支持更快速、更便捷的數(shù)據(jù)傳輸和處理，有利于教師進(jìn)行更加高效、精準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析。其次，XR技術(shù)可以幫助教師實(shí)現(xiàn)虛擬實(shí)驗(yàn)和仿真展示，有效降低實(shí)驗(yàn)成本和風(fēng)險(xiǎn)，提高實(shí)驗(yàn)效率和質(zhì)量，并且可以展示更加生動(dòng)直觀的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。此外，XR技術(shù)還可以支持科研團(tuán)隊(duì)遠(yuǎn)程協(xié)作和會(huì)議，方便多個(gè)地點(diǎn)的專家及時(shí)交流與協(xié)作，促進(jìn)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的分享和創(chuàng)新。

結(jié)語(yǔ)

5G+XR技術(shù)的結(jié)合可以為職業(yè)學(xué)院的人才培養(yǎng)提供強(qiáng)大支持。借助5G+XR技術(shù)，職業(yè)學(xué)院還可以在課程開發(fā)、實(shí)習(xí)體驗(yàn)等方面探索更多創(chuàng)新應(yīng)用，以更好地培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)和實(shí)踐能力，使其能更好地適應(yīng)未來職業(yè)市場(chǎng)的需求。5G與XR技術(shù)的融合，將助力職業(yè)教育再上新臺(tái)階。

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作者簡(jiǎn)介：楊慶虎（1978.4—），男，漢族，云南騰沖人，畢業(yè)于貴州大學(xué)，碩士，職稱副教授，研究方向?yàn)閿?shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)站建設(shè)；楊再盛（1984.1—），男，土家族，貴州貴陽(yáng)人，畢業(yè)于貴州大學(xué)，本科，職稱講師、軟件設(shè)計(jì)師，研究方向?yàn)槌绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言教學(xué)與研究。