5G+XR賦能職業學院人才培養研究

楊慶虎 楊再盛

摘要：5G是一種新型的無線通信技術，XR是AR、VR、MR等多種技術的綜合應用。5G與XR的融合可以為職業學院人才的培養提供強大的支持。本文分析了5G與XR的概念、特點和應用場景，以及傳統教學模式存在的問題和不足，并基于5G+XR技術構建了職業院校智慧教學環境，同時以“A職業院校應用5G+XR技術后對人才培養質量提升作用”為案例進行說明，以期能夠為5G+XR技術支持職業教育人才培養提供參考。

關鍵詞：5G；XR；職業院校；人才培養

中圖分類號：G434 ?文獻標識碼：A ?論文編號：1674-2117（2024）11-0107-03

引言

人工智能、5G、大數據、虛擬現實等技術的發展和進步促使教學方法和教學形式發生變革。隨著國家對職業教育的不斷重視，職業教育也正朝著智慧教育方向邁步前進。XR（Extended Reality）即拓展現實，是一種融合了多種技術的技術平臺，它將計算機圖形學、立體顯示技術、實時三維定位與跟蹤技術、傳感技術以及人機交互等多種新興技術進行有機融合，給用戶帶來更具沉浸感的體驗。XR的應用場景有三維虛擬現實場景、AR眼鏡、AR手持設備、VR頭盔、VR眼鏡、MR一體機等，可以應用在游戲、教育、醫療等領域。

傳統的教學往往需要在線下進行，如通過觀看視頻、圖片、文字等形式來學習。5G+XR教學能夠實現虛擬場景與現實環境的疊加，能夠為用戶提供身臨其境的沉浸式體驗，并且可以實現實時互動，促進學生和教師之間的交流，對學生來說是一種全新的教學方式。通過5G+XR教學場景的應用可以提高課堂教學效率、質量和學生的學習興趣。

傳統教學模式問題分析

在傳統的教學模式中，教師的主要任務是傳授知識，學生是知識的接受者，這兩種角色被簡單地劃分為“教”與“學”，因此在傳統教學模式中教師教的內容與學生學的內容是統一的。然而，這種模式并不能真正地實現教育公平和做到因材施教，其原因有以下幾個方面：

一是，在傳統教學中，教師與學生之間是一種單向的信息傳遞關系，學生只有通過教師的講解才能對知識有整體的把握。教師在授課過程中也只注重對知識內容的講解與傳授，忽略了對學生思維方式的引導與培養。教師對學生的學習狀態和學習情況難以做到及時了解與掌握，也無法根據學生在學習中存在的問題及時調整教學策略，從而使教學質量得不到保證。

二是，在傳統教學模式下，教學內容、教學方法等缺乏創新，教學過程中不能充分地調動學生學習的積極性和主動性，學生往往是為了學習而學習，并不能將學習活動內化于心、外化于行，變要我學為我要學，從而影響了學生綜合素質的提高。

三是，在傳統教學模式下，教師對學生評價的主要依據是考試成績，評價內容單一，評價方式簡單，缺乏學生德、智、體、美、勞等綜合素質與能力方面的評價。

四是，在傳統教學模式下，教師只能憑自己的教學經驗進行教學，而沒有更多的學習、反思與借鑒。同時，傳統教學還受設備、安全等因素的限制，減少了學生的學習機會和動手機會。例如，計算機中的光纖融合，由于部分學校沒有這方面的設備，學生只能學習理論知識，而不能動手實踐；再如，部分化學實驗，由于有毒或高危，部分學校為了安全僅開展理論講授，取消了實驗教學。

基于5G+XR的教學模式構建

1.整體規劃

教學模型中的要素包括教學資源、教學環境、教學平臺、師資隊伍等。5G+XR模式是基于5G網絡的強大功能，將虛擬現實技術與AR、VR、MR技術相結合，應用于教育領域，利用AR、VR、MR技術輔助教學，使教師可以突破時間和空間的限制，更加靈活地組織課堂教學活動，有效提升學習效率。通過5G+XR賦能職業教育，讓學生在虛擬環境中進行體驗式學習，從而加深對知識點的理解，形成更深刻的體驗，使學生進入沉浸式學習。

2.A職業院校智慧教學環境建設

（1）5G環境建設

A職業院校完成了“5G+智慧教學環境”建設，利用5G網絡和云平臺，搭建“云課堂”，并結合4K超高清直播實現5G+VR教學應用，為師生提供了一種全新的教育學習體驗。利用5G網絡高速率、低延時、大連接等特點，可實現學生通過手機、平板等設備實時觀看教學視頻及遠程實時互動交流。在該院校的5G+智慧教學環境中，除了教師遠程授課外，還運用VR技術為學生提供了身臨其境的虛擬仿真實訓場景，實現了“虛擬實訓室+云課堂”的教學模式，提高了學生的實踐能力，有效彌補了傳統課堂教學的不足。

（2）5G+XR智慧教室建設

智慧教室以5G網絡為基礎，通過XR技術打造一種沉浸式、交互式教學環境。在這樣的教學環境下，學生可以通過XR技術在虛擬世界中進行各種體驗，如通過VR眼鏡身臨其境地體驗歷史事件和歷史人物，也可以進行各種創意性實驗操作。

A職業院校5G+XR智慧教室建設主要包括以下幾個方面：①網絡環境建設。通過部署5G網絡，為教學提供5G高速移動數據接入服務。②設備配置。5G網絡可支持多種終端接入。③互動教學。基于5G網絡的互動教學系統，通過交互式的教學內容、智能交互課件等實現師生互動。④管理系統。5G智慧教室管理系統，實現對5G網絡的控制管理，包括數據采集、監控、告警、日志等功能。⑤監控中心。采用高清攝像機+高清大屏幕拼接技術實現對教室內設備運行情況、學生學習情況等的實時監控。

5G+XR的智慧教室能夠實現以下功能：①支持移動學習和泛在學習，可以根據教師上課內容實時地創建移動學習環境；②支持多種形式的教學，包括基于VR/AR技術、AR/VR技術以及智慧教室平臺等；③支持多終端接入，包括平板電腦、手機、計算機等；④支持與互聯網連接，實現遠程教育和在線教學；⑤支持校園內多點教學，包括班級之間的多點互動教學、學生與學生之間的多點互動教學等。

3.教學應用

5G技術加上基于云渲染的云XR平臺，可實現高質量、低延時的XR內容在線制作。其性能表現取決于云渲染平臺的性能、網絡傳輸速度和視頻編解碼等方面。A職業院校基于5G網絡環境、XR教室和XR云渲染平臺提供了一種全新的教學模式，從根本上解決了傳統教學中“互動難、體驗差、實訓環境不足”的難題，它不僅實現了VR/AR設備與PC之間的互聯互通，還讓XR教學內容以更豐富、更生動的形式呈現給學生。

5G+XR教學模式融合了線上線下教學。課前，通過5G網絡將前測、視頻教學資料等傳給學生，學生可借助手機、平板、電腦等移動設備，隨時隨地在虛擬環境中完成學習任務。課中，教師基于線上線下融合，借助5G網絡將VR技術融入課堂教學，通過虛擬仿真技術，讓學生身臨其境地感受真實的場景，實現“所見即所得”。課后，學生借助5G+XR教學平臺完成知識拓展、仿真考核、交流總結。

教學應用成果案例分析

1.學生學習滿意度

引入5G+XR教學，可以極大程度地提高學生學習滿意度。一方面，5G網絡速度快、穩定，可以保證學生在進行XR教學時能夠流暢地體驗，避免了因為網絡問題造成的卡頓和延遲，讓學生更加專注于學習內容。另一方面，XR設備可以為學生帶來更加真實、立體的學習體驗，如可以將抽象的概念或知識點轉化為可視可感的形式，讓學生更加深刻地理解和記憶。此外，通過XR教學，學生可以更加積極地參與課堂互動，增強了教學的趣味性和實用性，提高了學生的參與度和學習效率。這些都能讓學生感到學習更加有趣、有意義，從而提高學生學習滿意度。

2.學生就業率和就業質量

引入5G+XR教學，可以提高學生就業質量。首先，5G和XR技術具有前瞻性和創新性，能夠為學生提供更多的就業機會和發展空間。其次，通過5G和XR教學，學生可以接觸到更多實際應用場景，了解最新最前沿的技術和行業趨勢，掌握更加實用的職業技能和知識，增強了就業競爭力和市場需求度。此外，XR教學還可以幫助學生提高創新思維和問題解決能力，培養團隊協作和溝通能力，增強學生的綜合素質和職業素養，使其能夠更好地適應和應對未來職場的挑戰。

3.教學科研成果

引入5G和XR技術，對科研工作也將起到巨大的助力作用。首先，5G的高速網絡可以支持更快速、更便捷的數據傳輸和處理，有利于教師進行更加高效、精準的實驗和數據分析。其次，XR技術可以幫助教師實現虛擬實驗和仿真展示，有效降低實驗成本和風險，提高實驗效率和質量，并且可以展示更加生動直觀的實驗結果。此外，XR技術還可以支持科研團隊遠程協作和會議，方便多個地點的專家及時交流與協作，促進知識和經驗的分享和創新。

結語

5G+XR技術的結合可以為職業學院的人才培養提供強大支持。借助5G+XR技術，職業學院還可以在課程開發、實習體驗等方面探索更多創新應用，以更好地培養學生的職業素養和實踐能力，使其能更好地適應未來職業市場的需求。5G與XR技術的融合，將助力職業教育再上新臺階。

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作者簡介：楊慶虎（1978.4—），男，漢族，云南騰沖人，畢業于貴州大學，碩士，職稱副教授，研究方向為數據庫、網站建設；楊再盛（1984.1—），男，土家族，貴州貴陽人，畢業于貴州大學，本科，職稱講師、軟件設計師，研究方向為程序設計語言教學與研究。