5G+XR赋能职业学院人才培养研究

摘要：5G是一种新型的无线通信技术，XR是AR、VR、MR等多种技术的综合应用。5G与XR的融合可以为职业学院人才的培养提供强大的支持。本文分析了5G与XR的概念、特点和应用场景，以及传统教学模式存在的问题和不足，并基于5G+XR技术构建了职业院校智慧教学环境，同时以“A职业院校应用5G+XR技术后对人才培养质量提升作用”为案例进行说明，以期能够为5G+XR技术支持职业教育人才培养提供参考。关键词：5G；XR；职业院校；人才培养引言人工智能、5G、大数据、虚拟现实等技术的发展和进步促使教学方法和教学形式发生变革。随着国家对职业教育的不断重视，职业教育也正朝着智慧教育方向迈步前进。XR（ExtendedReality）即拓展现实，是一种融合了多种技术的技术平台，它将计算机图形学、立体显示技术、实时三维定位与跟踪技术、传感技术以及人机交互等多种新兴技术进行有机融合，给用户带来更具沉浸感的体验。XR的应用场景有三维虚拟现实场景、AR眼镜、AR手持设备、VR头盔、VR眼镜、MR一体机等，可以应用在游戏、教育、医疗等领域。传统的教学往往需要在线下进行，如通过观看视频、图片、文字等形式来学习。5G+XR教学能够实现虚拟场景与现实环境的叠加，能够为用户提供身临其境的沉浸式体验，并且可以实现实时互动，促进学生和教师之间的交流，对学生来说是一种全新的教学方式。通过5G+XR教学场景的应用可以提高课堂教学效率、质量和学生的学习兴趣。传统教学模式问题分析在传统的教学模式中，教师的主要任务是传授知识，学生是知识的接受者，这两种角色被简单地划分为“教”与“学”，因此在传统教学模式中教师教的内容与学生学的内容是统一的。然而，这种模式并不能真正地实现教育公平和做到因材施教，其原因有以下几个方面：一是，在传统教学中，教师与学生之间是一种单向的信息传递关系，学生只有通过教师的讲解才能对知识有整体的把握。教师在授课过程中也只注重对知识内容的讲解与传授，忽略了对学生思维方式的引导与培养。教师对学生的学习状态和学习情况难以做到及时了解与掌握，也无法根据学生在学习中存在的问题及时调整教学策略，从而使教学质量得不到保证。二是，在传统教学模式下，教学内容、教学方法等缺乏创新，教学过程中不能充分地调动学生学习的积极性和主动性，学生往往是为了学习而学习，并不能将学习活动内化于心、外化于行，变要我学为我要学，从而影响了学生综合素质的提高。三是，在传统教学模式下，教师对学生评价的主要依据是考试成绩，评价内容单一，评价方式简单，缺乏学生德、智、体、美、劳等综合素质与能力方面的评价。四是，在传统教学模式下，教师只能凭自己的教学经验进行教学，而没有更多的学习、反思与借鉴。同时，传统教学还受设备、安全等因素的限制，减少了学生的学习机会和动手机会。例如，计算机中的光纤融合，由于部分学校没有这方面的设备，学生只能学习理论知识，而不能动手实践；再如，部分化学实验，由于有毒或高危，部分学校为了安全仅开展理论讲授，取消了实验教学。基于5G+XR的教学模式构建1.整体规划教学模型中的要素包括教学资源、教学环境、教学平台、师资队伍等。5G+XR模式是基于5G网络的强大功能，将虚拟现实技术与AR、VR、MR技术相结合，应用于教育领域，利用AR、VR、MR技术辅助教学，使教师可以突破时间和空间的限制，更加灵活地组织课堂教学活动，有效提升学习效率。通过5G+XR赋能职业教育，让学生在虚拟环境中进行体验式学习，从而加深对知识点的理解，形成更深刻的体验，使学生进入沉浸式学习。2.A职业院校智慧教学环境建设（1）5G环境建设A职业院校完成了“5G+智慧教学环境”建设，利用5G网络和云平台，搭建“云课堂”，并结合4K超高清直播实现5G+VR教学应用，为师生提供了一种全新的教育学习体验。利用5G网络高速率、低延时、大连接等特点，可实现学生通过手机、平板等设备实时观看教学视频及远程实时互动交流。在该院校的5G+智慧教学环境中，除了教师远程授课外，还运用VR技术为学生提供了身临其境的虚拟仿真实训场景，实现了“虚拟实训室+云课堂”的教学模式，提高了学生的实践能力，有效弥补了传统课堂教学的不足。（2）5G+XR智慧教室建设智慧教室以5G网络为基础，通过XR技术打造一种沉浸式、交互式教学环境。在这样的教学环境下，学生可以通过XR技术在虚拟世界中进行各种体验，如通过VR眼镜身临其境地体验历史事件和历史人物，也可以进行各种创意性实验操作。A职业院校5G+XR智慧教室建设主要包括以下几个方面：①网络环境建设。通过部署5G网络，为教学提供5G高速移动数据接入服务。②设备配置。5G网络可支持多种终端接入。③互动教学。基于5G网络的互动教学系统，通过交互式的教学内容、智能交互课件等实现师生互动。④管理系统。5G智慧教室管理系统，实现对5G网络的控制管理，包括数据采集、监控、告警、日志等功能。⑤监控中心。采用高清摄像机+高清大屏幕拼接技术实现对教室内设备运行情况、学生学习情况等的实时监控。5G+XR的智慧教室能够实现以下功能：①支持移动学习和泛在学习，可以根据教师上课内容实时地创建移动学习环境；②支持多种形式的教学，包括基于VR/AR技术、AR/VR技术以及智慧教室平台等；③支持多终端接入，包括平板电脑、手机、计算机等；④支持与互联网连接，实现远程教育和在线教学；⑤支持校园内多点教学，包括班级之间的多点互动教学、学生与学生之间的多点互动教学等。3.教学应用5G技术加上基于云渲染的云XR平台，可实现高质量、低延时的XR内容在线制作。其性能表现取决于云渲染平台的性能、网络传输速度和视频编解码等方面。A职业院校基于5G网络环境、XR教室和XR云渲染平台提供了一种全新的教学模式，从根本上解决了传统教学中“互动难、体验差、实训环境不足”的难题，它不仅实现了VR/AR设备与PC之间的互联互通，还让XR教学内容以更丰富、更生动的形式呈现给学生。5G+XR教学模式融合了线上线下教学。课前，通过5G网络将前测、视频教学资料等传给学生，学生可借助手机、平板、电脑等移动设备，随时随地在虚拟环境中完成学习任务。课中，教师基于线上线下融合，借助5G网络将VR技术融入课堂教学，通过虚拟仿真技术，让学生身临其境地感受真实的场景，实现“所见即所得”。课后，学生借助5G+XR教学平台完成知识拓展、仿真考核、交流总结。教学应用成果案例分析1.学生学习满意度引入5G+XR教学，可以极大程度地提高学生学习满意度。一方面，5G网络速度快、稳定，可以保证学生在进行XR教学时能够流畅地体验，避免了因为网络问题造成的卡顿和延迟，让学生更加专注于学习内容。另一方面，XR设备可以为学生带来更加真实、立体的学习体验，如可以将抽象的概念或知识点转化为可视可感的形式，让学生更加深刻地理解和记忆。此外，通过XR教学，学生可以更加积极地参与课堂互动，增强了教学的趣味性和实用性，提高了学生的参与度和学习效率。这些都能让学生感到学习更加有趣、有意义，从而提高学生学习满意度。2.学生就业率和就业质量引入5G+XR教学，可以提高学生就业质量。首先，5G和XR技术具有前瞻性和创新性，能够为学生提供更多的就业机会和发展空间。其次，通过5G和XR教学，学生可以接触到更多实际应用场景，了解最新最前沿的技术和行业趋势，掌握更加实用的职业技能和知识，增强了就业竞争力和市场需求度。此外，XR教学还可以帮助学生提高创新思维和问题解决能力，培养团队协作和沟通能力，增强学生的综合素质和职业素养，使其能够更好地适应和应对未来职场的挑战。3.教学科研成果引入5G和XR技术，对科研工作也将起到巨大的助力作用。首先，5G的高速网络可以支持更快速、更便捷的数据传输和处理，有利于教师进行更加高效、精准的实验和数据分析。其次，XR技术可以帮助教师实现虚拟实验和仿真展示，有效降低实验成本和风险，提高实验效率和质量，并且可以展示更加生动直观的实验结果。此外，XR技术还可以支持科