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“全息+5G”技术在职业教育数字化转型中的应用探析

作者:缪 娟   文章来源:本站   点击数:619   发布日期:2023-5-8

摘  要  随着网络技术的发展和远程教育的推广,职业教育的数字化转型正成为一种趋势。当前,全息技术和5G通信技术的开发日趋完善,为促进职业教育数字化转型提供了可行的途径。从技术应用的角度出发,研判“全息+5G”技术在职业教育数字化转型中的作用、应用场景和面临的挑战,充分促进职业教育数字化转型。

关键词  数字化转型;“全息+5G”;职业教育

数字化转型正影响着全球范围内的技术升级,也给教育带来更广阔的发展空间和新机遇。职业院校运用虚拟现实技术、人工智能技术等新技术充分挖掘职业教育的潜能,提升职业教育的质量,并为学生提供更具有竞争力的就业机会。随着技术的不断更新、知识的不断发展和专业技术的应用,传统教育方式难以适应经济社会的高速发展,推动职业教育数字化转型十分紧迫。

一、“全息+5G”技术在职业教育数字化转型中的应用背景

(一)教育数字化转型的特点

教育数字化转型是将传统教育体系进行数字化改造,将信息技术融入教育体系,科学引入网络资源,使其更加便捷高效地满足学习者的需求,更好地实现学习与教学的有效连接,达到更好的教育质量,实现更高的教育效率。[1]

一是突出信息技术的重要地位。教育数字化转型不仅仅是将传统的课堂教学模式转变为网络教学模式,更重要的是将教育模式、课堂教学、学习资源整合到一个以信息技术为基础的全新教育系统中,以实现教育信息化。教育数字化转型涉及到教育者、学习者等多方主体,信息技术在此过程中起着关键作用。

二是强调学习者的自主性。教育数字化转型强调学生个性化,学习者可以根据自身的特点和条件来定制学习内容,培养自主性和自学能力,实现更加科学的教学管理。这可以激发学生的主动性和创造性,鼓励并引导学习者发现、探索、建构新知识。以学生为中心,重视自主学习的责任,加强自我反思、自主调节和解决问题的能力。[2]

三是拓展开放式教育资源。教育数字化转型是将教育资源、过程和结果通过数字技术实现优化,以构建更高效、更便捷、更普及的学习和教育环境。[3]通过普及开放式教育资源,让学生可以自主完成学习任务,提高学生的参与度;通过数字化媒体,实现了跨越空间的学习,大大提高了学习的便捷性和趣味性;开放式教育资源鼓励学习者分享所学知识,从而促进知识的共享,提高优质教育资源的使用效率。

四是利用大数据进行科学分析。教育数字化转型是将传统教育模式转变为基于数字技术的教育模式,利用大数据挖掘信息,开发智能化的学习技术,提高教学质量。移动教育技术可以让学生随时随地使用移动设备进行学习,以更好地构建课堂学习体验与激发学习者的学习兴趣。

(二)“全息+5G”技术促进职业教育数字化转型

“全息+5G”技术是一种可以支持跨空间、跨设备、跨时空的虚拟现实技术,促进“全息+5G”技术在职业教育数字化转型中的应用,可以使职业教育贴近生活,让老师和学生之间形成有效的沟通桥梁。

一是有利于培养职业教育数字化意识和思维。要实现职业教育的数字化转型,须构建开放的教学内容和资源库,以有效地传达知识并促进学习。“全息+5G”技术可以构建全新的教学内容,帮助学生更好地理解复杂的专业知识。例如,通过全息技术,学生可以在虚拟环境中实时的参观实验室、医院、厂房和机器人工厂,以加深对专业和职业的理解。通过5G技术,在学习过程中打破时空界限,学生可以随时随地访问教师的授课资料,研究更多和更深入的学科知识。

二是有利于提升数字化能力和方法。“全息+5G”技术可以改变教育系统的转型。教学系统基于最新的互联网技术,例如IOT、大数据、人工智能等,不仅可以满足学生远程访问课程,有效地提高学习效率,还可以为学校提供管理和统计数据,更好地实现教育内容和教学过程的实时更新。此外,教育系统也可以借助情景感知、智能辅助和学习分析等技术,灵活运用虚拟仿真实验和实践项目,更加强调实践能力的培养。数字化交互下的教学将以学生为中心,以全息和互联网技术为载体,在虚实映射的教学场所中,借助透视化、精准映射的学习内容,以自然交互的互动方式以及全面多维的学习评价,从而为学生创建一个三维、动态、直观的沉浸式课堂。[4]

三是有利于构建智慧教育发展生态。“全息+5G”技术可以让学生进行立体化的在线教学和实践模式。学生可以从不同的角度、距离和空间位置来体验教学环境。5G技术无线移动性强,可以实现远程无线传达,在构建虚拟教室时更加灵活。在改变职业教育教学方式的同时,把传统的教室教学变成在线虚拟教学,能够提供更加直观的教学形式,如虚拟实验室、全息投影等。此外,还可以实现教育资源管理、机器语言处理和分析、数据挖掘等功能,从而促进职业教育的信息化管理水平。

二、“全息+5G”技术在职业教育数字化转型中的应用与挑战

(一)应用场景

全息成像与5G技术作为一种独特的教学媒介应用于教学中,可以通过构建新的教学模式、学习环境,实现理论与实践的充分融合,带给学生交互性更强、画面感更丰富的课堂,促使学生沉浸在相应的环境中实现高效的学习。

一是情境教学,呈现立体教学内容。利用全息技术将专业学科知识在相关设备上生成3D图形,形成立体的教学内容并呈现出来。推进现代信息技术与思政课沉浸式教学的深度融合,发挥思政育人作用。运用多媒体技术将革命纪念馆、革命遗址、文物等红色文化载体以图片、视频、音频、文本等形式存储在计算机系统中,通过计算全息设计呈现出逼真的现实情境,使学生从感官层面进入沉浸式学习。将技术优势融入课堂,在实践性较强的技能型课程中,运用计算全息和网络技术模拟现实情境,让学生置身于场景中,将所学知识内化为技能,提高实际应用能力。

二是空间感知,架构数字交互系统。在全息思政课堂中学生借助传感器等设备与虚拟环境进行交互,教师根据教学内容配有模拟情境、观点分析、热点讨论等,并有针对性地设置互动环节,能体现主要历史人物、历史事件的交互功能,实现了较强的现场感和画面感。教师利用交互式的系统可设置多种形式的互动模式,实现老师与学生、学生与学生之间的互动,潜移默化中培养学生的爱国情怀和文化自信。在英语课堂上通过视频短片场景等手段设置问题情境,学生参与模拟景点讲解、模拟接待外宾服务、外币兑换、模拟地方特色介绍、模拟会场口译演练,使学生成为情境教学的主角。

三是拓展视角,助力沉浸教学模式。以工业制图为例,可以将体积庞大和无法搬到课堂来上的素材应用全息成像展示实物模型体的立体画面,学生可以全方位了解模型的结构,锁定教师制图的每一个细节,教师可以借助全息技术把手中的演示动作清晰、完整地展示出来。将全息技术应用到空间想象能力、形象思维能力和动手能力较强的课程中,使学生成为教学活动的中心,虚实融合的教学创新方式可以将学生带进不同的模拟情境,实现全方位感知的沉浸式学习体验。

四是实践创新,构建虚拟仿真教学。“全息+5G”技术通过计算机算法、多媒体、人工智能、互联网构建真实的虚拟仿真实训环境和实践对象,不仅能实现在实践教学中难以完成的操作,还能满足不同专业学生的实践需求。对智能制造生产线而言,采用虚实结合的实训教学模式,可设计有针对性的实训教学内容,推动实训教学由演示型向研究型转变。例如,针对机械工程专业的学生,侧重于智能制造生产线各功能模块的组成结构、工作原理、工艺方法、虚拟操作等知识,并在实际生产线中进行操作和验证;针对电气、自动化专业的学生,除了进行智能制造生产线各模块的认知和虚拟操作外,还可增加工业机器人控制、各模块电气系统等方面的深度学习。

(二)问题挑战

在职业教育数字化转型的实施过程中,也存在一些挑战和困难,要求职业教育从设备更新、数据安全、教师培训、学生体验以及地区差异等方面进行全面改革。

一是技术更新导致办学成本增加。由于5G技术的普及、虚拟现实扩展(VR/XR)和人工智能等新技术正在迅速发展,“全息+5G”技术的传播环境对硬件的要求更高,意味着必须采用先进的数字技术,进行技术更新就需要购买和更新设备。此外,新技术对教师的专业水平有更高的要求,因此需要通过培训来更好地掌握和应用新技术,这些都将会增加学校的办学成本。

二是数据安全缺乏有效保障机制。“全息+5G”技术采用了大数据、人工智能等技术,运用过程中往往涉及用户数据的采集、存储和处理,数据安全问题是必须面对的一大难题。保护数据安全就是保护隐私安全和国家安全,加快职业教育数字化转型的重点工作就是要建设有效的数据安全保障机制。

三是教师队伍信息化水平有待提升。新技术的到来给职业教育数字化转型带来新机遇的同时,也存在技术应用方面的挑战。从当前情况来看,教师队伍信息化水平有待提升,职业院校应当通过技能培训和交流学习不断提升教师的信息化水平。

四是地区差异制约数字化转型。地区差异是职业教育数字化转型中的最直接的问题,主要体现在教育资源受限。“全息+5G”技术需要大量的高速宽带,而当前宽带环境差异较大,欠发达地区往往缺乏资金投入,影响基础设施建设,从而限制了使用“全息+5G”技术的环境,另外师资力量也不够完善,制约了教学和技术的整体实施。

三、“全息+5G”技术在职业教育数字化转型中的应用建议

(一)加大财政投入,促进教育公平

我国在职业教育领域的创新发展离不开信息技术的支撑,随着人工智能、5G通信等技术的不断创新和发展,全息技术必将得到越来越广泛的运用,为教育数字化转型带来新的活力。首先,各省市需要加大财政资金投入,改善欠发达地区的基础设施,使“全息+5G”技术能够更顺利地在职业教育领域中落地。其次,各地区要重视培养欠发达地区具有潜力的年轻教师,使教师能够紧跟“全息+5G”技术的发展,辅助学生更好地学习。最后,各地区应从推行教学分享机制等方面,提高教学的效率和水平,更好地实施“全息+5G”技术在职业教育中的应用。

(二)健全体制机制,保护数据安全

针对数据安全,职业院校应当采取有效的保障机制。首先,应加强数据安全意识,建立健全技术和管理机制,防止数据泄露和滥用。其次,可借助科技的力量,采用数据加密等技术,有效地保护师生的隐私信息不被非法盗取。最后,可以通过数据备份和定期测试等方式,上好数据“保险锁”,进一步增强信息安全性,以确保数据安全。

(三)加强教师培训,提升信息化水平

由“全息+5G”技术生成的新形态教学方式将成为目前教学模式的重要补充,激发学生主动学习的兴趣,培养学生创新精神和实践能力,教师是责任主体。首先,应重视教师培训,提升教师的应用能力,熟练掌握技术,充分发挥教师的潜能。其次,采取补贴、奖励等方式鼓励教师学习当今先进的科技,提升信息技术水平。最后,为教师提供学习资源和技术支持,帮助他们更好地开展教学。

(四)注重学习体验,实施专业定制

“全息+5G”技术在职业教育数字化转型中的最大挑战是保证教学质量。实施专业定制和创建专业化的教学内容是一项费时费力的工作,要求职业院校采用精准服务,挖掘学生的个性化需求,提供可配置的灵活课程。首先,采用多媒体技术和虚拟现实技术,构建虚实环境,实现社交分享和交流,让学习者实现自我学习。其次,采用云计算技术和算法,构建计算引擎支持深度学习,虚拟化模拟实验室和人工智能技术,帮助自主学习。最后,通过学习数据分析,实时调整学习内容和进程,体验私人定制学习。

参考文献:

[1]怀进鹏.数字变革与教育未来[N].中国教师报,2023-2-15(001).

[2]程光胜.职业教育环境下学习者个性化建模研究[J].职业教育研究,2022(7):68-73.

[3]祝智庭,胡姣.教育数字化转型的本质探析与研究展望[J].中国电化教育,2022(4):1-8+25.

[4]张艳丽,袁磊,王以宁,张海,谭姣连.数字孪生与全息技术融合下的未来学习:新内涵、新图景与新场域[J].远程教育杂志,2020(5):35-43.

(作者单位:无锡职业技术学院)

【责任编辑:江洁】

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