5G環(huán)境下公安高等教育信息化教學(xué)模式研究

楊麗娟 劉 枚 王 鵬

（河北公安警察職業(yè)學(xué)院，河北 石家莊 050091）

近年來，信息技術(shù)飛速發(fā)展，其廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域并帶來了前所未有的變革。高等教育也在變革中產(chǎn)生了諸如微課、慕課、智慧課堂等許多新的教學(xué)模式。公安高等教育要適應(yīng)“互聯(lián)網(wǎng)+職業(yè)教育”新要求，實現(xiàn)傳統(tǒng)教育與信息化教育的有機(jī)融合，必須改革現(xiàn)有教學(xué)理念，依托科技信息化手段，創(chuàng)新教學(xué)模式。公安院校教師也應(yīng)全面提升自身信息技術(shù)的應(yīng)用能力，掌握人工智能、虛擬現(xiàn)實等新技術(shù)，會利用大數(shù)據(jù)搜集、儲備教學(xué)資源，在教學(xué)理念和教學(xué)方法以及教學(xué)評價中融入信息化手段。學(xué)校和教師的信息化能力提升必將使公安高等教育的質(zhì)量得到全面提高。

一、公安高等教育教學(xué)模式創(chuàng)新的必要性

（一）順應(yīng)信息化發(fā)展適應(yīng)公安人才培養(yǎng)的需要

2016 年，《教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》提出了“全力推動信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合”的要求；2017年，教育部公布《教育信息化2.0 行動計劃》，積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+教育”發(fā)展。在此背景下越來越多的院校正積極順應(yīng)社會需求，搭載高效快捷的網(wǎng)絡(luò)，調(diào)動學(xué)校、教師、學(xué)生三方互聯(lián)，促進(jìn)信息技術(shù)和智能技術(shù)深度融入教育全過程，力圖構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+”場景下新的教學(xué)體驗，推動改進(jìn)教學(xué)管理。5G 作為新一代移動通信技術(shù)，與人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)融合創(chuàng)新并應(yīng)用到社會各個行業(yè)。公安高等教育如果能開創(chuàng)5G 校園基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)新模式，通過VR/AR 技術(shù)及移動邊緣計算等新技術(shù)，搭建多人互動的教學(xué)平臺，與合作伙伴共同開發(fā)個性化的AR 教材，必將全面提高公安人才培養(yǎng)的水平。

（二）貼近實戰(zhàn)化教學(xué)的需要

目前全國公安院校招錄就業(yè)體制是按需招生、定向就業(yè)，警校學(xué)員基本都是入校即入警，那么，作為預(yù)備警察培養(yǎng)基地的公安院校，日常教學(xué)更應(yīng)當(dāng)貼近實戰(zhàn)，把教學(xué)重點放在實戰(zhàn)能力的培養(yǎng)上。

《教育部關(guān)于職業(yè)院校專業(yè)人才培養(yǎng)方案》指出：“職業(yè)院校教學(xué)應(yīng)強(qiáng)化實踐環(huán)節(jié)，加強(qiáng)實踐性教學(xué)比重；要注重學(xué)用相長、知行合一，著力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。”公安院校是專門培養(yǎng)公安人才的院校，其職業(yè)性較強(qiáng)，教學(xué)中實踐環(huán)節(jié)比重較大，因此加大實戰(zhàn)化教學(xué)力度勢在必行。

然而大多公安院校依然采用傳統(tǒng)的講授加實訓(xùn)的教學(xué)模式，傳統(tǒng)教學(xué)模式講授課內(nèi)容多，實訓(xùn)課比例少，難以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。利用信息技術(shù)可拓展多形式的實戰(zhàn)教學(xué)方式，提升教學(xué)手段與學(xué)生參與程度，能有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。例如開展線上和線下相結(jié)合的實戰(zhàn)教學(xué)模式，不受時空限制而且靈活性強(qiáng)，既充分發(fā)揮學(xué)生自主能動性，同時緩解與實戰(zhàn)脫節(jié)的教學(xué)現(xiàn)狀。

二、基于信息技術(shù)的公安高等教育的創(chuàng)新教學(xué)模式

（一）利用人工智能模擬對抗教學(xué)

人工智能這項新技術(shù)正快速發(fā)展并影響著各行各業(yè)。而在教學(xué)方面，人工智能技術(shù)同樣也可以為老師提供靈活多樣的教學(xué)手段，與學(xué)生互動成為教師的得力“助手”。現(xiàn)在的大學(xué)生乃至以后的大學(xué)生是伴隨信息化發(fā)展成長起來的年輕人，他們熟悉信息技術(shù)、會使用多媒體，利用這一特點改進(jìn)教學(xué)手段勢必激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情。

公安教學(xué)中的一些能力訓(xùn)練，可以利用人工智能開展模擬對抗教學(xué)。在一些游戲軟件的內(nèi)容制作將歷史故事、軍事對抗等引入游戲制作當(dāng)中，創(chuàng)設(shè)故事情境，設(shè)置關(guān)卡，只有闖關(guān)成功才能知道后面的故事情節(jié)。教學(xué)中也可以將一些需要掌握的工作流程、操作手段等教學(xué)內(nèi)容編制成一個個模擬實戰(zhàn)的案例腳本，學(xué)生根據(jù)所學(xué)的案件的基本理論知識、操作程序，在預(yù)設(shè)場景下開展相應(yīng)的偵查破案活動，如果學(xué)員一個環(huán)節(jié)操作不正確就不能進(jìn)入下一環(huán)節(jié)，操作不當(dāng)可以出現(xiàn)相應(yīng)提示，讓學(xué)員可以跟做游戲一樣完成訓(xùn)練，以此來幫助學(xué)生熟悉并掌握操作步驟和規(guī)范，極大提高學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣。例如對犯罪嫌疑人的抓捕的訓(xùn)練，教師可以將多種突發(fā)狀況設(shè)置在軟件中，學(xué)員通過使用計算機(jī)置身案件當(dāng)中應(yīng)對多種突發(fā)事件，以此來提高他們的工作能力。這種訓(xùn)練一方面解決實訓(xùn)場所受限的實際，實現(xiàn)人人可練，時時可練，處處能練的目標(biāo)。另一方面激發(fā)學(xué)員學(xué)習(xí)熱情最大限度提高教學(xué)效果，提升課堂活力，鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。

（二）現(xiàn)代學(xué)徒制融合信息化教學(xué)

公安教育更偏重于職業(yè)教育，職業(yè)教育不僅要求學(xué)員掌握一定理論知識，還要求學(xué)員具備一定的職業(yè)技能，現(xiàn)代學(xué)徒制應(yīng)用在公安高等教育中，符合公安教育人才培養(yǎng)的要求和發(fā)展方向。然而，大多數(shù)公安院校的學(xué)徒制都體現(xiàn)在實習(xí)階段，在學(xué)校的教學(xué)過程中以單純院校教師講授、實訓(xùn)為主，只有最后一學(xué)期的頂崗實習(xí)時才會“拜師學(xué)藝”，接受崗位實踐能力學(xué)習(xí)。2015 年，公安部發(fā)布《關(guān)于實施全國公安院校與公安業(yè)務(wù)部門人員互派“雙千計劃”的通知》后，許多公安院校按照要求穩(wěn)步推進(jìn)“雙師”課堂模式，聘請一些經(jīng)驗豐富、實戰(zhàn)能力強(qiáng)的一線業(yè)務(wù)骨干擔(dān)任學(xué)校教官，大大提高了公安院校的實踐教學(xué)能力和教學(xué)質(zhì)量。但是，即使實踐教官進(jìn)課堂，學(xué)員所接受的公安技能的訓(xùn)練依然不夠，由于場地、儀器、設(shè)備等條件有限，對于實踐技能的掌握模仿依然機(jī)械刻板，公安職業(yè)特征決定其所學(xué)技能不能只是簡單地模仿，要具體案例具體分析，要在實踐中增強(qiáng)其處理事務(wù)能力。因此，現(xiàn)代學(xué)徒制要拓展多種途徑、多種形式實施在教學(xué)各個階段而不僅僅是實習(xí)階段。

基于信息技術(shù)的背景下，特別是5G 環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)資源不斷更新，注入新鮮血液到高等教育領(lǐng)域，現(xiàn)代學(xué)徒制可以做以下更新。1.在入學(xué)后就與公安實戰(zhàn)對接，將學(xué)員按專業(yè)與實戰(zhàn)部門匹配，5-10 人一組與相關(guān)警種的民警師徒搭配，學(xué)員可以利用微信等軟件與師父溝通，請教理論或?qū)嵺`知識，民警可將自己工作中的心得經(jīng)驗及時反饋給學(xué)員，涉及到公安涉密業(yè)務(wù)時可通過公安網(wǎng)進(jìn)行交流。2.在各地設(shè)立校局合作基地，學(xué)員在假期時可到基地學(xué)習(xí)鍛煉，鍛煉經(jīng)歷以學(xué)分的形式計入學(xué)業(yè)總分中，一方面促進(jìn)學(xué)員時間鍛煉積極性，另一方面可緩解基層人員短缺問題。如果出現(xiàn)2020 年上半年疫情時，可使學(xué)員停課不停學(xué)，既可以到實訓(xùn)基地學(xué)習(xí)積累實戰(zhàn)經(jīng)驗，也可以緩解基層警力不足。3.實戰(zhàn)教官可將一些典型案例資料存至云盤，教師可以在學(xué)校根據(jù)課程需要進(jìn)行提取，緩解學(xué)校教師實戰(zhàn)資源不足，上課缺乏生動案例的現(xiàn)狀。有能力的實戰(zhàn)教官可以自行將案例成功或失敗的經(jīng)驗編制成微課資料進(jìn)行存儲，方便學(xué)員或老師使用。4.利用網(wǎng)絡(luò)開展“面對面”教學(xué)?；鶎咏坦倏梢詫⒐ぷ髦幸恍┯袃r值的辦案視頻通過5G 網(wǎng)絡(luò)實時傳到課堂，讓學(xué)員不必到現(xiàn)場也可以接受實戰(zhàn)學(xué)習(xí)。

（三）5G+虛擬仿真技術(shù)教學(xué)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以通過環(huán)境的模擬讓人類感知器官沉浸到環(huán)境中，達(dá)到視覺、聽覺、觸覺、力覺等感知能力的虛擬體驗[1]。虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于公安高等教育，既可以豐富教學(xué)手段提高學(xué)員積極性，也可以使過去一些不能在教學(xué)場地實施的實訓(xùn)項目成為可能。

1.沉浸式體驗教學(xué)。該教學(xué)模式采用云計算和AR 技術(shù)，針對性的定制開發(fā)集文字、圖像、動畫于一體的教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)案例情景，教師提前將課前、課后、課中的教學(xué)內(nèi)容數(shù)據(jù)在云端高度集成管理、存儲和處理，使用時節(jié)省大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r延，同時有效分擔(dān)云端圖像識別的運算的壓力。公安教學(xué)中會涉及大量的案例、圖片、影像，采用沉浸式體驗教學(xué)，學(xué)生可以戴上AR 眼鏡在互動教室里通過5G 觀看教學(xué)直播，AR 眼鏡識別內(nèi)容通過5G 網(wǎng)絡(luò)回傳，并與服務(wù)器上3D 模型內(nèi)容結(jié)合，同屏輸出到AR 眼鏡上并進(jìn)行增強(qiáng)呈現(xiàn)，即便趕不上直播，學(xué)生也可以通過課后點播的方式觀看案例、圖片、影像等課程內(nèi)容。這種AR 教學(xué)趣味性強(qiáng)，效率高，極大改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情和主動性，還能使教學(xué)內(nèi)容更貼近公安實戰(zhàn)演練。

2.遠(yuǎn)程互動教學(xué)。公安高等教學(xué)中，院校間相互交流或者聘請實戰(zhàn)部門專家講座是常事。如果采用線上教學(xué)，不僅減少人員流動節(jié)約時間、經(jīng)濟(jì)成本，提高工作效率，還能第一時間得到最專業(yè)的協(xié)助，這就是5G+遠(yuǎn)程指導(dǎo)教學(xué)模式的優(yōu)勢。

利用VR 遠(yuǎn)程互動攝像頭，采集現(xiàn)場360 度全景圖像，通過5G 網(wǎng)絡(luò)回傳到采集媒體處理平臺，經(jīng)實時處理后，將所有師生映射到同一間虛擬“教室”實現(xiàn)云端授課和實時互動，5G 網(wǎng)絡(luò)下的VR 聽課體驗不僅能對教師動作跟蹤，與現(xiàn)實課堂并無多大區(qū)別，一樣可以看到課堂上的細(xì)節(jié)，一樣可以與教師對話。遠(yuǎn)程互動授課，一方面解決傳統(tǒng)視頻授課的互動不足，另一方面使傳統(tǒng)課堂擺脫地域限制，可以將各個不同高校變成課程中心和資料分發(fā)中心，充分實現(xiàn)資源共享。

3.創(chuàng)設(shè)情景開展實訓(xùn)教學(xué)。為提高學(xué)生實驗操作技能，可以借助VR 仿真技術(shù)建立專業(yè)項目培訓(xùn)中心，基于5G 網(wǎng)絡(luò)實時傳輸試驗、實訓(xùn)場景畫面，學(xué)生通過VR 設(shè)備進(jìn)入多種實訓(xùn)虛擬場景，進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，并通過與現(xiàn)實物體的對比與結(jié)合，在虛擬操作中實現(xiàn)對能力知識點訓(xùn)練和掌握。公安教學(xué)中的現(xiàn)場勘查、道路交通指揮等實訓(xùn)都可以利用VR虛擬實景教學(xué)。VR虛擬仿真實訓(xùn)室不僅可以協(xié)助教師提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率，還可以創(chuàng)設(shè)多場景以提高學(xué)生操作能力和應(yīng)變能力。

（四）創(chuàng)新教學(xué)評價體系

教學(xué)質(zhì)量的評價主要來源于學(xué)生的反饋，由于傳統(tǒng)教學(xué)評價都是讓學(xué)生主觀打分或測評，有時會因為學(xué)生的素質(zhì)修養(yǎng)、性格喜好等問題影響對教師的正確評價。如果教學(xué)評價中引入微表情識別技術(shù)將會從另一客觀角度評價教師的教學(xué)效果。微表情識別技術(shù)通過教室攝像頭捕捉學(xué)生上課時的聽課狀態(tài)、對教學(xué)內(nèi)容認(rèn)知程度等面部表情反應(yīng)，利用人工智能技術(shù)，進(jìn)行后臺分析計算，機(jī)器智能可以對采集的學(xué)生聽課的微表情視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行分類總結(jié)，得出喜歡的表情、厭倦的表情、高度集中表情、不在意的表情的分布率，以第三方的角度精細(xì)化、自動化、智能化、客觀的分析教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的聽課情況。這種技術(shù)一方面為教師備課提供依據(jù)為教學(xué)評價提供客觀數(shù)據(jù)，另一方面也可檢測學(xué)生上課聽講狀態(tài)，督促其認(rèn)真聽課。

三、新型教學(xué)模式創(chuàng)新發(fā)展阻礙

作為前沿科技，信息化教學(xué)創(chuàng)新模式的使用給傳統(tǒng)教育帶來諸多有利因素的同時，也會存在相應(yīng)的弊端。

（一）前期投入大

信息化教學(xué)的使用必然離不開相關(guān)軟件及硬件的建設(shè)。學(xué)校要使用信息化教學(xué)首先要投資建設(shè)相關(guān)實驗室，其次要購置相應(yīng)的軟件，這就是一筆不小的開支，此外還要支付運營商網(wǎng)絡(luò)的功能服務(wù)費等。例如一套VR/AR虛擬實景教學(xué)，一方面需要硬件及內(nèi)容提供方的制作費，另一方面需要運營商開放網(wǎng)絡(luò)能力和接口等網(wǎng)絡(luò)運營費用。因此巨大的前期資金投入是制約信息化創(chuàng)新教學(xué)模式高速發(fā)展的障礙之一。

（二）信息化教師人才匱乏

目前公安院校教師文科生較多，這對于信息化手段的使用掌握不利。一些教師愿意使用新技術(shù)手段教學(xué)，但是對信息化素材的收集制作能力不足，效果欠佳。例如當(dāng)前VR/AR 教學(xué)手段應(yīng)用于現(xiàn)場勘查，可以大大提高實訓(xùn)效率，但教學(xué)案例腳本的缺乏又影響其優(yōu)勢充分發(fā)揮。其次有的年長的教師不愿學(xué)習(xí)使用新技術(shù)，即使建成實驗室也會出現(xiàn)使用率不高的現(xiàn)象。因此創(chuàng)新信息化教學(xué)模式就需要提高教師的信息化素養(yǎng)。要開展相關(guān)信息化業(yè)務(wù)培訓(xùn)，在考慮不影響教師正常教學(xué)工作前提下補(bǔ)充相應(yīng)信息化知識。

除此之外，專業(yè)的計算機(jī)教師的缺乏也不可忽視。計算機(jī)教師要完成對信息化教室軟件及硬件的維護(hù)、網(wǎng)絡(luò)的運行、甚至是相關(guān)教學(xué)內(nèi)容的制作?？梢娦畔⒒虒W(xué)模式的應(yīng)用需要大量信息技術(shù)人才為支撐，甚至需要大量跨學(xué)科的復(fù)合型技術(shù)人才以滿足信息技術(shù)教學(xué)的需求。

（三）網(wǎng)絡(luò)安全需要考慮

信息化新型教學(xué)模式的應(yīng)用，要依托校園網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、教育網(wǎng)、公安網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)，那么網(wǎng)絡(luò)安全不可忽視。特別是公安教育的特殊性，相關(guān)教學(xué)內(nèi)容能不能在網(wǎng)絡(luò)上存儲、轉(zhuǎn)移、使用，都需要進(jìn)行嚴(yán)格的論證。此外，多媒體教室建成后，使用中是否會受到病毒侵襲這些都是不可忽視的因素。

公安高等教育為公安工作提供了有力的教育支撐和人才支撐。在“5G”時代背景下的教學(xué)，將信息技術(shù)與教育深度融合，將5G、VR/AR 和云計算等技術(shù)引入到教學(xué)現(xiàn)場，打造沉浸式體驗教學(xué)、遠(yuǎn)程互動教學(xué)、虛擬對抗教學(xué)等場景體驗，不僅推動教育教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變，還對促進(jìn)公安人才培養(yǎng)起到重要作用。但是新型教學(xué)模式的普及還面臨一些發(fā)展阻礙，需要經(jīng)歷一個長期探索的過程，即使存在許多難題，信息化教學(xué)的優(yōu)勢已逐步體現(xiàn)，挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存的信息化創(chuàng)新教學(xué)模式已然可期。