5G环境下公安高等教育信息化教学模式研究

杨丽娟 刘 枚 王 鹏

（河北公安警察职业学院，河北 石家庄 050091）

近年来，信息技术飞速发展，其广泛应用于各个领域并带来了前所未有的变革。高等教育也在变革中产生了诸如微课、慕课、智慧课堂等许多新的教学模式。公安高等教育要适应“互联网+职业教育”新要求，实现传统教育与信息化教育的有机融合，必须改革现有教学理念，依托科技信息化手段，创新教学模式。公安院校教师也应全面提升自身信息技术的应用能力，掌握人工智能、虚拟现实等新技术，会利用大数据搜集、储备教学资源，在教学理念和教学方法以及教学评价中融入信息化手段。学校和教师的信息化能力提升必将使公安高等教育的质量得到全面提高。

一、公安高等教育教学模式创新的必要性

（一）顺应信息化发展适应公安人才培养的需要

2016 年，《教育事业发展“十三五”规划》提出了“全力推动信息技术与教育教学深度融合”的要求；2017年，教育部公布《教育信息化2.0 行动计划》，积极推进“互联网+教育”发展。在此背景下越来越多的院校正积极顺应社会需求，搭载高效快捷的网络，调动学校、教师、学生三方互联，促进信息技术和智能技术深度融入教育全过程，力图构建“互联网+”场景下新的教学体验，推动改进教学管理。5G 作为新一代移动通信技术，与人工智能、大数据、云计算等技术融合创新并应用到社会各个行业。公安高等教育如果能开创5G 校园基础网络建设新模式，通过VR/AR 技术及移动边缘计算等新技术，搭建多人互动的教学平台，与合作伙伴共同开发个性化的AR 教材，必将全面提高公安人才培养的水平。

（二）贴近实战化教学的需要

目前全国公安院校招录就业体制是按需招生、定向就业，警校学员基本都是入校即入警，那么，作为预备警察培养基地的公安院校，日常教学更应当贴近实战，把教学重点放在实战能力的培养上。

《教育部关于职业院校专业人才培养方案》指出：“职业院校教学应强化实践环节，加强实践性教学比重；要注重学用相长、知行合一，着力培养学生的创新精神和实践能力。”公安院校是专门培养公安人才的院校，其职业性较强，教学中实践环节比重较大，因此加大实战化教学力度势在必行。

然而大多公安院校依然采用传统的讲授加实训的教学模式，传统教学模式讲授课内容多，实训课比例少，难以激发学生学习兴趣。利用信息技术可拓展多形式的实战教学方式，提升教学手段与学生参与程度，能有效激发学生学习兴趣。例如开展线上和线下相结合的实战教学模式，不受时空限制而且灵活性强，既充分发挥学生自主能动性，同时缓解与实战脱节的教学现状。

二、基于信息技术的公安高等教育的创新教学模式

（一）利用人工智能模拟对抗教学

人工智能这项新技术正快速发展并影响着各行各业。而在教学方面，人工智能技术同样也可以为老师提供灵活多样的教学手段，与学生互动成为教师的得力“助手”。现在的大学生乃至以后的大学生是伴随信息化发展成长起来的年轻人，他们熟悉信息技术、会使用多媒体，利用这一特点改进教学手段势必激发他们的学习热情。

公安教学中的一些能力训练，可以利用人工智能开展模拟对抗教学。在一些游戏软件的内容制作将历史故事、军事对抗等引入游戏制作当中，创设故事情境，设置关卡，只有闯关成功才能知道后面的故事情节。教学中也可以将一些需要掌握的工作流程、操作手段等教学内容编制成一个个模拟实战的案例脚本，学生根据所学的案件的基本理论知识、操作程序，在预设场景下开展相应的侦查破案活动，如果学员一个环节操作不正确就不能进入下一环节，操作不当可以出现相应提示，让学员可以跟做游戏一样完成训练，以此来帮助学生熟悉并掌握操作步骤和规范，极大提高学员的学习兴趣。例如对犯罪嫌疑人的抓捕的训练，教师可以将多种突发状况设置在软件中，学员通过使用计算机置身案件当中应对多种突发事件，以此来提高他们的工作能力。这种训练一方面解决实训场所受限的实际，实现人人可练，时时可练，处处能练的目标。另一方面激发学员学习热情最大限度提高教学效果，提升课堂活力，锻炼学生自主学习的能力。

（二）现代学徒制融合信息化教学

公安教育更偏重于职业教育，职业教育不仅要求学员掌握一定理论知识，还要求学员具备一定的职业技能，现代学徒制应用在公安高等教育中，符合公安教育人才培养的要求和发展方向。然而，大多数公安院校的学徒制都体现在实习阶段，在学校的教学过程中以单纯院校教师讲授、实训为主，只有最后一学期的顶岗实习时才会“拜师学艺”，接受岗位实践能力学习。2015 年，公安部发布《关于实施全国公安院校与公安业务部门人员互派“双千计划”的通知》后，许多公安院校按照要求稳步推进“双师”课堂模式，聘请一些经验丰富、实战能力强的一线业务骨干担任学校教官，大大提高了公安院校的实践教学能力和教学质量。但是，即使实践教官进课堂，学员所接受的公安技能的训练依然不够，由于场地、仪器、设备等条件有限，对于实践技能的掌握模仿依然机械刻板，公安职业特征决定其所学技能不能只是简单地模仿，要具体案例具体分析，要在实践中增强其处理事务能力。因此，现代学徒制要拓展多种途径、多种形式实施在教学各个阶段而不仅仅是实习阶段。

基于信息技术的背景下，特别是5G 环境下网络资源不断更新，注入新鲜血液到高等教育领域，现代学徒制可以做以下更新。1.在入学后就与公安实战对接，将学员按专业与实战部门匹配，5-10 人一组与相关警种的民警师徒搭配，学员可以利用微信等软件与师父沟通，请教理论或实践知识，民警可将自己工作中的心得经验及时反馈给学员，涉及到公安涉密业务时可通过公安网进行交流。2.在各地设立校局合作基地，学员在假期时可到基地学习锻炼，锻炼经历以学分的形式计入学业总分中，一方面促进学员时间锻炼积极性，另一方面可缓解基层人员短缺问题。如果出现2020 年上半年疫情时，可使学员停课不停学，既可以到实训基地学习积累实战经验，也可以缓解基层警力不足。3.实战教官可将一些典型案例资料存至云盘，教师可以在学校根据课程需要进行提取，缓解学校教师实战资源不足，上课缺乏生动案例的现状。有能力的实战教官可以自行将案例成功或失败的经验编制成微课资料进行存储，方便学员或老师使用。4.利用网络开展“面对面”教学。基层教官可以将工作中一些有价值的办案视频通过5G 网络实时传到课堂，让学员不必到现场也可以接受实战学习。

（三）5G+虚拟仿真技术教学

虚拟现实技术可以通过环境的模拟让人类感知器官沉浸到环境中，达到视觉、听觉、触觉、力觉等感知能力的虚拟体验[1]。虚拟仿真技术应用于公安高等教育，既可以丰富教学手段提高学员积极性，也可以使过去一些不能在教学场地实施的实训项目成为可能。

1.沉浸式体验教学。该教学模式采用云计算和AR 技术，针对性的定制开发集文字、图像、动画于一体的教学内容，创设案例情景，教师提前将课前、课后、课中的教学内容数据在云端高度集成管理、存储和处理，使用时节省大量数据传输的时延，同时有效分担云端图像识别的运算的压力。公安教学中会涉及大量的案例、图片、影像，采用沉浸式体验教学，学生可以戴上AR 眼镜在互动教室里通过5G 观看教学直播，AR 眼镜识别内容通过5G 网络回传，并与服务器上3D 模型内容结合，同屏输出到AR 眼镜上并进行增强呈现，即便赶不上直播，学生也可以通过课后点播的方式观看案例、图片、影像等课程内容。这种AR 教学趣味性强，效率高，极大改变学生的学习方式，激发学习热情和主动性，还能使教学内容更贴近公安实战演练。

2.远程互动教学。公安高等教学中，院校间相互交流或者聘请实战部门专家讲座是常事。如果采用线上教学，不仅减少人员流动节约时间、经济成本，提高工作效率，还能第一时间得到最专业的协助，这就是5G+远程指导教学模式的优势。

利用VR 远程互动摄像头，采集现场360 度全景图像，通过5G 网络回传到采集媒体处理平台，经实时处理后，将所有师生映射到同一间虚拟“教室”实现云端授课和实时互动，5G 网络下的VR 听课体验不仅能对教师动作跟踪，与现实课堂并无多大区别，一样可以看到课堂上的细节，一样可以与教师对话。远程互动授课，一方面解决传统视频授课的互动不足，另一方面使传统课堂摆脱地域限制，可以将各个不同高校变成课程中心和资料分发中心，充分实现资源共享。

3.创设情景开展实训教学。为提高学生实验操作技能，可以借助VR 仿真技术建立专业项目培训中心，基于5G 网络实时传输试验、实训场景画面，学生通过VR 设备进入多种实训虚拟场景，进行远程控制，并通过与现实物体的对比与结合，在虚拟操作中实现对能力知识点训练和掌握。公安教学中的现场勘查、道路交通指挥等实训都可以利用VR虚拟实景教学。VR虚拟仿真实训室不仅可以协助教师提高教学质量和教学效率，还可以创设多场景以提高学生操作能力和应变能力。

（四）创新教学评价体系

教学质量的评价主要来源于学生的反馈，由于传统教学评价都是让学生主观打分或测评，有时会因为学生的素质修养、性格喜好等问题影响对教师的正确评价。如果教学评价中引入微表情识别技术将会从另一客观角度评价教师的教学效果。微表情识别技术通过教室摄像头捕捉学生上课时的听课状态、对教学内容认知程度等面部表情反应，利用人工智能技术，进行后台分析计算，机器智能可以对采集的学生听课的微表情视频数据进行分类总结，得出喜欢的表情、厌倦的表情、高度集中表情、不在意的表情的分布率，以第三方的角度精细化、自动化、智能化、客观的分析教学内容和学生的听课情况。这种技术一方面为教师备课提供依据为教学评价提供客观数据，另一方面也可检测学生上课听讲状态，督促其认真听课。

三、新型教学模式创新发展阻碍

作为前沿科技，信息化教学创新模式的使用给传统教育带来诸多有利因素的同时，也会存在相应的弊端。

（一）前期投入大

信息化教学的使用必然离不开相关软件及硬件的建设。学校要使用信息化教学首先要投资建设相关实验室，其次要购置相应的软件，这就是一笔不小的开支，此外还要支付运营商网络的功能服务费等。例如一套VR/AR虚拟实景教学，一方面需要硬件及内容提供方的制作费，另一方面需要运营商开放网络能力和接口等网络运营费用。因此巨大的前期资金投入是制约信息化创新教学模式高速发展的障碍之一。

（二）信息化教师人才匮乏

目前公安院校教师文科生较多，这对于信息化手段的使用掌握不利。一些教师愿意使用新技术手段教学，但是对信息化素材的收集制作能力不足，效果欠佳。例如当前VR/AR 教学手段应用于现场勘查，可以大大提高实训效率，但教学案例脚本的缺乏又影响其优势充分发挥。其次有的年长的教师不愿学习使用新技术，即使建成实验室也会出现使用率不高的现象。因此创新信息化教学模式就需要提高教师的信息化素养。要开展相关信息化业务培训，在考虑不影响教师正常教学工作前提下补充相应信息化知识。

除此之外，专业的计算机教师的缺乏也不可忽视。计算机教师要完成对信息化教室软件及硬件的维护、网络的运行、甚至是相关教学内容的制作。可见信息化教学模式的应用需要大量信息技术人才为支撑，甚至需要大量跨学科的复合型技术人才以满足信息技术教学的需求。

（三）网络安全需要考虑

信息化新型教学模式的应用，要依托校园网、互联网、教育网、公安网等网络，那么网络安全不可忽视。特别是公安教育的特殊性，相关教学内容能不能在网络上存储、转移、使用，都需要进行严格的论证。此外，多媒体教室建成后，使用中是否会受到病毒侵袭这些都是不可忽视的因素。

公安高等教育为公安工作提供了有力的教育支撑和人才支撑。在“5G”时代背景下的教学，将信息技术与教育深度融合，将5G、VR/AR 和云计算等技术引入到教学现场，打造沉浸式体验教学、远程互动教学、虚拟对抗教学等场景体验，不仅推动教育教学模式的转变，还对促进公安人才培养起到重要作用。但是新型教学模式的普及还面临一些发展阻碍，需要经历一个长期探索的过程，即使存在许多难题，信息化教学的优势已逐步体现，挑战与机遇并存的信息化创新教学模式已然可期。