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【摘 要】本文针对高职移动通信基站开局与维护课程传统实训教学中面临的实训设备落后、实训项目不能匹配实际工作岗位需求、实训场地局限于“课堂”等问题，从学生实训可不受时空和操作次数限制、实训内容可完全对接真实工作岗位、学生可以及时直观地获得实训结果等方面分析虚拟仿真实训的优势，以“5G基站硬件搭建”任务为例，围绕课前预习、课堂教学、课后复习三个环节对虚拟仿真实训教学进行设计。
【关键词】移动通信基站开局与维护 虚拟仿真 实训教学 设计
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889（2020）04C-0181-03
随着我国5G网络的发展，各运营商、通信建设维护单位对移动通信基站建设工程人员素质要求发生了变化。新一代通信标准的变化和通信设备的更新换代，要求移动通信基站建设人员对移动基站网络“全程全网”的概念以及新的建设维护的标准和规范有更深的了解，这对高职院校通信类专业学生的培养提出了挑战。
移动通信基站开局与维护课程是通信类专业学生的核心必修课，该门课程是以实践为主的课程，对应培养通信行业中移动通信基站建设维护岗位的紧缺型人才。学生在前导课程了解移动通信基站工作原理的基础上，通过本门课程的学习，熟悉各种主流设备厂家的基站设备，掌握安装、调测基站设备以及开局数据配置等技能，以达到目前企业需要的移动通信基站建设维护工程人员岗位技能要求。因此，实训教学是该课程的重要环节。但该课程传统实训教学面临着设备落后、实训项目不能匹配实际工作岗位需求、实训操作受时空限制等问题，实效性不强。为提高该课程实训教学的有效性，可引入虚拟仿真实训。
一、传统实训教学面临的问题
（一）实训设备落后，数量不足
当前，移动通信发展迅速，而高职院校因为资金缺乏、流程烦琐等原因，校内实训的基站设备更新换代滞后于行业5G发展。以南宁职业技术学院为例，移动基站实训设备虽然经历了两次更新换代，但目前还只是4G设备，且因为通信基站设备昂贵，不能大规模采购，实训室仅配备一台基站，日常教学中难以满足教学班动则几十人的实训需求，学生只能以小组的形式派代表完成实训。这一状况造成部分学生无法参与实操，影响了学习效果，同时也为个别学生养成学习惰性提供了机会。
（二）实训项目不能匹配实际工作岗位需求
在移动通信基站开局与维护课程设计之初，教学团队往往依据通信企业工作岗位调研结果构建了匹配实际工作流程的实训项目，但在传统实训教学实施过程中遇到了实训条件有限的困难，导致原计划的实训内容无法实施。例如，出于学生的人身安全考虑，无法安排基站的天馈系统安装架设、登高防雷等“高风险”实训内容;受实训设备的数量限制，不能完成基站设备开通环节的对接基站数据配置等“难实现”实训，只能局限在本端基站无线数据配置层面;由于基站设备安装后不可逆的特性，难以安排移动基站的硬件安装操作等“难再现”实训。对于上述无法实现实训的项目，教师只能通过实物观摩、图片展示、播放视频等手段进行技能实践的补充讲授。实训项目妥协于实训条件，实训条件制约实训项目，最后只能调整实训教学项目的实训内容，舍弃基站硬件部分，仅针对基站软件层面完成数据配置。以上原因造成实训教学内容单一，实训项目无法覆盖基站建设全过程，导致学生部分技能训练缺失，不能快速地满足和适应工作岗位需求，影响后续就业。
（三）实训场地局限于“课堂”，不利于学生自主学习
移动基站设备体积庞大，价格昂贵，固定在校内实训室内。在传统的实训教学中，学生实训只能跟随实训教师，局限在课堂内完成。这不利于学生课前提前预习，或是课后深入学习。受到时空限制，学生在课堂以外的时间很难再有机会接触到实训基站设备，限制了学生根据个人实际情况机动学习操作的机会，一些学习的问题会被积累下来，对这部分的学生学习热情造成打击，不利于学生自主学习的培养。
二、虚拟仿真实训的优势
虚拟仿真实训是利用计算机技术模拟真实环境，为学生提供高仿真的工作场景，实现人机交互式地完成实训操作的方式。使用者可以在计算机下载客户端，输入用户名和密码，通过计算机网络登录平台服务器，进入实训。虚拟仿真的实训模式与传统的实训方式比较，具有以下多方面优势。
（一）学生实训可不受时空和操作次数限制
课程仿真实训平台采用GUI图形化操作界面，人机界面十分友好，学生使用简便。学生除了上课时段在校内实训室使用，还可以在其余时间进行一人一机的学习。平台可供几百个用户同时在线操作，与传统的实训方式相比，避免了学生实训“扎堆排队”现象。在这个平台上，学生像在真实环境中一样对基站设备进行安装调测的反复操作，即使拆卸通信基站內部器件、关键部位也不用担心损坏设备，克服了真实基站设备昂贵、易损坏的缺点。学生可以依托平台，通过反复实训，熟练掌握“安装”“拆迁”移动基站的技能。
（二）实训内容可完全对接真实工作岗位
虚拟仿真平台，能够助力提高通信类实训条件，帮助实现与真实岗位工作一致的实训内容。利用虚拟平台开展的工程实训实践涵盖真实岗位各个工作环节，打破了传统实训不能实现“移动基站硬件建设”的瓶颈，提供了容量规划—站点设计—硬件安装—数据配置—软件调测—手机拨测—日常维护等基站“全流程”环节，根据真实工作岗位流程细分后的任务形成环环相扣的子项目，既包括软件配置，也包括硬件建设，覆盖移动通信基站建设维护岗位的所有步骤，实现基站实训“软硬”一起抓，也实现了实验实训项目对真实工作项目的高度还原。
（三）学生可以及时直观地获得实训结果
传统的移动通信基站建设维护课程实训，因为受条件限制，学生每完成一个子项目实训内容，老师就对这个子项目结果进行考核评价，但实训的子项目分配在不同的课时中，而多班轮流实训下实训条件不允许储存实训结果，使得子项目间无法形成一个进阶式关联结果，学生完成课程的所有实训后，除了一份份实训报告成绩，对实训操作后基站设备的应有变化却一无所知，在主观上没有获得基站建设的“成就感”。而虚拟仿真实训中既有子实训项目的分步考核打分，也有最后环节的实验结果展示——“手机拨测”基站信号验证，学生可以在完成所有实训子项目后，点击平台首页的手机图像，测试基站无线信号，通过手机信号有无或者强弱等信息，直观获知实训结果。设置这个创新性环节的目的，不仅仅是实现简单的实验结果闭环反馈，更重要的是让学生第一时间在高仿真的环境中获得感官刺激、心理满足，增强他们对自我的肯定、对通信岗位的认同感，从而激发他们更大的学习热情。 除上述优势外，虚拟仿真实训教学还可以为学生提供终身学习的机会，即使在工作以后，学生还可以免费登录虚拟平台进行远程学习，对学生职业生涯发展具有重要促进作用。
三、虚拟仿真实训教学设计—— 以“5G基站硬件搭建”任务为例
南宁职业技术学院移动通信技术专业团队教师基于移动通信基站开局与维护课程的传统实训教学经验总结，结合教育部《关于2017—2020 年开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设的通知》文件精神，借鉴国家虚拟仿真实验教学项目，结合本专业实际，于2019年开始在移动通信基站开局与维护课程中采用依托校企合作虚拟仿真平台，模拟真实的基站机房环境，通过“线上线下、虚实互补”相结合的手段，设计出多个移动通信基站的安装调测维护的虚拟实训项目，应用于该课程的实训教学。
在实训设计中，移动通信技术专业团队的教师遵循科学的教学规律，在仿真实训教学系统中，横向根据基站建设维护工作流程，划分出5个典型任务：基站容量规划、基站硬件安装、基站数据配置、基站联调初验、基站维护排障;纵向根据学生的学习认知规律，将任务划分成三阶段的模块架构：课前预习、课中教学、课后复习，包含知识背景、实训步骤演示、实训实践、实验考核、实训拓展练习等内容。课前，教师将与每个任务实训相关的知识、数据、考核方式等以视频、课件的方式上传到虚拟仿真教学平台，方便学生在课前登录平台了解实训的相关知识，并能提前跟着操作视频预习实训内容，通过虚拟仿真平台提早学习实训步骤。课中，学生就自主学习过程中记下的重点、难点与面授老师讨论。课后，学生遇到不明白的问题时，参照平台提供的教学资源进行仿真操作实训比对回溯，或是将问题发布到讨论区，与同学或老师一起讨论（见图1）。
以下以“5G基站硬件搭建”任务为例探讨具体的实训教学设计。该实训任务的主要目的是让学生了解基站设备的硬件结构，并根据通信运营应用场景，遵循工程规范，按步骤搭建出移动通信基站。其课前、课中、课后三个阶段的具体设计如下。
（一）课前预习
教师根据学生的知识积累情况，通过仿真教学系统发布测试题目到知识点预习模块，要求学生提前完成测试。教师借助系统设置合格阈值，督促学生高效准确地完成预习任务。测试题目由理论题及特定的操作过程题目组成，通过学生提交的测试结果，教师及时掌握他们的学习难点，捕捉课堂教学中的重点。
“5G基站硬件搭建”实训的课前知识点预习，理论题主要围绕基站设备板卡的基本功能与槽位号、基站安装的接地安全规范等内容进行设置。操作部分则设置了两个考核的测评点：基站设备UBBP板卡与和RRU之间的连线怎样选用正确的光纤连接类型;基站上电安装环节，DCPD4怎样设置开关才是正确的接地保护状态。
（二）课堂教学
教师根据学生课前测评的结果发现，学生对实训操作的基本步骤掌握良好，已经了解5G基站设备单板的功能，且能将不同功能的基站板卡安装到合适的槽位，但是在对设备板卡之间进行连线时却容易出现混乱接线的情况。如基带主控UBBP板卡与无线射频单元AAU之间的光纤互联，学生有选单链式的，有选负荷闭环式的，且有主控单元与天馈单元交叉错误连接线情况的出现，主要原因是学生对设备基础连线不熟练。此外，学生在设备安装实训过程中容易漏掉保护接地安装的细节，其原因是学生安全意识薄弱，没有将生产安全当成一种操作习惯。
经过上述分析，教师在课堂教学中应及时调整教学的重难点，简单讲授板卡的工作原理及基站设备的安装步骤，重点讲述实训操作中基站设备板卡器件之间的连线以及施工的安全规范。同时，增加5G基站在通信特殊场景的应用：通过光纤延伸实现多个AAU的拉远级联，解决轨道交通5G移动信号的覆盖问题;通过小区的AAU增加扩容，解决人员密集的体育馆5G移动信号的容量问题。在演示实训部分，教师主要在虚拟仿真平台示范设备板卡之间接线及硬件安装过程中安全施工的几个关键点。在演示结束后，安排一定的时间，让学生自行到实训设备间对照4G基站实物，加深对5G基站硬件安装的理解。通过这样的教学设计，教师授课就可以紧紧围绕学生知识技能的薄弱点，把握学生的实际需求，从而使教学目的性更为明确，学生學习动力和学习效果都有实际提高。
（三）课后复习
教师在仿真教学系统上布置学生完成基站硬件的另外一个实训：5G基站上电设备的硬件拆除，并开设一个讨论区，与学生互动交流，讨论实训步骤和操作规范。学生课后可继续登录虚拟仿真平台，完成知识点的巩固考核。
综上所述，将虚拟仿真实训引入高职移动通信基站开局与维护课程中，能够解决传统基站实训不足的问题，增强实训内容的可操作性，形成不受时空限制的全闭环式学习模式。这种依托仿真实训平台进行的全程闭环式的教学模式，有利于培养学生的创新素质和移动基站建设维护能力，促使学生实训技能掌握程度达到岗位人才培养需求目标。
【参考文献】
[1]聂延光.虚拟仿真实验引入大学物理实验的教学设计研究[J].科教文汇（下旬刊），2019（12）
[2]周涛，张锐敏，查志华.网络教学平台下计算机网络与通信课程的混合式教学设计[J].西部素质教育，2019（20）
[3]陈彦辉，康槿，胡云，等.通信类专业工程体验实验教学的实践与探索[J].高校实验室科学技术，2019（3）
[4]卫萌菡，魏明露，左亿.虚拟仿真实验在“移动通信”课程组网技术教学中的应用[J].无线互联科技，2019（18）
【基金项目】南宁职业技术学院2016年“教学质量工程”项目“虚拟现实技术在《移动通讯技术》课程教学中的研究与实践”
【作者简介】黄继文（1977— ），女，广西桂林人，硕士，南宁职业技术学院教师。
【关键词】移动通信基站开局与维护 虚拟仿真 实训教学 设计
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889（2020）04C-0181-03
随着我国5G网络的发展，各运营商、通信建设维护单位对移动通信基站建设工程人员素质要求发生了变化。新一代通信标准的变化和通信设备的更新换代，要求移动通信基站建设人员对移动基站网络“全程全网”的概念以及新的建设维护的标准和规范有更深的了解，这对高职院校通信类专业学生的培养提出了挑战。
移动通信基站开局与维护课程是通信类专业学生的核心必修课，该门课程是以实践为主的课程，对应培养通信行业中移动通信基站建设维护岗位的紧缺型人才。学生在前导课程了解移动通信基站工作原理的基础上，通过本门课程的学习，熟悉各种主流设备厂家的基站设备，掌握安装、调测基站设备以及开局数据配置等技能，以达到目前企业需要的移动通信基站建设维护工程人员岗位技能要求。因此，实训教学是该课程的重要环节。但该课程传统实训教学面临着设备落后、实训项目不能匹配实际工作岗位需求、实训操作受时空限制等问题，实效性不强。为提高该课程实训教学的有效性，可引入虚拟仿真实训。
一、传统实训教学面临的问题
（一）实训设备落后，数量不足
当前，移动通信发展迅速，而高职院校因为资金缺乏、流程烦琐等原因，校内实训的基站设备更新换代滞后于行业5G发展。以南宁职业技术学院为例，移动基站实训设备虽然经历了两次更新换代，但目前还只是4G设备，且因为通信基站设备昂贵，不能大规模采购，实训室仅配备一台基站，日常教学中难以满足教学班动则几十人的实训需求，学生只能以小组的形式派代表完成实训。这一状况造成部分学生无法参与实操，影响了学习效果，同时也为个别学生养成学习惰性提供了机会。
（二）实训项目不能匹配实际工作岗位需求
在移动通信基站开局与维护课程设计之初，教学团队往往依据通信企业工作岗位调研结果构建了匹配实际工作流程的实训项目，但在传统实训教学实施过程中遇到了实训条件有限的困难，导致原计划的实训内容无法实施。例如，出于学生的人身安全考虑，无法安排基站的天馈系统安装架设、登高防雷等“高风险”实训内容;受实训设备的数量限制，不能完成基站设备开通环节的对接基站数据配置等“难实现”实训，只能局限在本端基站无线数据配置层面;由于基站设备安装后不可逆的特性，难以安排移动基站的硬件安装操作等“难再现”实训。对于上述无法实现实训的项目，教师只能通过实物观摩、图片展示、播放视频等手段进行技能实践的补充讲授。实训项目妥协于实训条件，实训条件制约实训项目，最后只能调整实训教学项目的实训内容，舍弃基站硬件部分，仅针对基站软件层面完成数据配置。以上原因造成实训教学内容单一，实训项目无法覆盖基站建设全过程，导致学生部分技能训练缺失，不能快速地满足和适应工作岗位需求，影响后续就业。
（三）实训场地局限于“课堂”，不利于学生自主学习
移动基站设备体积庞大，价格昂贵，固定在校内实训室内。在传统的实训教学中，学生实训只能跟随实训教师，局限在课堂内完成。这不利于学生课前提前预习，或是课后深入学习。受到时空限制，学生在课堂以外的时间很难再有机会接触到实训基站设备，限制了学生根据个人实际情况机动学习操作的机会，一些学习的问题会被积累下来，对这部分的学生学习热情造成打击，不利于学生自主学习的培养。
二、虚拟仿真实训的优势
虚拟仿真实训是利用计算机技术模拟真实环境，为学生提供高仿真的工作场景，实现人机交互式地完成实训操作的方式。使用者可以在计算机下载客户端，输入用户名和密码，通过计算机网络登录平台服务器，进入实训。虚拟仿真的实训模式与传统的实训方式比较，具有以下多方面优势。
（一）学生实训可不受时空和操作次数限制
课程仿真实训平台采用GUI图形化操作界面，人机界面十分友好，学生使用简便。学生除了上课时段在校内实训室使用，还可以在其余时间进行一人一机的学习。平台可供几百个用户同时在线操作，与传统的实训方式相比，避免了学生实训“扎堆排队”现象。在这个平台上，学生像在真实环境中一样对基站设备进行安装调测的反复操作，即使拆卸通信基站內部器件、关键部位也不用担心损坏设备，克服了真实基站设备昂贵、易损坏的缺点。学生可以依托平台，通过反复实训，熟练掌握“安装”“拆迁”移动基站的技能。
（二）实训内容可完全对接真实工作岗位
虚拟仿真平台，能够助力提高通信类实训条件，帮助实现与真实岗位工作一致的实训内容。利用虚拟平台开展的工程实训实践涵盖真实岗位各个工作环节，打破了传统实训不能实现“移动基站硬件建设”的瓶颈，提供了容量规划—站点设计—硬件安装—数据配置—软件调测—手机拨测—日常维护等基站“全流程”环节，根据真实工作岗位流程细分后的任务形成环环相扣的子项目，既包括软件配置，也包括硬件建设，覆盖移动通信基站建设维护岗位的所有步骤，实现基站实训“软硬”一起抓，也实现了实验实训项目对真实工作项目的高度还原。
（三）学生可以及时直观地获得实训结果
传统的移动通信基站建设维护课程实训，因为受条件限制，学生每完成一个子项目实训内容，老师就对这个子项目结果进行考核评价，但实训的子项目分配在不同的课时中，而多班轮流实训下实训条件不允许储存实训结果，使得子项目间无法形成一个进阶式关联结果，学生完成课程的所有实训后，除了一份份实训报告成绩，对实训操作后基站设备的应有变化却一无所知，在主观上没有获得基站建设的“成就感”。而虚拟仿真实训中既有子实训项目的分步考核打分，也有最后环节的实验结果展示——“手机拨测”基站信号验证，学生可以在完成所有实训子项目后，点击平台首页的手机图像，测试基站无线信号，通过手机信号有无或者强弱等信息，直观获知实训结果。设置这个创新性环节的目的，不仅仅是实现简单的实验结果闭环反馈，更重要的是让学生第一时间在高仿真的环境中获得感官刺激、心理满足，增强他们对自我的肯定、对通信岗位的认同感，从而激发他们更大的学习热情。 除上述优势外，虚拟仿真实训教学还可以为学生提供终身学习的机会，即使在工作以后，学生还可以免费登录虚拟平台进行远程学习，对学生职业生涯发展具有重要促进作用。
三、虚拟仿真实训教学设计—— 以“5G基站硬件搭建”任务为例
南宁职业技术学院移动通信技术专业团队教师基于移动通信基站开局与维护课程的传统实训教学经验总结，结合教育部《关于2017—2020 年开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设的通知》文件精神，借鉴国家虚拟仿真实验教学项目，结合本专业实际，于2019年开始在移动通信基站开局与维护课程中采用依托校企合作虚拟仿真平台，模拟真实的基站机房环境，通过“线上线下、虚实互补”相结合的手段，设计出多个移动通信基站的安装调测维护的虚拟实训项目，应用于该课程的实训教学。
在实训设计中，移动通信技术专业团队的教师遵循科学的教学规律，在仿真实训教学系统中，横向根据基站建设维护工作流程，划分出5个典型任务：基站容量规划、基站硬件安装、基站数据配置、基站联调初验、基站维护排障;纵向根据学生的学习认知规律，将任务划分成三阶段的模块架构：课前预习、课中教学、课后复习，包含知识背景、实训步骤演示、实训实践、实验考核、实训拓展练习等内容。课前，教师将与每个任务实训相关的知识、数据、考核方式等以视频、课件的方式上传到虚拟仿真教学平台，方便学生在课前登录平台了解实训的相关知识，并能提前跟着操作视频预习实训内容，通过虚拟仿真平台提早学习实训步骤。课中，学生就自主学习过程中记下的重点、难点与面授老师讨论。课后，学生遇到不明白的问题时，参照平台提供的教学资源进行仿真操作实训比对回溯，或是将问题发布到讨论区，与同学或老师一起讨论（见图1）。
以下以“5G基站硬件搭建”任务为例探讨具体的实训教学设计。该实训任务的主要目的是让学生了解基站设备的硬件结构，并根据通信运营应用场景，遵循工程规范，按步骤搭建出移动通信基站。其课前、课中、课后三个阶段的具体设计如下。
（一）课前预习
教师根据学生的知识积累情况，通过仿真教学系统发布测试题目到知识点预习模块，要求学生提前完成测试。教师借助系统设置合格阈值，督促学生高效准确地完成预习任务。测试题目由理论题及特定的操作过程题目组成，通过学生提交的测试结果，教师及时掌握他们的学习难点，捕捉课堂教学中的重点。
“5G基站硬件搭建”实训的课前知识点预习，理论题主要围绕基站设备板卡的基本功能与槽位号、基站安装的接地安全规范等内容进行设置。操作部分则设置了两个考核的测评点：基站设备UBBP板卡与和RRU之间的连线怎样选用正确的光纤连接类型;基站上电安装环节，DCPD4怎样设置开关才是正确的接地保护状态。
（二）课堂教学
教师根据学生课前测评的结果发现，学生对实训操作的基本步骤掌握良好，已经了解5G基站设备单板的功能，且能将不同功能的基站板卡安装到合适的槽位，但是在对设备板卡之间进行连线时却容易出现混乱接线的情况。如基带主控UBBP板卡与无线射频单元AAU之间的光纤互联，学生有选单链式的，有选负荷闭环式的，且有主控单元与天馈单元交叉错误连接线情况的出现，主要原因是学生对设备基础连线不熟练。此外，学生在设备安装实训过程中容易漏掉保护接地安装的细节，其原因是学生安全意识薄弱，没有将生产安全当成一种操作习惯。
经过上述分析，教师在课堂教学中应及时调整教学的重难点，简单讲授板卡的工作原理及基站设备的安装步骤，重点讲述实训操作中基站设备板卡器件之间的连线以及施工的安全规范。同时，增加5G基站在通信特殊场景的应用：通过光纤延伸实现多个AAU的拉远级联，解决轨道交通5G移动信号的覆盖问题;通过小区的AAU增加扩容，解决人员密集的体育馆5G移动信号的容量问题。在演示实训部分，教师主要在虚拟仿真平台示范设备板卡之间接线及硬件安装过程中安全施工的几个关键点。在演示结束后，安排一定的时间，让学生自行到实训设备间对照4G基站实物，加深对5G基站硬件安装的理解。通过这样的教学设计，教师授课就可以紧紧围绕学生知识技能的薄弱点，把握学生的实际需求，从而使教学目的性更为明确，学生學习动力和学习效果都有实际提高。
（三）课后复习
教师在仿真教学系统上布置学生完成基站硬件的另外一个实训：5G基站上电设备的硬件拆除，并开设一个讨论区，与学生互动交流，讨论实训步骤和操作规范。学生课后可继续登录虚拟仿真平台，完成知识点的巩固考核。
综上所述，将虚拟仿真实训引入高职移动通信基站开局与维护课程中，能够解决传统基站实训不足的问题，增强实训内容的可操作性，形成不受时空限制的全闭环式学习模式。这种依托仿真实训平台进行的全程闭环式的教学模式，有利于培养学生的创新素质和移动基站建设维护能力，促使学生实训技能掌握程度达到岗位人才培养需求目标。
【参考文献】
[1]聂延光.虚拟仿真实验引入大学物理实验的教学设计研究[J].科教文汇（下旬刊），2019（12）
[2]周涛，张锐敏，查志华.网络教学平台下计算机网络与通信课程的混合式教学设计[J].西部素质教育，2019（20）
[3]陈彦辉，康槿，胡云，等.通信类专业工程体验实验教学的实践与探索[J].高校实验室科学技术，2019（3）
[4]卫萌菡，魏明露，左亿.虚拟仿真实验在“移动通信”课程组网技术教学中的应用[J].无线互联科技，2019（18）
【基金项目】南宁职业技术学院2016年“教学质量工程”项目“虚拟现实技术在《移动通讯技术》课程教学中的研究与实践”
【作者简介】黄继文（1977— ），女，广西桂林人，硕士，南宁职业技术学院教师。