5G技術在智慧教育領域的應用研究

賈穎

2016年8月，國務院發(fā)布的《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》把“大力發(fā)展泛在融合、綠色寬帶、安全智能的新一代信息技術……促進信息技術向各行業(yè)廣泛滲透與深度融合”作為重要的戰(zhàn)略發(fā)展任務之一。目前，以5G為代表的智能化信息技術對教育教學正產(chǎn)生著深刻的影響。2019年4月29日，中國移動發(fā)布《5G+智慧教育白皮書》。書中提到5G智慧課堂有3大優(yōu)勢：網(wǎng)絡承載統(tǒng)一、超高帶寬、速率更快延時更低。筆者認為，5G技術將推動教育與人工智能、大數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實等前沿技術的深度融合，以技術創(chuàng)新為教育賦能。

一、5G的基本特征

5G就是5th-Generation，是繼2G、3G、4G之后的“第五代移動通信技術”，其官方命名是IMT-2020。5G并不是獨立的、全新的無線接入技術，而是對4G技術的延伸和發(fā)展，具備了更高的頻譜效率和承載量。5G技術推進了其他領域、創(chuàng)新型產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展。如果說4G技術完成了人與人的實時連接，那么5G則會讓萬物智能感知和互聯(lián)。5G作為下一代的移動通信網(wǎng)絡，用一個字來形容，那就是“快”。5G網(wǎng)絡的理論下行速度為10Gb/s（相當于下載速度1.25GB/s），快到 “實時”的感覺沒有“時延”。5G具有更大的網(wǎng)絡帶寬、更快的傳輸速度和更友好的設備兼容性。

二、智慧教育的內(nèi)涵

智慧教育即教育信息化，是指在教育領域全面深入運用信息技術，來促進教育管理、教育教學、教育科研等方面的教育改革與發(fā)展的過程。智慧教育具有數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化、多媒體化的技術特點，旨在通過開放、共享、交互、協(xié)作的數(shù)字化信息化方式，促進教育現(xiàn)代化的發(fā)展。教育信息化是國家信息化的重要組成部分，是深化教育改革、提高教育質(zhì)效、培養(yǎng)創(chuàng)新人才的必然選擇。

三、5G技術在智慧教育領域的應用

（一）“5G +遠程課堂”趣味交互

5G技術具有高速率、低時延、大帶寬等優(yōu)勢，為AI、VR/AR、云計算、大數(shù)據(jù)等信息技術與教育教學的深度融合提供了強大的網(wǎng)絡支持。其通信將不再僅局限于人與人，而是從人與人轉向人與物的交流，甚至延伸到機器與機器的交互。5G技術的超高網(wǎng)速帶動了人工智能、VR技術的快速發(fā)展。三者相輔相成，運用到智慧教育中，讓學習有了更逼真的沉浸式體驗感。

1.5G+AR/VR遠程直播更生動

5G+AR/VR，使遠程教育更有趣、生動。教學內(nèi)容海量共享、教學素材豐富多樣，學生與教師相隔萬里也能夠充分互動，極大地提高了教學效率和教學質(zhì)量。在多維度虛擬教育場景構建中，遠程教學將5G、全息遠程技術、AR/VR和課堂教學相融合，讓學習者可以沉浸其中，有更真實的體驗，提高了學生的專注度。教室要實現(xiàn)5G信號覆蓋，學生佩戴VR眼鏡，心隨景動，仿佛置身真實場景。5G將以其高速率、大帶寬、低時延的特性給師生帶來更加身臨其境的直播效果，仿佛親臨現(xiàn)場來感知環(huán)境、模擬場景、沉浸體驗，大大縮短了知識與現(xiàn)實的距離。5G還可以將遠程學習與遠程互動相融合，在模擬的真實場景中進行教學，升級學習體驗，提升教學質(zhì)效。例如，2019年4月，網(wǎng)龍網(wǎng)絡公司就為位于武漢和福州兩地的學生，帶來一堂別開生面的5G遠程物理公開課，效果很好。

2.“5G+AR/VR教育”扶貧成本低

5G遠程教育成本不斷下降。5G遠程直播，可以實現(xiàn)異地同步。5G應用于教育扶貧，對于解決邊遠山區(qū)、貧困地區(qū)教育資源配置失衡、教育薄弱等問題，緩解教育資源貧乏，促進教育平等具有重要價值。5G遠程教育可實現(xiàn)遠程直播、在線點播、異地教學，可點開全學科的海量精品教育課程資源，并與名師進行教學互動，提升學生的參與度和主動性，促進跨區(qū)域、智能化的教學交流。

3.“5G+AI教學”過程更懂你

5G+AI使教學過程更懂你，也就是更貼心、更智能。智能化的教學過程體現(xiàn)在以下幾個方面。

①豐富的教育內(nèi)容。5G+AI技術依托豐富的教學資源，根據(jù)學生的學習習慣、程度、愛好、特長等個人信息，制定出個性化的方案;豐富教學內(nèi)容，延伸教學深度和廣度，通過大數(shù)據(jù)分析，制定出適合學生的“學習計劃、成才方案”。

②個性化的教學實施。5G推動優(yōu)質(zhì)教育資源的共建共享。教學過程中，教師利用攝像機、閘機等終端，采集視頻、圖像數(shù)據(jù)，通過5G的AI功能計算分析，可實現(xiàn)對學生的無感知服務和教學的精細化管理。例如，5G有望提供沉浸式的4K游戲般的學習體驗，提供諸如AI閱卷、AI學習興趣分析、AI學習重難點突破、AI教學互動等功能，5G和AI技術結合，可以根據(jù)學生的喜好、學習習慣、薄弱環(huán)節(jié)等，推送個性化的學習幫助。借助全方位大數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)全智能化的教學過程，使網(wǎng)絡成為“最懂你的人”，增加教學過程的趣味性、智能性。

③更智能的學習陪伴。智能學習機器人是智能學習終端的一個發(fā)展趨勢，能提供更智能的學習陪伴，步步高學習機、小米智能音箱等都是很好的探索。利用5G網(wǎng)絡和語音交互技術，智能學習機器人可以跟學習者主動打招呼，提供知識講解、疑難解答、聊天、心理輔助等服務，并能根據(jù)人臉識別結果，迅速做出服務響應。

（二）“5G+ 智慧課堂”創(chuàng)造場景教學

①5G +AR/VR創(chuàng)新智慧課堂。2019年5月，江西師大附中創(chuàng)建“5G智慧校園”，將5G和課堂教學相融合，應用于5G+4K在線同步課堂。2019臺州市“智慧校園”活動啟動“智慧教育”，旨在依托5G技術，結合大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能，構筑校園安全。5G技術保證了安全和速度，為智能教育提供了有效的技術支持。

②模擬高難度的、難以實現(xiàn)的場景教學。例如，用VR開飛機會怎么樣？用VR模擬地震現(xiàn)場、消防場景會怎樣？這些以前難以實現(xiàn)的場景教學、模擬應急演習，都可以通過5G +AR/VR技術成功運用于實踐教學領域，在身臨其境中有效提升實訓的真實感。

③助力高精尖的專業(yè)培訓。例如，如何給“真”人做手術？如何把一輛“真”車拆裝一遍？如何在較逼真的環(huán)境下練習飛機駕駛的技術？想試著做一些高成本、高風險的模擬操作、高精尖的專業(yè)培訓，都可以通過5G +AR/VR來實現(xiàn)。

④還原歷史畫面，再現(xiàn)特殊場景。通過軟件建立三維模型，可以還原歷史面貌、再現(xiàn)科普教學情境，比如模擬博物館展覽、史前時代、深海、太空等場景的科普教學。此外，還可以再現(xiàn)地震、消防等災害場景。利用5G網(wǎng)絡實現(xiàn)零部件的精準定位，可以對數(shù)控機床的運行數(shù)據(jù)進行實時精準采集。

⑤模擬真人實訓。借助5G+AR/VR技術，可以進行實時同步互動的教學，模擬真實的語言學習環(huán)境，讓學生站在塞納河邊與法國人聊天。學生與模擬真人進行對話，專家可以“親臨”現(xiàn)場進行技術指導。因為沒有時延，素材展現(xiàn)、授課、答疑、交流可以實時進行，極大地優(yōu)化了教育體驗、豐富了教學呈現(xiàn)，提高了學習質(zhì)效。

（三）“5G+智慧校園” 人性化服務

通過校園5G+IOT無縫隙網(wǎng)絡覆蓋，實現(xiàn)校園物聯(lián)網(wǎng)位置信息、活動軌跡、學習和運動數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)應用，使校園管理變得更加智慧。在智慧校園可以實現(xiàn)5G移動支付、人臉識別消費，通過大數(shù)據(jù)分析生成學生學習情況、身體狀況等。借助科技發(fā)展，可以打造一個高效、科學、智能的智慧校園生態(tài)體系。

5G被譽為全球新一輪科技革命產(chǎn)業(yè)變革的代表核心技術之一，也是實現(xiàn)萬物互聯(lián)、人機交互的戰(zhàn)略性信息基礎設施。5G網(wǎng)絡下的智慧教育可以提高教學效率，節(jié)約時間，擴展空間，方便隨時隨地學習，通過人工智能還可以實現(xiàn)教育自動化。我們要順應5G發(fā)展趨勢，緊抓5G發(fā)展機遇，以推動5G與智慧教育的發(fā)展為目標，促進教育體系的不斷優(yōu)化和教育模式的全面提升。

（本文系2019年度河南省社科聯(lián)專項調(diào)研課題“‘互聯(lián)網(wǎng)+背景下河南省智慧養(yǎng)老模式探究”階段性成果，項目編號：SKL-2019-484）

（責編? ?王鵬飛）