初探5G技術(shù)在《三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)與制作》課程中的應(yīng)用

陳翔

隨著2020年5G技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用，5G將全面影響人們的工作、生活和學(xué)習(xí)。因此探討5G技術(shù)會(huì)給教育教學(xué)帶來何種機(jī)遇和挑戰(zhàn)，以及反思如何應(yīng)對挑戰(zhàn)，顯得尤為重要。本文中筆者以《三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)與制作》課程為例來初步探討5G對在教育教學(xué)影響及應(yīng)用。

教育是民族振興、社會(huì)進(jìn)步的基石。中國未來發(fā)展、中國夢的實(shí)現(xiàn)，關(guān)鍵在于人才的培養(yǎng)，而基礎(chǔ)在于教育。習(xí)近平總書記在黨的十九大報(bào)告中強(qiáng)調(diào)，必須把教育事業(yè)放在優(yōu)先位置，加快教育現(xiàn)代化。2018年4月教育部發(fā)布了《教育信息化2.0 行動(dòng)計(jì)劃》、2019年2月國務(wù)院印發(fā)了《中國教育現(xiàn)代化2035》，也相繼強(qiáng)調(diào)教育信息化在推動(dòng)教育現(xiàn)代化過程中的地位和作用。伴隨著教育現(xiàn)代化的不斷深入發(fā)展，移動(dòng)通信技術(shù)在也從 1G 發(fā)展到5G 。雖然4G移動(dòng)通信技術(shù)所提供的服務(wù)已然可以從各個(gè)維度滿足人們的對數(shù)字化應(yīng)用需求，但5G從接入方式、波形、編碼等全方位對4G進(jìn)行了強(qiáng)化，從而擁有了更佳的性能，相對于4G而言體驗(yàn)速度提升了10-100倍，時(shí)延卻只有它的1/5，頻譜效率提升3-5倍，能效提升了100倍。

2020年是5G全面商業(yè)化使用的元年，5G所具有的超高數(shù)據(jù)速率、大規(guī)模連接、低時(shí)延、高可靠性等特征將會(huì)如何滲透、影響到職業(yè)院校的具體課程教學(xué)中？筆者以《三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)與制作》課程為例從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)生態(tài)三個(gè)維度來初步探討下5G技術(shù)給課程教學(xué)所帶來的的影響。

1 教學(xué)內(nèi)容應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)并體現(xiàn)前瞻性

《三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)與制作》是理實(shí)一體化課程，也是一門就業(yè)課程。該課程在設(shè)置之初作為校企合作課程，所針對的是三維動(dòng)畫及三維游戲企業(yè)的模型制作、動(dòng)畫骨骼綁定及動(dòng)畫調(diào)設(shè)崗位，但是隨著科技的發(fā)展三維動(dòng)畫的應(yīng)用環(huán)境和發(fā)展方向已然發(fā)生了巨大的改變：手機(jī)游戲憑借著高交互性和移動(dòng)性已經(jīng)替代電腦游戲成為游戲主流，在5G技術(shù)高速率、低時(shí)延特性下手游的優(yōu)勢將不斷擴(kuò)大，市場比重也會(huì)越來越高;虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）和混合現(xiàn)實(shí)（MR）技術(shù)在教育教學(xué)、建筑漫游等領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛使用;國內(nèi)的動(dòng)畫電影已經(jīng)從注重場景、動(dòng)作向追求畫面效果發(fā)展，在5G時(shí)代隨著4K等高質(zhì)量視頻技術(shù)不斷普及，特效將成為評(píng)判動(dòng)畫優(yōu)劣的重要依據(jù);企業(yè)所承接項(xiàng)目的綜合性越來越強(qiáng)，各學(xué)科的交叉度越來越高。

隨著5G技術(shù)的廣泛深入的應(yīng)用，以上方面所展現(xiàn)出的特點(diǎn)將越來越突出，進(jìn)而對課程教學(xué)內(nèi)容的數(shù)量和質(zhì)量都提出了更高的要求。為此筆者將從以下幾個(gè)方面對課程進(jìn)行優(yōu)化，力求課程能順應(yīng)科技發(fā)展，保障學(xué)生就業(yè)競爭力：修改課程教學(xué)大綱，增加手游模型模塊，完善建筑漫游模塊在其中添加虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)內(nèi)容，同時(shí)對特效模塊提升深度與廣度等;制定年度實(shí)施性教學(xué)計(jì)劃時(shí)，課程的授課學(xué)期由2個(gè)學(xué)期增加到3個(gè)學(xué)期總課時(shí)量增加50%;在工學(xué)交替實(shí)施方案中添加手機(jī)游戲崗位、特效崗位和虛擬現(xiàn)實(shí)崗位，與校企合作企業(yè)共同制定對應(yīng)崗位內(nèi)容和崗位標(biāo)準(zhǔn)并確保學(xué)生在企業(yè)崗位中實(shí)操鍛煉;設(shè)置的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目應(yīng)有前瞻性始終和最新的技術(shù)同步，也要有獨(dú)立性，以便在后期更換項(xiàng)目時(shí)以減小相互影響，同時(shí)還要注意項(xiàng)目的綜合性，必要時(shí)可由多門課程來共同設(shè)置，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用能力--例如“網(wǎng)上博物館”項(xiàng)目中除了本課程之外，還可能設(shè)計(jì)到《C語言》、《后期制作》、《平面設(shè)計(jì)》等多門課程的教學(xué)內(nèi)容。

2 基于5G的智能技術(shù)及其教育應(yīng)用

教學(xué)的目標(biāo)是完成對學(xué)習(xí)內(nèi)容的傳授、并基于學(xué)習(xí)者與內(nèi)容和教學(xué)過程的反饋提供交互性的支持。在此過程中 5G 可以發(fā)揮重要作用：

2.1 遠(yuǎn)程教學(xué)--通過雙師課堂、全息技術(shù)改善學(xué)習(xí)體驗(yàn)，破解時(shí)間、空間距離

雙師課堂：它是遠(yuǎn)程教學(xué)的主要場景，雙師型課堂可以解決校企合作中企業(yè)技術(shù)人員進(jìn)課堂的難題，目的是為了促進(jìn)校企深度融合。在與動(dòng)畫制作及游戲開發(fā)企業(yè)合作過程中發(fā)現(xiàn)這些企業(yè)都存在著追逐優(yōu)惠政策和政府支持的特點(diǎn)，它們的物理地址是靈活機(jī)動(dòng)的，為確保校企合作的長期有效可利用5G網(wǎng)絡(luò)高帶寬、低時(shí)延等特性，實(shí)現(xiàn)可移動(dòng)的靈活開課，隨需隨用。同時(shí)可以支撐4K高清傳輸?shù)蜁r(shí)延互動(dòng)的課堂應(yīng)用，有效的解決了雙師的交互問題，為雙師課堂的穩(wěn)定發(fā)展提供了技術(shù)保證。

遠(yuǎn)程全息課堂：《三維動(dòng)畫設(shè)計(jì)與制作》課程實(shí)訓(xùn)設(shè)備種類多、單價(jià)高，對于單個(gè)學(xué)校完整采購是存在一定難度的。校校之間可以分塊采購相關(guān)設(shè)備設(shè)施，通過虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，以全息投影的方式，將不同實(shí)訓(xùn)設(shè)備的操作技法及教學(xué)內(nèi)容通過裸眼3D的效果呈現(xiàn)在遠(yuǎn)端聽課學(xué)生面前。在5G通信技術(shù)的支持下，全息投影課堂實(shí)現(xiàn)了多校（地區(qū)）共享優(yōu)質(zhì)資源，同時(shí)，它還實(shí)現(xiàn)了不改變師生交互習(xí)慣的遠(yuǎn)程教學(xué)，師生的適應(yīng)性強(qiáng)。

2.2 互動(dòng)教學(xué)--通過提供低延時(shí)、高速率的反饋促進(jìn)教學(xué)效果的提升

在傳統(tǒng)的各種類型、布局的智慧課堂中，將其中的軟硬件設(shè)備由有線網(wǎng)絡(luò)，WIFI、藍(lán)牙等網(wǎng)絡(luò)承載改為5G網(wǎng)絡(luò)承載，利用5G的特點(diǎn)讓師生在安全可靠、穩(wěn)定持續(xù)等層面有新的體驗(yàn)。通過5G網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集學(xué)生書寫內(nèi)容，教師可以即時(shí)獲知學(xué)生的答題內(nèi)容、進(jìn)度和結(jié)果，幫助教師及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)問題，掌握學(xué)生的思考過程和理解掌握程度，讓后續(xù)教學(xué)更有預(yù)見性和針對性從而提升教學(xué)效率。

2.3 AR/VR教學(xué)-通過模擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)過程促進(jìn)沉浸式的體驗(yàn)

教學(xué)過程中將AR/VR教學(xué)內(nèi)容上傳至云端，利用云端超強(qiáng)的計(jì)算能力實(shí)現(xiàn)AR/VR應(yīng)用的運(yùn)行、展示和控制，通過5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)施并將AR/VR畫面和音效傳至終端。將單調(diào)乏味的文字知識(shí)變?yōu)榭捎^察和交互的虛擬事物，相比較傳統(tǒng)教學(xué)而言AR/VR有以下特點(diǎn)：三維教學(xué)內(nèi)容更加直觀，互動(dòng)性和參與性強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)主動(dòng)的交互式學(xué)習(xí)，減小教學(xué)中的風(fēng)險(xiǎn)，可實(shí)現(xiàn)教育資源的平等化。

3 5G助力構(gòu)建智能教育新生態(tài)

3.1 5G助力區(qū)塊鏈讓創(chuàng)作更安全，評(píng)價(jià)更公平

區(qū)塊鏈?zhǔn)前凑諘r(shí)間順序排列的數(shù)據(jù)塊結(jié)構(gòu)，具有分散性、可靠性、數(shù)據(jù)共享、安全性等特點(diǎn)。在教育應(yīng)用中它的潛能，可能不是技術(shù)本身的廣泛使用而是技術(shù)特點(diǎn)所激發(fā)的?！度S動(dòng)畫設(shè)計(jì)與制作》能力考查是過程化考核，考核中對完成作品過程每一個(gè)細(xì)節(jié)的追蹤十分不易，區(qū)塊鏈技術(shù)可杜絕考核過程中“借鑒”和“搭便車”現(xiàn)象。即每個(gè)學(xué)生可以向平臺(tái)提交作品并保存于自身賬號(hào)中，智能合同將審核學(xué)生的作品而結(jié)果將被記錄成塊。而考核過程中的非原創(chuàng)行為都將被保存到塊中成為評(píng)價(jià)的證據(jù)。5G技術(shù)下的高速度、低時(shí)延的特點(diǎn)可助力區(qū)塊鏈技術(shù)與教育更好的融合，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)作過程更安全，教學(xué)評(píng)價(jià)更公平。

3.2 “5G+課堂”實(shí)現(xiàn)人性化教學(xué)

通過課堂5G+IOT全覆蓋式的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)課堂物物互聯(lián)（學(xué)生活動(dòng)軌跡、學(xué)習(xí)進(jìn)度、情緒控制和作品完成進(jìn)度等），使課堂管理變得更加智慧。在智慧課堂里可以實(shí)現(xiàn)5G數(shù)據(jù)傳輸，人臉打卡，通過大數(shù)據(jù)分析形成學(xué)生的學(xué)習(xí)情況、身體情況和情緒情況等，讓教師的教學(xué)個(gè)性化和針對性，從而構(gòu)建一個(gè)高效、科學(xué)、智能的智慧課堂生態(tài)體系。

3.3 5G助力實(shí)現(xiàn)線上教學(xué)環(huán)境優(yōu)質(zhì)化;

在4G網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境下在線學(xué)習(xí)由于時(shí)間、空間或其他技術(shù)缺陷，無法為學(xué)生提供動(dòng)態(tài)重組、多模態(tài)的學(xué)習(xí)資源和環(huán)境。而在5G超高速網(wǎng)絡(luò)中，電子書籍、慕課、操作模擬機(jī)等學(xué)習(xí)資源、設(shè)備會(huì)更加流暢、清晰并提供更多交互性?！?G+AI”會(huì)產(chǎn)生疊加效應(yīng)，在提升在線教學(xué)的內(nèi)涵同時(shí)也將提高學(xué)生學(xué)習(xí)的選擇性和自主性，讓學(xué)生能建立屬于自己的“圖書館”和“實(shí)訓(xùn)室”。

4 結(jié)束語

我們必須意識(shí)到5G技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué)中作用的討論并沒有形成定論，這也說明目前對5G技術(shù)的了解、掌握和預(yù)測存在著未知項(xiàng)，我們不能簡單的用“拿來主義”的方法直接應(yīng)用于教育教學(xué)，我們要在推進(jìn)教育現(xiàn)代化的同時(shí)避免“科技黑洞”產(chǎn)生的“吸附吞噬”現(xiàn)象發(fā)生。我們應(yīng)牢記教育教學(xué)應(yīng)有的敬畏與初心，充分體現(xiàn)教師在課堂上的主導(dǎo)作用，駕馭并引導(dǎo)5G技術(shù)等教育科技尊崇和維護(hù)教育公平第一基本基本教育倫理，辦好讓人民滿意的教育。

（作者單位：常州交通技師學(xué)院）