5G在智慧校園建設(shè)領(lǐng)域的研究

文/章翔飛，沈勇，王兵，周君儀，薛云霞

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)在5G（第五代移動(dòng)通信技術(shù)）領(lǐng)域的研究已經(jīng)走在世界前列，但是在5G應(yīng)用方面尚未達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。理論上，在原有框架結(jié)構(gòu)上加入5G元素能夠促使相關(guān)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展。本文基于我國(guó)5G的發(fā)展形勢(shì)，以期探究出該技術(shù)在智慧校園建設(shè)中的重要作用。

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，教育和信息技術(shù)得以深度融合，智慧教育、智慧校園等概念相繼提出，在教育信息化時(shí)代背景下引發(fā)智慧校園建設(shè)的新浪潮。智慧校園是借助5G、人工智能、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)打造的智能化、感知化、泛在化的新型教育模式，涵蓋教學(xué)、科研、校園建設(shè)、管理、服務(wù)等多個(gè)方面。智慧校園的建設(shè)離不開(kāi)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持，其借助信息技術(shù)的革新不斷提高校園工作的便捷性。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，5G的融入能夠加快智慧校園的建設(shè)速度，提高各方面的辦公效率，助力校園更好地建設(shè)和推廣智慧教育，進(jìn)而提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，進(jìn)一步豐富和完善5G在智慧校園建設(shè)中的應(yīng)用。

一、我國(guó)5G的發(fā)展形勢(shì)

網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來(lái)明顯提高了人們生活的便利性。從最開(kāi)始的2G到現(xiàn)在的5G，變化的不僅是信息的傳輸速度，信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性也獲得顯著提升。當(dāng)前，在國(guó)家和高新技術(shù)人才的通力協(xié)作下，我國(guó)在5G領(lǐng)域的研究已經(jīng)走在世界前列。與此同時(shí)，以美國(guó)為首的西方國(guó)家開(kāi)始針對(duì)中國(guó)5G的發(fā)展進(jìn)行打壓，這也是我國(guó)掌握5G核心技術(shù)卻無(wú)法迅速走向世界的主要原因。

二、智慧校園建設(shè)需求

以最常見(jiàn)的線上教學(xué)為例，教學(xué)資料的高速傳輸是其對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)提出的最基本的考驗(yàn)。就當(dāng)前實(shí)際來(lái)看，5G的傳輸速率遠(yuǎn)超4G和Wi-Fi。此外，教學(xué)過(guò)程中使用的視頻、PPT以及最后的課程回放等，都是線上教學(xué)必不可少的資源，這些資源的傳輸同樣需要傳輸速率高且穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

實(shí)時(shí)、全面掌握校內(nèi)教育教學(xué)資源是智慧校園建設(shè)的另一重要內(nèi)容。例如，高校舉辦的各類中小型活動(dòng)大多集中在教室，因此，實(shí)時(shí)掌握教室的占用情況能夠?yàn)榇祟惢顒?dòng)的順利舉辦提供保障。在這種情況下，5G在實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)和查看教室占用情況等方面的優(yōu)勢(shì)越發(fā)突出。

及時(shí)準(zhǔn)確地記錄學(xué)生的各項(xiàng)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)也是智慧校園建設(shè)的重點(diǎn)內(nèi)容之一。

當(dāng)前，高校學(xué)子的綜合成績(jī)通常由平時(shí)分和卷面成績(jī)共同組成，其中，考勤和平時(shí)成績(jī)可以由教師通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。這種考勤方式在提高統(tǒng)計(jì)效率的同時(shí)，還能確保相關(guān)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、全面性。除此之外，5G與智慧校園建設(shè)的結(jié)合還有助于教師在學(xué)期末計(jì)算學(xué)生的平時(shí)分，及時(shí)了解及掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。

三、5G在智慧校園建設(shè)中的應(yīng)用

（一）5G智慧化管理

受新冠肺炎疫情的影響，全國(guó)高校不斷提高對(duì)師生出入管理的重視程度。傳統(tǒng)的憑借校園卡進(jìn)出校園的管理方式已經(jīng)無(wú)法有效識(shí)別出入校園人員的基本情況，學(xué)生外借校園卡的行為更是屢有發(fā)生。為此，國(guó)內(nèi)高校普遍引入面部識(shí)別和健康碼數(shù)據(jù)對(duì)接相結(jié)合的智慧化管理方式，以有效遏制非本校師生隨意出入校園的情況發(fā)生。在具體操作過(guò)程中，高校管理人員只需要將在校師生的信息統(tǒng)一錄入智能平臺(tái)，并同步到門禁處安裝的面部識(shí)別系統(tǒng)即可。同時(shí)，本校師生面部識(shí)別成功后，該系統(tǒng)還將同步校驗(yàn)其健康碼是否為綠碼狀態(tài)。“雙重”校驗(yàn)通過(guò)后，本校師生方能自由出入校園。為避免傳統(tǒng)面部識(shí)別和健康碼校驗(yàn)系統(tǒng)的識(shí)別速度慢、準(zhǔn)確性低等問(wèn)題，不少高校將5G引入該系統(tǒng)，以提高在校師生信息錄入的準(zhǔn)確性和及時(shí)性。5G強(qiáng)大的信息傳輸性能即時(shí)進(jìn)行人臉識(shí)別和綠碼校驗(yàn)檢測(cè)，大幅縮減了出入人員的通行時(shí)間。

（二）5G無(wú)邊界課堂

（1）5G遠(yuǎn)程直播互動(dòng)教學(xué)。該類教學(xué)以5G為載體，是在不同校區(qū)間實(shí)現(xiàn)的跨校區(qū)實(shí)時(shí)直播遠(yuǎn)程互動(dòng)教學(xué)。參與教學(xué)的師生可以跨越空間限制，與其他校區(qū)的師生進(jìn)行實(shí)時(shí)互動(dòng)，高校也能實(shí)現(xiàn)互聯(lián)、互通、互教、互學(xué)的開(kāi)放式教學(xué)目標(biāo)。

（2）5G+遠(yuǎn)程巡課系統(tǒng)。5G+遠(yuǎn)程巡課系統(tǒng)同樣依托于5G的高速傳播，其本質(zhì)是利用數(shù)字化手段實(shí)時(shí)監(jiān)督教師和學(xué)生的課堂行為，隨時(shí)隨地巡課。教研室負(fù)責(zé)人、教學(xué)督導(dǎo)以及學(xué)校管理者均可以通過(guò)該系統(tǒng)來(lái)實(shí)時(shí)查看本校教師的授課情況，從而提高課程教學(xué)管理效率，營(yíng)造更加安全、開(kāi)放的教學(xué)環(huán)境。

（三）5G虛擬實(shí)驗(yàn)（訓(xùn)）室

為了加快智慧校園的建設(shè)，不少高校開(kāi)始在校內(nèi)建設(shè)VR/AR實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過(guò)校園網(wǎng)和5G專網(wǎng)連接各類終端；在校外架設(shè)數(shù)據(jù)采集終端，通過(guò)5G主干網(wǎng)實(shí)時(shí)回傳數(shù)據(jù)，以同步異地?cái)?shù)據(jù)。5G虛擬實(shí)驗(yàn)（訓(xùn)）室技術(shù)架構(gòu)如圖1所示。

（四）5G智慧評(píng)教系統(tǒng)

5G智慧評(píng)教系統(tǒng)是根據(jù)高校評(píng)教的實(shí)際需求，結(jié)合系統(tǒng)性能要求，采用標(biāo)準(zhǔn)三層架構(gòu)模式，以實(shí)現(xiàn)廣大師生實(shí)時(shí)在線評(píng)教為最終目的的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)如圖2所示。

（五）5G無(wú)人機(jī)巡查

5G無(wú)人機(jī)巡查的運(yùn)行原理是：通過(guò)遠(yuǎn)距離傳輸技術(shù)將無(wú)人機(jī)拍攝到的圖像實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛婊?，無(wú)人機(jī)通過(guò)數(shù)傳技術(shù)將各項(xiàng)飛行數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛婊?，以便技術(shù)人員通過(guò)一體式遙控器來(lái)手動(dòng)調(diào)控航點(diǎn)、航線等。同時(shí)，指揮中心人員也可以通過(guò)大屏、電視墻、客戶端和電腦查看無(wú)人機(jī)傳輸回來(lái)的實(shí)時(shí)圖像，以便結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況及時(shí)、準(zhǔn)確地發(fā)出指令。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，5G引入智慧校園建設(shè)已是大勢(shì)所趨。雖然當(dāng)前5G尚未實(shí)現(xiàn)全面普及，但是在不遠(yuǎn)的將來(lái)，5G必然會(huì)成為信息領(lǐng)域的主流。屆時(shí)，基于5G及相關(guān)技術(shù)建設(shè)而成的智慧校園也必將成為時(shí)代發(fā)展的主流，助力教育業(yè)實(shí)現(xiàn)飛速、可持續(xù)發(fā)展。