“5G+VR”在智慧教育中的應(yīng)用及挑戰(zhàn)

李心蓓 王竹新 王娟

[摘 要]5G作為新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，在4G的基礎(chǔ)上進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了技術(shù)突破與硬件升級(jí)，其憑借自身特性和優(yōu)勢(shì)與VR融合創(chuàng)新，打造教育應(yīng)用場(chǎng)景，呈現(xiàn)新的教學(xué)體驗(yàn)，有助于進(jìn)一步提升教育效果，推動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)在教育教學(xué)中的深入應(yīng)用。文章探索“5G+VR”在智慧教育中的應(yīng)用場(chǎng)景，在分析“5G+VR”在智慧教育中應(yīng)用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，從課堂教學(xué)、虛擬實(shí)驗(yàn)室、虛擬校園和遠(yuǎn)程教學(xué)四個(gè)方面探討其應(yīng)用場(chǎng)景，從核心技術(shù)、人才培養(yǎng)以及教學(xué)內(nèi)容三個(gè)方面揭示了其面臨的挑戰(zhàn)并提出了應(yīng)對(duì)策略。

[關(guān)鍵詞]5G;VR;智慧教育;應(yīng)用場(chǎng)景;優(yōu)勢(shì);挑戰(zhàn)

[中圖分類號(hào)]G434 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1008-7656（2023）03-0005-06

引言

5G時(shí)代的來(lái)臨為智慧教育注入了新動(dòng)能，5G作為高質(zhì)量載體，可以實(shí)現(xiàn)高速率傳輸，5G的高速率、超大連接和超低延時(shí)性使它成為虛擬體驗(yàn)升級(jí)的密鑰，更為重要的是，5G和VR具有較強(qiáng)的適配性，因而能促進(jìn)兩者的融合創(chuàng)新。2019年，5G技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合，將其引入教育教學(xué)，可以使學(xué)生更好地沉浸到虛擬現(xiàn)實(shí)教育情境中，從而提升學(xué)習(xí)效果。2021年，我國(guó)教育部等六部門印發(fā)的《關(guān)于推進(jìn)教育新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)構(gòu)建高質(zhì)量教育支撐體系的指導(dǎo)意見(jiàn)》指出，要進(jìn)一步深化5G的應(yīng)用，運(yùn)用感知交互、仿真實(shí)驗(yàn)等設(shè)備，打造生動(dòng)直觀的新課堂。2021年，工業(yè)和信息化部等十部門印發(fā)的《5G應(yīng)用“揚(yáng)帆”行動(dòng)計(jì)劃（2021-2023年）》強(qiáng)調(diào)加快對(duì)5G教學(xué)終端設(shè)備及虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)數(shù)字內(nèi)容的研發(fā)，結(jié)合VR技術(shù)打造沉浸式課堂，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景化交互教學(xué)，加大5G在智慧課堂等場(chǎng)景的推廣。因此，5G和VR的融合創(chuàng)新對(duì)推進(jìn)智慧教育建設(shè)具有重大且長(zhǎng)遠(yuǎn)的意義。5G的加持會(huì)給師生帶來(lái)新的教學(xué)體驗(yàn)，打造出互動(dòng)化、個(gè)性化、沉浸式課堂，從而推動(dòng)“5G+VR”在智慧教育中的應(yīng)用，給教育帶來(lái)新的變革。

搭載5G技術(shù)，利用VR為用戶創(chuàng)造沉浸式互動(dòng)體驗(yàn)，契合新一代信息技術(shù)發(fā)展需求，也符合“新基建”的倡導(dǎo)[1]。推進(jìn)5G和VR的深度融合并應(yīng)用于智慧教育是順應(yīng)教育現(xiàn)代化的必然要求，同時(shí)也是推進(jìn)“5G+智慧教育”建設(shè)的重要舉措。因此，我們需要深入探討并不斷推進(jìn)“5G+VR”在智慧教育中的應(yīng)用，同時(shí)應(yīng)對(duì)可能面臨的技術(shù)、人才、教學(xué)內(nèi)容、倫理、安全等方面的挑戰(zhàn)。

一、“5G+VR”在智慧教育中的應(yīng)用

（一）“5G+VR”在智慧教育中的應(yīng)用現(xiàn)狀

5G和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為新一代信息技術(shù)，并非孤立存在，而是以智能化為主線交融共生、以相互賦能作為協(xié)同演進(jìn)的動(dòng)力[2]。

1. 問(wèn)題的提出

2019年，霍奇森等學(xué)者通過(guò)實(shí)驗(yàn)法得出研究結(jié)論：在課堂沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)中，學(xué)生表現(xiàn)出更高的學(xué)習(xí)滿意度，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)輔助教學(xué)既可以發(fā)揮激勵(lì)作用，還能抓住學(xué)習(xí)者的注意力。然而，施瓦策等學(xué)者發(fā)現(xiàn)，虛擬現(xiàn)實(shí)常見(jiàn)的問(wèn)題是系統(tǒng)可能引發(fā)暈動(dòng)癥，分散用戶的注意力，這也是未來(lái)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究要解決的問(wèn)題之一。

2. 《虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書(shū)》發(fā)布

自2019年中國(guó)正式邁入5G商用元年以來(lái)，5G的建設(shè)速度不斷加快。《虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書(shū)（2019年）》指出，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和5G技術(shù)的快速發(fā)展，增強(qiáng)了虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的使用體驗(yàn)，用戶的認(rèn)可度不斷提升?！短摂M現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書(shū)（2021年）》提出5G云VR智慧教育解決方案，讓不同地區(qū)的學(xué)生體驗(yàn)沉浸式、低時(shí)延共享課堂，推動(dòng)優(yōu)質(zhì)教育均衡發(fā)展。

3. 發(fā)展與變化

通過(guò)對(duì)比2019年和2021年的《虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書(shū)》發(fā)現(xiàn)，在經(jīng)歷了VR元年以及2017年的VR遇冷之后，虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢(shì)頭逐漸向好的方向發(fā)展，VR與相應(yīng)技術(shù)的結(jié)合也催生了新業(yè)態(tài)、新模式的出現(xiàn)，呈現(xiàn)高速發(fā)展的趨勢(shì)。5G與VR的融合創(chuàng)新已在教育領(lǐng)域有所應(yīng)用，例如，中國(guó)移動(dòng)（成都）產(chǎn)業(yè)研究院、中國(guó)科學(xué)技術(shù)館等聯(lián)合研發(fā)的“5G+VR智慧科普教育平臺(tái)”，用于支持四川涼山的師生與成都市泡桐樹(shù)小學(xué)師生同步課堂教學(xué)和學(xué)習(xí)，教師與學(xué)生在“直/錄播授課教室”上課，“接收教室”播放課堂畫(huà)面，課堂還配有VR頭顯，這兩種形態(tài)的教室統(tǒng)稱為“5G+VR智慧教室”。但是，與其他很多領(lǐng)域相比，教育領(lǐng)域關(guān)于“5G+VR”的關(guān)鍵技術(shù)或產(chǎn)品相對(duì)較少，5G對(duì)于VR發(fā)揮的作用在教育領(lǐng)域并不是立竿見(jiàn)影的，但是發(fā)展前景是可觀的。

2021年，全球虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)進(jìn)入新一輪爆發(fā)期，為5G與VR的融合創(chuàng)新提供了更多的機(jī)遇。華中科技大學(xué)在“5G+VR在線虛擬直播”解決方案中提出，將教學(xué)中的場(chǎng)景、人員、知識(shí)以及技術(shù)進(jìn)行多方面的聯(lián)動(dòng)，創(chuàng)新學(xué)習(xí)方式。在5G的加持下，虛擬現(xiàn)實(shí)在智慧教育中的應(yīng)用不斷增多，從而促進(jìn)了教學(xué)效率的提高，“5G+VR”在智慧教育中的應(yīng)用使得原有VR視頻的畫(huà)面感和體驗(yàn)感得到了大幅度提升，從而促進(jìn)了教育形式的優(yōu)化。5G憑借其特有的技術(shù)優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步促進(jìn)了在線VR教育的發(fā)展。

（二）“5G+VR”在智慧教育中的應(yīng)用場(chǎng)景

“5G+VR”在智慧教育中的應(yīng)用場(chǎng)景以“5G+VR”的技術(shù)優(yōu)勢(shì)作為支撐進(jìn)行構(gòu)建，因此，本文在分析“5G+VR”的技術(shù)優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步闡述了對(duì)應(yīng)用場(chǎng)景的構(gòu)建。

1. “5G+VR”在智慧教育中的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

（1） 高質(zhì)量載體：高速率傳輸

5G作為高質(zhì)量載體具有高速率傳輸?shù)奶攸c(diǎn)。VR視頻不論是占用內(nèi)存量還是終端的運(yùn)算量都遠(yuǎn)高于普通視頻，一段超高清的VR全景視頻在4G網(wǎng)絡(luò)下是難以實(shí)現(xiàn)流暢播放的，而在5G網(wǎng)絡(luò)下便可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的流暢播放，且畫(huà)面質(zhì)量會(huì)得到提升。另外，基于5G的高速率這一特點(diǎn)，VR的3D計(jì)算機(jī)圖形處理和3D音效也會(huì)達(dá)到更好的效果。因此，與4G網(wǎng)絡(luò)相比，5G網(wǎng)絡(luò)可以展現(xiàn)更清晰的畫(huà)質(zhì)、更流暢的交互，讓用戶獲得更好的體驗(yàn)。

（2） 虛擬體驗(yàn)升級(jí)密鑰：超大可靠性、超低延時(shí)性

5G網(wǎng)絡(luò)在技術(shù)上能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)高速率、超大連接和超低延時(shí)性，在網(wǎng)絡(luò)低延時(shí)的情況下，仍能實(shí)現(xiàn)超高速率。在VR技術(shù)中，頭部運(yùn)動(dòng)跟蹤、手勢(shì)感應(yīng)等都需要足夠低的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延。5G網(wǎng)絡(luò)可以在很大程度上減少由于網(wǎng)絡(luò)延遲而導(dǎo)致的眩暈感，提升學(xué)生在VR課堂上的體驗(yàn)感，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，使得“5G+VR”給智慧教育帶來(lái)深層次的改變。此外，5G網(wǎng)絡(luò)的超高可靠性可以保障數(shù)據(jù)的安全和準(zhǔn)確，學(xué)生在享受豐富多彩課堂的同時(shí)，數(shù)據(jù)隱私安全也能夠得到保障。

（3） 合作搭檔：5G和VR的較強(qiáng)適配性

要充分發(fā)揮虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的作用，需要良好的通信網(wǎng)絡(luò)。5G和VR具有較強(qiáng)的適配性，5G的高速率改善了VR視頻的畫(huà)面質(zhì)量和觀看體驗(yàn)，并使VR技術(shù)在維度空間上得到拓展，連通了用戶與多元場(chǎng)景之間的全方位、沉浸式聯(lián)系[3]。5G的技術(shù)優(yōu)勢(shì)契合VR所需要的網(wǎng)絡(luò)支持，同時(shí)為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在智慧教育中的應(yīng)用帶來(lái)了更多機(jī)遇，也進(jìn)一步印證了5G和VR的較強(qiáng)適配性。

基于上述三點(diǎn)，5G之于4G對(duì)VR的重要性和必要性便可以體現(xiàn)出來(lái)，5G和VR作為技術(shù)支撐，為應(yīng)用場(chǎng)景的構(gòu)建奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。5G的普及，將突破VR發(fā)展的數(shù)據(jù)傳輸瓶頸，VR教育領(lǐng)域的一些重要平臺(tái)和關(guān)鍵技術(shù)將取得突破性進(jìn)展[4]。

2. “5G+VR”在智慧教育中的應(yīng)用場(chǎng)景構(gòu)建

虛擬現(xiàn)實(shí)教育是“5G+智慧教育”的重要領(lǐng)域，其應(yīng)用場(chǎng)景的建構(gòu)對(duì)于5G時(shí)代下虛擬現(xiàn)實(shí)教育的發(fā)展十分重要。《中國(guó)聯(lián)通“5G+智慧教育”典型應(yīng)用場(chǎng)景白皮書(shū)》從定義、政策背景、應(yīng)用場(chǎng)景以及網(wǎng)絡(luò)要求等方面對(duì)“5G+虛擬現(xiàn)實(shí)教育”進(jìn)行了深入闡述，本文結(jié)合“5G+虛擬現(xiàn)實(shí)教育”應(yīng)用場(chǎng)景和現(xiàn)階段已有的研究，對(duì)“5G+VR”在智慧教育中的應(yīng)用場(chǎng)景構(gòu)建從四個(gè)方面開(kāi)展了進(jìn)一步的論證，其整體框架如圖1所示。

（1）課堂教學(xué)：打造全面沉浸化的課堂教學(xué)

傳統(tǒng)4G環(huán)境下的VR課堂，雖然相較于普通課堂教學(xué)更具有數(shù)字化、沉浸式的效果，但是網(wǎng)絡(luò)延遲帶來(lái)的眩暈感、畫(huà)面質(zhì)量不穩(wěn)定、視場(chǎng)角度不全等會(huì)影響學(xué)生參與課堂教學(xué)的體驗(yàn)感。在5G網(wǎng)絡(luò)的支持下的VR課堂，知識(shí)點(diǎn)從抽象化轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢暬?、形象化，達(dá)到了更高的知識(shí)留存率;虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)下的角色扮演在進(jìn)行虛擬場(chǎng)景語(yǔ)義交互、物件交互以及游戲交互時(shí)，在高速率、低延時(shí)的5G網(wǎng)絡(luò)支持下，其交互性進(jìn)一步增強(qiáng)，不論是現(xiàn)場(chǎng)氛圍的體驗(yàn)感還是交流細(xì)節(jié)的體驗(yàn)感都會(huì)更加沉浸、豐富、持久[5];在不同學(xué)科中，VR將學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行情境創(chuàng)建，使抽象的概念理論形象化，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生的參與感，使學(xué)習(xí)更加投入[6]。5G的加持使得學(xué)生體驗(yàn)到更好的畫(huà)面質(zhì)量，從而提高了學(xué)習(xí)的興趣和主動(dòng)性，使得全面沉浸化學(xué)習(xí)體驗(yàn)成為可能。5G時(shí)代，課堂教學(xué)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的融合實(shí)現(xiàn)物理沉浸、感官沉浸與心理沉浸，實(shí)現(xiàn)師生教學(xué)深度沉浸化[7]。

在VR多媒體教室中，學(xué)生可進(jìn)行“太空?qǐng)鼍绑w驗(yàn)”，通過(guò)可視化、形象化的方式，讓學(xué)生體驗(yàn)到日食的形成過(guò)程，教師借助“5G+VR”技術(shù)，突破時(shí)空的限制，讓學(xué)生在課堂上實(shí)現(xiàn)深度沉浸化。因此，5G網(wǎng)絡(luò)加持下，VR課堂的體驗(yàn)感和交互性將進(jìn)一步增強(qiáng)。

網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，“5G+VR”對(duì)線上線下融合的混合式教學(xué)改革具有一定的支撐作用，引導(dǎo)教育教學(xué)從混合式教學(xué)內(nèi)容及其設(shè)計(jì)入手，建設(shè)相應(yīng)混合式學(xué)習(xí)資源。教師可依靠VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）、AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）等形式，對(duì)教學(xué)方式進(jìn)行革新，特別是對(duì)于一些應(yīng)用類課程，教師可以重新組織與編排授課內(nèi)容，充分利用多種媒體手段，化抽象為形象，體現(xiàn)有效的教學(xué)交互，同時(shí)也可以借助虛擬仿真平臺(tái)、仿真軟件、仿真數(shù)據(jù)等開(kāi)發(fā)虛擬仿真資源，利用“5G+VR”技術(shù)優(yōu)勢(shì)，整合無(wú)形的“情”和有形的“境”，讓學(xué)生由情入境，開(kāi)展沉浸式學(xué)習(xí)，產(chǎn)生樂(lè)學(xué)與愿學(xué)的欲望，提升學(xué)習(xí)效能[8]。

（2）虛擬實(shí)驗(yàn)室：拓展身臨其境的實(shí)驗(yàn)空間

虛擬實(shí)驗(yàn)室就是以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為核心將虛擬儀器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、分析和遠(yuǎn)程操作的一個(gè)系統(tǒng)，其具有透明性、互動(dòng)操作性、用戶自主性以及安全性等特點(diǎn)，是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室難以比擬的[9]。虛擬實(shí)驗(yàn)室通過(guò)三維模型和訓(xùn)練環(huán)節(jié)能夠有效地集中學(xué)生注意力，提高學(xué)生動(dòng)手能力，促進(jìn)學(xué)生轉(zhuǎn)變被動(dòng)接受的固化思維[10]。在5G時(shí)代，利用VR打造的虛擬實(shí)驗(yàn)室所帶來(lái)的體驗(yàn)感會(huì)進(jìn)一步增強(qiáng)，不論是VR視頻的流暢性還是真實(shí)性都會(huì)得到提升。此外，在“5G+VR”加持下，由于設(shè)備運(yùn)算速度的提高，設(shè)備將會(huì)向輕量化發(fā)展，進(jìn)而使得虛擬實(shí)驗(yàn)室更加便利，從而促進(jìn)了“5G+VR”虛擬實(shí)驗(yàn)室的普及。例如，井岡山大學(xué)的目標(biāo)是建立多層次、多形式的 VR虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)訓(xùn)室，旨在提供一種開(kāi)放、創(chuàng)新的教學(xué)模式，將交互、自主、沉浸、多感知等特點(diǎn)融合到教學(xué)實(shí)訓(xùn)中，可根據(jù)教學(xué)內(nèi)容及需求實(shí)現(xiàn)“展示”“教學(xué)”“實(shí)訓(xùn)”“教學(xué)資源創(chuàng)作”等功能[11]。

（3）虛擬校園：構(gòu)建與體驗(yàn)無(wú)邊界的5G虛擬校園網(wǎng)

虛擬校園是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育中的重要應(yīng)用，它是利用計(jì)算機(jī)中的先進(jìn)技術(shù)對(duì)教學(xué)環(huán)境和校園的三維景觀進(jìn)行虛擬演示，讓用戶可以下載或直接觀看，具有很高的應(yīng)用價(jià)值?！盁o(wú)邊界”的5G虛擬校園網(wǎng)是搭建虛擬校園的優(yōu)質(zhì)載體，師生作為5G虛擬校園網(wǎng)的用戶以及虛擬校園網(wǎng)核的核心，在“5G+VR”環(huán)境下，可以實(shí)現(xiàn)三維可視化虛擬校園內(nèi)的教學(xué)、教務(wù)、校園生活等多項(xiàng)人性化服務(wù)?！盁o(wú)邊界”則是體現(xiàn)在師生無(wú)論身處何處都可以直接訪問(wèn)校園網(wǎng)，不需要通過(guò)傳統(tǒng)的VPN撥號(hào)進(jìn)入校園內(nèi)網(wǎng)。例如，復(fù)旦大學(xué)的5G虛擬校園網(wǎng)聯(lián)合建設(shè)項(xiàng)目，目前已經(jīng)初步建成了一張“無(wú)邊界5G虛擬校園網(wǎng)”，該5G虛擬校園網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、傳輸速率等方面都優(yōu)于VPN方式，為師生帶來(lái)了更便捷的使用體驗(yàn)[12]。有學(xué)者指出，教育新基建的目標(biāo)之一就是建設(shè)物理空間和網(wǎng)絡(luò)空間相融合的新型校園，實(shí)現(xiàn)元宇宙虛實(shí)融合的場(chǎng)景——元宇宙校園[13]。目前，一些國(guó)家對(duì)于元宇宙校園的建設(shè)逐步落地，例如，韓國(guó)的元宇宙大學(xué)通過(guò)校企合作搭建了虛擬平臺(tái)，并在這個(gè)虛擬平臺(tái)或者虛擬空間中進(jìn)行了創(chuàng)新，憑借相關(guān)技術(shù)手段把現(xiàn)實(shí)中的大學(xué)移動(dòng)到虛擬空間中，學(xué)生利用VR等設(shè)備參與其中，將畢業(yè)典禮、社團(tuán)活動(dòng)、虛擬圖書(shū)館等活動(dòng)放在虛擬空間中進(jìn)行。日本的長(zhǎng)岡技術(shù)科學(xué)大學(xué)通過(guò) VR、AR、XR 等技術(shù)創(chuàng)建了虛擬平臺(tái)，即虛擬校園，在整個(gè)虛擬平臺(tái)中的教師和學(xué)生通過(guò)各自的終端進(jìn)行教學(xué)和學(xué)習(xí)虛擬STEM課程，平臺(tái)利用VR和AR技術(shù)，將真實(shí)世界和虛擬世界連接在一起，進(jìn)一步增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的真實(shí)感。

（4）“5G+VR”遠(yuǎn)程教學(xué)：實(shí)現(xiàn)全受眾的遠(yuǎn)程交互

當(dāng)前，線上線下融合（Online Merge Offline，OMO）教育模式得到了廣泛應(yīng)用，線上教育發(fā)展迅速，但也存在不足，包括網(wǎng)絡(luò)延遲卡頓、教學(xué)場(chǎng)景單一、學(xué)習(xí)體驗(yàn)感和交互性不強(qiáng)等，“5G+VR”賦能在線教育將會(huì)給遠(yuǎn)程教學(xué)帶來(lái)新的變革。

一方面，“5G+VR”遠(yuǎn)程教學(xué)改變以往單一的教學(xué)場(chǎng)景，學(xué)生足不出戶也可以“邊玩邊學(xué)”，讓原本難以實(shí)現(xiàn)的教學(xué)場(chǎng)景成為可能。未來(lái)，5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍越來(lái)越廣泛，技術(shù)越來(lái)越成熟，利用VR技術(shù)突破地域限制讓師生處在同一個(gè)虛擬空間，實(shí)現(xiàn)“面對(duì)面教學(xué)”，從而打造一種無(wú)明顯邊界的學(xué)習(xí)環(huán)境。這種無(wú)明顯邊界的學(xué)習(xí)環(huán)境，即是基于OMO的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，這種環(huán)境有兩種形態(tài)： 線上空間實(shí)體化、線下空間虛擬化[14]。

另一方面，5G時(shí)代下VR遠(yuǎn)程教學(xué)的受眾群體可以達(dá)到全覆蓋，實(shí)現(xiàn)教育資源的開(kāi)放共享，促進(jìn)教育公平，實(shí)現(xiàn)教育的精準(zhǔn)扶貧。例如，浦江縣虞宅鄉(xiāng)中心小學(xué)和杭州學(xué)軍小學(xué)在5G網(wǎng)絡(luò)的支持下，打造了突破地區(qū)限制的“5G+VR”遠(yuǎn)程課堂，通過(guò)視頻和全景直播，實(shí)現(xiàn)了異地上課、同步學(xué)習(xí)。兩校保持了講課視頻畫(huà)面以及VR頭顯內(nèi)容的同步呈現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了互動(dòng)式、沉浸式的創(chuàng)新教學(xué)方式。

再者，在“5G+VR”的技術(shù)支持下，學(xué)?？梢蚤_(kāi)展教育云實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)，構(gòu)建遠(yuǎn)程沉浸互動(dòng)式教學(xué)觀摩與實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。依托5G虛擬專網(wǎng)，將VR教學(xué)場(chǎng)景上傳云端，利用云端的計(jì)算能力將學(xué)生實(shí)習(xí)現(xiàn)場(chǎng)影像實(shí)時(shí)傳至云端，再將圖像遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)下傳至頭顯設(shè)備。遠(yuǎn)程沉浸互動(dòng)式教學(xué)觀摩與實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)為師范生提供交互性和臨場(chǎng)感強(qiáng)的自主式實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)，也能解決實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師不足的問(wèn)題。

二、“5G+VR”在智慧教育中面臨的挑戰(zhàn)

5G時(shí)代，機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存，雖然“5G+VR”在智慧教育的應(yīng)用中存在著優(yōu)勢(shì)，但在核心技術(shù)、人才隊(duì)伍、教學(xué)內(nèi)容等方面仍然面臨著挑戰(zhàn)。

（一）核心技術(shù)需要加強(qiáng)

在5G建設(shè)方面，我國(guó)已經(jīng)具有很多優(yōu)勢(shì)，但是VR產(chǎn)業(yè)仍然面臨許多挑戰(zhàn)。VR技術(shù)綜合了多種技術(shù)，作為技術(shù)路線的支撐，核心技術(shù)發(fā)揮著重要作用，技術(shù)創(chuàng)新固然重要，核心技術(shù)的積累才是增強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)力、提高技術(shù)整體水平的關(guān)鍵。

隨著5G技術(shù)不斷落地應(yīng)用，5G和VR的融合創(chuàng)新加快，VR的核心技術(shù)積累顯得尤為重要。例如，虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)涉及三類教學(xué)軟件，分別是沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)及其教學(xué)軟件、桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)及其教學(xué)軟件、移動(dòng)式虛擬現(xiàn)實(shí)及其教學(xué)軟件，每一類教學(xué)軟件強(qiáng)調(diào)不同的核心技術(shù)，展現(xiàn)不同的技術(shù)特征，核心技術(shù)薄弱就會(huì)影響沉浸性、交互性或構(gòu)想性的實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而影響教學(xué)軟件的使用效果。同時(shí)，VR設(shè)備的重量會(huì)影響佩戴的舒適性，屏幕清晰度不高會(huì)造成顆粒感，而畫(huà)面延遲會(huì)導(dǎo)致眩暈感的產(chǎn)生，VR場(chǎng)景切換不夠流暢也會(huì)降低體驗(yàn)感?？偟膩?lái)說(shuō)，VR設(shè)備過(guò)重、屏幕清晰度不高、畫(huà)面延遲等都是亟需解決的問(wèn)題。因此，核心技術(shù)的積累是“5G+VR”在智慧教育中面臨的挑戰(zhàn)之一。

那么如何實(shí)現(xiàn)核心技術(shù)的積累呢？首先，核心技術(shù)的積累不是一蹴而就的，它是一個(gè)耗時(shí)耗力且需要大量資金投入的漸進(jìn)過(guò)程;其次，核心技術(shù)的積累需要核心人才的參與。因此，要以提高VR產(chǎn)業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力為目標(biāo)制定相關(guān)政策和指導(dǎo)意見(jiàn)，引領(lǐng)核心技術(shù)積累的風(fēng)向標(biāo)，在政策支持的基礎(chǔ)上加以一定的資金投入。各企業(yè)可以建立階段性的核心技術(shù)積累機(jī)制，包括階段性目標(biāo)、吸引投資、人力資源等方面，同時(shí)企業(yè)之間應(yīng)該加強(qiáng)技術(shù)交流，通過(guò)開(kāi)展合作研發(fā)等方式加速核心技術(shù)的積累。

（二）亟需融合型人才隊(duì)伍

“5G+VR”在智慧教育的應(yīng)用過(guò)程中，在人才的選擇上更傾向于融合型人才，即教育和技術(shù)的融合型人才。當(dāng)前，我國(guó)面臨著一些技術(shù)瓶頸和人才短缺的情況，高素質(zhì)復(fù)合型人才不足制約著VR產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[15]。鑒于“5G+VR”的發(fā)展階段及其在智慧教育中的應(yīng)用現(xiàn)狀，此類融合型人才在我國(guó)是存在缺口的。首先，VR內(nèi)容的制作有很高的技術(shù)含量，人才選拔門檻也比較高。其次，為了更好地將“5G+VR”應(yīng)用到智慧教育中，掌握技術(shù)的人才和教育領(lǐng)域的人才是不能割裂開(kāi)來(lái)的。這也就意味著，未來(lái)，隨著“5G+VR”的不斷發(fā)展，新型教育觀念會(huì)加速轉(zhuǎn)變，融合型人才的需求量會(huì)愈發(fā)增多，師資標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)不斷提高。

教育信息化時(shí)代，運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)促進(jìn)教育的變革與發(fā)展是時(shí)代的主旋律，融合型人才是時(shí)代發(fā)展的重要的人力資源，因此，融合型人才短缺也將成為“5G+VR”在智慧教育中面臨的挑戰(zhàn)之一。2019年，教育部發(fā)布的《關(guān)于實(shí)施全國(guó)中小學(xué)教師信息技術(shù)應(yīng)用能力提升工程2.0的意見(jiàn)》強(qiáng)調(diào)，信息技術(shù)應(yīng)用能力是新時(shí)代高素質(zhì)教師的核心素養(yǎng)，并提出以學(xué)校為單位開(kāi)展教師信息技術(shù)應(yīng)用培訓(xùn)。全國(guó)中小學(xué)應(yīng)繼續(xù)推進(jìn)有關(guān)培訓(xùn)，不斷提升教師信息化教學(xué)能力和師資整體水平，為融合型人才的培養(yǎng)提供保障。同時(shí)，高校需要依據(jù)有關(guān)培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)制定針對(duì)師范生融合型人才的培養(yǎng)方案，要求師范生在掌握專業(yè)知識(shí)的同時(shí)，學(xué)會(huì)將互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、VR、AI等現(xiàn)代信息技術(shù)運(yùn)用到教學(xué)之中，探索5G時(shí)代的新型教學(xué)模式，以適應(yīng)教育信息化的時(shí)代要求。

（三）教學(xué)內(nèi)容泛VR化

基于“5G+VR”在智慧教育中的應(yīng)用現(xiàn)狀和優(yōu)勢(shì)，教育領(lǐng)域關(guān)于“5G+VR”的關(guān)鍵技術(shù)或產(chǎn)品相對(duì)較少，但是，“5G+VR”能夠打破時(shí)空的局限實(shí)現(xiàn)沉浸式課堂，豐富學(xué)生的體驗(yàn)感，增強(qiáng)交互性，增加學(xué)習(xí)熱情，這就使得教學(xué)內(nèi)容在未來(lái)可能會(huì)出現(xiàn)泛VR化。教學(xué)內(nèi)容泛VR化，指的是在“5G+VR”在智慧教育的應(yīng)用過(guò)程中，有些教學(xué)內(nèi)容缺少調(diào)研直接利用“5G+VR”進(jìn)行教學(xué)，實(shí)際上，有些課程與教學(xué)內(nèi)容沒(méi)有必要全部開(kāi)展“5G+VR”課堂教學(xué)，這會(huì)浪費(fèi)資源又難以發(fā)揮“5G+VR”在智慧教育中的優(yōu)勢(shì)。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因歸根究底是對(duì)5G技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)教育融合創(chuàng)新內(nèi)涵的理解不夠深刻。著眼于“5G+VR”給智慧教育帶來(lái)的新鮮血液固然重要，科學(xué)準(zhǔn)確地進(jìn)行衡量與應(yīng)用才是關(guān)鍵。

三、結(jié)語(yǔ)

目前，5G技術(shù)正處于快速建設(shè)和應(yīng)用推廣的關(guān)鍵時(shí)期，它帶來(lái)的不僅是通信性能的提升，還通過(guò)與VR技術(shù)創(chuàng)新融合應(yīng)用于智慧教育，實(shí)現(xiàn)體驗(yàn)式、互動(dòng)式、沉浸式、實(shí)踐式的教學(xué)方式[16]。隨著我國(guó)信息化水平的不斷提升和5G技術(shù)的普及推廣，VR技術(shù)在智慧教育中的應(yīng)用加快，“5G+VR”作為一種新型技術(shù)場(chǎng)域，給智慧教育帶來(lái)變革和發(fā)展機(jī)遇的同時(shí)，也會(huì)面臨新的挑戰(zhàn)。

5G時(shí)代下，加強(qiáng)5G教育應(yīng)用的探索，探索5G教育應(yīng)用的典型場(chǎng)景，是促進(jìn)5G時(shí)代智慧教育新生態(tài)的基礎(chǔ)[17]。同時(shí)，“高階自動(dòng)化”的人工智能，以其超強(qiáng)的計(jì)算能力、巨大的存儲(chǔ)能力和及時(shí)的調(diào)用能力，打造了虛擬實(shí)踐的場(chǎng)景，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了時(shí)間與空間的有效銜接，“5G+VR”將進(jìn)一步推動(dòng)人工智能的發(fā)展[18]。因此，“5G+VR”應(yīng)著力于核心技術(shù)的研發(fā)，從學(xué)生的實(shí)際需求出發(fā)，創(chuàng)新學(xué)習(xí)和教學(xué)模式，為5G時(shí)代智慧教育新生態(tài)注入一份力量。

未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)將擴(kuò)大開(kāi)放與共享，使得網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用實(shí)現(xiàn)更緊密的互動(dòng)、更深度的信息共享，應(yīng)用可以基于網(wǎng)絡(luò)的資源狀況提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)[19]。隨著5G技術(shù)的推廣與普及，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、大范圍覆蓋，“5G+VR”會(huì)進(jìn)一步助力泛在學(xué)習(xí)環(huán)境，利用VR將這些可控的設(shè)備、場(chǎng)景重現(xiàn)，在這種環(huán)境中，學(xué)生能夠獲得豐富的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

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[作者簡(jiǎn)介]李心蓓，江蘇師范大學(xué)碩士研究生，研究方向：智慧教育、人工智能;王竹新，江蘇師范大學(xué)碩士研究生，研究方向：在線教育與智慧學(xué)習(xí)空間;王娟（通信作者），江蘇師范大學(xué)碩士研究生導(dǎo)師，教授，研究方向：教育理論與教育管理、在線教育。

[責(zé)任編輯 韋志巧]