5G技术在智慧教育领域的应用研究

贾颖

2016年8月，国务院发布的《“十三五”国家科技创新规划》把“大力发展泛在融合、绿色宽带、安全智能的新一代信息技术……促进信息技术向各行业广泛渗透与深度融合”作为重要的战略发展任务之一。目前，以5G为代表的智能化信息技术对教育教学正产生着深刻的影响。2019年4月29日，中国移动发布《5G+智慧教育白皮书》。书中提到5G智慧课堂有3大优势：网络承载统一、超高带宽、速率更快延时更低。笔者认为，5G技术将推动教育与人工智能、大数据、虚拟现实等前沿技术的深度融合，以技术创新为教育赋能。

一、5G的基本特征

5G就是5th-Generation，是继2G、3G、4G之后的“第五代移动通信技术”，其官方命名是IMT-2020。5G并不是独立的、全新的无线接入技术，而是对4G技术的延伸和发展，具备了更高的频谱效率和承载量。5G技术推进了其他领域、创新型产业的不断发展。如果说4G技术完成了人与人的实时连接，那么5G则会让万物智能感知和互联。5G作为下一代的移动通信网络，用一个字来形容，那就是“快”。5G网络的理论下行速度为10Gb/s（相当于下载速度1.25GB/s），快到 “实时”的感觉没有“时延”。5G具有更大的网络带宽、更快的传输速度和更友好的设备兼容性。

二、智慧教育的内涵

智慧教育即教育信息化，是指在教育领域全面深入运用信息技术，来促进教育管理、教育教学、教育科研等方面的教育改革与发展的过程。智慧教育具有数字化、网络化、智能化、多媒体化的技术特点，旨在通过开放、共享、交互、协作的数字化信息化方式，促进教育现代化的发展。教育信息化是国家信息化的重要组成部分，是深化教育改革、提高教育质效、培养创新人才的必然选择。

三、5G技术在智慧教育领域的应用

（一）“5G +远程课堂”趣味交互

5G技术具有高速率、低时延、大带宽等优势，为AI、VR/AR、云计算、大数据等信息技术与教育教学的深度融合提供了强大的网络支持。其通信将不再仅局限于人与人，而是从人与人转向人与物的交流，甚至延伸到机器与机器的交互。5G技术的超高网速带动了人工智能、VR技术的快速发展。三者相辅相成，运用到智慧教育中，让学习有了更逼真的沉浸式体验感。

1.5G+AR/VR远程直播更生动

5G+AR/VR，使远程教育更有趣、生动。教学内容海量共享、教学素材丰富多样，学生与教师相隔万里也能够充分互动，极大地提高了教学效率和教学质量。在多维度虚拟教育场景构建中，远程教学将5G、全息远程技术、AR/VR和课堂教学相融合，让学习者可以沉浸其中，有更真实的体验，提高了学生的专注度。教室要实现5G信号覆盖，学生佩戴VR眼镜，心随景动，仿佛置身真实场景。5G将以其高速率、大带宽、低时延的特性给师生带来更加身临其境的直播效果，仿佛亲临现場来感知环境、模拟场景、沉浸体验，大大缩短了知识与现实的距离。5G还可以将远程学习与远程互动相融合，在模拟的真实场景中进行教学，升级学习体验，提升教学质效。例如，2019年4月，网龙网络公司就为位于武汉和福州两地的学生，带来一堂别开生面的5G远程物理公开课，效果很好。

2.“5G+AR/VR教育”扶贫成本低

5G远程教育成本不断下降。5G远程直播，可以实现异地同步。5G应用于教育扶贫，对于解决边远山区、贫困地区教育资源配置失衡、教育薄弱等问题，缓解教育资源贫乏，促进教育平等具有重要价值。5G远程教育可实现远程直播、在线点播、异地教学，可点开全学科的海量精品教育课程资源，并与名师进行教学互动，提升学生的参与度和主动性，促进跨区域、智能化的教学交流。

3.“5G+AI教学”过程更懂你

5G+AI使教学过程更懂你，也就是更贴心、更智能。智能化的教学过程体现在以下几个方面。

①丰富的教育内容。5G+AI技术依托丰富的教学资源，根据学生的学习习惯、程度、爱好、特长等个人信息，制定出个性化的方案;丰富教学内容，延伸教学深度和广度，通过大数据分析，制定出适合学生的“学习计划、成才方案”。

②个性化的教学实施。5G推动优质教育资源的共建共享。教学过程中，教师利用摄像机、闸机等终端，采集视频、图像数据，通过5G的AI功能计算分析，可实现对学生的无感知服务和教学的精细化管理。例如，5G有望提供沉浸式的4K游戏般的学习体验，提供诸如AI阅卷、AI学习兴趣分析、AI学习重难点突破、AI教学互动等功能，5G和AI技术结合，可以根据学生的喜好、学习习惯、薄弱环节等，推送个性化的学习帮助。借助全方位大数据分析，实现全智能化的教学过程，使网络成为“最懂你的人”，增加教学过程的趣味性、智能性。

③更智能的学习陪伴。智能学习机器人是智能学习终端的一个发展趋势，能提供更智能的学习陪伴，步步高学习机、小米智能音箱等都是很好的探索。利用5G网络和语音交互技术，智能学习机器人可以跟学习者主动打招呼，提供知识讲解、疑难解答、聊天、心理辅助等服务，并能根据人脸识别结果，迅速做出服务响应。

（二）“5G+ 智慧课堂”创造场景教学

①5G +AR/VR创新智慧课堂。2019年5月，江西师大附中创建“5G智慧校园”，将5G和课堂教学相融合，应用于5G+4K在线同步课堂。2019台州市“智慧校园”活动启动“智慧教育”，旨在依托5G技术，结合大数据、物联网和人工智能，构筑校园安全。5G技术保证了安全和速度，为智能教育提供了有效的技术支持。

②模拟高难度的、难以实现的场景教学。例如，用VR开飞机会怎么样？用VR模拟地震现场、消防场景会怎样？这些以前难以实现的场景教学、模拟应急演习，都可以通过5G +AR/VR技术成功运用于实践教学领域，在身临其境中有效提升实训的真实感。

③助力高精尖的专业培训。例如，如何给“真”人做手术？如何把一辆“真”车拆装一遍？如何在较逼真的环境下练习飞机驾驶的技术？想试着做一些高成本、高风险的模拟操作、高精尖的专业培训，都可以通过5G +AR/VR来实现。

④还原历史画面，再现特殊场景。通过软件建立三维模型，可以还原历史面貌、再现科普教学情境，比如模拟博物馆展览、史前时代、深海、太空等场景的科普教学。此外，还可以再现地震、消防等灾害场景。利用5G网络实现零部件的精准定位，可以对数控机床的运行数据进行实时精准采集。

⑤模拟真人实训。借助5G+AR/VR技术，可以进行实时同步互动的教学，模拟真实的语言学习环境，让学生站在塞纳河边与法国人聊天。学生与模拟真人进行对话，专家可以“亲临”现场进行技术指导。因为没有时延，素材展现、授课、答疑、交流可以实时进行，极大地优化了教育体验、丰富了教学呈现，提高了学习质效。

（三）“5G+智慧校园” 人性化服务

通过校园5G+IOT无缝隙网络覆盖，实现校园物联网位置信息、活动轨迹、学习和运动数据等数据应用，使校园管理变得更加智慧。在智慧校园可以实现5G移动支付、人脸识别消费，通过大数据分析生成学生学习情况、身体状况等。借助科技发展，可以打造一个高效、科学、智能的智慧校园生态体系。

5G被誉为全球新一轮科技革命产业变革的代表核心技术之一，也是实现万物互联、人机交互的战略性信息基础设施。5G网络下的智慧教育可以提高教学效率，节约时间，扩展空间，方便随时随地学习，通过人工智能还可以实现教育自动化。我们要顺应5G发展趋势，紧抓5G发展机遇，以推动5G与智慧教育的发展为目标，促进教育体系的不断优化和教育模式的全面提升。

（本文系2019年度河南省社科联专项调研课题“‘互联网+背景下河南省智慧养老模式探究”阶段性成果，项目编号：SKL-2019-484）

（责编   王鹏飞）