“5G+全息投影”优质教育资源远程教学探讨

房梽斅，吕 辉

（中国移动通信集团设计院有限公司北京分公司，北京 100038）

0 引言

2018年全球互联网网民数量突破40亿，手机用户达到51.32亿，分别达到世界同期总人口的52.63%、67.52%。面对移动数据爆发式的增长，网络容量、频率等都面临着严峻挑战。目前已有的2G、3G、4G网络都无法满足这一增长需求，迫切需要通过新一代的移动通信网络技术解决上述问题。这一背景下5G网络应运而生。全息投影以高清的图像、逼真的色彩、较强的立体感为观众带来了较强的视觉体验，在电影、展览、教育等众多行业中得到了广泛应用。

全息投影技术是一种基于干涉原理对物体进行记录并将其三维图像展现出来的一种技术，是3D技术中的一种。目前3D电影较为流行，人们在观看3D电影时需要佩戴眼镜才能看到精美的3D画面。但全息投影技术不是如此，人们无需佩戴眼镜便能看到立体虚拟世界，故全息投影技术也叫做虚拟成像技术。其工作原理分为两步，第一步基于干涉原理对物体光波信息进行记录，即对物体进行拍摄；第二步基于衍射原理将物体光波信息再现出来，即进行成像，将物体的三维图像展现出来。如图1所示为全息投影技术原理图。

图1 全息投影技术原理图

1 “5G+全息投影”实现优质教育资源远程教学

开展一定的教学活动对实现教学目标有一定的促进作用，完整的教学活动中包括的内容较多，教学双方主体、教学工具，都是必不可少的。传统教学模式中，教师是教学主体。但随着新课改的实施，学生开始变成学习主体，教师属于引导者。现代教学活动中，可以依赖的教学工具较多，如投影仪、白板、电脑等。这些教学工具也可以看作是教学媒介，通过这些媒介将课程内容展现出来。但不管是电脑，还是投影仪，其载体都是固定的，无法移动，教学过程中缺少师生之间有效的互动。简单讲上述媒介及其载体都属于二维空间，所呈现出来的画面是平面的。

远程全息投影教学开展时，需要部署出全息录影采集处理设备、全息投影展示设备。首先全息录影采集处理设备对教师授课视频影像进行采集，通过5G网络传播到接收的教室中，通过全息投影展示设备将教师的真人影像实时展现出来，实现远程全息4K交互式教学。5G网络的应用，提高了数据传输速度，降低了延迟性等，可以实现远程实时教学，这也是开展5G智慧校园应用的重要内容。另外“5G+全息投影”的应用，为所有学生提供了同等的教育资源。即便是偏远地区的学生，只要他们所在的地方有足够的宽带支持，就可以在全息投影技术的帮助下实现优质教育资源的学习。

2 “5G+全息投影”实现优质教育资源远程应用模式的探讨

“5G+全息投影”实质是在智慧校园构建的基础上开展的。智慧校园包括的内容较多，智慧课堂、智慧教室等，都属于智慧校园构建的内容。同时在进行远程教学时，也可以通过这五方面实现。故“5G+全息投影”在优质教育资源远程教学中应用时，可以通过远程课堂、智慧教室等方面进行应用。

2.1 “5G+全息投影”在远程课堂中的应用

远程教学发展以后，接受远程教育的学生听课时主要是通过视频实现的。视频是教师提前录制好的，只能听教师讲，无法实现互动，也无法体会到教师亲临现场的感觉。故传统的远程教学听课效果和现场听课效果相差较大。特别是教师有实物展示环节时，由于只能通过视频观看，学生很难有真实的体验感，从而影响了远程课堂的教学效率。但借助于“5G+全息投影”，便可让学生体验到教师亲临现场的教学体验。在“5G+全息投影”辅助下，教师的身影会投影到远程课堂中，让学生有种教师就在身边讲课的感觉。“5G+全息投影”让远程教育更加逼真，只要学生所在地方构建了5G网络、全息投影相关设备，便可体验到优秀教师的“真人”远程讲课，实现课程的同步教学。

“5G+全息投影”也可以在实践操作课程中应用。很多实践课中，学生大多数时间只能通过视频或现场观摩才能了解具体实践。但视频属于二维空间，缺乏较强的立体感，无法准确引导学生进行实践操作。“5G+全息投影”下，可以为学生营造出三维的学习环境，学生在该环境中可以随意进行实践操作，或者佩戴眼镜进行视频，师生所看到的画面是同步的，可以实现师生之间良好的互动性。

2.2 “5G+全息投影”在智慧教室中的应用

智慧教室是典型的智慧学习环境，是实现智慧教育的有效途径，也是时代发展的必然趋势。智慧教室主要通过内容、环境管理、资源获取、情感感知、思维碰撞等方面体现出来。如清华大学智慧课堂展区中的“雨课堂”中开发了光感应黑板，实现了传统黑板的改造，即在传统黑板四周嵌入了红外感应框。学生和教师在其智能终端中下载了“雨课堂”，黑板上的内容会同步到投影幕布、学生智能终端中。且板书属于“雨课堂”PPT中的内容，通过“雨课堂”的应用，将PPT、板书、语音等实时记录下来，实现上课即建课的目的。

3 结束语

全息投影技术在教学中的应用，对打破传统教学的局限性、提高教师教学能力和学生思维能力有较大的促进作用。同时也有利于学生主观能动性的发挥，促进了师生之间的有效互动。而“5G+全息投影”则借助于5G网络很好的解决了远程教育中存在的实时性、互动性局限，有利于优质教育资源的传播，这对解决我国教育不均衡问题、提高整体教育水平有较大的促进作用。