5G时代下智慧校园与泛校园网的建设和应用

摘要：5G通信技术的成熟化为整个社会的发展提供了巨大的引擎驱力，推动万物感知、万物互联、万物智能，让越来越多的生活场域变得更加智能、智慧。而智慧校园的建设是5G时代下教育信息化的集中体现，也是推进教育现代化的必然选择。本文简单论述了5G与智慧校园相关概念与特点，提出了5G时代下智慧校园与泛校园网的建设路径，在此基础上，介绍了5G技术在智慧校园中的主要应用场景，以期为推进学校“5G+”智慧校园建设提供有益参考。

关键词：5G时代;智慧校园;校园网;建设;应用

中图分类号：TP311 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）29-0172-02

5G即“第五代移动通信技术”的简称，其基本特点是更快的数据传输速度、更高倍的数据容量、更小的功能损耗，更短的时间延隔，以及更稳定的传输状态，其实现的核心技术主要包括：新型大规模MIMO技术，可以加强利用频谱，以确保多人同时传输也能保持通畅;高频段传输技术，可以有效缓解频谱资源紧张，实现极高速短距离通信;全双工技术，可以实现同一个时间同一个频道进行双向通信;D2D技术，可以实现有限距离内不同通信设备间的直接通信（不需要借助基站）;超密集异构网络技术，可以拉近终端与节点间的距离，扩大网络覆盖范围[1]。而5G技术在交通、医疗、家居、企业、农业、学校等场域的應用与融合，势必会催化整个社会的速变，出现越来越多的智能化和智慧化场景，落实在教育领域，则集中表现为泛校园网的建设与智慧校园的诞生。

1 5G+智慧校园

5G技术的根本优势是“高速率、泛在网、低时延、大连接”，该技术是移动通信技术与互联网技术深度融合的产物，在真正意义上实现了人与人、人与物、物与物之间高速、泛在、安全、自由的连接。在教育领域，该智能化信息技术的作用主要体现在其可以为物联网、人工智能、VR/AR、云计算、大数据等技术在教育教学中的广泛渗透与深度融合提供强大助力，从而促进教育教学的转型跨越与创新发展，进而为智慧教育的实现与智慧校园的建设提供有力支撑。

智慧校园，即各校园业务（包括课堂教学、教育科研、教学管理、校园生活管理等）实现信息化与智能化。而5G时代下的智慧校园，是指以5G通信技术为引擎驱动学校教育的信息化，是数字化校园建设的更高级形态。在2018年，我国正式发布了《智慧校园总体框架》，对智慧校园的总体架构进行了系统阐述，并对智慧教学环境、智慧教学资源、智慧校园管理、智慧校园服务，以及信息安全体系这五个子部分的建设部署进行了明确规范，从而确立了智慧校园建设的国家标准。而在此基础上，浙江大学在2010年的信息化“十二五”规划中也勾勒了一幅更加形象、更为具体的智慧校园建设蓝图，即无处不在的网络学习、融合创新的网络科研、透明高效的校务治理、丰富多彩的校园文化、方便周到的校园生活[2]。

总之，可以看出“5G+智慧校园”应包含三大核心要素：1）能全面感知环境，为师生提供个性化定制服务;2）网络互通互联，校园生活完全实现数字化与智能化;3）与外界交流互动，营造开放的学习环境与氛围。

2 5G时代下的智慧校园与泛校园网的建设

2.1 重视顶层设计，强化统筹规划

智慧校园建设是一项系统工程，必须加强顶层设计与统筹规划。在实际建设中，如果缺乏科学的系统指导，很可能会造成智慧校园建设的目标定位与学校发展目标错位、智慧校园的实践应用性弱化，或是建设过程混乱等不良问题。因此，学校应组建专门的领导小组全面负责智慧校园的建设工作。在前期，通过对学校基本情况（包括学校的发展目标、办学特色，以及学校师生、教育管理者和社会公众的实际需求等）进行全方位调研，对整个工程进行宏观的、前瞻性的战略规划，合理设计智慧校园建设的目标定位，有效预测智慧校园发展中可能出现的问题并提出解决方案，从而为后期具体的实施提供一份详细的“路线图”。

2.2 基础软硬件建设.5G网络全覆盖

校园数字化建设，网络是基础，而5G时代下智慧校园实现的基础就是一个广泛覆盖、互联互通的5G泛校园网，即实现校园内5G网络信号的全覆盖。首先要保证基础设施的完备，包括部署5G基站设备、安装智能化硬件设备（如安防系统及门禁管理设备、环境监测管理设备设施、智慧教室、一卡通系统、电子校务管理系统等）、建设5G移动终端等，这是智慧校园建设的硬件基础。此外，还要注重软件建设，即要充分调动各个部门人员参与的积极性，共同推进智慧校园建设。总之，只有方方面面的基础保障落实到位，才能确保5G智慧校园的顺利建成[3]。

2.3 引入新兴技术，创新教育教学

教育信息化是智慧校园建设的核心任务。因此，要充分发挥5G通信技术的优势潜能，推进物联网、人工智能与大数据等新兴技术与教育的深度融合，创新教育和学习方式，构建包含智能学习、交互式学习的新型教育体系，助推教育教学体系运行智能化，进而促进智慧校园的建设。如在5G网络下，可以实现远程网络直播课程与4K超高清技术结合，使课程实现异地同步，高清无卡顿;在教学中引入VR/AR技术，让学生体验全景沉浸式课堂等。总之，要不断探索现代化技术与各个教学环节结合的路径方式，促进各类教育教学模式和学习路径的革新，实现教学的数字化、数据化与智慧化，从而真正意义上建成智慧校园。

2.4 搭建服务平台，全校数据联通

智慧校园是一个将教学、科研、管理和校园生活融于一体的数字化生态系统，因此，必须搭建一个综合化的信息服务平台，负责对学校各智能系统的统一管理，并对所有相关数据进行收集处理。具体来说，这个服务平台应该包括课堂教学系统、教育科研系统、教学管理系统、校园生活管理系统等。最终，通过这个一体化服务中心，打通数据壁垒，实现全校数据间的流通共享，进而实现对整个学校的数字化管理。

3 5G技术在智慧校园中的应用

智慧教育是智慧校园建设的核心，其根本表现是课堂教学全过程的信息化，即在教学手段、教学途径、教学方法等多方面深入运用信息技术，促进教育教学的改革发展。

3.1 5G+智慧教学

3.1.1远程直播课堂

教育资源的分配不均以及优质教育资源的匮乏一直是我国教育发展亟待解决的主要问题，而远程网络直播课堂的出现打破了地域与时间的限制，在很大程度上推进了教育资源的开放共享，对于缓解教育资源配置失衡，促进教育公平有重要的意义。而5G技术“高效率和低时延”的突出优势可以实现异地同步，使天涯变为咫尺，在降低教育成本的同时也降低了师生的时间成本。如北京邮电大学开展的5G&4K全息投影远程直播课，芦鹏飞教授借助“5G+全息投影”技术，在相距25公里的沙河校和西土城校区实现了“分身”授课，为师生们呈现了一场知识、历史、科技的视听盛宴。

3.1.2情景教學

场景教学一直以来就是一种重要的教学模式，即通过创设某一情境为学生营造身临其境般的沉浸式课堂，而借助5G技术，可以带动AI、VR等技术与课堂教学的融合，提升情景教学的交互性、趣味性与真实性。例如针对一些高风险、难以还原的特殊场景（如地震、火灾等），可以利用5G+AR/VR技术进行模拟演习;针对一些高成本、高精尖的技术实训教学（如临床手术、飞机驾驶、汽车装配等），可以利用5G+AR/VR技术进行专业训练;针对比较枯燥的文史类教学，可以利用AI技术还原历史人物的音容笑貌，让学生与其进行隔空对话。因此，SG时代的情景教学显然可以呈现更好的教学效果，给师生带来更优的教学体验。

3.2 5G+智慧校园

校园环境主要是指建筑布局、教学活动场所与设施、绿化、卫生等物质环境。校园环境管理是学校建设的重要一环，也是保证教育教学顺利开展的基本条件。

3.2.1人性化服务

在校园内与教室内安装基于5G的各种环境感知设备，从而实时监测校园室内外的光照强度、空气质量、温湿度和饮用水质量等，并利用相关建模算法实现灯光、空调、水控等系统的智能化启动，使其能够根据实时环境变化进行自动调整，为师生提供更加人性化的服务。

3.2.2 平安校园

保障师生安全是学校环境管理的重要工作，在校园内实现5G网络全覆盖，可以大大提高视频监控的清晰度与人脸识别的反应度，从而对校园内人流的活动轨迹、位置信息等数据进行更好地获取与管理，从而实现对校园安全保障的智能化管理[4]。

4 结语

5G技术的飞速发展给学校的数字化建设带来了新的契机，5G对教育领域的融入和赋能也是未来教育现代化实现的根本进路。而要想真正意义上建成智慧校园，就必须紧抓5G发展机遇，从注重宏观规划、落实基础保障、创新教育教学，以及搭建服务平台这四个方面着手，促进各新兴技术在校园各环节的渗透，以期打造一个高效、科学、智能的智慧校园生态体系，让广大师生真正感受到5G时代特有的魅力，充分享受5G技术给学校生活带来的便利。

参考文献：

[1]郑睿.5G时代下智慧校园与泛校园网的建设和应用[J].数字技术与应用，2019，37（9）：16-17.

[2]智慧校园_360百科[OL]. https：//baike. so. com/doc/55 68727-5783904.html.

[3]黄文东，冉超，谭晓玉.职业院校5G智慧校园建设及应用初探[J].卫生职业教育，2020，38（11）：20-21.

[4]郭力培，王明超.5G技术在智慧校园建设中的应用场景探讨[J]-数字通信世界，2020（3）：141-141，151.

【通联编辑：李雅琪】

作者简介：邢学华（1980-），男，天津人，本科，工程师，研究方向：校园信息化，智慧校园，信息网络安全，移动互联网应用，应用系统开发。