5G时代下AR/VR技术在教育教学中的应用

臧凯莉 崔琰

摘要：2019年四月，中国移动根据5G技术在教育领域的发展发布了《5G+智慧教育白皮书》，其中指出5G教育有三大优势：网络承载统一、超高带宽、速率更快延时更低，这将加速教育与AR/VR技术的深度融合，解决教育形式单一、教育效率低下、教育资源不平衡等问题。

关键词：5G;AR;VR;教学

中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：（2021）-08-480

在5G技术下，科学技术与智能制造的发展愈加重要，作为为经济社会培养高素质技能型人才的教育，必须更加注重培养学生的创新能力与实操能力，而这些能力的培养离不开现代教育技术与手段的运用。VR/AR技术的发展已经预示了现代教育方式变革的到来，这也为教育改革找到了很好的切入点，“AI与VR+教育”与物联网、大数据等技术相互融合发展，让人工智能模拟“人的思维方式”，可以更好的辅助老师教学和学生学习，提高学生学习效率。在此背景下，积极探索教学新模式——借助虚拟现实技术，为学生创建真实的学习情境，提供生动的交互体验，促使学生能够学会观察、探索，不断开展实验，加深学生对知识的理解与认知，激发学生的学习兴趣。

一、5G通信技术的特点

3月24日，工信部印发《关于推动5G加快发展的通知》（以下简称《通知》）。《通知》从加快5G网络建设部署、丰富5G技术应用场景、持续加大5G技术研发力度、着力构建5G安全保障体系等几方面，阐述了推动5G加快发展的具体部署。之所以要大力加强5G技术的建设是因为它有以下优点：

（一）极高的速率：其峰值理论传输速度可达每秒数十GB，比4G网络的传输速度快数百倍。只需几秒就可下载一部高清电影，能够满足消费者对AR/VR等更高网络体验的需求。

（二）极大的容量：广域物联网仍处于萌芽，但5G能够把功耗降下来通过使终端更加省电，，让大部分物联网产品一周充一次电，甚或一个月充一次电，就能大大改善用户体验，促进物联网产品的快速普及。使用非正交多址技术以支持更多的终端接入。

（三）极低的时延：LET网络出现时，时延在100ms以内;5G网络的出现会降到更低，从而为更多对时延要求极致的应用提供生长土壤。

中国信息通信研究院副院长王志勤在解读该《通知》时表示，加快5G建设及应用有利于拓展新型消费，对于每个领域将会带来巨大的变革，同样在教育领域将会对学习者的学与教师的教产生翻天覆地的变化，为教学方式的创新打下基础。 目前5G技术已经具备一定的规模，未来随着5技术的不断进步，将会给教育领域带来更多的变革。

二、AR/VR教育的优势

如今，虚拟现实技术已经成为促进教育发展的一种新型教育手段。利用虚拟现实技术可以帮助学生打造生动、逼真的学习环境，使学生通过真实感受来增强记忆，相比于被动性灌输，利用虚拟现实技术来进行自主学习更容易让学生接受，这种方式更容易激发学生的学习兴趣，其优势有以下几点：

（一）交互性：可以让学生和习通进行交互，印象更深刻。

（二）展示效果好：比如实验可以慢放;可以让学生“缩小”，从分子角度观察实验;也可以把学生“放大”，观察浩瀚宇宙。

（三）安全性高：涉及到高热、强酸的化学实验，可以避免一些实验中的危险。

（四）代入感强：由于是全景第一人称视角，VR/AR独有的魔力会让场景变得更加可信。如果课程设计带有故事性，或者奇妙场景，那么VR/AR中会比在电脑屏幕上操作更加让学生觉得身临其境。

三、5G时代下AR/VR实训和沉浸的教育可行性

5G技术的发展对AR/VR技术在教育领域的应用产生了巨大的影响，促进了A虚拟现实技术与教育的融合。“要学习好，需要借助技术，而借助技术更需要具体思维。借助技术的思维方式比借助技术更重要。”首都师范大学教育学院教授、教育技术学专业负责人方海光在论坛中指出了技术与学习的关系。

课堂操作事学生掌握知识、反馈知识的一个重要环节，但是传统的多媒体课件教学，使教师与学生直接交流的机会变少，没能实现让学生有一种自身的体验，只是老师在机械的传达知识，这种教学模式没有太大的吸引力，无法吸引学生的注意;最重要的是，学生缺少了主动参与学习过程的机会，缺少了应有的思维与语感训练，教师不能因材施教，师生难以情感表达。从学生的知识学习途径来看，传统教育是学生被动式地从老师的讲课中获取知识，这种方式让学习变得乏味，如果学生主动性、积极性不足，往往不能获得好的学习效果，也很难更好地对意境、图形空间构造展开想象。而结合了VR的教育方式，通过其沉浸性、交互性和空间性的特点，让学生全身心的投入到计算机构造的三维虚拟环境中。通过视觉、听觉和行为交互去感知该环境，增强学生兴趣度、想象力。

AR/VR技术的加持一方面是教学形式的升级、另一方面是学生学习软件的丰富。AR/VR让学生在课堂上获得遨游太空、深潜海底、穿梭古今的能力，学生可以根据自我的主观选择来与场景进行交互，这改变了以往的单项知识输出形式，激发学生的好奇心，并发挥学生的创意。除了知识和信息上的直观感知与获取，AR/VR技术通过模拟真实环境，让学生进行模拟操作，这对一些在实际操作中成本较高、或较大危险性的职业教育领域中有广泛的应用前景。其次，AR/VR技术让学生可以自我动手去进行内容的设计，如三维空间绘画、化学物理实验、AR/VR模拟电影拍摄等等。AR/VR带给学生的自主性会不断强化学生的认知能力，同时解决各种专业学生的兴趣和注意力的問题。

结语

在5G时代背景下，AR/VR技术迅速发展，在教育领域的应用越来越广泛，正以一种全新的方式变革着传统教育，不断推出形式、新产品，加大与传统教育的深度融合，为传统教育升级提供创新的动力，营造出的沉浸式环境，让课堂“活起来”，在提升学生学习体验、激发学生学习兴趣的同时，打破了传统的教学局限，促进可视化思维发展。

由此可见，5G时代下AR/VR实训和沉浸的教育是具有可行性。虚拟现实技术与教育相结合的教育模式打破了传统教学中以内容为主的想法;引进虚拟现实技术不仅可以高效传授教学内容，还可以利用自身核心特点，颠覆原来的内容，发展为内容和技术高度融合之后的“新内容”，在保证教学成果的基础上，极大的节约了教学成本。

2020年省级大学生创新创业训练计划项目：5G时代下VR/AR实训和沉浸的教学，项目编号：S202013324017

山东协和学院 山东 济南 250000