5G+VR未来实验室助力高效课堂

赵若良

随着信息技术的不断普及和发展，教育信息化已经成为中国教育发展的重要趋势。越来越多的学校加快教育信息化建设，推进教育教学与科技的深度融合，探索构建更为智能、高效、人性化的教育教学模式。三门峡市第二中学在教育信息化建设方面重点打造5G+VR课堂，成为学校教育的特色和优点。

一、5G+VR实验室建设概况

2020年10月，三门峡市第二中学立项建设5G+VR实验室项目，2021年3月建成5G+VR创新实验教学平台并投入使用。该项目总计投资114.2万元，其中VR眼镜一体机、网络覆盖等硬件投资62万元，软件及课程资源投资41.2万元，VR教室基础设施、装饰、培训服务投资11万元。建成后的5G+VR实验室，成为三门峡市首家义务教育学校投入使用的5G+VR实验室。实验室可一次满足55个学生同时使用，教学内容涵盖初中数学、物理、化学、生物、地理、历史，以及科普、航天等方面的320余节课程。

5G+VR实验室基于5G的低时延、大带宽、广连接的特性，将抽象的知识点与VR技术有效结合，通过场景化、交互体验式的教学方式，辅助各学科教学，让本区域的孩子享受到和一线城市同样的优质教育资源，实现“小区域办大教育”。

二、5G+VR实验室创新应用

（一）5G+VR创新教学

打造VR边缘云架构，实现以“网络换计算”的业务模式，将VR内容的计算与渲染能力迁移至边缘云端。这不仅解决了学校需要高性能VR计算设备的问题，同时业务只在终端与基站之间传输，降低访问时延，缓解了核心网传输压力。

5G+VR教学平台利用云端强大的计算能力，实现VR应用的运行、渲染、展现和控制，将VR声音和画面高效地编码成音视频码流，通过5G网络实时将音视频流传送到终端，在VR终端进行显示。在教学过程中，学生佩戴轻量级的VR眼镜终端进行虚拟课程学习，完成虚拟实验操作、物体拆解等学习，培养创新精神、动手能力。

（二）VR智慧教学管理系统

教师通过VR智慧教学管理系统“TMS教师管理系统”，实现“一对多”的互动式教学管理，对320余节VR教学课程内容进行教学管理，将各学科抽象难懂的知识点真实还原，将抽象概念具体化、难点知识可视化。这样的做法既依托书本，又升华了书本知识，做到真听、真看、真感受。

在5G+VR智慧课堂上，虚拟现实场景和真实的体验可以消除学生因概念等抽象知识产生的语言障碍，学生的视觉、听觉、动觉等多种感官参与教学过程，物理、化学、生物等自然学科的宏观、微观实验，以及海空环境领域探索、战场模拟更加逼真。这使学生在没有任何人身安全危险的情况下，对危险情境做出反应，比如在不进入地震、火灾等自然灾害的现实场景下进行自救知识学习，事半功倍。

（三）3D优质课程内容

VR教学平台设置了素质教育和升学教育两大类课程内容。其中素质教育课程包括中小学STEAM教育、安全教育、科普教育、德育等，升学教育课程包括初中数学、物理、化学、生物等课程内容。同时，学校积极引导全校教师继续开发科目课程教学内容，丰富更新资源内容，将博物馆、景区的直播资源纳入教学资源库，使学生感知丰富的教学资源和绽放的科技魅力，为教育教学插上奋飞的双翼。

三、5G+VR实验室应用成效

（一）教育实效

5G技术和VR技术相结合的课堂模式，是以学生为主体，变教师的“教”为学生的“学”，强调个性化与智能化的课堂新模式。三门峡市第二中学教师运用VR应用场景技术教授党史课程，彻底改变了一张嘴、一支粉笔、一块黑板的“三个一”传统课堂教学模式。

5G+VR课堂集合5G、大数据、云计算等先进技术优势，通过将虚拟现实与先进的适应性教育体验相结合，实现沉浸式虚拟教学的目的，打破了时空限制，拓展了师生的感知区域，为师生开拓了新的学习领域。例如，通过VR内容定制和声光电的互动体验，学生在模拟真实情境的界面上，深切感受红军战士爬雪山、过草地遇到的艰难险阻，将不惧艰难的革命乐观主义和勇于战斗、无坚不摧的革命英雄主义铭记于心，在鲜活的课堂中受到长征精神的洗礼。

在学校建成的劳动教育实践基地，学生不仅可以实地参与劳动实践，还可以通过5G+VR全景直播，实时观看自己所种的农作物的生长情况和农民劳动的场景，培养劳动实践精神。劳动实践不是简单地去玩，而是将文化融入勞动实践，将马克思主义劳动观融入课堂教学，利用科技载体进行创新。

5G+VR技术还让优质教育资源触手可及。学校与三门峡市虢国博物馆、灵宝市寺河山5G智慧苹果小镇及省内外名校优质资源进行对接，利用VR技术把学生带入与教学内容相适应的教学场景，实现优质资源共享，使学生从“被动学习”转向“主动学习”，通过体验产生共鸣。这在激发学生兴趣的同时，也能有效地减轻教师负担，使教师将优秀资源植入自己的课堂，化静为动、化虚为实、化繁为简，从教师“组织状态”的学习走向“技术支持”的学习，实现教育资源和智慧共享的交流。

5G和VR的融合，使教学过程更加有趣、轻松、高效。借助技术的力量，学生自主通过沉浸式和互动式体验来探索内容。这种创新的教学模式不仅提高了学生的理解力和参与度，还减轻了教师的负担，使他们以更有效和愉快的方式来提供高质量的教育。

（二）社会效益

1.推进智慧教育发展

本项目的建设为三门峡地区信息化教育开拓了新的路径，有力促进了三门峡市第二中学的智慧教育建设，丰富了学生视野，提高了教育教学质量。同时，这一项目便于引进优质教育资源，为促进教育资源共享做出积极贡献。

2.推进智慧党建发展

本项目充分利用5G+VR技术，依托红色资源优势，深入挖掘英雄事迹，已打造“红军长征”“抗战胜利70周年阅兵”“抗美援朝英雄归来”“宝岛台湾”等四门“VR+红色教育”教学课程。它作为智慧教学一大亮点，受到社会各界的一致好评，有助于引导青少年树立正确的世界观，学习先辈们的精神。该项目的实施推进了智慧党建发展，让红色基因代代相传。

四、结语

在未来，学校将继续深化5G+VR智慧课堂的应用，不断探索和创新教学方法，满足学生的多样化学习需求。学校将进一步拓展虚拟实验室的内容和领域，使其涵盖更多学科和专业，让学生在虚拟环境中进行更丰富的实践探索。同时，学校也将加强师资培养和教师专业发展，提升教师的教学能力和技术水平，使其充分利用5G+VR技术的优势，设计和实施创新的教学方案，激发学生的创造力和团队合作精神。

此外，学校还将与社会各界密切合作，开展产学研结合的实践项目，为学生提供更多实践机会。通过与一些优质教育资源对接合作，学生将能够接触到最新的技术和行业动态，了解VR技术发展的需求和趋势，为未来的就业和创业做好充分准备。

5G+VR智慧课堂是教育领域的一项重大创新和突破。它为学生提供了更广阔的学习空间和更丰富的学习资源，培养了他们的自主学习能力和创新思维。学校将不断努力推进这项技术的应用和发展，以实现学校教育教学质量的持续提升，为培养具有国际竞争力的优秀人才做出更大贡献。相信在不久的将来，5G+VR智慧课堂将成为教育领域的常态，为学生创造更美好的学习体验和发展机遇。

（本文系2021年度河南省教育信息技术研究课题“5G智慧校园体系中VR技术及1+N课堂模式在教学应用中的策略研究”的阶段性成果。课题立项号：1452021092）

（责编 韩玉兵 侯心雨）