基于“5G+智慧教育”理念在远程教学中的应用及发展趋势

陈庆勇，薛雨伟

（广东省电信规划设计院有限公司，广东广州，510000）

0 引言

随着时代的变化和发展，教育行业对网络技术提出了更高的要求，“大云移物智”(大数据、云计算、移动互联、物联网、人工智能)、VR/AR 等技术的出现，不断丰富着智慧教育生态。相比之前的通信技术而言，5G 实现了本质上的跨越，能够实现立体数字环境的构建，提供高效、迅捷的数据传输和分析，能较好地支撑众多教学方法的实施，将会为构建智慧教育新生态提供多种可能。本文着重就“5G+智慧教育”理念在远程教学中的应用及发展趋势进行探讨。

1 当前教育网络的发展现状

为满足教育信息化业务需求，目前学校部署多张网，包括有线网、WiFi、校园网等。随着数字化转型深入，以在线学习、沉浸式虚拟环境教学等为主的创新应用正重构泛在智慧学习空间，推动教育信息化的转型升级。

然而，目前教育网络仍然存在很多挑战，主要体现在如下几方面：（1）教育信息系统资源共享难。教学采用烟囱式建设模式，导致出现信息孤岛现象，业务流程整合度低。（2）新型教育业务承载能力不足。4K/8K 直播课堂、AR/VR 课堂、全息教育等新型业务对网络带宽提出更高需求。（3）数据安全风险大。跨校区的共享资源、学生家长信息等存在泄漏风险，教育大数据的汇聚也将进一步加剧数据安全风险。（4）建设与运维成本高。教育信息系统建设以及多网融合导致的建设、运维成本高昂。

2 5G 时代的教育网络解决方案

针对教育业务需求，结合5G 特性，通过接入多种形态的智联终端和教育装备，构建全连接教育专网，部署整合计算、存储、AI、安全能力的教育边缘云，提供具备管理、安全等能力的应用使能平台，来建设智慧校园并打造多样化教育应用。

图1 5G 智慧校园整体架构

3 “5G+智慧教育”理念在远程教学中的应用

3.1 远程教学

（1）场景说明。双师课堂是远程教学的主要场景，解决乡村教学点缺师少教、课程开设不齐的难题，促进城乡教育均衡发展。

（2）方案价值。5G 网络的高带宽、低时延等特性解决延迟、卡顿问题，实现可移动性的灵活开课，随需随用。

（3）方案架构。通过建设“全息讲台”和“全息直播教学区”实现远程全息授课，用于参观培训、文化展示、实操训练等典型教育场景。

图2 远程全息课堂部署架构

（4)关键技术点。打破远程全息课堂的地域瓶颈限制，360°超沉浸式直播，安全可靠，易于维护。

3.2 互动教学

（1）场景说明。在各种类型、布局的智慧课堂中，将其必要组成软硬件模块进行5G 化处理，带给学校师生全新的使用体验。

图3 智慧课堂全景图

（2）方案架构。通过交互智能大屏、学生终端、录播等硬件终端的5G 化，在不同格局、不同类型的智慧课堂中，都可以实现如下功能：信息化教学。创新教学模式，实现高实时交互。全过程教学评价。同步记录教学过程中全场景(课前、课中、课后)。 集中管控。对所有5G 终端设备进行统一管控，并进行可视化呈现。

（3）关键技术点。依托5G 网络特性，实现万物互联，打造智慧化教学环境，减少了数据泄露的技术风险。

3.3 AR/VR 教学

基于5G 的大带宽、低时延等特性，将AR/VR 教学内容上云端，利用云端的计算能力实现AR/VR 应用的运行、渲染、展现和控制，让学习者可以在现实空间中去深入的了解所要学习的内容，并对数字化内容进行可操作化的系统学习。相对于传统教育，AR/VR 教学可以解决诸多问题：

（1）三维直观教学：学生们的课堂体验从2D 跃升到3D，优化学习过程。

（2）互动性和参与性强：诠释了“学习是一种真实情境的体验”的建构主义学习理论，充分调动学生的学习热情。

（3）主动的交互式学习:可视化、强互动，大幅度提升学生们的学习意愿、激发学习兴趣，提高学习效果。

（4）促进教育资源平等化：实现不同地区的老师、学生聚集在同一个虚拟课堂中，达到体验真实、实时的互动。

4 5G 智慧教育发展趋势

在5G 环境支持下，智慧教育的演进呈现出如下发展趋势：

（1）5G 初始应用阶段：5G 网络环境尚处于调试阶段，缺乏5G 下各类网络融合标准、5G 教育应用标准。

（2）5G 标准发展成熟阶段：1-2年内技术成熟，促进教育领域基础业务的发展，交互式应用初步探索成为可能。

（3）5G 教育网络的成熟：建立起以不同教学场景为基础的完善的教育服务网络，具备强大的情境感知、数据处理和分析功能，为不同用户提供个性化服务。

（4）5G 支持的教育模式的变革：依赖大数据计算，挖掘符合学习者、教师等认知的教学模式，重塑泛在学习空间。

几个阶段层层递进，反映出5G 网络技术对教育领域的推动作用，每个阶段将以小步调的形式实现对教学、教研、教育管理等教育业务的转型。

5 结语

5G+智能时代的到来为人们生活带来了深刻变革，而教育作为社会发展的重要领域则更需要紧跟时代变化步伐，不断完善智慧教学模式，确保为社会培育更多的智能型人才。智能技术的持续发展，为教育行业注入了新鲜活力，教育系统还需要采用科学的应用策略，更好地提高教学质量和水平。随着5G+智能技术的不断成熟以及数字资源运用环境的逐步改善，智慧教学体系将得到进一步完善，从中也推动了我国教育行业的迅速发展。