5G赋能下特殊教育现代化建设的跨行业融合模式探究

周 琪 谢婷婷 陈东帆

（1.深圳市南山区龙苑学校 广东深圳 518000；2.华东师范大学 上海 200062）

2019年6月，中国工信部正式发放5G商用牌照，中国5G正式进入商用元年，随着我国首批14项5G核心标准的发布，5G不论是功能、构建要求、测试标准与监控都有明晰标准。随之而来的是5G在工业互联网、车联网、智慧城市、智慧医疗、超高清视频等领域的示范应用不断涌现，以5G为平台的全方位信息生态系统正在逐步融入到社会生活和经济建设的各个领域。特殊教育作为教育中重要一环，其现代化发展自20世纪末提出以来已取得瞩目成就，面对“5G+智慧教育”的发展，特殊教育领域也应把握机会积极参与，建设“5G+智慧特殊教育”，探索特殊教育现代化建设新内容。本文立足于5G所赋能的智能产业发展与特殊教育现代化发展的跨行业协作，从双向促进中积极探索建设特殊教育现代化之路。

一、“5G+智能”在特殊教育应用前景

（一）5G概念及特征。5G，即第五代移动通信技术（5th-Generation，5G），与4G以通信速率为主要评价指标不同，5G的优越性能体现在传输速率、流量密度、时延与移动性四个关键性能的提升。IMT-2020白皮书[1]指出5G在传输速率上实现了从“M”到“G”的改进；在连接数密度上，达到每平方公里一百万的连接数密度；在端到端时延上，要求不高于2毫秒的时延；在移动性上，收发双方间的最大相对移动速度可达每小时500KM以上；这四大关键性能的提升带来的是5G的高速率、低时延、大密度以及强移动性。

（二）5G赋能下的智能技术的产业前景与特殊教育应用前景。随着工业4.0的提出，物联网、虚拟现实、人工智能、云计算、高清视频等技术登上历史舞台，并在特殊教育现代建设中展开了积极的尝试，5G作为底层通信技术的更新，带来的是智能技术方方面面的革新。技术革新的依据是5G将引领行业投资新一轮热潮，资金与人才的涌入，同时优质的技术与内容成为竞争的核心,必将推动具有里程碑意义的产品与井喷式的行业发展（见视图1）。

图1 5G对智能技术的推进[1-3]

二、“5G+智能”与特殊教育现代化跨行业融合基础

5G作为新一代基础通信设施，通过赋能智能技术，探索丰富应用场景，实现跨行业融合是5G发展的主要方向[4]。因此把握特殊教育现代化发展的多方面需求、构建“5G+智能”应用于特殊教育现代化建设的技术方案、明确跨行业协作人员任务是实现跨行业融合的基础。

（一）跨行业融合需求框架（见图2）。“5G+智能”背景下特殊教育现代化包括多维度的革新与改进，既包括理论的创新也包括实践的改革，既立足于特殊教育发展需求也尊重现代化技术的发展水平[5]。在“5G+智能”的技术加持下，特殊教育现代化可以最直观表现为评估、干预与监控的标准化、个性化和智能化，究其内核则是特殊教育质量的提升，这可以表现为特殊教育的普及化水平与均衡化发展水平的提升，理念与内容的提升，参与者幸福感的提升以及智能化水平与系统化水平的提升。5G赋能下的智能技术产业想要参与特殊教育现代化建设应以当提升特殊教育质量为产品内核，从提升评估、干预与监控的标准化、个性化与智能化开发与设计产品。

图2 跨行业融合需求框架

（二）跨行业融合技术生态。5G通信技术对智能技术的影响是通过其核心指标的提升促进智能技术的各方面性能的提升，智能技术的改进与提升实现学校、家庭和社区与就业应用场景的构建，进而提升特殊教育质量，促进特殊教育现代化建设，对此进行结构拆解，可分为三层，如图3所示。

图3 跨行业融合技术生态

第一层为基础层，实现数据的自动获取。智能化的基础是行为数据化，通过5G赋能的智能传感器、开放平台与AI算法实现数据的采集与分析。现阶段传感器发展受制于网络传输和数据存储与处理的发展水平，难以实现大规模与高精度的应用，但在物联网的发展与云计算的加持下，智能传感器在特殊教育中能实现精确、高速的数据采集。同时，开放平台成为发展趋势，智能企业的技术发展必然依赖开放平台，随着一定量级的模组企业取得行业龙头地位与智能产业下的商业模式变革，开放平台带来的是产业门槛的降低与产业创新的繁荣。搭载AI芯片是实现数据处理的智能算法的基础，传统芯片难以承载AI算法的需求，因此AI芯片应运而生。

第二层为产品层，实现智能技术的调用组合。通过5G的赋能与连接，实现应用程序接口的开发与组合，进行产品构建，为下一步走进特殊教育做技术准备[6]。在该阶段是特殊教育需求与技术开发现实水平的跨领域融合。

第三层是应用层，通过应用程序接口的开发与组合实现终端产品的开发，通过应用级产品参与特殊教育，助力学校、家庭、社区与就业应用场景的建设。在现阶段，智能技术发展的水平可以预见应用以下技术内容的实现，即通过智能助手在5G的赋能下快速完成大量运算与信息传输，实现资源的个性化调用与组合，助力课堂教学与师资培养、学校管理的自动化；教育机器人在5G的赋能下连接云计算实现终端个性化，搭载多重交互程序接口实现定制化的教学辅助与家庭教养；高清视频与直播产业在5G的赋能下能流畅参与教育，同时与虚拟现实、智能交互技术的组合构建综合产品[7]，可革新教学与教师考核方式，意义远不止现阶段视频教学的作用；虚拟现实技术在5G网络低时延助力下，克服画面时延带来的眩晕提升体验感[8]，结合云技术的发展，在5G高速率传输下提升内容的质量与设备的质量，为教育教学构建丰富场景；智能可穿戴设备在5G的助力下可以实现高精度的行为数据的采集与传输，通过作为产品组件可以充分应用到特殊教育领域的各方面[9]。

（三）跨行业融合人员协作。实现5G赋能下智能技术与特殊教育的应用场景构建，除了技术本身的发展，也离不开特殊教育参与者与技术人员的跨行业协作[10]。如图4所示，在跨行业协作前期，核心是建立指标，这个指标必须符合特殊儿童情况与需求，也必须满足能够在现有技术上实现自动化采集形成行为数据，这需要智能技术行业人员与特殊教育参与者多方协作。在协作后期，智能技术行业人员依据指标建立产品，在实践的基础上不断进行调整与升级，而特殊教育参与者则承担产品实践者角色，建立产品应用模式与在实践基础上找寻产品的不足并提出建议。值得注意的是，现有智能技术产品难以在特殊教育领域大放异彩的原因之一是产品不符合特殊教育的实践需要与规律，因此智能产业研发团队必须尊重特殊教育的专业规律，从特殊教育实践需求出发，与特殊教育从事者展开深度协作。另一方面，特殊教育参与者必须掌握跨行业协作的技能，必须对时代发展下的智能技术有所了解。

图4 人员的跨行业协作

三、“5G+智能”支持下特殊教育现代化应用场景构建

在解构“5G+智能”与特殊教育现代化跨行业融合基础上，实现特殊教育学校、家庭与社区就业三大应用场景的构建，完成跨行业融合的最终形态，形成具备实践意义的“5G+智能”与特殊教育现代化跨行业融合模式。

（一）学校应用场景。

1.课堂教学场景。课堂应用场景主要内容是对评估、干预、监控的建设，传统课堂环境中，教师需要承担所有学生的评估、干预与监控，教学负担重，评估缺乏连续性，干预方式单一，监控流于形式，教学效果无量化。因此，提升评估的弱感与标准化、干预的智能化与个性化和监控结果自动化是课堂应用场景的目标。结合特殊教育课堂需求差异性，智能技术的开发方向应当依据课堂环境需求分解进行，形成各环节独立产品，以帮助教师在课堂中灵活应用。

实现评估的弱感、标准化与监控的一体化，可通过5G赋能下微型高精度传感器的智能交互设备帮助教师实现课堂特殊儿童行为数据即时采集，实现弱感知获取海量低质量、高分散、大容量的行为数据，同时搭载其他智能技术接口，实现数据分析，提供自动化的评估与干预结果，最终实现产品应用程序。

实现干预的个性化与智能化，可通过机器学习等智能算法依据评估与监控结果匹配个性化的课程内容与教学方式，通过虚拟现实、高清视频、云平台与智能交互等技术实现教学方式的个性化。具体来说，通过虚拟环境应用于特殊教育，为特殊儿童创造舒适、安全的教育环境，弥补多通道感官问题，丰富技能迁移方式；通过直播与VR的结合能够实现远程高沉浸感课堂，助力特殊教育资源不均与师资缺乏等问题的解决；通过传感器将特殊儿童行为数据化再与各个端口连接教室、家庭与社区等场所的智能设备，实现与环境、人、技术连接；通过高清视频与AI、VR的结合，实现特殊儿童个性化组合高清资源，构建沉浸感教育环境，为无法进行学校教育的特殊儿童提供教育新形式；通过教育机器人搭载语音交互、动作捕捉等技术与教师、学生进行互动，成为课堂参与者；通过特殊教育资源的云端化，特殊儿童数据收集与处理的云端化，通过微服务等模式，充分利用无服务结构灵活构建特殊教育领域的终端应用。

由此整体上实现特殊教育评估、干预、监控科学体系，促进教育环境建设标准化与智能化。进而提升教学效率与减轻教师负担，提升特殊教育教师职业幸福感与增加特殊教育机会，实现更高质量的特殊教育普及化，改进特殊教育资源区域、城乡布局，促进高质量的特殊教育公平。

2.学校管理场景。学校作为特殊教育现代化的载体，实现管理的智能化与标准化是实现特殊教育现代化的重要内容。正如赵兴龙指出，在5G时代，师生行为数据获取的改进，使得师生画像趋向细致，学校管理将面对新的挑战[6]。因此在构建学校管理应用场景时，可利用5G背景下人工智能、物联网等智能技术的特性，在尊重特殊教育管理的规律与需求的基础上，通过资产升级、部署上云、智联学校建设实现资产轻量化数字化[10,11]的特殊教育学校智能管理体系，由此建设成智慧校园园区，形成完整的校园应用模式，促进特殊教育学校管理的智能化与标准化。

3.师资培养场景。面对特殊教育师资培养存在教育资源获取困难、实践示范的困难、课程缺乏智能技术内容等问题，借助5G赋能下的虚拟现实、高清直播等技术设计丰富场景助力特殊教育教师技能训练，同时课程体系纳入智能技术的理解与应用，帮助特殊教育教师在智能时代理解与动态的适应时代变化所带来的教育上的改变，探索智能技术下的教学模式，通过教学的辅助，减轻教学压力，提升特殊教育教师职业吸引力与职业幸福感。另一方面，面对智能技术带来的大数据时代，教师的考核方式与评价体系同样得到发展，充分利用数据客观属性，结合特殊教育对人的强调与尊重，实现考核与评价的客观公正，从而促进特殊教育教师专业成长。

4.课程建设应用场景。课程应用场景的构建主要包括课程内容与开发方式。传统特殊教育内容缺少应对现代化技术的内容，面对智能技术的发展，社会将发生巨大变化，特殊儿童将主动或被动地参与其中，因此必须将其纳入教学内容中，从长远来看，国内特殊教育的职业教育是处于起步阶段，探索智能技术下特殊儿童职业教育新方向不失为发展新思路。除了职业教育，在生活教育上，要加入技术的使用等内容，帮助儿童将来能适应智能时代，实现更高质量的生活，帮助特殊儿童成为现代化的人，更好参与社会。

在课程开发上，特殊教育需求的多样性是其区别于普通教育非常重要的一个特点，这让全国特殊教育课程在发展过程中各自独立，缺乏统一，这有利于特殊教育课程百花齐放，但是特殊教育区域发展的叁差不齐，标准化与系统化难以进行也阻碍特殊教育质量提升。因此在“5G+智能”的背景下，通过构建全国特殊教育课程体系的云平台，地区特殊教育学校将自己开发的课程体系共享云端，通过实践进行课程改善与鉴别，从而构建起全国认可的课程体系，促进特殊教育标准化与均衡化的发展。

（二）家庭应用场景。在特殊儿童家庭应用场景中，现阶段家庭教育的低质与需求的迫切，让特殊教育家庭教育难以开展与参差不齐并举，对家长要求过高的同时缺乏专业的指导，家庭教育的活动难以开展。因此在家庭应用场景的设计中，不同于课堂环境中各种产品分工明确，家庭应用场景应当是综合性的应用类型，产品走进家庭必定是带着课程内容，融评估、干预、监控为一体的应用，不要求家长是家庭里的教师，强调家长辅助者身份，从而帮助特殊儿童家庭教育减负，提升特殊儿童家庭生活质量。

（三）社区与就业应用场景。特殊儿童社区生活与就业亟待解决的是无障碍设备与职业辅助设备的稀缺、低质，以及就业选择的固化与低层次。在社区与就业应用场景的设计中必须在包括产品设计的同时纳入促进特殊儿童就业结构的升级与改进。智能产业作为主流的时代产业，在将来将会在就业结构中占据重要地位，特殊儿童应当与典型发展儿童享有同样职业选择的机会，并且事实上智能产业对于部分特殊儿童来说是适于就业的。智能产业应当具备这样的社会责任感，通过为特殊儿童开发智能产业就业的辅助设备，帮助特殊儿童参与智能产业的发展，实现人生价值。除此以外，智能产业可以与特殊教育结合，一方面为特殊儿童开展智能技术的职业教育，另一方面为特殊儿童提供就业机会，通过产品订购、劳动力购买等形式为特殊儿童提供就业机会，帮助特殊儿童成为现代化的人，更好参与社会。

四、跨行业融合模式实践策略

（一）政府政策与资源支持，引导建立良好发展环境。从政府层面来说，5G背景下智能技术的发展与特殊教育的结合依赖政策的支持，政策的支持是实现产业化的重要支柱。随着智能技术的进驻，加大对特殊教育领域技术引入的政策支持与建立预算规划是第一步。在政策、资源与需求的多重刺激下，实现特殊教育实现技术升级。这不止于特殊教育学校，也应包括加大对家庭教育的支持，不止于儿童在机构康复与教育的支持，还包括家庭中智能产品与技术服务的资助。

另一方面，重视资本引入特殊教育行业，发挥非政府资本力量，开放与积极的心态纳入资本与技术是实现特殊教育发展的必要手段。积极促进特殊教育领域出现龙头企业，出现具有领导意义的企业是保障行业能够有创新、有活力的重要支柱。

（二）特殊儿童家庭开放姿态迎接智能技术。对于特殊儿童家庭来说，智能技术的发展带来的是家庭教育资源的丰富，家庭应以积极心态拥抱技术，开放姿态迎接智能走进家庭，寻找与尝试提升家庭教育质量的方式，也可以更积极的姿态参与到产品的组织与开发过程中去。此外，家长也应当充分利用家庭的自然环境帮助特殊儿童融入智能社会，甚至发挥社会角色力量为儿童寻找更优质的就业机会。

（三）行业从事者积极跨界，探索教学新模式。对于行业从事者，现代化特殊教育教师应以积极的心态参与5G背景下的行业创新，争做行业创新的实践者与开阔者。特殊教育教师任务有三，一是以兼收并蓄、积极协作，跨界协作为理念积极寻求行业发展空间与实现人生价值。对于特殊教育教师，面对特殊教育智能产业的巨大蓝海，应当转变心态，在技术背景下实现更大的人生价值，要让铁饭碗要变成金饭碗；二是必须掌握应用智能技术的教学技能，探索智能背景下的新教学模式；三是充分发挥特殊教育主要实行者角色，承担跨行业融合产业实验责任，举例来说，人工智能中，教育机器人由于缺乏参与特殊教育的课程模式，课堂中处于尴尬地位，解决此困境的角色是技术发展赋予特教教师的新责任。教师掌握特殊儿童与家庭需求的第一手资料，应当充分利用资源，积极跨行业协作，从特殊教育教育本身出发去思考发现与检验技术的发展。

（四）创业与风险投资把握风口，构建新商业模式。创业与投资者是实现特殊教育智能产业升级换代的核心力量之一。创业与投资者任务有三，一是对于发展风口的把握，正确的风口应当是满足特殊儿童需要且能大规模推广的，才可得到政府与家庭的支持，把握真正的热点。二是应当充分考虑特殊教育行业的行业特殊性，这种特殊性不仅体现在消费对象的特殊性，也体现在行业发展与政府之间的关系，商业与服务之间的关系。三是商业模式的新探索，特殊教育行业政府主导地位在相当长的时间内不会发生本质的变化，家庭需求的个性化与差异化，不仅是技术上的特别要求还有商业模式上的。新的技术热点出现，新的技术方案落地，这种变化带来的商业模式的改变也是创业者与投资者必须探索的内容。