李芬芳

摘? 要：4G改變生活，5G改變世界。隨著2018年以來世界主要經(jīng)濟體中國、美國、日本、韓國等相繼宣布5G商用，并在全球范圍內(nèi)爭奪5G標準和技術的主導權，5G重要性不言而喻，5G、人工智能將引爆第四次工業(yè)革命，未來5G對于人就像空氣和水一樣重要，將滲透到人們生活、工作、學習的方方面面。梁啟超說過的少年強則國強，少年富則中國富，教育為立國之本、強國之基。未來2-3年內(nèi)5G與云計算、人工智能結合將促進教育信息化發(fā)展，重塑現(xiàn)代教育教學方式、教育理念。

關鍵詞：5G;云VR/AR;AI;教育

一、5G技術，改變教育生態(tài)體系

移動通信技術誕生于上世紀80年代，每10年演進一代，經(jīng)歷了1G、2G、3G、4G，今天人類開始步入到5G時代。1G突破了有線的限制，實現(xiàn)了隨時隨地和任何人接打電話的夢想。2G解決了通話質量提升、終端小型化及短信傳輸。3G出現(xiàn)一個非常重大的技術突破，創(chuàng)造移動互聯(lián)網(wǎng)的應用場景，人們可通過手機隨時隨地接入互聯(lián)網(wǎng)，在線瀏覽新聞、游戲及社交等。隨著各種應用對帶寬帶的要求越來越高，4G應運而生，4G速度100～150Mbps，比3G快20—30倍，催生了在線高清視頻播放、網(wǎng)絡直播、在線游戲等一系列新應用，給我們的生活、工作、學習帶來巨大的改變。作為4G技術的演進，5G光纖般的接入速度、幾乎零時延的感知、千億設備的連接能力，將驅動移動互聯(lián)網(wǎng)應用呈現(xiàn)爆炸式增長，重塑各行各業(yè)的生態(tài)體系，比如4K/8K超高清視頻在線播放、3D游戲、遠程醫(yī)療、無人駕駛、智能化工廠等等。

我國著名科學家錢學森曾對未來教育做了如此論述：“未來教育=人腦+電腦+網(wǎng)絡。”信息技術集幻燈片、錄像機等視聽功能與計算機、網(wǎng)絡交互功能于一體，具有生動、直觀、形象特點，能充分調(diào)動學生學習過程中眼、耳、手、腦等身體各部位的協(xié)同配合，激發(fā)學生學習興趣，提高課堂教學效率。改革開放至今，教育信息化雖然在基礎設施建設上成果顯著，但由于受技術、觀念限制，教育信息化存在重建設輕應用，未納入學校的整體發(fā)展規(guī)劃，只是把教育信息化作為后勤管理工作;師生信息化素養(yǎng)不高，對教育信息化的理解和應用大部分還只局限于教授學生計算機、網(wǎng)絡技術知識，在課堂上播放PPT、音視頻等多媒體教學。隨著5G技術普及，利用人工智能、云計算等新一代信息技術與教育深度融合，改變傳統(tǒng)教學模式、回歸以人為本的教育本質、促進教育現(xiàn)代化是教育信息化的目標。2018年4月教育部發(fā)布《教育信息化2.0行動計劃》，明確提出“適應5G網(wǎng)絡技術發(fā)展，服務全時域、全空域、全受眾的智能學習新要求”“以人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術為基礎，依托各類智能設備及網(wǎng)絡，積極開展智慧教育創(chuàng)新研究和示范”。

5G超高速率、幾乎零時延的良好交互能力、超高密度的接入能力，將為人工智能AI、VR/AR插上騰飛的翅膀，5G+AI、5G+云VR/AR將提供新的教育解決方案，改變傳統(tǒng)課堂教學及在線教學單向被動接收的方式，真正實現(xiàn)教育以人為本，為人們在知識大爆炸時代提供全方位的智能學習支持，重構教育生態(tài)體系，實現(xiàn)教育現(xiàn)代化。

二、5G+VR/AR交互式教學，體現(xiàn)“人本”教育理念

傳統(tǒng)課堂教學通常是以教師、課堂、書本為中心，形成老師單向傳授知識、學生被動接收知識的局面，導致學生的學習主觀能動性及學習效率均被壓制，互動不足的學習過程枯燥無味。即使課程內(nèi)容本身是有趣的，但由于教學手段單一，學生只能通過書本上呈現(xiàn)的文字描述、彩色繪畫最多是老師下載的視頻來豐富學習體驗，學生的課堂參與度仍舊有限。當前社會培訓機構在線教學過程中雖然通過動畫、游戲寓教于樂，一定程度上激發(fā)了學生的學習興趣，但仍然存在手段單一，體驗不佳的缺陷。

5G的超高速率、超低時延能夠將實現(xiàn)云端與VR頭顯的良好交互，并將3D建模及計算上移到云端，依靠云端強大的數(shù)據(jù)存儲及高速運算能力來構建一個又一個完全虛擬的3D世界，并通過5G網(wǎng)絡將超高清的360度全景視頻圖像迅速傳輸?shù)絍R頭顯。未來5G+云VR相結合的技術將使以教師傳授知識為中心的傳統(tǒng)課堂轉變?yōu)橐詫W生為中心的智慧課堂。讓學生進入到虛擬世界中，與虛擬世界中的人物、環(huán)境互動，身臨其境的去觀察、學習、探索，培養(yǎng)學生主動觀察的能力，激發(fā)學生主動獨立思考、推演的能力以及創(chuàng)造力。5G+云VR教學應用場景有：①用于史前時代、太空、人體結構等科普教學。②用于火災、洪水、地震救援等事故、災害場景教學。③追溯歷史事件、語文詩詞中歷史背景解讀等。

我們可以想象未來的關于“了解人體結構”的智慧課堂所呈現(xiàn)的畫面——人體被做成一個巨大的迷宮，孩子們帶上VR頭顯，想象自己就像電影《蟻人》中的蟻人一樣，身體不斷縮小，從鼻腔進入氣管、咽喉、胃、小腸、大腸，然后進入血液、在密密麻麻的血管里穿梭，進入心臟、動脈、靜脈、肺部等，每到一個地方，孩子們對所有好奇的東西不斷提出各種問題，老師實時講解，在這個虛擬的世界里除了自己、老師，還有熟悉的同學們，真正實現(xiàn)師生互動、生生互動，實現(xiàn)智慧的碰撞，思想的交鋒。這種全沉浸式的教學真正從學生需求出發(fā)，不但能讓學生更立體的認識人體器官和結構，更能讓學生在學習的主觀能性被激發(fā)的狀態(tài)更高效地學習。

三、5G+AI精準教學，提升教師工作效率

傳統(tǒng)課堂教學模式標準化，老師嚴格按照教學大綱進行備課、講課、布置作業(yè)，同時由于1個課堂50多個學生，短短的40分鐘內(nèi)老師無法通過有限的師生互動掌握每個學生真實的上課狀態(tài)，知曉自己授課內(nèi)容是否被每個學生所吸收。同時老師大部分精力花費在講課、批改作業(yè)及成績統(tǒng)計上，沒有充足時間對教學情況、學生作業(yè)情況進行統(tǒng)計分析，并依據(jù)分析結果做出教學計劃的調(diào)整、課程內(nèi)容的完善，無法真正做到因材施教。而“5G+AI課堂精準教學”則能解決這一難題。

5G+AI課堂精準教學可應用于以下場景中——布放在課堂的監(jiān)控攝像頭實時收集學生面部表情、行為視頻數(shù)據(jù)并通過5G網(wǎng)絡傳送到教育平臺，AI技術對視頻進行學生情感、行為識別分析，比如分析面部表情、眼睛轉動，舉手、站立、側身、趴桌、端正等課堂行為，從而分析出每個學生的學習狀態(tài)、專注程度、課堂關鍵的活躍環(huán)節(jié)、學生的活躍區(qū)域分布等等，幫助老師進行更細致的課堂教學評估，調(diào)整教學計劃、授課方式，引導教師對有需要的學生進行更有效的關注。

在日常的教學工作中，教師們經(jīng)常要花大量時間來批改作，如若對作業(yè)情況進行分析、點評更是費時。未來AI可以通過圖像識別方式完成對學生的主觀、客觀等全科目作業(yè)的智能批改，并對成績進行多維度分析，統(tǒng)計學生的知識掌握情況。同時還可以針對性分析哪些學生常常解錯哪一類題目，甚至可以根據(jù)每個學生的歷史學習數(shù)據(jù)，自動輸出評測結果、學業(yè)情況，針對每一位同學的不同情況，精準化推送學習資源。從而幫助老師從繁重的重復工作中解脫出來，將更多精力投放在個性化教學中，最終實現(xiàn)因材施教。

隨著5G+AI、云VR/AR，未來5G+大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等信息化技術在教育行業(yè)中廣泛應用，必將徹底顛覆傳統(tǒng)教育的生態(tài)體系，打造一種全新的教育教學模式，教育將從標準化、被動式知識傳授的模式走向個性化、智能化的樣態(tài)。老師、家長、學生都急需提升自身的信息素養(yǎng)、主動適應這種轉變。5G未來已來，讓我們拭目以待5G對教育的重構。

參考文獻

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