房梽斅，呂 輝

（中國移動通信集團(tuán)設(shè)計院有限公司北京分公司，北京 100038）

0 引言

2018年全球互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)民數(shù)量突破40億，手機(jī)用戶達(dá)到51.32億，分別達(dá)到世界同期總?cè)丝诘?2.63%、67.52%。面對移動數(shù)據(jù)爆發(fā)式的增長，網(wǎng)絡(luò)容量、頻率等都面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。目前已有的2G、3G、4G網(wǎng)絡(luò)都無法滿足這一增長需求，迫切需要通過新一代的移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)解決上述問題。這一背景下5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生。全息投影以高清的圖像、逼真的色彩、較強(qiáng)的立體感為觀眾帶來了較強(qiáng)的視覺體驗，在電影、展覽、教育等眾多行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。

全息投影技術(shù)是一種基于干涉原理對物體進(jìn)行記錄并將其三維圖像展現(xiàn)出來的一種技術(shù)，是3D技術(shù)中的一種。目前3D電影較為流行，人們在觀看3D電影時需要佩戴眼鏡才能看到精美的3D畫面。但全息投影技術(shù)不是如此，人們無需佩戴眼鏡便能看到立體虛擬世界，故全息投影技術(shù)也叫做虛擬成像技術(shù)。其工作原理分為兩步，第一步基于干涉原理對物體光波信息進(jìn)行記錄，即對物體進(jìn)行拍攝；第二步基于衍射原理將物體光波信息再現(xiàn)出來，即進(jìn)行成像，將物體的三維圖像展現(xiàn)出來。如圖1所示為全息投影技術(shù)原理圖。

圖1 全息投影技術(shù)原理圖

1 “5G+全息投影”實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教育資源遠(yuǎn)程教學(xué)

開展一定的教學(xué)活動對實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)有一定的促進(jìn)作用，完整的教學(xué)活動中包括的內(nèi)容較多，教學(xué)雙方主體、教學(xué)工具，都是必不可少的。傳統(tǒng)教學(xué)模式中，教師是教學(xué)主體。但隨著新課改的實施，學(xué)生開始變成學(xué)習(xí)主體，教師屬于引導(dǎo)者。現(xiàn)代教學(xué)活動中，可以依賴的教學(xué)工具較多，如投影儀、白板、電腦等。這些教學(xué)工具也可以看作是教學(xué)媒介，通過這些媒介將課程內(nèi)容展現(xiàn)出來。但不管是電腦，還是投影儀，其載體都是固定的，無法移動，教學(xué)過程中缺少師生之間有效的互動。簡單講上述媒介及其載體都屬于二維空間，所呈現(xiàn)出來的畫面是平面的。

遠(yuǎn)程全息投影教學(xué)開展時，需要部署出全息錄影采集處理設(shè)備、全息投影展示設(shè)備。首先全息錄影采集處理設(shè)備對教師授課視頻影像進(jìn)行采集，通過5G網(wǎng)絡(luò)傳播到接收的教室中，通過全息投影展示設(shè)備將教師的真人影像實時展現(xiàn)出來，實現(xiàn)遠(yuǎn)程全息4K交互式教學(xué)。5G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，提高了數(shù)據(jù)傳輸速度，降低了延遲性等，可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程實時教學(xué)，這也是開展5G智慧校園應(yīng)用的重要內(nèi)容。另外“5G+全息投影”的應(yīng)用，為所有學(xué)生提供了同等的教育資源。即便是偏遠(yuǎn)地區(qū)的學(xué)生，只要他們所在的地方有足夠的寬帶支持，就可以在全息投影技術(shù)的幫助下實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教育資源的學(xué)習(xí)。

2 “5G+全息投影”實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教育資源遠(yuǎn)程應(yīng)用模式的探討

“5G+全息投影”實質(zhì)是在智慧校園構(gòu)建的基礎(chǔ)上開展的。智慧校園包括的內(nèi)容較多，智慧課堂、智慧教室等，都屬于智慧校園構(gòu)建的內(nèi)容。同時在進(jìn)行遠(yuǎn)程教學(xué)時，也可以通過這五方面實現(xiàn)。故“5G+全息投影”在優(yōu)質(zhì)教育資源遠(yuǎn)程教學(xué)中應(yīng)用時，可以通過遠(yuǎn)程課堂、智慧教室等方面進(jìn)行應(yīng)用。

2.1 “5G+全息投影”在遠(yuǎn)程課堂中的應(yīng)用

遠(yuǎn)程教學(xué)發(fā)展以后，接受遠(yuǎn)程教育的學(xué)生聽課時主要是通過視頻實現(xiàn)的。視頻是教師提前錄制好的，只能聽教師講，無法實現(xiàn)互動，也無法體會到教師親臨現(xiàn)場的感覺。故傳統(tǒng)的遠(yuǎn)程教學(xué)聽課效果和現(xiàn)場聽課效果相差較大。特別是教師有實物展示環(huán)節(jié)時，由于只能通過視頻觀看，學(xué)生很難有真實的體驗感，從而影響了遠(yuǎn)程課堂的教學(xué)效率。但借助于“5G+全息投影”，便可讓學(xué)生體驗到教師親臨現(xiàn)場的教學(xué)體驗。在“5G+全息投影”輔助下，教師的身影會投影到遠(yuǎn)程課堂中，讓學(xué)生有種教師就在身邊講課的感覺。“5G+全息投影”讓遠(yuǎn)程教育更加逼真，只要學(xué)生所在地方構(gòu)建了5G網(wǎng)絡(luò)、全息投影相關(guān)設(shè)備，便可體驗到優(yōu)秀教師的“真人”遠(yuǎn)程講課，實現(xiàn)課程的同步教學(xué)。

“5G+全息投影”也可以在實踐操作課程中應(yīng)用。很多實踐課中，學(xué)生大多數(shù)時間只能通過視頻或現(xiàn)場觀摩才能了解具體實踐。但視頻屬于二維空間，缺乏較強(qiáng)的立體感，無法準(zhǔn)確引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實踐操作?！?G+全息投影”下，可以為學(xué)生營造出三維的學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)生在該環(huán)境中可以隨意進(jìn)行實踐操作，或者佩戴眼鏡進(jìn)行視頻，師生所看到的畫面是同步的，可以實現(xiàn)師生之間良好的互動性。

2.2 “5G+全息投影”在智慧教室中的應(yīng)用

智慧教室是典型的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，是實現(xiàn)智慧教育的有效途徑，也是時代發(fā)展的必然趨勢。智慧教室主要通過內(nèi)容、環(huán)境管理、資源獲取、情感感知、思維碰撞等方面體現(xiàn)出來。如清華大學(xué)智慧課堂展區(qū)中的“雨課堂”中開發(fā)了光感應(yīng)黑板，實現(xiàn)了傳統(tǒng)黑板的改造，即在傳統(tǒng)黑板四周嵌入了紅外感應(yīng)框。學(xué)生和教師在其智能終端中下載了“雨課堂”，黑板上的內(nèi)容會同步到投影幕布、學(xué)生智能終端中。且板書屬于“雨課堂”PPT中的內(nèi)容，通過“雨課堂”的應(yīng)用，將PPT、板書、語音等實時記錄下來，實現(xiàn)上課即建課的目的。

3 結(jié)束語

全息投影技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用，對打破傳統(tǒng)教學(xué)的局限性、提高教師教學(xué)能力和學(xué)生思維能力有較大的促進(jìn)作用。同時也有利于學(xué)生主觀能動性的發(fā)揮，促進(jìn)了師生之間的有效互動。而“5G+全息投影”則借助于5G網(wǎng)絡(luò)很好的解決了遠(yuǎn)程教育中存在的實時性、互動性局限，有利于優(yōu)質(zhì)教育資源的傳播，這對解決我國教育不均衡問題、提高整體教育水平有較大的促進(jìn)作用。