摘要：伴隨著移動互聯(lián)網(wǎng)蓬勃發(fā)展的同時，在線教育的信息化進程也在穩(wěn)步推進。為落實教育部“停課不停學”政策，全國范圍內(nèi)的廣大師生投入了一場大規(guī)模的在線教育熱潮。為了讓邊遠農(nóng)村地區(qū)的每一個學生也能同步享有公平而有質(zhì)量的教育，該文從目前5G應(yīng)用優(yōu)勢的角度出發(fā)，分析了基于Cloud VR和大數(shù)據(jù)架構(gòu)的5G遠程課堂端到端的解決方案。發(fā)展在線教育不僅有利于加速5G商用步伐，也有利于促進偏遠農(nóng)村地區(qū)教育的公平發(fā)展。

關(guān)鍵詞：在線教育;Al;5G移動通信;eMBB;教育公平

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）18-0059-02

開放科學（資源服務(wù)）標識碼（OSID）：

為防范新型冠狀病毒肺炎這場疫情，在教育部門“停課不停教、停課不停學”的總體要求下，廣大學校立即響應(yīng)開展在線教育。這場突發(fā)的疫情，在一定程度上加速了在線教育的發(fā)展進程。隨著各級各類中專學校的學生自5月起分期、分批、錯峰返校，一場疫情過后讓我們重新思考教與學。

1 防疫期間在線教育現(xiàn)狀分析

在線教育是通過移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開展的精準化、個性化的教育方式，實現(xiàn)師生異地交互的教學過程。在防范疫情的特殊背景下，各大院校積極為響應(yīng)教育部“停課不停學”的相關(guān)政策，快速組織教育者、學生、家長開展在線教育。目前大部分在線教育的平臺資源開放、靈活便利、具有一定的交互性功能，學生能在家通過手機、平板等移動工具開展在線學習。廣大師生主要選擇釘釘、騰訊直播、企業(yè)微信、職教云、中國大學MOOC等平臺，開展在線教育，部分平臺有配套一定的教學資源輔助學習，實現(xiàn)線上教學服務(wù)為主的教育過程[1]。為配合開展在線學習，學生需要在終端側(cè)安裝各種應(yīng)用APP，包括點播平臺、直播軟件、QQ和微信答疑互動等，使用手機在幾個APP之間來回切換、學習科目多、時間長、交流頻繁、靈活性偏弱。防疫期間開展的在線教育不僅考驗教師和學生，更考驗家長的有效監(jiān)督，在線教學過程缺乏層次性和個性化，教學效果參差不齊。

受我國長期歷史影響、城鄉(xiāng)發(fā)展差異、家庭背景條件等原因的影響，部分學生缺乏終端設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)資源不足，無法正常參與在線學習。由于在線學習課程多，手機終端在多個應(yīng)用APP來回切換，導致學習終端不夠用。再加上部分邊遠地區(qū)4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋率低，物理網(wǎng)絡(luò)資源不穩(wěn)定，在線教育的教學效果評估困難。以廣東省湛江市精準扶貧地區(qū)為例，部分家庭貧困的學生缺乏學習終端或家中無網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，不能正常參與在線學習。由于受歷史地域因素、經(jīng)濟條件和教學資源分配不均衡等原因影響，我國東西部區(qū)域、城鄉(xiāng)、學校之間的教育資源存在很大差異[2]，偏遠農(nóng)村地區(qū)長期處于不公平教育狀態(tài)。

2 教育信息化2.0發(fā)展新階段

2018年4月，《教育信息化2.0行動計劃》標志著我國教育信息化道路從1.0邁進2.0時期。教技[2018]6號文件提出，在移動互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展新時期，構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+”在線教育人才培養(yǎng)新模式、發(fā)展基于互聯(lián)網(wǎng)的公平教育服務(wù)新模式。在教育信息化2.0發(fā)展新時期，應(yīng)用5G和人工智能發(fā)展成果來支撐教育強國建設(shè)，解決我國教育資源分配不均衡的現(xiàn)狀，助力教育信息化全面發(fā)展。

3 5G商用加速在線教育發(fā)展進程

3.1 5G商業(yè)應(yīng)用落地

3.1.1政府主導推進5G商用

隨著我國ITU - 5G網(wǎng)絡(luò)持續(xù)不斷地演進，再加上移動通信重大科技項目的技術(shù)攻關(guān)，在線教育的技術(shù)解決方案不斷創(chuàng)新。3GPP標準R15增強移動寬帶eMBB于2018年已經(jīng)凍結(jié)，并成為IMT-2020 NSA&SA商用的基線版本。工業(yè)信息產(chǎn)業(yè)部已在2019年6月分別給我國四大運營商正式發(fā)布5G商用牌照，同年10月正式啟動5G商用[3]。工信部積極大力推進SG發(fā)展和持續(xù)演進，教育部門負責統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，頂層支持并布局在線教育發(fā)展。通過在線教育管理實踐，重塑”以學生發(fā)展為本”的教學理念，健全在線教育質(zhì)量管理機制，促進教育公平發(fā)展。

3.1.2端到端的5G在線教育應(yīng)用，共享高質(zhì)量教育資源

隨著5G技術(shù)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能AI等技術(shù)的不斷發(fā)展創(chuàng)新，端到端的物聯(lián)網(wǎng)解決方案迎來了新的突破。在疫情期間，上班族在線辦公，廣大中小學在線開學，高流量并發(fā)在線視頻業(yè)務(wù)，使各大云廠商緊急擴容。據(jù)統(tǒng)計，得益于云計算的發(fā)展，有多達5000多萬學生在釘釘在線課堂學習，釘釘?shù)募夹g(shù)支持阿里云迅速在8天內(nèi)調(diào)撥、打包、運輸、調(diào)度、上架、發(fā)布了十萬臺服務(wù)器。

信息技術(shù)的飛速發(fā)展為新的教學模式提供了技術(shù)保障，也為開展大規(guī)模開放在線課程提供了機遇。增強移動寬帶eMBB場景下的高帶寬、低延時特征，適應(yīng)遠程在線課堂的應(yīng)用，實現(xiàn)實時課堂教學視頻共享。5G在時延、吞吐率、連接數(shù)和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方面優(yōu)勢明顯，運用獨立組網(wǎng)方式，加強SG Core基站建設(shè)，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)連續(xù)覆蓋的大寬帶視頻業(yè)務(wù)要求[4]。5G在線課堂按視頻類業(yè)務(wù)進行切片，分別根據(jù)不同的專業(yè)課程進行分類。在接入網(wǎng)應(yīng)用邊緣計算技術(shù)，初步處理后再上傳;在匯聚網(wǎng)利用軟件定義網(wǎng)絡(luò)功能，完全解耦控制面和轉(zhuǎn)發(fā)面，從而大大提升網(wǎng)絡(luò)的擴展性[5];在核心網(wǎng)采用網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化技術(shù)，將通信設(shè)備網(wǎng)元云化，實現(xiàn)彈性收縮，有利于提升運維效率[6]。通過應(yīng)用5G遠程課堂，加強在線教學資源建設(shè)，使在線教育發(fā)展成果遍及全國各地市的每一所學校，讓偏遠地區(qū)的學生也可以通過在線課堂獲得最優(yōu)質(zhì)的教學資源，讓每一個學生都能通過在線教育獲得平等的學習機會，重點解決農(nóng)村學校師資不足、課程單一、教育資源短缺等問題，體現(xiàn)教育的公平性?；贑loudVR和大數(shù)據(jù)架構(gòu)的在線教育架構(gòu)，如圖1所示。

3.2 人工智能加強在線教育用戶體驗

3.2.1 基礎(chǔ)設(shè)施硬件的持續(xù)升級

1）加強5G基站建設(shè)，持續(xù)促進流量降費。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的廣泛應(yīng)用和超大帶寬、超低時延、超高可靠性優(yōu)勢的發(fā)展，為在線教育視頻業(yè)務(wù)的進一步發(fā)展和普及提供了通信保障。為保證5G基站的全覆蓋，四大運營商加快基站的建站步伐，全面覆蓋廣大農(nóng)村邊遠地區(qū)，持續(xù)降低流量費用，推出無限量套餐。

2）加強終端研發(fā)和量產(chǎn)，降低成本?；谀壳爸悄苎坨R等終端的高價現(xiàn)狀，力求在AI數(shù)字微鏡芯片、視頻處理模組、傳感器件、微投器件、激光雷達、顯示屏、攝像頭、智能穿戴終端設(shè)備方面加大創(chuàng)新能力，拓寬終端設(shè)施的品類，通過工業(yè)化量產(chǎn)，持續(xù)降低生產(chǎn)總成本。

3）加大財政支持力度，開放對各地市校園的基礎(chǔ)設(shè)施布局，保障各級學校教育資源的合理配置與均衡。通過在邊遠農(nóng)村地區(qū)的校園配套智能顯示屏、攝像頭、智能穿戴設(shè)備等教學終端，以保證遠程課堂的同步共享，解決農(nóng)村地區(qū)教師資源分配不均等問題。例如，廣東省針對防疫期間貧困學生缺乏教學終端硬件資源的情況，由廣東省教育基金會專為省內(nèi)2277個精準扶貧村建檔立卡的貧困家庭中9262名普通高中三年級和初中三年級的學生，提供了一臺平板電腦，并給省內(nèi)30萬建檔立卡的貧困學生，每月免費贈送30G助學流量包，計劃體制下的教育資源配置在防疫助學方面發(fā)揮了積極作用，解決了貧困學生當下困難。

3.2.2人工智能AI創(chuàng)新發(fā)展，全面提高遠程在線教學質(zhì)量

主張以學生為中心的AI課堂在線教學，通過高清視頻、語音識別、學習動作捕獲、教育者從以專業(yè)教學為主，轉(zhuǎn)變成輔助教學過程為主的班級管理者。完善學校人力資源組織結(jié)構(gòu)，減少專業(yè)教師數(shù)量，形成以校長、網(wǎng)管和班主任為主體的運營為主的智慧校園。優(yōu)化在線教育的各個教學環(huán)節(jié)，改革在線考核方式，創(chuàng)新課中評價過程，構(gòu)建基于教、管、學、考、評場景下的5G遠程課堂業(yè)務(wù)，如圖2所示。

1）發(fā)展5G遠程課堂，共享遠程優(yōu)質(zhì)教學內(nèi)容

在當今移動互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的時代，AI+教育已經(jīng)成為在線教育發(fā)展的未來導向。受益于5G網(wǎng)絡(luò)的高帶寬和低延時，遠程共享VR/AR虛擬課堂，全程息影教師上課過程，實現(xiàn)Cloud VR全息投影，為學生提供浸入式的學習感受。5G遠程課堂實現(xiàn)了遠程的在線學習同步，通過云端服務(wù)完成圖像渲染，在虛實整合的環(huán)境進行在線學習，在AI教學體驗中真正加強學生的感官沉浸[5]，極大提升了用戶參與感和存在感，解決教師資源供需不平衡。

2）教學過程實時監(jiān)控記錄，提高教學質(zhì)量

發(fā)展在線教育過程中大力推廣AI技術(shù)，在教室安裝布局各類視頻監(jiān)控傳感模組，在線課堂大量應(yīng)用視覺傳感、眼球追蹤、動作識別、觸覺反饋等技術(shù)，結(jié)合AI機器學習與深度學習算法，實現(xiàn)在線教學互動和監(jiān)督。識別課堂上學生的動作、對話、表情，通過多維度的沉浸監(jiān)測教學過程，動態(tài)調(diào)整授課節(jié)奏。關(guān)注學生的情感體驗，融合知識分享的游戲式教學互動環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學習興趣，激發(fā)學習動機，充分發(fā)揮學生的主觀能動性。

3）個性化精準教學輔助，提升學生主觀能動性

針對參與在線課堂的不同階段的學生，探索適合學生發(fā)展的個性化AI輔助教學。通過制定差異化的在線學習教學計劃，使校內(nèi)在線教育過程更注重學生的個性體驗。人工智能AI機器學習算法應(yīng)用于在線教育，實現(xiàn)精準教學服務(wù)，促進個體成長和教學質(zhì)量的持續(xù)改進。在大數(shù)據(jù)平臺分析學生日常綜合表現(xiàn)，動態(tài)地呈現(xiàn)學生的學習狀態(tài)、身體素質(zhì)、心理成長等信息，通過可視化、智能化和個性化的圖表顯示學生的過程成長曲線，讓班主任從平臺數(shù)據(jù)分析查閱日常個人數(shù)據(jù)變化的源頭、過程和趨勢預(yù)測，從多個角度重新認識學生，有針對性地引導學生發(fā)展進步。

4 加強在線教育教學質(zhì)量控制

4.1 加強教學資源管理，集成優(yōu)質(zhì)資源，共建共享教學成果

優(yōu)質(zhì)的教學資源來源于一線實踐經(jīng)驗豐富的教育者隊伍，加強教育者能力提升，有計劃地對各級教師進行交流培訓。加強教師教學教研能力，聯(lián)合廣大教師集體智慧，貫通虛擬世界和現(xiàn)實課堂，創(chuàng)新在線課堂教學設(shè)計，共同參與國家規(guī)劃教材和網(wǎng)絡(luò)精品課程的編制，結(jié)合VR技術(shù)輔助設(shè)計教學情境，同步配套制作課件、微課、習題、考試等適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)教學特點的優(yōu)質(zhì)資源，聯(lián)合多方教育工作者的力量，為校內(nèi)在線課堂教育提供高質(zhì)量的教學資源，共建共享在線教學成果。

4.2 加強師資隊伍建設(shè)，以賽促改，全面提高專業(yè)教師綜合能力

師資力量是基礎(chǔ)教育健康發(fā)展的基本保障，直接決定教學質(zhì)量和效果。我國師資力量分配與發(fā)展不均衡，是影響教育不公平的主要因素之一[6]。全息投影5G在線課堂有效地解決了我國東西部地區(qū)教育師資均衡配置問題。教育工作者除了有豐富的專業(yè)知識外，更用創(chuàng)新精神適應(yīng)在線課堂。各省每年組織信息化教學過程和班主任技能比賽，加強師資隊伍建設(shè)。通過組織各類比賽擴大影響，在競爭中培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)教師，全面提高專業(yè)教師綜合素質(zhì)。各科優(yōu)秀專業(yè)教師錄制VR在線課堂，全程共享至全省邊遠山區(qū)學校的每個教室。為了豐富整個教學體驗，教師基于平臺模塊化的課程資源，設(shè)計在線課堂互動環(huán)節(jié)，重新組織平臺教學資源，開發(fā)差異化、高質(zhì)量的教學設(shè)計，優(yōu)化教學設(shè)計過程中的各個環(huán)節(jié)。讓重組的在線教學內(nèi)容更充實，讓在線課堂更豐富多彩。

4.3 大數(shù)據(jù)使能平臺反饋提高

在線教育云平臺大數(shù)據(jù)分析反饋，全過程的控制教學質(zhì)量。班主任引導學生參與在線課堂，學生集體參與教學過程。在線實時對學生的行為進行追蹤記錄，對學生學時、作業(yè)、考試等情況進行分析匯總，實時掌握學生的學習狀態(tài)，并通過智能導學、題庫推薦、在線機器人等人工智能機器學習算法增強在線教學服務(wù)能力，在教師資質(zhì)、教學內(nèi)容、教學過程、教學評估等環(huán)節(jié)中，通過平臺數(shù)據(jù)分析有針對性地進行監(jiān)控，有目的性的引導學生參與學習，全過程的控制在線學習的質(zhì)量。

疫情“黑天鵝”事件給在線教育提供了新的契機，推動了在線教育的普及和發(fā)展，讓教師與學生在“教”與“學”互動過程中不斷反思、全面成長。校內(nèi)線下教育以班集體為單位的教學管理活動，集體課堂互動氛圍好，較好地達到教學育人的目標。在線教育打破時空界限，實現(xiàn)資源開放共享，教學方面優(yōu)勢突出，是對傳統(tǒng)教育的進一步補充和完善。隨著復(fù)學復(fù)工來臨，校內(nèi)線下教育班級管理與在線教育優(yōu)質(zhì)教學內(nèi)容兩者有機結(jié)合、相互補充、相互融合將是未來教育行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。在我國計劃體制下教育政策的保證下，隨著各類資本的助力和人工智能的廣泛應(yīng)用，校內(nèi)5G在線課堂必將迎來新的發(fā)展。

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【通聯(lián)編輯：謝媛媛】

作者簡介：賀輝平（1987-），女，湖南湘潭人，廣東省農(nóng)工商職業(yè)技術(shù)學校教師，管理科學與工程講師，網(wǎng)絡(luò)工程師，信息系統(tǒng)項目管理師，碩士，主要研究方向為計算機網(wǎng)絡(luò)。