5G技术在智慧教学领域的应用探究

张俊哲 张丰 张小涵 张正

摘要：智慧教学作为教育信息化的重要应用之一，是解决教学管理问题和提升教学质量的重要方式;5G技术为智慧教学提供了创新方法，为完善智慧教学体系提供了有力保障，探究5G技术在智慧教学领域的应用，是进一步推动教学教育变革的必然要求。

关键词：5G技术;智慧教学;教学应用

中图分类号：G642     文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）14-0102-02

5G，即第五代移动通信技术，它作为4G的延伸，不仅具备大带宽、大连接和低延时等网络能力，同时具备人工智能、物联网、云计算、大数据和边缘计算等基础共性能力，另外还具备超高清视频、视频监控、VR/AR、无人机及机器人等行业共性能力。5G网络能力、基础共性能力和行业共性能力的融合，一方面大幅度提升了个人用户高带宽移动互联网业务体验，创造出新的生活娱乐应用场景;另一方面构成了新一代信息基础设施，成为推动传统数字化转型升级与数字经济社会发展的重要基石。

智慧教学，利用智能感知以及物联网技术，通过摄像头、传感器等各类采集设备全面采集校园课堂的信息，然后利用人工智能、大数据等技术对采集到的信息进行全方位的分析，并最终将分析结果投射到具体的学校教学及科研等工作当中，进一步实现教学工作的多样化[1]。

目前，国家相继推出相应政策强调教育信息化在推动教育现代化过程中的地位和作用。新型教育信息化不仅涵盖信息环境建设、软硬件支持，更通过建设多实践领域、多应用场景、全环节覆盖、全民全域普及的实施路径，使得教育逐渐智慧化，智慧教学正是信息化教育逐渐成熟后必然产生的教学方式。5G与人工智能、VR/AR，超高清视频、云计算、大数据等技术的融合，将为智慧教学工作进一步提供强大的网络支撑，解决线上理论与实践教学不均衡的问题。因此在校园建立以5G为基础的智慧教学体系，将为进一步推动教学教育变革提供强大动力。

1 智慧教学的现状

1.1 教学管理不规范

目前，在教育教学领域中，利用手机和电脑等终端设备联网学习已经越来越普及，然而，当前无线网传输过程中存在网络连接不稳定、数据延时严重、传输速率低下等问题，严重影响教师的网络教学效果，从而导致教学过程中存在的问题无法及时得到反馈和解决，教学情况分析存在较大偏差，无法形成规范的网络教学管理体系。

1.2 教学方法较单一

当前教育模式下，受限于网络技术及设备等原因，日常教学方法仍然以教师主讲学生被动接受为主，导致学生学习积极性不高、学习效率低，教学质量不高。倘若能够在课堂中融入人工智能、虚拟仿真、 VR/AR 等技术，将能充分调动学生的视觉、听觉和感觉等多感官参与，为学生提供更加真实的教学环境，使学生将被动学习变为主动学习。同时，针对具有一定危险系数较高的实践训练项目，通过上述方式同样能发挥教学效果，还可以保障师生的身心健康。

1.3 教学资源较匮乏

目前，智慧教学过程中存在着教学资源重复、数量匮乏、教学资源不均衡等问题。一方面，受限于当前网络技术和设备的原因，移动互联网教学平台数量有限，内容重复率高，另一方面，城城间、城乡间、校际间存在着较为严重的教学资源分配失衡的问题。倘若5G技术能够提供大量的通信网络与教学传输设备，使得传统的课堂空间限制能被打破，课内外的信息数据壁垒将不复存在，从而进一步突显网络教学资源的丰富性。

2 5G技术对智慧教学的意义

在2017年1月国家发布的教育事业“十三五”规划中，规划提出要支持各级各类学校建设智慧校园体系，综合利用大数据、人工智能来探索教学教育模式。众多学校纷纷建立自己的规划，探索如何把新的技术应用到教学里面去。2019年，中国移动通信集团发布《5G智慧教育白皮书》，并联合多家互联网、教育等领域的高校、科研机构和企事业单位，成立了5G智慧教育合作联盟，该联盟以5G技术为主导，建立了“教育”“学习”“生产”“研发”的教育合作系统，5G智慧教学应运而生[2]。5G智慧教学是对传统智慧教学的一次革新，它通过将5G技术应用到软硬件设备中，结合更高速率、低延时、大带宽的5G网络，将使得教学过程更为流畅，为教育工作者和学习者带来更愉悦的学习体验。

2.1 教学管理更规范

随着5G技术的应用，教学工作将更加智能化，任何类型的教学工作能够在任何时间以任何形式被提供，极大解决了网络教学体系无法形成闭环的问题。同时，更加完善的教学环境可以给教师和学生带来更直观和畅通的互动模式，从而打破了教学管理工作在时间、空间、内容等方面受到的限制。

2.2 教学方法更多样

基于5G技术的智慧教学模式无限接近线下教育模式，同步在线教学、异步在线教学、在线翻转课堂教学等模式使得教师与学生之间的实时交互更加有效。而全息远程技术、VR/AR则通过“沉浸式”教学方法让学生获得更加身临其境的学习体验[3]，从而更好地将被动接受知识转化为积极主动地吸收知识。

2.3 教学资源更丰富

5G技术所具备的能力有效拓展了在线教学工作中大数据之间的联通，打破了空间和时间上的壁垒，扩大了课堂空间，加大了校际之间的课程共享及共建，丰富了互联网教学资源，使得偏远地区的学生通过网络也可以获得丰富的课程资源，有效避免了课程资源的浪费。

3 5G技术在智慧教学领域的应用

智慧教学的目标是使教师完成对学生智慧型学习内容的传授，并基于学生的反馈提供交互性的支持。通过借助5G網络技术大带宽、低延时、高速率的特性，结合5G基础共性能力和行业共性能力，应用5G技术将使得智慧教学的效果及创新等方面得到全面提升。而5G技术在智慧教学领域的应用可以归纳为以下三个方面。

3.1 直播互动课堂的应用

2019年，中国移动联合广东实验中学打造“5G·我即校园”5G 智慧教育应用。借助5G 网络切片技术，通过高清音视频与多媒体协作，为师生们提供直播互动课堂应用。学生可以在线观看上课过程，对教师授课过程中的表现进行打分，系统将对打分进行评估并提供改进意见。该应用不仅提升了师生之间的交互性，同时能够帮助教师发现教学过程中的问题并进行及时改进，有助于提升教学质量。

3.2 VR/AR 课堂的应用

借助5G技术能够用虚拟现实技术（VR）将课堂中较为抽象且难以理解的知识点以更加形象直观的形式表达出来。例如，中国移动联合苏州工业园区星洲学校打造了5G网络环境下课堂交互式体验教学项目，为中小学课堂教学带来新活力。该项目主要采用 5G+MR 智能沙箱，学生可以通过佩戴头显设备，将沙箱中的沙子塑造成各种地理形状，自由创作交互内容，在虚拟的地理地貌中漫步，获得沉浸式体验。极大地提升了学生自主学习的兴趣。

另外，基于5G技术的增强现实技术（AR）也能够通过还原场景让学生形成更加全面的整体认知能力，并且达到完成教学目标的任务。比如北京邮电大学采用5G网络与全息直播技术，实现了两校区同上一门课。在远端教室，授课教师的三维全息投影人像清晰呈现，如同站在本教室讲台上为大家实时授课。通过在教室里配备AI助学机器人，在现场针对课程内容进行提问互动，从而完成教学目标。

3.3 校园安全监控的应用

在教学过程中，校园安全无疑是最重要的。通过5G网络，搭载人工智能视频分析，对校园进行360度全方位、全天候的监控管理和智能分析，以确保校园的绝对安全。北京师范大学在昌平校区通过360度摄像机在校园内巡逻过程中实时采集图片及视频数据，通过5G网络传送至监控平台，利用人脸识别分析，与授权获取的校园数据库中的师生身份信息进行比对，精确区分人员身份，辨别陌生人及访客，为校园安全提供了有力的信息化保障手段。

4 5G技术在智慧教学领域应用中的注意事项

4.1 搭建闭环教学管理模式

基于5G技术的智慧教学模式下，学生的学习对网络和平台的依赖程度更强，因而学校需要搭建闭环教学管理模式，使教师进行所承担课程的全程监管，在以引导学生自主学习为原则的基础上进行监督管理，以保证课堂教学的效果。

4.2 构建智能教学分析体系

在大数据时代，教学数据贯穿于教学活动的始终，因此数据信息化的应用极为必要，在现有网络技术下，教学分析体系尚存在一定缺陷，无法做到精准分析教学数据，导致教师缺乏对教学情况的精准掌控。要想精准挖掘、分析教学数据，打通数据之间的联系，必须加强构建智能教学分析体系，有效建立“5G+智慧教学”模式，借助良好的智慧教学应用机制，结合学校自身教学现状，从而达到5G技术在智慧教學中的良好应用，提升教学质量。

4.3 重点关注教学薄弱环节

由于基于5G技术下的智慧教学模式同属于线上教育模式，因而在应用过程中必定存在一定的漏洞，这就需要教师及时针对课堂教学过程进行复盘，重点关注教学过程中存在的薄弱环节，加强智慧教学体系建设与教学课程的联系，使其能够保障教学工作的顺利开展 [4]。另一方面，将5G技术应用在课堂当中，初期会引发学生的新鲜感，学生在初始阶段会保持一定的好奇心，然而到了中期，随着适应力的提升，新鲜感会逐步下降，使得学习效果下降，因此教师也需要对此进行重视。

5 结论

随着网络技术和教育形式的不断发展变革，基于5G技术的智慧教学应用范围逐渐扩大。5G技术大大提高了智慧教学模式中师生、生生、人机间的互动交流，不仅有利于创造更加轻松愉悦的教学氛围，而且有利于教学质量的进一步提升。因此，在教学中应用5G技术具有前瞻性和时代性，有助于推动教育的发展与变革。

参考文献：

[1] 艾伦，张鹏.5G技术在教育信息化中的作用辨析[J].中国现代教育装备，2019（16）：1-3.

[2] 孙立会，刘思远，李芒.面向2035的中国教育信息化发展图景*——基于《中国教育现代化2035》的描绘[J].中国电化教育，2019（8）：1-8，43.

[3] 王官，杜建军，李爱华.5G时代推动高职院校在线教育高质量发展的策略研究[J].数字技术与应用，2020，38（10）：203-205.

[4] 王琦，黄宗伟.基于5G时代下的高校教学模式创新探究[J].中国成人教育，2020（20）：52-54.

收稿日期：2022-01-13

作者简介：张俊哲（1990—），女，湖北当阳人，硕士，助教，空军预警学院雷达士官学校，主要研究医疗设备开发、传感器开发。