5G+智能技术在教育领域的应用
孙素萍
太原师范学院教育学院
摘要：移动通信技术发展迅速，5G的到来，影响到人们工作、学习、生活的方方面面。5G技术把移动互联、智能感应、大数据、智能学习等整合起来，以高带宽、高速度、低功耗、低延时、万物互联等优势，让网络功能大大延伸。5G结合互联网、人工智能、VR/AR/MR等信息技术，并将其应用到教育领域中，教学方式、教学模式、教学课堂会发生很大的变化，围绕以“学习者为中心”的智能教育立足点，实现教育个性化、公平化、广泛化。
关键词：5G+ 智能互联网 AI VR/AR/MR
5G已进入人们的生活，它为各个领域的技术、设备等提供了优质的网络环境。教育方面，5G以高速度、低延时、泛在网、低功耗等特点，为智慧型课堂、教学资源共享、远程互动教学等教育方式打下基础。5G的出现代表着智能技术进入教育领域，5G+各种智能技术将逐步融入到教学中，变成常态化的教学手段。新的教学方式将提升学生的学习兴趣，激发探索知识的潜能，提高教学效率。
一、5G时代
5G的万物互联能力实现了将各种设备连接入互联网，突破了传统带宽的限制，以智能互联、高带宽等特点，激活网络资源协同工作，并将智能感应、大数据、智能学习等融入在一起，形成一个强大的服务平台[1]。
2019年5G技术正式进入应用。6月27日中国移动在世界移动大会“5G赋能教育•智慧点亮未来”分论坛上发布了《5G智慧校园白皮书》，提出了5G平台之上的六大智慧教育应用场景及解决方案，并将利用5G、云计算、人工智能、大数据等信息技术手段，全面赋能智慧校园建设，标志着5G技术开启在教育领域的应用[2]。
二、5G+智能互联网奠定了教育的基石
5G是智能互联网的基础。智能互联网不仅仅是互联网，是在传统互联网基础上发展起的新的信息传递体系，由移动互联、智能感应、大数据、智能学习等共同构建，其功能更为全面和强大，智能化特征更为明显。移动互联是智能化的基础，而5G是移动互联的基础保障，也为智能互联网的业务提供强有力的支撑。
随着5G网络的建成商用后，网络将无所不在。5G+智能互联网+教育将打破时空界限，弥补时空距离。5G的高带宽、泛在网、低时延、低功耗，使网络有足够的承载力，教师就能同时给许多学生上课，通过无线射频识别技术、智能技术、传感器技术等，把课堂再现到多个地方，实现师生互动，改善了传统的教学环境和教学方式，共享优质教育。在教学过程中再配以VR/AR/MR、远程互动、人工智能等信息技术，与课程教学深度融合，丰富课堂教学，让学生参与到教学当中，提高学生的学习兴趣，教师通过与学生实时互动，实现因材施教。许多优秀的教学资源可以在互联网上共享，学生通过互联网，可课外学习，查缺补漏，实现教育的普惠化，即便是最偏远的农村地区，只要有互联网，都可以享受丰富、优质的教育资源，达到教育资源共享化。
三、5G+AI在教育中的应用
进入5G 时代，5G+AI(人工智能)“强强携手”，将广泛应用在教育领域，提高教学效率，为广大师生提供智能服务。
1、5G助力 AI
AI技术应用的领域非常广泛，在4G网络之下，由于网络带宽及速率的限制，AI技术不能很好展开应用。而今5G技术的到来，解决了AI运算能力、数据处理能力方面的困扰。5G高带宽、大连接、低时延等特点，将在数据处理、算力和应用场景上赋能AI发展。华为技术有限公司无线网络产品线总裁邓泰华表示，通过5G技术，海量的连接和数据，才能实时上传到云端用于AI的学习和训练[3]。
2、5G+AI信息技术与教育融合
近年来，AI应用到社会的诸多领域，并产生了巨大影响。在教育领域中5G+AI 将催生智能化教育，体现出以人为本的教学模式。使用AI技术驱动评估，可为教师、学生和家长提供有关学生学习进展的持续反馈等［4］，促使从“学以致用”到“用以致学”，以学生个性化需求和兴趣为出发点，从传统命题性知识传授变为个性化知识传授，促使自适应学习的广泛实现，实现教育公平化、个性化。AI技术的助力，教学效率会节节上升，将为学生更好地学习增知增智，为教师更好地教学添技添智。应用AI和大数据技术，对提取的课堂行为数据进行学习分析，使教学变得数字化、智能化，成为改善教育模式的重要技术。
3、5G+AI教学管理应用
基于5G+AI的课堂教学平台设计。在课堂教学中引入AI技术，借助多媒体教室教学录播系统对课堂教学活动进行全程实时录制，实现了AI技术与课堂实时教学的深度融合，创造一个处处可教、时时可学的新型教学模式。通过AI与大数据技术紧密结合，在5G网络支撑下，通过智能教学终端，实时抓取课堂中老师的教学行为与学生听课效果的相关教学数据，利用大数据分析技术提取教学中老师授课的方式方法与学生听课状态等产生的非结构化行为数据，借助AI算法、云计算等对提取的非结构化数据进行有效的分析和总结，最终利用数据可视化技术，根据师生们产生的数据结果，为教学管理者、老师、学生提供科学的行为分析报告，展现给相关的教学管理机构、任课老师，来辅助教学管理，并提升教学质量。5G+AI的教学平台设计，让师生们全面感受到大数据时代智慧教学的优势，可以及时调整适合的教学模式，充分调动学生的学习兴趣，让学生融入到课堂教学中。AI技术的应用，使信息化、智能化教学不再停留在表面，而是真正落到了课堂教学当中，促进教学向处处可教、时时可学的模式转变，协助好教师的教和学生的学，使智慧教育有效发展与成长。
5G赋能智能教育，利用5G的移动互联、智能感应、云计算、大数据、分析技术、智能学习等智能技术，助力AI 具有“教育智能化”，促使教育公平化、个性化和智慧化。
四、5G+VR/AR/MR在教育中的应用
1、5G助力VR/AR/MR技术
VR/AR/MR技术需要虚拟存在、优化路由、无缝广域覆盖、低延迟语音和视频编码等技术支持，虽然前些年AR/VR/MR方面的技术产品在很多领域已展开应用，但受限于4G通讯技术的带宽和响应时间，产品体验大多数都不太好。只有发送数据到接收数据，网络延迟远低于人类视觉感知延迟时，使用者才有身临其境的感知体验。
2、5G+VR/AR/MR与教育融合
在教育领域中，把教学中难以实现或体验的教学活动，利用VR虚拟现实技术，把抽象的内容具体化，创造一个虚拟的环境，会使学生沉浸在其中，激发了学生的学习兴趣，提高学习效率，增强自主学习的动力。在此环境中师生可通过互动，深层次的探索学习，对不懂或不清楚的地方，可以多次进入该虚拟环境，达到个性化的教学效果。VR技术是创新教育的方向，通过虚拟的环境，生动形象地把具体内容表现出来，便于学生学习。AR/MR技术可以把虚拟的物体搬到现实中进行三维展示，让学生直观地感受教学内容，改变了以往传统教学的说教模式，把枯燥乏味的内容形象化，加深学习印象，提高学生的学习效率[5]。
5G+VR/AR/MR促使教育公平化。VR/AR/MR +3D全息影像技术，在5G网络的低时延和高速率支撑下，有效支持通过5G+VR/AR/MR进行实时远程互动教学，让优质教学资源共享，缓解了师资力量不平衡的问题，使偏远地区的学生接受到高质量的教学[6]。
3、5G+VR/AR/MR的教学应用
5G+VR/AR/MR技术可以应用到所有学科上，依靠VR/AR/MR眼镜或头显，进入构建的虚拟学习环境，参与到虚拟的教学课堂中。比如学生体验虚拟的化学实验室，可以避开现实实验中危险的实验操作；地理课中讲解地形地貌时通过VR眼镜感受山川河流；生物课时通过VR/AR/MR眼镜，观看微观世界等，通过形象、生动、直观的形式来表现教学内容，让学生参与到虚拟课堂的学习中去。
2019年3月1日中国联通联合华为、华师一附中在武汉、福州两地通过“5G室内数字系统+全息投影+VR”技术，完成一堂生动的光电远程教学示范课。异地教学通过5G网络实现了全程影像、声音信号的传输，实现优质教育资源的远程分配。此次异地资源的共享，采用了华为室内数字系统技术，并在5G商用CPE终端处理器的高速支持下，通过联通5G高速的数据传输，保证了公开课教学顺利进行。
5G网络高带宽、低时延技术助力VR/AR/MR的教学实践，实现了两地师生互动教学，创造了一个智慧教学环境，为以后解决教学资源缺乏提供了新的思路，为5G+VR/AR/MR的教学应用提供参照。
5G+VR/AR/MR这种教学方式将会是今后教育领域的一种新型模式。
5G+智能技术应用到教育教学中，丰富了教学手段，扩充了教学模式，拉长了教学距离，拉近了师生互动，扩展了学生视野，使教学变得丰富多彩，生动形象，缓解了教育教学中优质资源不平衡的问题，体现了个性化教学。
但同时应看到一方面5G虽在几个试点城市投入使用，商用刚刚开始，大面积覆盖还需要一段时间；另一方面智能技术在教育领域的使用范围还是很小，智能技术的使用即要有设备方面的建设，也要有相应软件的支持，这需要教育资金的支持和相应软件的研发。目前5G+智能技术只在小范围内使用，期待不久在教育领域能成为日常的教学模式。
参考文献：
[1]项立刚.5G时代：什么是5G，它将如何改变世界[M].北京市:中国人民大学出版社,2019.
[2]新浪.5G赋能教育·智慧点亮未来.中国移动教育分论坛成功召开.
http://finance.sina.com.cn/stock/relnews/us/2019-06-28/doc-ihytcitk8355101.shtml.
[3]梅雅鑫.“5G+AI”强强联合加速10亿5G终端落地[J].通信世界,2019(09).
[4]兰国帅，郭倩，魏家财，杨喜玲，于亚萌，陈静静.5G+智能技术：构筑“智能+”时代的智能教育新生态系统[J].远程教育杂志,2019(05).
[5]赵亚洲.智能+：AR、VR、AI、IW正在颠覆每个行业的新商业浪潮[M].北京市:北京联合出版公司,2017.
[6] 汪照文.5G技术+AR等数字媒体的新教学模式多元化传播[J].传播力研究, 2019(05)
