5g智慧教育现状及展望

5g智慧教育现状及展望

马耘

江汉大学 湖北武汉 430000

1.1 教育信息化发展

教育是民族振兴、社会进步的基石。中国未来发展、中华民族伟大 复兴，关键靠人才，基础在教育。习近平总书记在党的十九大报告中强调， 必须把教育事业放在优先位置，加快教育现代化。当今教育的发展，不 仅要基于过去人类知识和技能的传递，还应该面向当下经济社会的现实 需求，更应该着眼于人类社会未来的发展趋势。我们认为，未来的教育， 应该是更加开放的教育，突破时空界限和教育群体的限制，人人、时时、 处处可学 ; 应该是更加适合的教育，更加重视学生的个性化和多样性，实 现因材施教、有教无类；应该是更加人本的教育，更加关注学生的心灵 和幸福 ; 应该是更加平等的教育，让所有孩子都能享受到优质教育资源； 应该是更加可持续的教育，强调学习能力的养成和终身教育的需求。 可以看到，教育对象和教育环境正在发生巨大的改变，伴随着互联 网和智能终端的普及，未来的受教育对象在全新的社会环境中成长，人 的学习正逐渐转为“网络化、数字化、个性化”的方式，智能化的学习环境 及自主学习活动将成为未来学习的新形态。教育发展与变革的现实需求， 对我们的教育教学的信息化和智能化提出了全新的挑战。 教育信息化是教育现代化的核心动力。2018 年 4 月教育部发布了《教 育信息化 2.0 行动计划》、2019 年 2 月国务院印发了《中国教育现代化 2035》，也相继强调教育信息化在推动教育现代化过程中的地位和作用。 当前时代的教育信息化将不仅涵盖信息环境建设、软硬件支持，更应该 结合教育理论，分析技术应用的多种潜力和层次，建设多应用场景、多 实践领域、宽技术场域的实施路径，在此过程中应依赖智能技术（特别是大数据、人工智能、云计算等技术）推动教育服务的智能化、教育应 用的情境化和普及化，实现教育的革命性转型。

1.2 面临的主要挑战

在教育信息化的实践过程中，技术的不断发展和应用给人类社会带 来了显著影响：（1）4G/5G，宽带等网络技术迅速普及，提高了信息化 应用的潜力；（2）在各类高速通信网络的支持下，云计算正重构信息产 业竞争格局，大数据、人工智能、语义网络等智能技术，正在重构教育 服务的组织方式，各类教育公共服务系统正向大众普遍参与、形成群体 智慧方向发展，云、网、端一体是大势所趋；（3）智能服务正在加速普及， 以人为本（User-centered），信息设备以“不可见”方式嵌入到用户环境 与日常工具中，形成了以泛在感知网络为支撑的无缝的、沉浸式的智能 教育体验。

1.3 智能时代的基础架构

基础设施层：5G 网络环境因其大带宽、低延时以及边缘计算和管控 的能力将成为未来智慧教育环境的基础，而传统的 2G/3G/4G、宽带、 WIFI 等网络仍然存在，因此以 5G 为基础，打造多网融合的泛在基础网 络接入层，实现对感知数据和信息的无缝、高效、实时传输，同时通过 电脑、手机、iPad、传感器、摄像头、可穿戴设备等进行全体系的物联网终端布局，实现对校园“人 - 物 - 景”的全方位感知，是基础设施层的主 要功能。 数据支撑层：数据支撑层主要通过对教育教学过程中规律的分析、 模式的总结建立校园基础数据库、个体教育数据库、课程教育数据库、 班级教育管理数据库以及学校教育管理数据库等。以此为基础，可以为 教育变革过程中缺乏路径、模式、理念等问题提供客观的支持。与传统 的数据支撑不同，本层依赖 5G 网络的高速传播和边缘计算将采集的教育 领域各类主体（如教师、学习者、管理决策者）进行快速的、无偏的建模， 进而可以为服务层的智能服务提供精准的支持。 平台能力层：平台能力层依赖 5G 融合网络和各类智能技术实现面 向智慧校园物联网应用的平台能力支撑服务的构建，包括统一的用户认 证和开放接口接入能力、安全认证能力、云计算与存储的服务能力、大 数据分析与决策支持能力、情境感知能力。与此同时基于 5G 边缘端可计 算的特性可进行基于安全协议和规范的信息处理，打造强有力的安全认 证能力，通过大数据能力对数据信息进行智能分析，提供决策支撑及预 警预判。 业务应用层：基于 5G 网络技术，本架构可以从根本上变革传统通 信网络环境下的教育业务。在高速率低时延的 5G 网络的支持下，教学、 教研、教管、评价、家校共育、区域治理、终身学习、教育公共服务等 各类业务可以通过实施感知采集更加全面的数据，通过 5G 建设在各个网 络节点的私有基站，可以实现快速的数据处理和计算，进而提供更加优 质和安全的服务。 用户层：用户层涵盖了对不同情境、终端设备下不同角色的智能支持， 如针对学习者的个性化学习服务、针对教师的精准教学教研服务、针对 管理者的数据驱动的管理服务以及教育治理服务等。

2未来教育的发展展望

2.1教育系统将互联互通融为一体

在高带宽、低时延的 5G 网络的支持下，人与人之间将真正走向互 联互通，融为一体。周锡冰认为，与 2G、3G、4G 不同，5G 不仅解决 了其面向人与人通信问题，同时还解决了人与物、物与物的互连问题。 在此背景下，教育系统将发生根本性变化，教师、教学媒体、教学资源、 教学内容等构成要素将彼此联通，互相助力，教学系统将借助技术的手 段实现真正的融合，劲往一处使。 5G 时代，我们享受的不仅是更低的通讯资费，还是更便捷的生活方 式，更高效的教学效率，更有效的学习效果。5G 网络下，学生之间，师 生之间，教师之间的交流都将变得更为方便和快捷，问题的及时沟通将 在技术的助力下成为可能.

2.2教育公平将成为现实

地区差异带来的资源配置差异是社会发展的必然结果，由此带来的 教育公平是教育的头等难题。没设备、没教师、没资源都是追求教育公 平路上的艰难石阶，如果破解这些难题将成为教育公平的前提基础。5G时代的低资费高容量快传输等特征将为教育公平提供可能。5G 网络使得 网络传输体量增大，通过有限的设备，更多的教育资源将被传送到贫困 地区和偏远地区。“好比四车道的马路，本来就不是很拥挤，5G 时代， 我们一下子可以扩充成 120 车道。”在宽车道中运送货物也变得轻松而高 效了。

2.3教育业务的转型。

5G 初始应用阶段：当前我们处于 5G 的提出和初始应用阶段，当前环境 下 5G 网络环境尚处于调试阶段，也缺乏 5G 下各类网络应用和融合的标 准，因此在此阶段需要一方面探索 5G 网络和传统网络融合而方式，另一 方面探索 5G 教育应用的标准。 5G 标准发展成熟阶段：1-2 年内，5G 将成为一种成熟技术，并在相应的 领域依托其高速率、低时延的特性促进教育领域基础业务的发展，如提 升高清视频转播的传输效率，通过远程视频监控改变督导模式；除此之外， 其大带宽支持了更海量数据的传输，因此互动课堂中的交互式应用初步 探索成为可能。 5G 终端模块的成熟阶段：随着 5G 网络标准的成熟，各大运营商也将相 继研发针对 5G 网络传输和感知的终端模块，如物理环境传感器、人体特 性传感器等，从而支持不同场景下的智能感知、识别和数据采集，该方 面将在智能安防等场景下产生大规模应用。 5G 教育网络的成熟：5G 各类终端成熟后，在教育领域的业务需求下， 将建立起以不同教学、教研、教育管理等场景为基础的完善的教育服务 网络，网络具备强大的情境感知、数据处理和分析功能，可以为不同的 用户提供适应性的服务。 5G 支持的教育模式的变革：该变革是 5G+ 教育发展的最终目标，建立 在 5G 教育网络环境完善的基础之上。当上述网络构建完成后，教育教学 的基本模式也面临着变革，才能促进教学效率的大规模提升。该阶段需 要依赖大规模数据计算，挖掘符合学习者、教师等认知的教学模式，在 AR/VR/ 全息等技术支持下实现对上述模式支持下沉浸式学习场景的模拟 和交互式全息服务的提供。