“5G+智慧教育”背景下的校園網(wǎng)絡(luò)建設(shè)存在的問題及對策

皇甫繹達(dá)

（蘇州市電化教育館，江蘇 蘇州 215011）

近年來，智慧教育發(fā)展如火如荼，5G技術(shù)技術(shù)與教育領(lǐng)域深度融合已經(jīng)成為必然趨勢[1]。5G技術(shù)作為一種新一代寬帶無線移動通信技術(shù)，其高速率、低時延、大容量等技術(shù)優(yōu)勢，可為教育信息化提供更優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施支撐，加速推動智慧教育從數(shù)字化到網(wǎng)絡(luò)化再到智能化發(fā)展。

1 “5G+智慧教育”模式

1.1 “5G+智慧教育”概述

“5G+智慧教育”是以5G技術(shù)為支撐，應(yīng)用人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)、平臺、應(yīng)用和終端四個層次構(gòu)建的新型教育模式。5G時代的到來，使各種場景應(yīng)用趨于智能化。以5G技術(shù)為代表的新一代信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，推動了教育教學(xué)的深刻變革。在5G技術(shù)的加持下，教育將更具實時性、交互性，“5G+智慧教育”將成為一種新的教育模式和教學(xué)生態(tài)，更好地滿足學(xué)生個性化發(fā)展需求，并在智慧校園、智慧教育等場景中得到廣泛應(yīng)用。一是通過建立開放學(xué)習(xí)平臺和智能服務(wù)終端實現(xiàn)對學(xué)習(xí)資源的管理、共享與協(xié)同應(yīng)用；二是通過建設(shè)“云”教室，利用云計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，實現(xiàn)教、學(xué)、管、評等各環(huán)節(jié)的智能化；三是利用人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)為學(xué)生提供個性化學(xué)習(xí)資源；四是構(gòu)建科學(xué)合理的評價體系（見圖1）。

圖1 智慧教育的模式

1.2 應(yīng)用場景

當(dāng)前，在“5G+智慧教育”發(fā)展方面，國內(nèi)眾多高校已進(jìn)行了探索和實踐。北京科技大學(xué)基于5G技術(shù)構(gòu)建了智慧教室、智慧圖書館和智慧管理系統(tǒng)；北京化工大學(xué)基于5G技術(shù)打造了混合學(xué)習(xí)環(huán)境、虛擬仿真實驗室；福建師范大學(xué)建立了5G智慧課堂等；蘇州科技大學(xué)基于5G技術(shù)建立了高質(zhì)量虛擬仿真實驗教學(xué)平臺……總體來看，目前高校在推進(jìn)“5G+智慧教育”方面都已取得了一定進(jìn)展，但仍存在很多問題亟待解決[2]。

5 G 技術(shù)的應(yīng)用場景包括：增強移動寬帶（Enhanced Mobile Broadband，eMBB）、超高可靠低時延通信（Ultra Reliable Low Latency Communication，uRLLC）以及海量機器通信（Massive Machine-type Communications，mMTC）。如圖2所示。

圖2 5G三大應(yīng)用場景

1.3 5G技術(shù)給教育帶來的變革

5G技術(shù)的高速率、低延時特性可以為云化學(xué)習(xí)平臺、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)、教學(xué)管理系統(tǒng)提供更加強大的計算與存儲能力，使其在未來智慧教育中發(fā)揮更大的作用，能夠?qū)⒄n堂上無法進(jìn)行的教學(xué)內(nèi)容直接傳遞給學(xué)生，有助于實現(xiàn)遠(yuǎn)程授課；教師可通過智能化的數(shù)據(jù)采集與分析技術(shù)，了解學(xué)生對知識點的掌握情況，實現(xiàn)因材施教；人工智能等技術(shù)可幫助教師完成備課、批改作業(yè)、模擬考試等教學(xué)任務(wù)；借助5G技術(shù)，教師和學(xué)生之間可以進(jìn)行實時交互共同協(xié)作完成教學(xué)任務(wù)。

5G網(wǎng)絡(luò)能夠構(gòu)建一個更加開放的學(xué)習(xí)環(huán)境，為學(xué)生提供更加豐富和便捷的學(xué)習(xí)資源，通過5G網(wǎng)絡(luò)學(xué)生可根據(jù)自身需求自主選擇適合自己的學(xué)習(xí)資源。5G網(wǎng)絡(luò)使多媒體、多模態(tài)等技術(shù)深度融合到教學(xué)場景中，能夠提供更加多樣化的教學(xué)方式。同時利用物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)，學(xué)校采集學(xué)生生活中各個方面產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，基于此建立一個學(xué)生全生命周期個性化學(xué)習(xí)平臺，為學(xué)生提供更加智能的學(xué)習(xí)和發(fā)展空間。

5G技術(shù)所帶來的信息傳輸速率的提升以及移動終端設(shè)備性能的日益完善，將使得智慧教育成為可能。在這一過程中，學(xué)?？赏ㄟ^傳感器、邊緣計算等技術(shù)將實時采集到的教學(xué)活動數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆破脚_，通過對教學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理，實現(xiàn)對教育資源智能化的管理與應(yīng)用。

2 “5G+智慧教育”背景下校園網(wǎng)絡(luò)建設(shè)存在的問題

2.1 探索還處于起步階段，缺少相關(guān)指導(dǎo)政策

“5G+智慧教育”模式探索在全球范圍內(nèi)都還處于起步階段，我國的部分城市和學(xué)校已經(jīng)開始了相關(guān)的實踐探索，但是與發(fā)達(dá)國家相比還有一定的差距。一是尚未出臺相關(guān)國家指導(dǎo)政策和規(guī)劃。我國目前對于“5G+智慧教育”的研究剛剛起步，相關(guān)指導(dǎo)政策和規(guī)劃尚未出臺，無法形成系統(tǒng)指導(dǎo)方案。二是試點示范項目不夠突出。我國目前對于“5G+智慧教育”的試點項目還不夠多，試點項目主要集中在長三角地區(qū)，以杭州為代表的浙江省以及北京、上海等一線城市由于在政策方面和資金方面有優(yōu)勢，所開展的試點示范項目數(shù)量較多，但其他地區(qū)相對較少，使得全國范圍內(nèi)尚未形成一個完整的、廣泛的示范效應(yīng)。

2.2 校園網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，存在網(wǎng)絡(luò)覆蓋和質(zhì)量方面的問題

在“5G+智慧教育”背景下進(jìn)行的校園網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，普遍面臨的一個關(guān)鍵問題是網(wǎng)絡(luò)覆蓋和質(zhì)量方面的挑戰(zhàn)。盡管5G技術(shù)提供了更高的速度和更低的延遲，但實際上，校園網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍往往不均勻，特別是在較大或地理上分散的校園區(qū)域，這導(dǎo)致某些校園區(qū)域享受到高速穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，而其他區(qū)域則面臨網(wǎng)絡(luò)信號弱或不穩(wěn)定的問題，影響了教學(xué)和學(xué)習(xí)的連續(xù)性。此外，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的不一致性，如在高峰時段的網(wǎng)絡(luò)擁堵或設(shè)備兼容性問題，進(jìn)一步影響了網(wǎng)絡(luò)的實際應(yīng)用效果，這些網(wǎng)絡(luò)覆蓋和質(zhì)量問題不僅阻礙了智慧教育應(yīng)用的推廣，也限制了學(xué)生和教師在教育活動中充分利用5G技術(shù)的潛力。因此，校園網(wǎng)絡(luò)建設(shè)在努力利用5G帶來的技術(shù)優(yōu)勢的同時，也必須面對這些現(xiàn)實挑戰(zhàn)。

2.3 教師對新技術(shù)的掌握和應(yīng)用能力參差不齊

在“5G+智慧教育”背景下的校園網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，教師對新技術(shù)的掌握和應(yīng)用能力方面存在顯著差異，這種差異主要源于教師個人對技術(shù)的熟悉程度、培訓(xùn)機會的不平等以及對新技術(shù)的接受度不同。一方面，一些教師可能因為缺乏必要的技術(shù)背景或?qū)π录夹g(shù)的抵觸感，而難以有效地融入5G和智慧教育工具到他們的教學(xué)實踐中。另一方面，即便有意愿和興趣，教師可能也缺乏獲得系統(tǒng)培訓(xùn)和實踐經(jīng)驗的機會。這種能力的不均衡不僅影響了教學(xué)質(zhì)量，也限制了智慧教育技術(shù)的充分發(fā)揮和普及。此外，教師在技術(shù)應(yīng)用上的不自信或缺乏支持，還可能影響學(xué)生對這些新技術(shù)的學(xué)習(xí)和接受，從而在一定程度上阻礙了“5G+智慧教育”在校園中的有效實施和發(fā)展。

2.4 “5G+智慧教育”的安全問題

（1）信息安全基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)滯后，難以適應(yīng)日益增長的信息技術(shù)應(yīng)用需求。學(xué)校校園網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施主要包括教學(xué)樓、圖書館、宿舍、食堂等建筑物內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以及實驗室、機房等管理系統(tǒng)，目前這些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備大多采用傳統(tǒng)交換機和防火墻設(shè)備，雖然能滿足校園網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求，但隨著學(xué)校業(yè)務(wù)范圍越來越廣，這些設(shè)備逐漸暴露出性能有限、不夠靈活的問題。由于校園網(wǎng)絡(luò)是整個學(xué)校網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施，是所有應(yīng)用業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)的承載平臺，所以校園網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)滯后將制約整個學(xué)校信息化建設(shè)的發(fā)展[3]。

（2）網(wǎng)絡(luò)安全意識薄弱，缺乏有效的安全防護手段和措施。當(dāng)前信息化校園建設(shè)和應(yīng)用已成為主流趨勢，但許多學(xué)校還不能充分認(rèn)識到信息技術(shù)對于教育發(fā)展的重要性，對于信息技術(shù)應(yīng)用的安全風(fēng)險和隱患認(rèn)識不足。雖然現(xiàn)在各個學(xué)校都有建立自己的校園網(wǎng)系統(tǒng)，但是由于網(wǎng)絡(luò)安全意識薄弱，導(dǎo)致數(shù)據(jù)泄露風(fēng)險增大，不法分子可能通過網(wǎng)絡(luò)攻擊竊取或篡改信息，給學(xué)生和教師的隱私安全帶來威脅。

（3）隨著智慧教育應(yīng)用的增多，如在線考試、遠(yuǎn)程教學(xué)等，數(shù)據(jù)的完整性和真實性面臨挑戰(zhàn)，一旦數(shù)據(jù)被惡意篡改，將嚴(yán)重影響教育公正性和可靠性。因此，隨著“5G+智慧教育”的推進(jìn)，信息安全問題逐漸成為制約其發(fā)展的重要因素，需要高度重視和深入研究。

3 “5G+智慧教育”背景下校園網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的對策研究

3.1 明確“5G+智慧教育”的發(fā)展方向

在“5G+智慧教育”的背景下，5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)將會成為推動教育信息化發(fā)展的關(guān)鍵力量。為有效解決與此相關(guān)的問題，需要政府、學(xué)校和社會各界的協(xié)同努力。政府層面應(yīng)加強對5G智慧教育的支持和宣傳推廣，比如通過舉辦相關(guān)活動和比賽來提高政府官員和公眾對5G技術(shù)的認(rèn)識和理解，從而為5G在教育領(lǐng)域的應(yīng)用創(chuàng)造積極的發(fā)展環(huán)境。在政策引導(dǎo)和支持下，高校、科研機構(gòu)和企業(yè)應(yīng)密切合作，深化5G技術(shù)在教育領(lǐng)域的集成和應(yīng)用，探索并實踐“5G+智慧教育”的新模式，這包括建立5G智慧教育實驗室，充分利用5G技術(shù)在智慧教學(xué)中的優(yōu)勢，并在實際應(yīng)用中不斷完善和優(yōu)化相關(guān)方案。此外，學(xué)校還應(yīng)著重于提升師生對教育信息化的認(rèn)識，強化其對“5G+智慧教育”價值的理解，通過加強培訓(xùn)和實踐，讓教師和學(xué)生更加主動地融入到“5G+智慧教育”的實踐中。這不僅有助于提升教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，而且將促進(jìn)我國教育信息化的整體進(jìn)步[4]。

3.2 增強網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提高網(wǎng)絡(luò)的整體性能

針對校園網(wǎng)絡(luò)覆蓋和質(zhì)量方面的問題，應(yīng)通過增強網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)來提高網(wǎng)絡(luò)的整體性能。首先，可采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，如部署更多的5G基站和Wi-Fi 6接入點，這不僅增強了網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋，還提升了網(wǎng)絡(luò)承載能力，尤其是在人員密集的教學(xué)樓和宿舍區(qū)。其次，實施動態(tài)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)流量和使用模式實時調(diào)整網(wǎng)絡(luò)資源分配，確保在高需求時段網(wǎng)絡(luò)仍保持高效運行。最后，引入云邊緣計算技術(shù)，將數(shù)據(jù)處理和存儲更靠近用戶端，這樣可以減少數(shù)據(jù)傳輸延遲，提高網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)速度。為更好地監(jiān)控和維護網(wǎng)絡(luò)性能，可以建立一個綜合網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測平臺，該平臺不僅能實時監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)狀況，還能預(yù)測潛在的問題并快速響應(yīng)。

3.3 完善教學(xué)應(yīng)用場景，創(chuàng)新教學(xué)的多樣性

（1）各級政府部門應(yīng)重視5G網(wǎng)絡(luò)在智慧教育中的應(yīng)用，通過政府政策、資金支持等措施引導(dǎo)、鼓勵、支持5G應(yīng)用在智慧教育中的創(chuàng)新發(fā)展。

（2）學(xué)校應(yīng)積極推進(jìn)“5G+智慧教育”建設(shè)，推動“5G+智慧教育”的發(fā)展。

（3）企業(yè)應(yīng)加大對5G智慧教育系統(tǒng)建設(shè)及應(yīng)用方面的研發(fā)投入，進(jìn)一步完善網(wǎng)絡(luò)環(huán)境建設(shè)。

（4）教師應(yīng)提升自身信息化素養(yǎng)和技能，積極主動地在實踐中探索、創(chuàng)新教學(xué)方法，為學(xué)生提供更好的教學(xué)環(huán)境，促進(jìn)5G技術(shù)與教育教學(xué)深度融合。

3.4 “5G+智慧教育”的安全問題的解決對策

“5G+智慧教育”的安全問題也是國家和學(xué)校高度重視的問題，國家和學(xué)校已成立專門的工作組來應(yīng)對。首先，根據(jù)《中華人民共和國網(wǎng)絡(luò)安全法》《中華人民共和國數(shù)據(jù)安全法》《中華人民共和國個人信息保護法》等法律法規(guī)，國家有關(guān)部門出臺了相關(guān)法律法規(guī)，并將進(jìn)一步完善網(wǎng)絡(luò)安全法律制度體系。其次，建立“5G+智慧教育”網(wǎng)絡(luò)安全保障機制。一方面，健全組織機構(gòu)和管理機制，成立5G+智慧教育安全工作領(lǐng)導(dǎo)小組，并設(shè)立5G+智慧教育安全管理中心；另一方面，建立安全防范機制及應(yīng)急預(yù)案體系，提高網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)管的技術(shù)和手段[5]。最后，加強技術(shù)研發(fā)及人才培養(yǎng)?！?G+智慧教育”網(wǎng)絡(luò)安全問題有其特殊性和復(fù)雜性，目前的應(yīng)對措施還是比較滯后的，國家應(yīng)該在政策、資金等方面加大對“5G+智慧教育”網(wǎng)絡(luò)安全的投入力度。

4 結(jié)束語

文章對“5G+智慧教育”背景下校園網(wǎng)絡(luò)建設(shè)存在的問題和解決策略進(jìn)行了分析和研究。未來，隨著5G技術(shù)的不斷發(fā)展成熟和應(yīng)用范圍的不斷擴大，基于5G技術(shù)的智慧教育將成為智慧城市建設(shè)中一個不可或缺的組成部分。隨著我國教育事業(yè)逐步進(jìn)入全面發(fā)展新階段，未來將會有更多先進(jìn)科技為智慧教育提供技術(shù)保障，從而促進(jìn)我國教育事業(yè)向更高層次邁進(jìn)。