“5G+智慧教育”融合發(fā)展和應(yīng)用研究

郭亞寧?尹亞麗

摘要：以5G為代表的新一代信息通信技術(shù)正在加速與各行業(yè)領(lǐng)域的深度融合，助力社會(huì)經(jīng)濟(jì)跨越式發(fā)展。5G技術(shù)是推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)。教育是國(guó)、黨之大計(jì)，是5G服務(wù)社會(huì)民生的重要領(lǐng)域之一。因此，加強(qiáng)5G與教育的融合創(chuàng)新對(duì)推動(dòng)教育模式變革、重構(gòu)教育生態(tài)，支撐教育高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。本文分析了5G技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及其對(duì)智慧教育的影響，并剖析了應(yīng)用發(fā)展中遇到的問(wèn)題。最后，展望了“5G+智慧教育”融合發(fā)展前景，總結(jié)產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，旨在加速推進(jìn)智慧教育產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合，為完善體制機(jī)制提出發(fā)展路徑應(yīng)用策略。

關(guān)鍵詞：5G技術(shù)；智慧教育；融合發(fā)展；應(yīng)用策略

一、“5G+智慧教育”發(fā)展背景及現(xiàn)狀

2020年3月，中共中央政治局常務(wù)委員會(huì)會(huì)議強(qiáng)調(diào)，要加快5G網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)度[1]。同月，國(guó)家發(fā)展改革委辦公廳工業(yè)和信息化部辦公廳印發(fā)《關(guān)于組織實(shí)施2020年新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程寬帶網(wǎng)絡(luò)和5G領(lǐng)域的通知》，其中重點(diǎn)支持了“5G教育應(yīng)用示范”在內(nèi)的七大領(lǐng)域[2]。2021年，我國(guó)政府出臺(tái)了更具體和系統(tǒng)的政策措施，加大對(duì)“5G+智慧教育”發(fā)展的支持力度，引導(dǎo)和推動(dòng)其規(guī)?；瘧?yīng)用與產(chǎn)業(yè)發(fā)展。同年12月，中央網(wǎng)絡(luò)安全和信息化委員會(huì)印發(fā)《十四五國(guó)家信息化規(guī)劃》，從技術(shù)支持、資金保障、人才培養(yǎng)、內(nèi)容建設(shè)多個(gè)角度[3]，為“5G+智慧教育”發(fā)展?fàn)I造良好環(huán)境并提供支持。

“5G+智慧教育”融合發(fā)展是推動(dòng)教育模式變革、促進(jìn)教育質(zhì)量提升的重要引擎。它強(qiáng)化了教育的質(zhì)量性、公平性和創(chuàng)新性，豐富了智慧教育教學(xué)模式、教育管理、教學(xué)評(píng)價(jià)等內(nèi)涵。這對(duì)于全面推動(dòng)教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型、支撐教育高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義[4]。

首先，“5G+智慧教育”模式可以豐富教育教學(xué)手段，實(shí)現(xiàn)教學(xué)效果最大化。5G的大帶寬、廣連接和低延時(shí)特性為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、4K/8K高清直播以及全息等技術(shù)手段在教學(xué)過(guò)程中的應(yīng)用提供了有力支撐[5]。通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)支持的可互動(dòng)教室，學(xué)生能更直觀地觀察和理解理論知識(shí)；5G支持的數(shù)字技術(shù)構(gòu)建的在線課堂改善了網(wǎng)絡(luò)延時(shí)和卡頓問(wèn)題，提升了在線課堂師生互動(dòng)的體驗(yàn)；而5G+全息技術(shù)實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)程教學(xué)具有較強(qiáng)的臨場(chǎng)感、真實(shí)感和即時(shí)感，推動(dòng)了課堂教學(xué)模式的創(chuàng)新。

其次，“5G+智慧教育”模式提升了校園管理和服務(wù)水平，同時(shí)提高了師生的安全保障。5G技術(shù)打破了校園網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)钠款i，使得“萬(wàn)物互聯(lián)”成為現(xiàn)實(shí)。通過(guò)結(jié)合5G、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)、硬件等基礎(chǔ)設(shè)施得到了全面升級(jí)，實(shí)現(xiàn)了智慧感知、虛實(shí)融合的智能學(xué)習(xí)空間和教學(xué)環(huán)境。在視頻監(jiān)控、校舍安全、校車(chē)管理、安全事故協(xié)同處理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、能耗監(jiān)控、數(shù)字班牌、智能簽到和場(chǎng)館管理等方面，5G技術(shù)發(fā)揮了積極作用，幫助打造了自動(dòng)化、節(jié)能、綠色、低碳、安全的校園管理環(huán)境。

另外，“5G+智慧教育”模式有助于推動(dòng)教育評(píng)價(jià)改革，提高評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性。利用5G、人工智能（AI）和大數(shù)據(jù)等技術(shù)，通過(guò)各類(lèi)數(shù)據(jù)終端采集，可以對(duì)整個(gè)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行觀測(cè)和跟蹤，記錄課內(nèi)與課外、線上與線下、現(xiàn)實(shí)與虛擬等場(chǎng)景中的學(xué)生痕跡和數(shù)據(jù)，并進(jìn)行傳輸、保存和分析。同時(shí)，基于視頻直播互動(dòng)的遠(yuǎn)程面試能夠突破時(shí)間和空間的限制，云計(jì)算和AI技術(shù)支持的云考場(chǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)考試全程有據(jù)可查，確?？荚嚬?。運(yùn)用數(shù)字技術(shù)的新型評(píng)價(jià)方式，能夠進(jìn)一步助力教育評(píng)價(jià)方式的變革和創(chuàng)新，提高評(píng)價(jià)的智能化、個(gè)性化、客觀性和準(zhǔn)確性。

二、“5G+智慧教育”發(fā)展背景及現(xiàn)狀

“5G+智慧教育”涉及的企業(yè)眾多，包括電信運(yùn)營(yíng)企業(yè)、信息通信（ICT）設(shè)備商、教育硬件廠商、數(shù)字技術(shù)服務(wù)商、教育服務(wù)平臺(tái)企業(yè)、教育軟件服務(wù)商、安全廠商以及教育內(nèi)容與出版商。這些企業(yè)在科研攻關(guān)和應(yīng)用推廣等方面發(fā)揮著重要作用，共同推動(dòng)該領(lǐng)域的全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。

目前，“5G+智慧教育”產(chǎn)業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)三大態(tài)勢(shì)。首先，由于數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)加速，智慧教育需求也在持續(xù)擴(kuò)大。伴隨著新基建和國(guó)家教育數(shù)字化戰(zhàn)略行動(dòng)等政策的推進(jìn)，教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型已成為教育強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的重要舉措和突破口[6]。教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型意味著利用數(shù)字技術(shù)對(duì)教育進(jìn)行升級(jí)改造，實(shí)現(xiàn)教學(xué)模式、組織架構(gòu)、教育評(píng)價(jià)、管理方式和產(chǎn)業(yè)形態(tài)的全方位創(chuàng)新和變革。在這一過(guò)程中，產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)商需要針對(duì)教師、學(xué)生、教育管理者等用戶的實(shí)際需求，將物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等ICT技術(shù)深度融入教育全流程，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化、普遍化、個(gè)性化、終身化的高質(zhì)量智慧教育體系，致力于打造人人皆學(xué)、處處能學(xué)、時(shí)時(shí)可學(xué)的學(xué)習(xí)型社會(huì)[7]。

第二，“5G+智慧教育”產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)之間的緊密互聯(lián)和協(xié)同合作得到增強(qiáng)。隨著我國(guó)智慧教育不斷向著全面發(fā)展的方向推進(jìn)，對(duì)智慧教育產(chǎn)品、智能服務(wù)以及新型解決方案的需求日益增加，全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同機(jī)制變得更加重要。由于“5G+智慧教育”產(chǎn)業(yè)鏈比較長(zhǎng)，不同類(lèi)型的企業(yè)都具備各自的優(yōu)勢(shì)，在未來(lái)將進(jìn)一步加強(qiáng)合作，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。教育機(jī)構(gòu)需要和電信運(yùn)營(yíng)商、教育信息化公司、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)等相關(guān)頭部企業(yè)聯(lián)合起來(lái)，共同構(gòu)建智慧教育生態(tài)圈，推動(dòng)跨行業(yè)多方合作和深度融合，形成高效的有機(jī)合作模式。如今，越來(lái)越多的電信運(yùn)營(yíng)商積極參與智慧教育的發(fā)展，例如中國(guó)電信成立了將教育作為重點(diǎn)領(lǐng)域的“5G產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟”，中國(guó)移動(dòng)打造了“5G智慧教育合作聯(lián)盟”，中國(guó)聯(lián)通也建立了“5G+智慧教育合作聯(lián)盟”。

第三，“5G+智慧教育”催生了越來(lái)越多的服務(wù)和創(chuàng)新應(yīng)用。隨著高質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)解決方案的研發(fā)和部署，智慧教育新基建得到夯實(shí)，多種數(shù)字技術(shù)促進(jìn)了課前、課中、課后教學(xué)以及教學(xué)、考試、評(píng)估等環(huán)節(jié)的數(shù)字化程度逐步提升，導(dǎo)致底層教育數(shù)據(jù)的指數(shù)式增長(zhǎng)。借助人工智能技術(shù)處理這些海量教育數(shù)據(jù)，將進(jìn)一步推動(dòng)教學(xué)、評(píng)價(jià)和管理模式的變革。大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等技術(shù)的融合，有助于構(gòu)建可信的學(xué)生畫(huà)像，推進(jìn)“五育”并重，全面提升學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)和個(gè)性化的發(fā)展，打造滿足“千人千面”教育方案，支持立體化的師生全面評(píng)價(jià)開(kāi)展，同時(shí)促進(jìn)校園和區(qū)域教育管理的精準(zhǔn)化升級(jí)。

三、“5G+智慧教育”面臨的問(wèn)題與挑戰(zhàn)

目前，“5G+智慧教育”在發(fā)展過(guò)程中面臨一些問(wèn)題，包括機(jī)制的不完善、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、產(chǎn)業(yè)生態(tài)的形成、師生數(shù)字化能力以及網(wǎng)絡(luò)安全等方面。

首先，在應(yīng)用方面，“5G+智慧教育”處于探索階段。盡管5G技術(shù)在高清的4K/8K畫(huà)質(zhì)直播、在線課堂互動(dòng)和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域取得了一定的進(jìn)展，但與教育的深度融合還比較有限。5G技術(shù)在教學(xué)、評(píng)價(jià)和管理等核心場(chǎng)景的應(yīng)用程度有待提高，有效促進(jìn)智慧教育的效果尚未完全顯現(xiàn)。目前，“5G+智慧教育”應(yīng)用主要以單點(diǎn)或區(qū)域試點(diǎn)為主，還未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模常態(tài)化、規(guī)模化應(yīng)用，對(duì)教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的推動(dòng)作用仍然有限。

其次，在基礎(chǔ)設(shè)施方面，“5G+智慧教育”的基礎(chǔ)設(shè)施水平還存在差異。不同地區(qū)之間的教育發(fā)展水平存在差距，這也反映在了助力“5G+智慧教育”應(yīng)用開(kāi)展的基礎(chǔ)設(shè)施不同程度的差異上。雖然5G網(wǎng)絡(luò)正在全國(guó)范圍內(nèi)推廣，但尚未覆蓋到所有學(xué)校。對(duì)于已覆蓋5G網(wǎng)絡(luò)的學(xué)校，隨著智慧應(yīng)用的增加，網(wǎng)絡(luò)的覆蓋深度仍需進(jìn)一步加強(qiáng)。尤其是在偏遠(yuǎn)地區(qū)，雖然基礎(chǔ)設(shè)施有所改善，但仍面臨著5G網(wǎng)絡(luò)部署困難、智能教育設(shè)施不足等問(wèn)題，智慧教育發(fā)展的基礎(chǔ)還不夠完善。

再次，在產(chǎn)業(yè)生態(tài)方面，“5G+智慧教育”的終端產(chǎn)品還有待提升。由于AR/VR等沉浸式內(nèi)容資源的開(kāi)發(fā)門(mén)檻較高且研發(fā)成本昂貴，市場(chǎng)上5G教育終端產(chǎn)品比較匱乏。盡管5G模組的價(jià)格大幅下降，但其售價(jià)仍然接近4G模組價(jià)格的7倍左右。全球商用5G設(shè)備數(shù)量超過(guò)1000款，但主要集中在智能手機(jī)、CPE、無(wú)人機(jī)等領(lǐng)域，用于教育場(chǎng)景的專(zhuān)用5G終端較為稀少。這說(shuō)明產(chǎn)業(yè)鏈中其他環(huán)節(jié)參與方的影響力還需要加強(qiáng)，集群發(fā)展的生態(tài)還需要完善。

同時(shí)，師生的數(shù)字化能力也需要提升。盡管通過(guò)“教育信息化2.0行動(dòng)”計(jì)劃等一系列實(shí)施，全國(guó)師生的數(shù)字化素養(yǎng)得到了提高，但由于地區(qū)發(fā)展水平的差異，仍有一些地區(qū)的教師在日常教學(xué)、評(píng)價(jià)和管理等方面對(duì)信息技術(shù)的應(yīng)用程度不夠深入，師生們對(duì)新興教育工具和模式的掌握程度還有待加強(qiáng)。隨著5G等數(shù)字技術(shù)在教育領(lǐng)域的深入應(yīng)用和教育數(shù)字化的推進(jìn)，需要進(jìn)一步提升師生的綜合數(shù)字化能力，以適應(yīng)新型教育方式的快速發(fā)展。

最后，網(wǎng)絡(luò)和信息安全問(wèn)題也需要得到妥善解決。在當(dāng)前環(huán)境下，全國(guó)各地的教育組織機(jī)構(gòu)在信息化安全防護(hù)能力方面存在較大差異。隨著“5G+智慧教育”應(yīng)用的逐步擴(kuò)大，海量教育數(shù)據(jù)的生成速度加快，其中包含大量師生生物特征識(shí)別和未成年人信息等敏感信息和個(gè)人隱私。在數(shù)據(jù)的采集、傳輸、處理和應(yīng)用等環(huán)節(jié)中，都存在著被篡改、竊取和濫用等風(fēng)險(xiǎn)，給個(gè)人隱私和數(shù)據(jù)安全帶來(lái)了挑戰(zhàn)。

四、“5G+智慧教育”發(fā)展建議

第一，應(yīng)加強(qiáng)5G應(yīng)用場(chǎng)景的培育。目前，5G技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用還處于探索階段，需要加快5G與教育全過(guò)程要素相結(jié)合，推進(jìn)現(xiàn)有場(chǎng)景的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用示范，發(fā)掘“5G+”對(duì)教育多場(chǎng)景賦能的潛力，并形成易于推廣的發(fā)展模式。同時(shí)，要建立常態(tài)化應(yīng)用機(jī)制，提升5G教育服務(wù)能力，滿足多樣化、個(gè)性化的教育需求，推動(dòng)應(yīng)用規(guī)模不斷擴(kuò)大，促進(jìn)教育教學(xué)模式的改革與創(chuàng)新。

第二，需要加快5G基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。利用5G核心技術(shù)網(wǎng)絡(luò)切片和邊緣計(jì)算，實(shí)現(xiàn)固移融合、多網(wǎng)融合、多云融合，提升校園網(wǎng)絡(luò)帶寬和跨平臺(tái)數(shù)據(jù)融通水平，構(gòu)建快速穩(wěn)定、綠色安全的校園網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。同時(shí)，加快推進(jìn)5G網(wǎng)絡(luò)在教育領(lǐng)域的布局和部署，增強(qiáng)5G校園網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍和深度，利用微基站等硬件設(shè)施，快速搭建微型5G智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)資源共享，促進(jìn)城鄉(xiāng)教育均衡發(fā)展。

第三，豐富5G教育產(chǎn)品供給。推動(dòng)行業(yè)龍頭企業(yè)、科研院所、高校等開(kāi)展教育領(lǐng)域5G應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，研發(fā)多樣化、便攜化的5G教育終端產(chǎn)品，探索輕量化技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用。同時(shí)，加強(qiáng)AR/VR等配套內(nèi)容資源的研發(fā)，提升資源的適配度，降低研發(fā)成本和價(jià)格。鼓勵(lì)全產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)作，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，共同營(yíng)造良好的發(fā)展生態(tài)，打造可持續(xù)發(fā)展的共贏模式。

第四，加強(qiáng)人才培養(yǎng)和培訓(xùn)。進(jìn)一步加強(qiáng)師生的信息技術(shù)應(yīng)用培訓(xùn)和信息素養(yǎng)培養(yǎng)，分層次、針對(duì)性地進(jìn)行培訓(xùn)，滿足不同階段師生的需求，提升師生對(duì)新興教育教學(xué)方式的熟練程度。加強(qiáng)對(duì)教師實(shí)操技能的培訓(xùn)，鼓勵(lì)教師參與數(shù)字教材等教育資源的開(kāi)發(fā)，加大對(duì)師范生的信息素養(yǎng)培養(yǎng)力度。探索多樣化的學(xué)生信息素養(yǎng)提升模式，以信息素養(yǎng)通識(shí)學(xué)分課程為主，培訓(xùn)講座為輔。

第五，要提升網(wǎng)絡(luò)和信息安全保護(hù)能力。建立5G教育網(wǎng)絡(luò)信息安全保障機(jī)制，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全防御體系，提升教育系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全威脅的處置能力。加強(qiáng)教育系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)安全建設(shè)，嚴(yán)格落實(shí)安全責(zé)任，提升師生的網(wǎng)絡(luò)安全和個(gè)人信息保護(hù)能力。加強(qiáng)安全管理機(jī)制，包括加密技術(shù)、訪問(wèn)控制、身份認(rèn)證等，保護(hù)教育數(shù)據(jù)安全和個(gè)人隱私。提高師生的網(wǎng)絡(luò)安全意識(shí)，通過(guò)宣傳、培訓(xùn)和網(wǎng)絡(luò)安全演練等方式，提升他們的安全意識(shí)和應(yīng)對(duì)能力。

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