“5G+教育”,有哪些影响和应用场景

EduBrain
2020/04/07 10:54 Comment(s)

“5G+教育”,有哪些影响和应用场景?

5G能在最大程度上克服传统网络在技术创新应用中速率、 延迟和容量的限制,为教育变革提供了更强大的动力和支持,将重构教育的核心业务。5G对教育是机遇还是鸡肋,有哪些影响和具体的应用场景,期望本文为你提供一些参考。

5G作为新基建之首,承担了搭建高质量移动通信网络、为数字经济打底、升级传统基建、带动其他新基建发展的重要任务。


5G对教育产生哪些影响

1.巩固完善“智慧教育”的架构

“智慧教育”的关键是“教育信息化”,即在教育领域全面深入地运用现代信息技术来促进教育改革与发展。我国正处在“教育信息化2.0”发展时期,目标是在2022年基本实现“三全两高一大”。

5G在线上线下教育场景的覆盖,将积极推进教育信息化建设,完善基础设施、数据支撑、平台能力、业务应用和用户层一体的“智慧教育”基础架构。

基础设施:高质量的校园网络

5G性能的大幅度提升得益于充分利用了频带带宽、LDD子帧设计、LDPC信道编码、MIMO天线等技术,其超高速率、超大宽频、超低时延及边缘计算(MEC)和管控能力将成为智慧教育的基础。


学校不需要部署多种网络,5G可以实现对海量数据和信息的实时传输,同时通过电脑、手机、平板、传感器和摄像头等设备进行全校的物联网(IoT)布局,实现在课堂教学、课外学习和教育管理的全面应用。


数据支撑:打通教育教学数据

教育无时无刻都在产生数据,比如,全国每天都会产生1亿个小时的课时,但这些数据并没有得到有效地利用,Q博士认为原因主要有两点:一是大部分的数据都是非结构化数据(视频、音频、文本),处理和分析需要借助AI技术;二是视频数据传输对网络的速度、带宽、延迟有较高的要求。


5G将会成为打通教育教学数据的关键。


帮助学校打通校园管理(行政、人事、安全、财务)、教学教研、学生个人(学习进度、兴趣等个性化学习报告)的数据库。以大数据为基础,为学校管理、教学教研、“以学定教”的个性化培养提供客观、精准的数据支持。


2.重构教育核心业务

关于教育,乔布斯曾有经典一问“为什么计算机改变了几乎所有领域,却唯独对学校教育对影响小的惊人?”

2010年11月,《美国2010国家教育技术计划》(National Education Technology Plan2010)通过总结和回顾30年以来经验,认为信息技术在教育领域的应用效果不明显,原因是教育系统没有进行由技术支持的“重大结构性变革(fundamental stuctural changes)”,只是将信息技术应用于改进教学手段、方法、这类的“渐进式地修修补补(evolutionary thinkering)”。

Q博士认为,教育的核心业务是教学,基于5G网络,AI/VR/AR技术或将在以下四个方面重构课堂,对老师的学习能力和组织能力也提出了更高的要求:

第一,改变教学的主体。从老师主导课堂到学生主导,从老师讲授到学生研讨,从老师备课决定教学内容到以学生的学习进度决定教学内容,研讨型课堂正在探索这种教学模式。

第二,更加信息化的教学环境。远程高清直播互动课堂、AI视频分享技术、虚拟现实(VR)/增强现实(AR)教学在校园普及。

第三,打通线上线下教学,在线教育与学校教育是互补而不是互斥。北京一零一中学校长陆云泉认为,未来教育将三分天下,学校教育解决底线问题,线上教育解决个性化问题,校外学习提供各种兴趣爱好。

第四,AI教育教学评测。打通课堂学习数据、课后复习数据和考试数据,全方位立体评测学习效果,再根据个性化的学习报告(学习兴趣、专注力分析、坐姿视力疲劳等数据)有针对性开展学习辅导,将提升教学的效率。

“5G+教育”有哪些应用场景

Q博士认为,5G影响教育的技术因素主要集中在:4K/8K高清视频交互分析,超高速、低延时的及分布式存储。将这些技术特征与教育进行匹配,“5G+教育”的应用场景就会清晰可见。

5G 高清互动课堂

5G高清互动课堂是对传统智慧课堂的升级,利用5G的技术优势,升级后的智慧课堂将不再受限于网络,课堂教学中的设备皆可接入5G网络。师生之间、学生之间、学生与机器之间的交互将更加多元。

智慧课堂中的显示设备可以实现4K/8K级别的画面效果,也有利于远程教学和直播教学。

此外,通过书写设备采集学生书写数据,老师可以即时观察学生答题内容和进度,及时发现学生问题,掌握学生的理解程度以及思考过程。再利用知识图谱技术,根据每位学生的学习进度和知识点掌握情况,在云端调取题库、知识库实现个性化学习推荐和辅导


全面记录课堂教学过程,结合大数据及AI技术,提供更全面、客观的教学数据分析学生健康评价


学习过程评价有助于从“唯结果论”到过程性评价的转变,学生健康评价(坐姿是否弯腰驼背、视力疲劳状况)可以有助于儿童青少年近视防控。无论是学习还是健康,过程性评价为第一时间发现问题、及时解决问题提供了可能。


5G高清视频安全监控

目前,绝大多数学校的校园监控系统是被动的。


部署在学校的各个摄像头将监控画面传到监控室,安保人员盯着十几个不同的画面,却无法获取视频画面中的有效信息。由于高昂的存储成本,这些视频往往只能存储几天。一旦遇到安全事故,安保人员需要在几十个甚至上百个视频画面中,来回地拖动进度条进行播放和检索,传统的视频监控是一个被动且滞后的防御系统。


5G+边缘计算(MEC)在网络和存储上提供基础支持,再利用AI视频分析技术对视频流的实时监控和智能识别,将提高校园安防的主动性有效性,同时降低人力成本安全风险。安防数据,还能进一步帮助学校确定校园的人流模式和危险高发区域,制定更科学的安全防御计划。。

VR/AR沉浸式教学

VR(Virtual Reality,虚拟现实)模拟的是一个虚拟世界,AR(Augmented Reality,增强现实)是一种“虚实结合”的技术。

在教育中,可以利用VR让学生体验现实中难以到达的场景和活动,不受时空的限制,进行各类实验。AR与VR类似,可以实现沉浸式教学,让老师与学生体验情景化的学习和交流。

实现VR/AR沉浸式教学,只有网络延时低于人类视觉感知延时,才能有身临其境的学习体验。

5G的理论下载速度是4G的10倍,端到端的传送时延低至1ms,可以消除网络延时的影响,扩大视频内容的容量,让沉浸式教学有了可行性。利用AR/VR也可以设计游戏化教学内容,提升学习意愿、激发学习兴趣,提高学习效果。

远程教育/在线教育

在线教育正在成为学校教育的重要补充,以满足随时随地产生的学习需求,5G网络将改善在线教育/远程教育的学习环境。

一方面,基于5G+AI技术对在线教育进行实时分析,帮助老师和家长及时获取学生的学习效果反馈,进行个性化的学习辅导,大幅改善在线教育的互动性体验。

另一方面,5G可以改善地区之间教育资源分布不均的情况,支持音视频流、VR/AR等需要大带宽的教育技术,可以将不同地点的课堂连接起来,为一对一、一对多、多对多远程课堂的师生带来无延迟的沟通,促进优质教育资源的共享和共建。

Q博士有话说

5G带给教育的机遇是令人兴奋的。

促进教育公平、实现个性化教育、沉浸式教学、打通线上线下教学隔阂和数据,把重复性、冗长的学习过程缩短,允许每个人可以享受高质量、鼓励个性发展的教育,技术将带来更有效地学习。同时,也对老师提出了更高的要求,未来的教学可能更需要方法的教学而不是知识的教学。

这些影响什么时候可以实现?2019年,5G开始商用,2020年也就是今年,它的影响力将会开始显现。未来几年,5G的覆盖将会越来越快。

参考资料
1. 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》,远程教育,2019.03
2. 赵兴龙、许林、李雅瑄,《5G之教育应用:内涵探解与场景创新》,中国电化教育,2019.04
3. 中国移动,《5G+智慧教育白皮书》,2019.04
4. 余甜,《5G到来,教育将发生哪些深刻变化?》,多知网,2019.09
5. David Jones,《How 5g will benefit our education》,2019.06

6. Cat Ellis,《How is 5G set to change the classroom》,2019.06 

清帆科技是华为5G校园安全解决方案供应商,「Proactive Safety™主动安全」作为业内首个可与5G无缝结合的校园安全解决方案,将为学校提供主动呼入式的安全保障。

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