摘要：伴隨著移動互聯網蓬勃發(fā)展的同時，在線教育的信息化進程也在穩(wěn)步推進。為落實教育部“停課不停學”政策，全國范圍內的廣大師生投入了一場大規(guī)模的在線教育熱潮。為了讓邊遠農村地區(qū)的每一個學生也能同步享有公平而有質量的教育，該文從目前5G應用優(yōu)勢的角度出發(fā)，分析了基于Cloud VR和大數據架構的5G遠程課堂端到端的解決方案。發(fā)展在線教育不僅有利于加速5G商用步伐，也有利于促進偏遠農村地區(qū)教育的公平發(fā)展。

關鍵詞：在線教育;Al;5G移動通信;eMBB;教育公平

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）18-0059-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

為防范新型冠狀病毒肺炎這場疫情，在教育部門“停課不停教、停課不停學”的總體要求下，廣大學校立即響應開展在線教育。這場突發(fā)的疫情，在一定程度上加速了在線教育的發(fā)展進程。隨著各級各類中專學校的學生自5月起分期、分批、錯峰返校，一場疫情過后讓我們重新思考教與學。

1 防疫期間在線教育現狀分析

在線教育是通過移動互聯網技術開展的精準化、個性化的教育方式，實現師生異地交互的教學過程。在防范疫情的特殊背景下，各大院校積極為響應教育部“停課不停學”的相關政策，快速組織教育者、學生、家長開展在線教育。目前大部分在線教育的平臺資源開放、靈活便利、具有一定的交互性功能，學生能在家通過手機、平板等移動工具開展在線學習。廣大師生主要選擇釘釘、騰訊直播、企業(yè)微信、職教云、中國大學MOOC等平臺，開展在線教育，部分平臺有配套一定的教學資源輔助學習，實現線上教學服務為主的教育過程[1]。為配合開展在線學習，學生需要在終端側安裝各種應用APP，包括點播平臺、直播軟件、QQ和微信答疑互動等，使用手機在幾個APP之間來回切換、學習科目多、時間長、交流頻繁、靈活性偏弱。防疫期間開展的在線教育不僅考驗教師和學生，更考驗家長的有效監(jiān)督，在線教學過程缺乏層次性和個性化，教學效果參差不齊。

受我國長期歷史影響、城鄉(xiāng)發(fā)展差異、家庭背景條件等原因的影響，部分學生缺乏終端設備或網絡資源不足，無法正常參與在線學習。由于在線學習課程多，手機終端在多個應用APP來回切換，導致學習終端不夠用。再加上部分邊遠地區(qū)4G網絡覆蓋率低，物理網絡資源不穩(wěn)定，在線教育的教學效果評估困難。以廣東省湛江市精準扶貧地區(qū)為例，部分家庭貧困的學生缺乏學習終端或家中無網絡環(huán)境，不能正常參與在線學習。由于受歷史地域因素、經濟條件和教學資源分配不均衡等原因影響，我國東西部區(qū)域、城鄉(xiāng)、學校之間的教育資源存在很大差異[2]，偏遠農村地區(qū)長期處于不公平教育狀態(tài)。

2 教育信息化2.0發(fā)展新階段

2018年4月，《教育信息化2.0行動計劃》標志著我國教育信息化道路從1.0邁進2.0時期。教技[2018]6號文件提出，在移動互聯網高速發(fā)展新時期，構建“互聯網+”在線教育人才培養(yǎng)新模式、發(fā)展基于互聯網的公平教育服務新模式。在教育信息化2.0發(fā)展新時期，應用5G和人工智能發(fā)展成果來支撐教育強國建設，解決我國教育資源分配不均衡的現狀，助力教育信息化全面發(fā)展。

3 5G商用加速在線教育發(fā)展進程

3.1 5G商業(yè)應用落地

3.1.1政府主導推進5G商用

隨著我國ITU - 5G網絡持續(xù)不斷地演進，再加上移動通信重大科技項目的技術攻關，在線教育的技術解決方案不斷創(chuàng)新。3GPP標準R15增強移動寬帶eMBB于2018年已經凍結，并成為IMT-2020 NSA&SA商用的基線版本。工業(yè)信息產業(yè)部已在2019年6月分別給我國四大運營商正式發(fā)布5G商用牌照，同年10月正式啟動5G商用[3]。工信部積極大力推進SG發(fā)展和持續(xù)演進，教育部門負責統籌協調，頂層支持并布局在線教育發(fā)展。通過在線教育管理實踐，重塑”以學生發(fā)展為本”的教學理念，健全在線教育質量管理機制，促進教育公平發(fā)展。

3.1.2端到端的5G在線教育應用，共享高質量教育資源

隨著5G技術、云計算、大數據、人工智能AI等技術的不斷發(fā)展創(chuàng)新，端到端的物聯網解決方案迎來了新的突破。在疫情期間，上班族在線辦公，廣大中小學在線開學，高流量并發(fā)在線視頻業(yè)務，使各大云廠商緊急擴容。據統計，得益于云計算的發(fā)展，有多達5000多萬學生在釘釘在線課堂學習，釘釘的技術支持阿里云迅速在8天內調撥、打包、運輸、調度、上架、發(fā)布了十萬臺服務器。

信息技術的飛速發(fā)展為新的教學模式提供了技術保障，也為開展大規(guī)模開放在線課程提供了機遇。增強移動寬帶eMBB場景下的高帶寬、低延時特征，適應遠程在線課堂的應用，實現實時課堂教學視頻共享。5G在時延、吞吐率、連接數和網絡架構方面優(yōu)勢明顯，運用獨立組網方式，加強SG Core基站建設，實現優(yōu)質連續(xù)覆蓋的大寬帶視頻業(yè)務要求[4]。5G在線課堂按視頻類業(yè)務進行切片，分別根據不同的專業(yè)課程進行分類。在接入網應用邊緣計算技術，初步處理后再上傳;在匯聚網利用軟件定義網絡功能，完全解耦控制面和轉發(fā)面，從而大大提升網絡的擴展性[5];在核心網采用網絡功能虛擬化技術，將通信設備網元云化，實現彈性收縮，有利于提升運維效率[6]。通過應用5G遠程課堂，加強在線教學資源建設，使在線教育發(fā)展成果遍及全國各地市的每一所學校，讓偏遠地區(qū)的學生也可以通過在線課堂獲得最優(yōu)質的教學資源，讓每一個學生都能通過在線教育獲得平等的學習機會，重點解決農村學校師資不足、課程單一、教育資源短缺等問題，體現教育的公平性。基于CloudVR和大數據架構的在線教育架構，如圖1所示。

3.2 人工智能加強在線教育用戶體驗

3.2.1 基礎設施硬件的持續(xù)升級

1）加強5G基站建設，持續(xù)促進流量降費。隨著移動互聯網5G網絡切片技術的廣泛應用和超大帶寬、超低時延、超高可靠性優(yōu)勢的發(fā)展，為在線教育視頻業(yè)務的進一步發(fā)展和普及提供了通信保障。為保證5G基站的全覆蓋，四大運營商加快基站的建站步伐，全面覆蓋廣大農村邊遠地區(qū)，持續(xù)降低流量費用，推出無限量套餐。

2）加強終端研發(fā)和量產，降低成本?；谀壳爸悄苎坨R等終端的高價現狀，力求在AI數字微鏡芯片、視頻處理模組、傳感器件、微投器件、激光雷達、顯示屏、攝像頭、智能穿戴終端設備方面加大創(chuàng)新能力，拓寬終端設施的品類，通過工業(yè)化量產，持續(xù)降低生產總成本。

3）加大財政支持力度，開放對各地市校園的基礎設施布局，保障各級學校教育資源的合理配置與均衡。通過在邊遠農村地區(qū)的校園配套智能顯示屏、攝像頭、智能穿戴設備等教學終端，以保證遠程課堂的同步共享，解決農村地區(qū)教師資源分配不均等問題。例如，廣東省針對防疫期間貧困學生缺乏教學終端硬件資源的情況，由廣東省教育基金會專為省內2277個精準扶貧村建檔立卡的貧困家庭中9262名普通高中三年級和初中三年級的學生，提供了一臺平板電腦，并給省內30萬建檔立卡的貧困學生，每月免費贈送30G助學流量包，計劃體制下的教育資源配置在防疫助學方面發(fā)揮了積極作用，解決了貧困學生當下困難。

3.2.2人工智能AI創(chuàng)新發(fā)展，全面提高遠程在線教學質量

主張以學生為中心的AI課堂在線教學，通過高清視頻、語音識別、學習動作捕獲、教育者從以專業(yè)教學為主，轉變成輔助教學過程為主的班級管理者。完善學校人力資源組織結構，減少專業(yè)教師數量，形成以校長、網管和班主任為主體的運營為主的智慧校園。優(yōu)化在線教育的各個教學環(huán)節(jié)，改革在線考核方式，創(chuàng)新課中評價過程，構建基于教、管、學、考、評場景下的5G遠程課堂業(yè)務，如圖2所示。

1）發(fā)展5G遠程課堂，共享遠程優(yōu)質教學內容

在當今移動互聯網高速發(fā)展的時代，AI+教育已經成為在線教育發(fā)展的未來導向。受益于5G網絡的高帶寬和低延時，遠程共享VR/AR虛擬課堂，全程息影教師上課過程，實現Cloud VR全息投影，為學生提供浸入式的學習感受。5G遠程課堂實現了遠程的在線學習同步，通過云端服務完成圖像渲染，在虛實整合的環(huán)境進行在線學習，在AI教學體驗中真正加強學生的感官沉浸[5]，極大提升了用戶參與感和存在感，解決教師資源供需不平衡。

2）教學過程實時監(jiān)控記錄，提高教學質量

發(fā)展在線教育過程中大力推廣AI技術，在教室安裝布局各類視頻監(jiān)控傳感模組，在線課堂大量應用視覺傳感、眼球追蹤、動作識別、觸覺反饋等技術，結合AI機器學習與深度學習算法，實現在線教學互動和監(jiān)督。識別課堂上學生的動作、對話、表情，通過多維度的沉浸監(jiān)測教學過程，動態(tài)調整授課節(jié)奏。關注學生的情感體驗，融合知識分享的游戲式教學互動環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學習興趣，激發(fā)學習動機，充分發(fā)揮學生的主觀能動性。

3）個性化精準教學輔助，提升學生主觀能動性

針對參與在線課堂的不同階段的學生，探索適合學生發(fā)展的個性化AI輔助教學。通過制定差異化的在線學習教學計劃，使校內在線教育過程更注重學生的個性體驗。人工智能AI機器學習算法應用于在線教育，實現精準教學服務，促進個體成長和教學質量的持續(xù)改進。在大數據平臺分析學生日常綜合表現，動態(tài)地呈現學生的學習狀態(tài)、身體素質、心理成長等信息，通過可視化、智能化和個性化的圖表顯示學生的過程成長曲線，讓班主任從平臺數據分析查閱日常個人數據變化的源頭、過程和趨勢預測，從多個角度重新認識學生，有針對性地引導學生發(fā)展進步。

4 加強在線教育教學質量控制

4.1 加強教學資源管理，集成優(yōu)質資源，共建共享教學成果

優(yōu)質的教學資源來源于一線實踐經驗豐富的教育者隊伍，加強教育者能力提升，有計劃地對各級教師進行交流培訓。加強教師教學教研能力，聯合廣大教師集體智慧，貫通虛擬世界和現實課堂，創(chuàng)新在線課堂教學設計，共同參與國家規(guī)劃教材和網絡精品課程的編制，結合VR技術輔助設計教學情境，同步配套制作課件、微課、習題、考試等適應網絡教學特點的優(yōu)質資源，聯合多方教育工作者的力量，為校內在線課堂教育提供高質量的教學資源，共建共享在線教學成果。

4.2 加強師資隊伍建設，以賽促改，全面提高專業(yè)教師綜合能力

師資力量是基礎教育健康發(fā)展的基本保障，直接決定教學質量和效果。我國師資力量分配與發(fā)展不均衡，是影響教育不公平的主要因素之一[6]。全息投影5G在線課堂有效地解決了我國東西部地區(qū)教育師資均衡配置問題。教育工作者除了有豐富的專業(yè)知識外，更用創(chuàng)新精神適應在線課堂。各省每年組織信息化教學過程和班主任技能比賽，加強師資隊伍建設。通過組織各類比賽擴大影響，在競爭中培養(yǎng)優(yōu)質教師，全面提高專業(yè)教師綜合素質。各科優(yōu)秀專業(yè)教師錄制VR在線課堂，全程共享至全省邊遠山區(qū)學校的每個教室。為了豐富整個教學體驗，教師基于平臺模塊化的課程資源，設計在線課堂互動環(huán)節(jié)，重新組織平臺教學資源，開發(fā)差異化、高質量的教學設計，優(yōu)化教學設計過程中的各個環(huán)節(jié)。讓重組的在線教學內容更充實，讓在線課堂更豐富多彩。

4.3 大數據使能平臺反饋提高

在線教育云平臺大數據分析反饋，全過程的控制教學質量。班主任引導學生參與在線課堂，學生集體參與教學過程。在線實時對學生的行為進行追蹤記錄，對學生學時、作業(yè)、考試等情況進行分析匯總，實時掌握學生的學習狀態(tài)，并通過智能導學、題庫推薦、在線機器人等人工智能機器學習算法增強在線教學服務能力，在教師資質、教學內容、教學過程、教學評估等環(huán)節(jié)中，通過平臺數據分析有針對性地進行監(jiān)控，有目的性的引導學生參與學習，全過程的控制在線學習的質量。

疫情“黑天鵝”事件給在線教育提供了新的契機，推動了在線教育的普及和發(fā)展，讓教師與學生在“教”與“學”互動過程中不斷反思、全面成長。校內線下教育以班集體為單位的教學管理活動，集體課堂互動氛圍好，較好地達到教學育人的目標。在線教育打破時空界限，實現資源開放共享，教學方面優(yōu)勢突出，是對傳統教育的進一步補充和完善。隨著復學復工來臨，校內線下教育班級管理與在線教育優(yōu)質教學內容兩者有機結合、相互補充、相互融合將是未來教育行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。在我國計劃體制下教育政策的保證下，隨著各類資本的助力和人工智能的廣泛應用，校內5G在線課堂必將迎來新的發(fā)展。

參考文獻：

[1]王蘭.云教學時代教師信息素養(yǎng)提升和角色轉換研究[J].無線互聯科技，2019（15）：85-86.

[2]吳永軍.教育公平：當今中國基礎教育發(fā)展的核心價值[J].教育發(fā)展研究，2012，32（18）：1-6.

[3]劉大暢，賀嘉敏.5G無線網絡關鍵技術[Jl.信息與電腦（理論版），2019（15）：166-167，170.

[4]阿里達摩院發(fā)布2019十大科技趨勢：Al等將開始成熟[EB/01]. [2019-12-28].https：//fnance.sina.com.c n/c hina/gncj/2019-01-02/doc-ihqfskcn3290983.shtml.

[5]陳郁周，方躍.轉控分離的電信級云化高性能vBRAS的研究及試點驗證[Jl.科技視界，2017（32）：66-68.

[6]林曉凡，朱倩儀，吳倩意，等.增強現實體驗式教學資源的科學教育應用：策略與案例[J].中國電化教育，2019（9）： 60-67.

【通聯編輯：謝媛媛】

作者簡介：賀輝平（1987-），女，湖南湘潭人，廣東省農工商職業(yè)技術學校教師，管理科學與工程講師，網絡工程師，信息系統項目管理師，碩士，主要研究方向為計算機網絡。