5G+VR未來實(shí)驗(yàn)室助力高效課堂

趙若良

隨著信息技術(shù)的不斷普及和發(fā)展，教育信息化已經(jīng)成為中國教育發(fā)展的重要趨勢。越來越多的學(xué)校加快教育信息化建設(shè)，推進(jìn)教育教學(xué)與科技的深度融合，探索構(gòu)建更為智能、高效、人性化的教育教學(xué)模式。三門峽市第二中學(xué)在教育信息化建設(shè)方面重點(diǎn)打造5G+VR課堂，成為學(xué)校教育的特色和優(yōu)點(diǎn)。

一、5G+VR實(shí)驗(yàn)室建設(shè)概況

2020年10月，三門峽市第二中學(xué)立項(xiàng)建設(shè)5G+VR實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目，2021年3月建成5G+VR創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺并投入使用。該項(xiàng)目總計(jì)投資114.2萬元，其中VR眼鏡一體機(jī)、網(wǎng)絡(luò)覆蓋等硬件投資62萬元，軟件及課程資源投資41.2萬元，VR教室基礎(chǔ)設(shè)施、裝飾、培訓(xùn)服務(wù)投資11萬元。建成后的5G+VR實(shí)驗(yàn)室，成為三門峽市首家義務(wù)教育學(xué)校投入使用的5G+VR實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)室可一次滿足55個(gè)學(xué)生同時(shí)使用，教學(xué)內(nèi)容涵蓋初中數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物、地理、歷史，以及科普、航天等方面的320余節(jié)課程。

5G+VR實(shí)驗(yàn)室基于5G的低時(shí)延、大帶寬、廣連接的特性，將抽象的知識點(diǎn)與VR技術(shù)有效結(jié)合，通過場景化、交互體驗(yàn)式的教學(xué)方式，輔助各學(xué)科教學(xué)，讓本區(qū)域的孩子享受到和一線城市同樣的優(yōu)質(zhì)教育資源，實(shí)現(xiàn)“小區(qū)域辦大教育”。

二、5G+VR實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新應(yīng)用

（一）5G+VR創(chuàng)新教學(xué)

打造VR邊緣云架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)以“網(wǎng)絡(luò)換計(jì)算”的業(yè)務(wù)模式，將VR內(nèi)容的計(jì)算與渲染能力遷移至邊緣云端。這不僅解決了學(xué)校需要高性能VR計(jì)算設(shè)備的問題，同時(shí)業(yè)務(wù)只在終端與基站之間傳輸，降低訪問時(shí)延，緩解了核心網(wǎng)傳輸壓力。

5G+VR教學(xué)平臺利用云端強(qiáng)大的計(jì)算能力，實(shí)現(xiàn)VR應(yīng)用的運(yùn)行、渲染、展現(xiàn)和控制，將VR聲音和畫面高效地編碼成音視頻碼流，通過5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)將音視頻流傳送到終端，在VR終端進(jìn)行顯示。在教學(xué)過程中，學(xué)生佩戴輕量級的VR眼鏡終端進(jìn)行虛擬課程學(xué)習(xí)，完成虛擬實(shí)驗(yàn)操作、物體拆解等學(xué)習(xí)，培養(yǎng)創(chuàng)新精神、動(dòng)手能力。

（二）VR智慧教學(xué)管理系統(tǒng)

教師通過VR智慧教學(xué)管理系統(tǒng)“TMS教師管理系統(tǒng)”，實(shí)現(xiàn)“一對多”的互動(dòng)式教學(xué)管理，對320余節(jié)VR教學(xué)課程內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)管理，將各學(xué)科抽象難懂的知識點(diǎn)真實(shí)還原，將抽象概念具體化、難點(diǎn)知識可視化。這樣的做法既依托書本，又升華了書本知識，做到真聽、真看、真感受。

在5G+VR智慧課堂上，虛擬現(xiàn)實(shí)場景和真實(shí)的體驗(yàn)可以消除學(xué)生因概念等抽象知識產(chǎn)生的語言障礙，學(xué)生的視覺、聽覺、動(dòng)覺等多種感官參與教學(xué)過程，物理、化學(xué)、生物等自然學(xué)科的宏觀、微觀實(shí)驗(yàn)，以及?？窄h(huán)境領(lǐng)域探索、戰(zhàn)場模擬更加逼真。這使學(xué)生在沒有任何人身安全危險(xiǎn)的情況下，對危險(xiǎn)情境做出反應(yīng)，比如在不進(jìn)入地震、火災(zāi)等自然災(zāi)害的現(xiàn)實(shí)場景下進(jìn)行自救知識學(xué)習(xí)，事半功倍。

（三）3D優(yōu)質(zhì)課程內(nèi)容

VR教學(xué)平臺設(shè)置了素質(zhì)教育和升學(xué)教育兩大類課程內(nèi)容。其中素質(zhì)教育課程包括中小學(xué)STEAM教育、安全教育、科普教育、德育等，升學(xué)教育課程包括初中數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物等課程內(nèi)容。同時(shí)，學(xué)校積極引導(dǎo)全校教師繼續(xù)開發(fā)科目課程教學(xué)內(nèi)容，豐富更新資源內(nèi)容，將博物館、景區(qū)的直播資源納入教學(xué)資源庫，使學(xué)生感知豐富的教學(xué)資源和綻放的科技魅力，為教育教學(xué)插上奮飛的雙翼。

三、5G+VR實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用成效

（一）教育實(shí)效

5G技術(shù)和VR技術(shù)相結(jié)合的課堂模式，是以學(xué)生為主體，變教師的“教”為學(xué)生的“學(xué)”，強(qiáng)調(diào)個(gè)性化與智能化的課堂新模式。三門峽市第二中學(xué)教師運(yùn)用VR應(yīng)用場景技術(shù)教授黨史課程，徹底改變了一張嘴、一支粉筆、一塊黑板的“三個(gè)一”傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式。

5G+VR課堂集合5G、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等先進(jìn)技術(shù)優(yōu)勢，通過將虛擬現(xiàn)實(shí)與先進(jìn)的適應(yīng)性教育體驗(yàn)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)沉浸式虛擬教學(xué)的目的，打破了時(shí)空限制，拓展了師生的感知區(qū)域，為師生開拓了新的學(xué)習(xí)領(lǐng)域。例如，通過VR內(nèi)容定制和聲光電的互動(dòng)體驗(yàn)，學(xué)生在模擬真實(shí)情境的界面上，深切感受紅軍戰(zhàn)士爬雪山、過草地遇到的艱難險(xiǎn)阻，將不懼艱難的革命樂觀主義和勇于戰(zhàn)斗、無堅(jiān)不摧的革命英雄主義銘記于心，在鮮活的課堂中受到長征精神的洗禮。

在學(xué)校建成的勞動(dòng)教育實(shí)踐基地，學(xué)生不僅可以實(shí)地參與勞動(dòng)實(shí)踐，還可以通過5G+VR全景直播，實(shí)時(shí)觀看自己所種的農(nóng)作物的生長情況和農(nóng)民勞動(dòng)的場景，培養(yǎng)勞動(dòng)實(shí)踐精神。勞動(dòng)實(shí)踐不是簡單地去玩，而是將文化融入勞動(dòng)實(shí)踐，將馬克思主義勞動(dòng)觀融入課堂教學(xué)，利用科技載體進(jìn)行創(chuàng)新。

5G+VR技術(shù)還讓優(yōu)質(zhì)教育資源觸手可及。學(xué)校與三門峽市虢國博物館、靈寶市寺河山5G智慧蘋果小鎮(zhèn)及省內(nèi)外名校優(yōu)質(zhì)資源進(jìn)行對接，利用VR技術(shù)把學(xué)生帶入與教學(xué)內(nèi)容相適應(yīng)的教學(xué)場景，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)資源共享，使學(xué)生從“被動(dòng)學(xué)習(xí)”轉(zhuǎn)向“主動(dòng)學(xué)習(xí)”，通過體驗(yàn)產(chǎn)生共鳴。這在激發(fā)學(xué)生興趣的同時(shí)，也能有效地減輕教師負(fù)擔(dān)，使教師將優(yōu)秀資源植入自己的課堂，化靜為動(dòng)、化虛為實(shí)、化繁為簡，從教師“組織狀態(tài)”的學(xué)習(xí)走向“技術(shù)支持”的學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)教育資源和智慧共享的交流。

5G和VR的融合，使教學(xué)過程更加有趣、輕松、高效。借助技術(shù)的力量，學(xué)生自主通過沉浸式和互動(dòng)式體驗(yàn)來探索內(nèi)容。這種創(chuàng)新的教學(xué)模式不僅提高了學(xué)生的理解力和參與度，還減輕了教師的負(fù)擔(dān)，使他們以更有效和愉快的方式來提供高質(zhì)量的教育。

（二）社會效益

1.推進(jìn)智慧教育發(fā)展

本項(xiàng)目的建設(shè)為三門峽地區(qū)信息化教育開拓了新的路徑，有力促進(jìn)了三門峽市第二中學(xué)的智慧教育建設(shè)，豐富了學(xué)生視野，提高了教育教學(xué)質(zhì)量。同時(shí)，這一項(xiàng)目便于引進(jìn)優(yōu)質(zhì)教育資源，為促進(jìn)教育資源共享做出積極貢獻(xiàn)。

2.推進(jìn)智慧黨建發(fā)展

本項(xiàng)目充分利用5G+VR技術(shù)，依托紅色資源優(yōu)勢，深入挖掘英雄事跡，已打造“紅軍長征”“抗戰(zhàn)勝利70周年閱兵”“抗美援朝英雄歸來”“寶島臺灣”等四門“VR+紅色教育”教學(xué)課程。它作為智慧教學(xué)一大亮點(diǎn)，受到社會各界的一致好評，有助于引導(dǎo)青少年樹立正確的世界觀，學(xué)習(xí)先輩們的精神。該項(xiàng)目的實(shí)施推進(jìn)了智慧黨建發(fā)展，讓紅色基因代代相傳。

四、結(jié)語

在未來，學(xué)校將繼續(xù)深化5G+VR智慧課堂的應(yīng)用，不斷探索和創(chuàng)新教學(xué)方法，滿足學(xué)生的多樣化學(xué)習(xí)需求。學(xué)校將進(jìn)一步拓展虛擬實(shí)驗(yàn)室的內(nèi)容和領(lǐng)域，使其涵蓋更多學(xué)科和專業(yè)，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中進(jìn)行更豐富的實(shí)踐探索。同時(shí)，學(xué)校也將加強(qiáng)師資培養(yǎng)和教師專業(yè)發(fā)展，提升教師的教學(xué)能力和技術(shù)水平，使其充分利用5G+VR技術(shù)的優(yōu)勢，設(shè)計(jì)和實(shí)施創(chuàng)新的教學(xué)方案，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和團(tuán)隊(duì)合作精神。

此外，學(xué)校還將與社會各界密切合作，開展產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的實(shí)踐項(xiàng)目，為學(xué)生提供更多實(shí)踐機(jī)會。通過與一些優(yōu)質(zhì)教育資源對接合作，學(xué)生將能夠接觸到最新的技術(shù)和行業(yè)動(dòng)態(tài)，了解VR技術(shù)發(fā)展的需求和趨勢，為未來的就業(yè)和創(chuàng)業(yè)做好充分準(zhǔn)備。

5G+VR智慧課堂是教育領(lǐng)域的一項(xiàng)重大創(chuàng)新和突破。它為學(xué)生提供了更廣闊的學(xué)習(xí)空間和更豐富的學(xué)習(xí)資源，培養(yǎng)了他們的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新思維。學(xué)校將不斷努力推進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，以實(shí)現(xiàn)學(xué)校教育教學(xué)質(zhì)量的持續(xù)提升，為培養(yǎng)具有國際競爭力的優(yōu)秀人才做出更大貢獻(xiàn)。相信在不久的將來，5G+VR智慧課堂將成為教育領(lǐng)域的常態(tài)，為學(xué)生創(chuàng)造更美好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)和發(fā)展機(jī)遇。

（本文系2021年度河南省教育信息技術(shù)研究課題“5G智慧校園體系中VR技術(shù)及1+N課堂模式在教學(xué)應(yīng)用中的策略研究”的階段性成果。課題立項(xiàng)號：1452021092）

（責(zé)編 韓玉兵 侯心雨）