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智慧教育
5G赋能中国智慧教育
作者:        发布时间:2022-03-22        点击数:

2020316日,发改委和工信部联合发布《国家发展改革委办公厅、工业和信息化部办公厅关于组织实施2020年新型基础设施建设工程(宽带网络和5G领域)的通知》,明确将“5G+智慧教育作为七大5G创新应用工程之一。522日,李克强总理在政府工作报告中提出加强新型基础设施建设,发展新一代信息网络,这是新基建首次写入政府工作报告。

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一、中国智慧教育之困

中国拥有全球最大的在校生群体,据教育部统计,2019年中国拥有4,713.9万学前教育在校生,1.06亿小学在校生,4,827.1万初中在校生,2,414.3万高中在校生,2,857.2万职业教育在校生,2,672.7万高等教育在校生。庞大的在校生数也使得中国长期面临教育资源供给不足和资源不均的挑战。同时,据中国互联网络信息中心数据,我国互联网上网人数2005年约1亿人,2012年人数已增至5.6亿人,20206月则达9.4亿人,互联网普及率达67.0%2019年,我国已建成全球最大规模光纤和移动通信网络,行政村通光纤和4G比例均超过98%,固定互联网宽带用户接入超过4.5亿户。据GSMA预测,到2025年,中国5G用户的渗透率将增至近50%,移动用户数约为6.3亿人;2020年至2025年,中国运营商将在其5G网络上投资超过1,600亿美元,占其总资本支出的90%。底层硬件设施和信息技术的发展为教育供需平衡提供了可能,因此国家不断加大教育信息化的建设和投入从而实现智慧教育的跨越式发展。

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1.1 中国智慧教育历程和现状:从三通两平台新基建

1.1.1 “三通两平台,硬件采购加持信息化建设,开启智慧教育1.0时代

2012年,国家发布《教育信息化十年发展规划(2011-2020)》,旨在到2020年,通过建设信息化学习环境和支撑平台,缩小地区间教育资源差距,基本实现所有地区和各级各类学校宽带网络的全面覆盖,建设全国统一教育管理信息体系,并在同年提出了建设三通两平台的建设方向,即实现宽带网络校校通、优质资源班班通、网络学习空间人人通,以及建设教育资源和教育管理两大公共服务平台的总体思路,同时确立各级政府在教育经费中按不低于 8%的比例列支教育信息化经费,为教育信息化建设提供持续稳定的财政保障。

然而,受各地财政的制约及资源缺乏统一部署的因素,教育均衡的问题仍有较大的改善空间。由于三通两平台主要和硬件指标相挂钩,各地虽然有了终端但是缺乏相应的优秀教育内容和资源作为支持,在使用过程中对于教师和学生的信息化素养水平也提出挑战。此外,实际采购流程上,区、县教育局及学校单体作为采购主体为主,一方面,很难形成在教学资源和智能教学环境、智能学习分析等应用层上形成合力;另一方面,在采购内容上各地区的方案提供商水平不一,因而很难形成统一的、高质量的以城市甚至区域为覆盖范围的平台系统化建设,无法打破校校间的发展不平衡。

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1.1.2 “三全两高一大,打造平台化体系,迈入智慧教育2.0时代

教育部在《教育信息化2.0行动计划》中提出了到2022年基本实现三全两高一大的发展目标。三全两高一大具体而言指教学应用覆盖全体教室、学习应用覆盖全体适龄学生、数字校园建设覆盖全体学校,信息化应用水平和师生信息素养普遍提高,建成互联网+教育大平台,推动从教育专用资源向教育大资源转变。在继续推进三通两平台基础设施建设的基础上,教育信息化2.0时代的工作重点更加强调互联网平台的打造和教育应用与内容导入。

引入平台+教育的服务模式,整合各地教育资源公共服务平台和支持系统,实现平台资源的互通。因此, 20186月,国家市场监督管理总局中国国家标准化管理委员会发布《智慧校园总体框架》(图1.3),对于智慧教育在系统架构建设上做出了规范,使学校对于教育信息化从单一的终端设备、信息化教室及入网向平台化的智慧校园解决方案的转变。

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1.1.3 “示范区”+“新基建通过层层试点推进智慧教育向以人为本的模式转变

依据《信息行动计划2.0》的机制,20194月, 教育部公布了国家智慧教育示范区8个创建区域(北京市东城区、山西省运城市、上海市闵行区、湖北省武汉市、湖南省长沙市、广东省广州市、四川省成都市武侯区、河北省雄安新区)和2个培育区域(江苏省苏州市、山东省青岛市)的名单,旨在探索建立多层次、数字化、随时随地的终身教育体系。

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1.2 中国智慧教育面临的挑战

经过近十年的教育信息化建设,我国的教育信息化建设在教育专网的铺设以及用户终端(例如智慧教室)等方面已经有了长足的进步,同时也暴露了三个方面的问题:首先,智慧教育的主导方以单校或者区/县教育局为主,缺乏整体规划和部署,导致资源缺乏统筹及重复性建设的工作较多。其次,学校仍旧以标准化的知识授课为主要课堂模式,在因材施教、泛在学习等以学生为中心的体验上仍旧有巨大的发展空间。第三,我国地大物博,各地的教育水平差异较大,不同学校及区域和教学资源缺乏流通和共享,随着5G等新一代通信技术的发展,通过远程学习和沉浸式学习突破地域的限制让名师和名校的课程普世化和立体化也是智慧教育的一大挑战。

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二、智慧教育的模式之变

全球对于智慧教育没有统一的定义,但是各国对于智慧教育的理解都是殊途同归,即智慧教育的重点一方面在于智慧学习环境的构建、智能化教育系统及产品的研发和应用,从而提升教研、教务和教学管理的效率和水平,培育个体学习者的自主学习和创新能力。另一方面,随着社会和技术的不断发展,推动个性化泛在学习模式、教学流程及评价体系的转变适应未来创新和多变的社会(图2.1)。

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2.1 教育生态和系统的更迭:由技术互联智慧互联

伴随着技术变革的不断普及渗透,整体教育环境和系统也面临重塑,其构建既需要对全民信息化水平的培育,又依赖于对5G、云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术和产品的综合应用。

我国地缘辽阔,各省及地区产业结构差异大、发展水平不均衡,但是在信息基础建设方面,中国已成为全球5G建设的领跑者。据工信部披露,自2019年中国正式启动5G商用,至2019年底全国共建成5G基站超13万个;截至20209月底,中国累计建设5G基站69万个,目前累计终端连接数已超过了1.6亿户,北京、上海、广州、杭州等城市实现5G网络城区连片覆盖。据GSMA的预测,到2025年,5G将占全球连接的20%,预计2020年至2025年,全球运营商将在移动资本支出上投资约1.1万亿美元,其中约80%将用于5G 络。到2025年全球5G连接数将达17亿。基于中国5G的快速推出及较高的使用率,2020年中国5G连接数比GSMA之前的预测增加1660 (18%)

新加坡案例新加坡于2015年开始智慧国的建设,2018年教育财政支出占财政总支出的16.6%,仅次于国防支出,可见对于教育的重视程度,其教育实践对中国智慧互联教育生态的打造有一定的借鉴意义。

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2.2 学习和教学行为的转变:个性化、启发式及定制化

个体学习的提质来自于个性化的动态成长路径。无论是成人还是学生,学习行为的转变包括从静态的知识积累到动态的能力的提升、从标准化知识输入到个性化学习成长路径,最终实现从整体的提量到个体的提质。

启发式、协作性、定制化是教学方案转变的关键词。为了更好地辅助个体学习效果质量的提升,针对标准化知识输入到个性化学习成长路径的转变,教学方面需要从课堂式授课讲学转变到启发式教学;从教师输入转变到共同协作的教学模式;同时也会经历从统一路径的教学轨迹到定制化的教学方案的变化。

芬兰基础教育案例众所周知,芬兰有非常良好的教育基础。他们拥有全球水平最高的教师队伍之一,而在教育理念上,芬兰一直在不断探索和改革,其于2016年对芬兰的基础教育进行了新课改。改革的宗旨是从学习者出发,在学习方式上,增进以学生为中心的学习体验,增强学习的乐趣和意义;在能力培养上,强调如何学习和如何思考的能力,提升包括学习力、数字化竞争力、工作和企业家竞争力、自我管理等跨领域技能;在教学方式上,新课改强调学校文化整合和跨学科的教学支持,促使学校转型成为协作式的学习社区。

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2.3 评价体系的转变:综合素养和过程化导向

伴随学习环境和教学环境的改变,教学评价体系也应发生相应的转变:一是从以单一学科成绩为导向到以综合素养为导向;二是从单纯注重结果转变为注重学习过程的可视化和可量化分析。

如何具体落实改革政策,实现对综合素养进行科学有效的评价,仍然任重而道远。参考邻国,深受东亚应试教育文化影响的日本多年来也对综合素养评价改革做出了诸多尝试,其发展经验值得参考借鉴。

日本基础教育案例在二十世纪末到二十一世纪初,日本宣布进入宽松教育时代,通过减负传统的学科教学内容、增加综合实践课程等形式,重点培养学生的生存能力”——即通过自然体验和生活体验等多种形式,获得个性化自主学习、独立思考、团队协作的能力。为此,文部科学省相继出台对应《学习指导要录》,对学生评价体系做出改革。改革主要体现在两个方面:

第一,以绝对评价为主代替相对评价。即依据学习目标评价每个学生的目标达成度,而非以考试成绩为参照对学生进行排名。学习目标由日本文部科学省在《学习指导要录》中对各学科做出分阶段的目标要求阐述。第二,根据兴趣和态度思维和判断技能和表达知识和理解四个维度评定学生学习状况。使得对学生的评判脱离了单纯的考试结果,而更注重对学生具体学习过程的观察及记录。

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三、智慧教育的角色之变

通过积极探索建立以学习者为中心、现代化信息技术与远程开放教育深度融合的新型学习模式是智慧教育的基础,而政府、区教委、学校、老师、家庭和学生的行为转变才能促进教育公平化和优质教育资源共享、实现各类相关利益方的社会价值和经济价值的实际落地。

3.1 基础教育,政府整合引导

中国基础教育长期面临地域上的教育资源分布不均和生师比不高的困境。相较十年前,我国基础教育生师比总体呈现出一定程度的改善;然而近五年来,生师比改善速度明显放缓,小学阶段生师比甚至出现升高趋势。

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此外,从城乡差距上看,我国农村教师的整体素质仍与城市教师存在一定差距。根据中国教育新闻网的最新研究显示,2017年农村小学和初中生师比优于国家标准,在教育资源的数量上未存在明显落后(图3.2)。 然而,从教师素质方面而言,2016年我国城区小学中本科学历教师比例为66%,而农村小学这一比例仅为37%;城区初中本科及以上学历教师比例为90%,而农村初中这一比例仅为765,城乡教师素质差距依然较大。

为保障教育信息的顺畅、高效流动,政府需要主动做好资源整合引导工作,牵头构建及时全面、均衡有效的区域间信息高速网络,通过智慧学习和互动的场景连接,使得智慧教育的参与方能够有效实现各自角色定位的转变:

政府:政府作为基础教育的监管者,在智慧教育时代应进一步承担起资源整合的角色,协调多方资源,与社会力量一起进行教育数字基础设施建设。

区域:区域间的信息交流平台将发挥越来越重要的作用。远程互动学习、优质教育资源共享、教育经验讨论、学生数据等信息资源的实时交互将有助于加速实现教育资源的均匀分配与教学质量的提升。

学校:学校将可利用新一代技术,不仅能够实现更为高效的校园资产、安全、人员管理,更能通过教学成果数据的汇总分析,精准把控学校教学质量,及时做出教学方向调整及优化判断。

教师:通过利用新技术工具,分析个体学生学习轨迹和学习效果,运用启发式、互动式教学,成为学生学习的辅助者,实现真正的因材施教。

家庭:利用家长空间、家校实时互动平台、教育社交服务平台等及时全面的家校网络应用,积极有效地参与学校教师的沟通交流和学生学习辅助。

学生:灵活运用学习数据分析工具,了解自己的学习情况、知识掌握程度;利用在线课堂、虚拟现实等丰富的教育资源,开展自主学习,提高学习能力。

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为实现以上的角色转变,各个相关利益方的职能和重心可考虑从以下层面实现进一步突破:

资源调配的相关参与方:主要包含政府、区域

融资模式多样化。基础教育智慧化改革涉及学生数量多,资源错综复杂,所需资金量大。除了财政补助,政府可考虑通过PPPBOTBOO等模式与相关利益攸关方携手,探索以数字资源版权化、大数据资产变现等商业模式,一方面缓解地方政府财政压力,另一方面充分调动市场资源,提高企业进入教育信息化市场积极性。目前我国的教育公私合作类型项目仍以学校建设及配套设施改造等辅助性活动为主,未来在教育数字化内容等软性服务合作上,仍有较大增长空间。

对智慧教育改造进行顶层设计。政府和区域间需对智慧教育改革所需资源做出积极规划,通过市场调研、试点案例经验总结主动等方式设计科学、可复制化的智慧教育改造方案,指导下级学校根据自身实际情况进行评估,做到改革有径可循。同时对平台层、网络层的公共资源做出系统性、前瞻性的部署规划,提高资源利用效率。

教学管理的相关参与方:主要包含学校、教师

开展试点项目积累经验。智慧教育改革涉及硬件设施部署、软件平台磨合、人员素养培训、教研体系转变等方方面面,往往牵一发而动全身。在教学管理上可以从以学生为中心的小项目入手,例如考试成绩个性化分析、部分课堂作业数字化提交等,在积累实践经验后,再开展系统化的改革部署。 强化教师信息化素质培养,积极开展智慧教育课题研究。学校和教师作为改革的实践者,应重视在智慧教育时代下教学理念和教研框架的转变。通过定期开展教师信息化素质培训、智慧化教学课堂教学经验交流等项目,积极探索并创新教学方式,将启发式教学、个性化教学从理念变成实践。

学生和家庭:

实现个体对自我学习的主动式管理。在智慧教育时代,学会自主学习将成为学生最重要的能力。学生从被动的知识接收者,转变学习心态,学会在学习中主动发现问题、解决问题、总结问题;学会独立思考,勇于表达自己的见解,敢于争论;学会自我赋能,充分利用身边多样化的学习资源,实现从学会会学。而家长也可以有意识地引导孩子如何有效获取资源,共同探究建立假设、形成验证、得出结论的方式方法。

3.2 终身教育,合力推动发展

不同于基础教育,终身教育覆盖个体的全学习生命周期,主要受到劳动力市场的驱动。目前,中国的劳动力市场主要存在以下三大特征: 职业寿命长,跳槽次数多。一方面,职业寿命的延长将是必然的趋势。 根据人社部数据,我国平均退休年龄不足55岁,低于欧美日韩等发达国家,给社保养老体系带来了较大的压力。人社部计划通过小步慢走,以每年推迟几个月的方式来逐步实现合理的退休年龄。另一方面,职场人的跳槽次数也呈现逐渐增多的趋势。根据领英数据统计,中国职场人的平均跳槽频率正在持续加快,在职时间从2014-2015年平均34个月逐年递减为2017-2018年的22个月。高频次的职业变更在提升职场活跃度和开放度的同时,也对员工个人能力和企业留存人才的能力提出了更高要求。

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市场需求变化快,需要不断迭代技能。

当前经济背景下,企业对于用工的需求也呈现多样化和定制化的特征,需要灵活、复合型等多样化人才。

毕业后选择继续深造的人群比例不断提高。延后就业及继续教育持续升温,充分反映了国内岗位的竞争压力与日俱增,以及就业市场对人才能力要求的不断提升。

针对终身教育的特征,智慧化改造需要多方通力协作实现其一体化建设:首先,政府应制定评级体系框架,鼓励企业参与人才标准和人才培养方案的制定;其次,高校和职业院校等机构应建立以学生体验为中心的个性化学习成长路线,帮助学习者达成自我实现。对于个体,其在不同阶段的学习内容和成果对于下个阶段均有积累的作用和意义,因此学分银行的概念也随之产生,记录个体在人生不同阶段的学习轨迹。在智慧教育新时代下,终身教育的教学内容和形式需要进行不断迭代。为最大化实现科技赋能终身教育的价值,各个相关利益方可考虑从以下层面实现进一步突破:

政府:制定目标,从体制和引导性政策上双维发力,阶段性沟通并以结果为导向,总结差距:

形成相应职能部门,并形成明确的短、 中、长期人才发展目标;

鼓励并强调终身教育在教学和学习层面推行更多灵活方式以满足社会和学生的需求。例如办学方式上既有脱产学习又有在职学习;课程设置既有学位课程又有专项职业技能培训课程。同时,鼓励企业和行业组织提供人才技能需求的输入,形成具有行业应用性的课程、评测和认证机制;

尤其针对企业,实行引导性政策,鼓励和支持企业和行业组织建立人才发展基金,鼓励企业每年需安排部分经费用于人才培训。同时,适当调整财政税收政策,提高企业职工培训经费的提取比例。此外,也可通过教学和评测机构对于成功完成人才输出(例如,达到企业人才反馈良好等指标)的企业给与奖励;

结合目标,进行阶段性沟通,回顾成果和差距,对于成功有效的举措进行宣传和更大范围的应用

教学、评测和认证的参与方:主要包含学校和认证机构

结合5G、云和人工智能等技术给与学习者可追溯的身份,收集围绕学习者的学习需求、学习过程和不同阶段学习成果的数据,并进行分析归纳,反哺教学方案和学习者的未来需求。可先在部分试点学校进行应用,之后再进行多所学校之间的学分互认,打通学习资源并实现信息平衡; 数据需要可视化和透明化,并与劳动力市场的下游行业企业和行业组织机构进行及时分享,形成有效的人才数据闭环, 并对政府职能部门实现信息透明且可获取。

人才缺口和管理的参与方:主要包含行业组织和企业

部分试点学校以及认证机构可积极与专业对口的企业进行人才培育合作,包括课程制定、评测、人才招聘、反馈和未来规划等

与企业和行业组织形成互通的学习者数据交互系统,做到人才数据的可视化和透明化,促进人才数据闭环的建设,并与政府相应职能部门做好信息交流工作。

学习者:

一方面,完善各自身份(ID)相对应的学习数据,结合自身情况按照学习目标有计划地完成学习内容、任务和评测。另一方面,主动回顾自我的知识和技能水平,与行业和目标企业所需要的内容进行横向比较,形成技能追踪记录。

四、5G+科技支持下的智慧教育之变

教育生态除了模式的转变,底层技术和教学环境同样至关重要。以5G为基础的网络将成为智慧教育的基石,也是实现智慧校园万物智联,人、机、物深度融合发展的支撑和技术手段。在此之上,多项云网关键技术的应用使得智慧教育的创新发展成为可能:

网络切片:4G时期,网络主要基于单一的网络架构连接的设备连接,例如手机、电脑等通讯终端实现固化的网络功能;而5G则可以通过网络切片的技术满足不同场景的差异化需求。其核心是利用NFV(网络功能虚拟化)从传统网络中分离出硬件和软件部分,硬件由统一的服务器部署,软件则由不同的网络功能(NF)承担,从而实现灵活组装业务的需求。通过网络切片,校园网可以基于这一技术实现:

- 切片隔离,确保校园不同功能区的隔断确保相互不受干扰,比如教学视频不会受和门禁系统网络故障的干扰;

- 按需定制。教育局或学校可以根据自身需求分配网络资源,并可以对切片实现动态管理,包括网络切片的新增、扩容和取消;

- 虚拟化资源。网络切片是虚拟自网络,切片的改变不需要对物理网络进行调整。

边缘计算:XR、高清视频发展快速,孕育出对大带宽、实时计算的大量需求,目前以云计算为核心的集中式数据处理系统存在一定的痛点与瓶颈。在这样的背景下,边缘计算技术应运而生:

- 灵活高效。分布式的边缘计算通过和集中式的云计算协同,边缘计算通过将工作负载本地化,满足用户在敏捷连接、智能化等方面的需求,从而确保4k/8k以及VR交互等运算量大、时延敏感的场景得以落地。而集中式数据仍将继续存在,满足集中算力和大型存储和运算能力的实现。

- 优化算力。通过对于用户侧网络资源的合理分配,降低对核心网及骨干网的占用,提升整体网络的利用率。

- 促进移动网络和业务场景的深度融合。边缘计算使得应用与网络的交互更加便捷,为教育行业的模式创新和授课形式的迭代提供了新的可能。从整体架构来看,5G通过重塑平台层、网络层和终端层,使得应用场景得以不断丰富,突破教育模式的边界,实现教育和科技的融合。

从整体架构来看,5G通过重塑平台层、网络层和终端层,使得应用场景得以不断丰富,突破教育模式的边界,实现教育和科技的融合。

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4.1 5G赋能智慧教学,创新教学模式和学习体验

20203月,教育部发布《关于加强三个课堂应用的指导意见》,提出积极推进互联网+教育发展,针对基础教育阶段促进教育公平、提升教育质量的现实需求,进一步加强三个课堂的应用。目标到2022年,全面实现三个课堂在广大中小学校的常态化按需应用。

在此背景下,智慧教学的必要性显著提升。通过5G技术,有望实现课堂教学质量显著提高,教师教学能力和信息素养持续优化,学校办学水平普遍提升,区域、城 乡、校际差距有效弥合等重要目标。

4.1.1 远程互动学习:助力教学扁平化

通过5G网络实现远程学习,不同省市及学校之间的优质教育资源可以实现有效互补与无差别融合。而5G赋能之下的远程互动教育一方面可以更好地解决中国教育资源分布不均的问题,例如同城内,可以开展强校带弱校的方式;同样的逻辑可以应用于跨城或跨国之间的教育资源互动和共享,从而实现乡村教育覆盖以及优势教育资源的互通。

多屏互动学习助力家校一体

通过搭建多屏互动平台和空中课堂,可以帮助学校快速组织授课和教学,丰富教学场景,创造更好的教学体验,实现家校一体

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专递课堂促进城乡教育公平

在广大的农村区域,由于种种原因,部分学校和教学点还存在师资缺乏、教学水平不高的问题。随着5G网络往乡村地区的逐渐覆盖,这类型条件较为缺乏的学校教育质量有望得到显著提升。通过网上专递课堂、录播课或同步直播上课等多种方式,利用教室大屏、智能手机等终端,优质的教育资源将能够有效的通达,帮助广大乡村学校开足开好国家规定课程,促进城乡教育公平。

名校网络课堂帮助减少校间教育质量差距

名校课堂强调开放性,目的在于显著减少区域及学校间的教育质量差距,利用5G网络课堂、网络学校等方式,在全国范围内全方位、多层次地推动优质教育资源的有效传播,能满足学校、家长及学生对高质量教育资源的共同需求。

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4.1.2 沉浸式学习:场景立体化

个性化学习解决方案依赖于学生、学校利用全息投影、VRAR技术,可以将原本抽象的知识可视化、形象化,为学生提供传统书本无法实现的沉浸式教学体验,提高学生的兴趣和知识直观性。而在5G低时延和大带宽的助力之下,沉浸式学习将会达到更流畅的体验。

全息投影课堂提供沉浸式学习环境

全息投影课堂通过全息屏、全息投影设备等设备,将全息技术应用于教学内容传输,把远程教学的资料和教师人像以3D的方式实时呈现在远程学生面前。使得教学打破时间和地域限制,为学生提供真实再现、可交互、沉浸式的三维学习环境。

XR丰富基础教育及职场教育内容

VR/AR/MR技术通过将虚拟内容与现实场景的结合,为教学打开了更多资源窗口,为学生和老师提供更为直观的教学内容,并以低成本、低风险、可互动的形式拓展出更为传统课堂无法实现的丰富教学体验。在提供沉浸式虚拟现实课堂的基础上,利用VR全景拍摄、AR视频处理技术,并结合多路高清全景/AR视频远程授课,最终实现一端授课多端学习的授课模式,完美兼容智慧教室和双师教学。

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4.1.3 个性化学习:实现定制化教学变革

个性化学习解决方案依赖于学生、学校和各级教育部门的合力协作,在5G的增加移动宽带、海量大连接、超低时延特性的加持下,个性化学习解决方案能为每个同学构建出定制化的知识和能力图谱,围绕其已掌握的、未掌握的、还需巩固的知识点、以及健康、运动等综合能力和素质评估情况,结合数据计算为学生进行个性化的推送,同时,结合学生的兴趣爱好和对自我的学习回顾思考,并在一些科目中创造协作式、启发性的的学习模式,给与学生更加综合的学习方案。

泛在学习打破物理环境的限制

泛在学习是课堂的衍生,强调通过在线课堂、数字图书馆、数字书包等内容及智能终端,将学习从校内发展到校外,抛开学习空间和时间的约束,极大提高学习资源的可得性,实现随时随地学习的模式。

综合素质评价帮助学生德智体美劳全面发展

综合素质评价需要大量的数据作为支撑,而这首先包括对于各类设备终端的输入与分析,如一卡通、摄像头,从而采集到学生在校内和校外的日常数据,通过对各类数据进行过滤、清洗和处理,结合5G 海量大数据得处理能力,实现多维度评价学生的智能化体系,协助学生的个性化成长及德智体美劳的全面发展。长远来说,随着5G与区块链技术的结合,学分银行作为每个人贯穿一生的独特的技能代码将使得学习的投入产出更有效以及可量化并可视化,实现个体、学校、企业和政府对于人才的精准选择和规划。

教学资源智能化推荐最优化学习路径与学习方法

对于学生,如何最大化时间效率和学习效果是学习过程的一大挑战。基于5G海量数据处理能力和低时延的特征和人工智能等技术,学生通过其过往学习数据分析或自适应系统能迅速得捕捉到其欠缺得知识点,同时匹配结构化数据和非结构化数据的各类教学资源,为学生推荐最优化的学习路径、学习方法,从而实现学生学习效能的提升。

4.2 5G助力智慧教研,创新教务管理模式

4.2.1 教师学习促进教师专业化

当前,教师队伍建设和发达国家还存在较大差距。特别是边远地区,教师数量不足、结构不合理、素质偏低等问题还比较突出,整体教育质量参差较大。但目前的教师继续学习项目,往往以线下短期培训为主,没法为教师的长期发展提供持续助力。

名师课堂提升师资综合水平

利用5G技术能力,组建网络研修共同体,针对教育资源薄弱的地区,邀请名校名师进行针对性的帮扶和提升,发挥5G超高清和低延时的特点,全面提高教师进修课程体验,将能够有效提升教师的综合水平。

在线教研促进远程互学互补

在安装了5G摄像头、互动平台,并接入统一的教育平台云后,以往传统的听评模式将迎来较大的改变。教师使用手机或者电脑终端,可以实时访问、观摩其他教师的课堂,并进行互相点评、学习、提升。该模式有望大幅减少教师们进行互相学习所需的时间成本,提升研修效率,并减少对所在班级的影响,实现双赢。

研修数据分析助力精准教师培训

以往的教师培训往往局限于教案分享、示范课程展示、教师演讲沟通等传统方式。在5G时代,大数据的获取、录入和处理能力都将得到进一步的提升,教师的教案、教学成果、培训成果都有望通过数据结构化分析后,得到更加精准、有效的展示,方便教师之间进行深入讨论,针对各自的薄弱环节进行研究补充,提高培训效率。

4.2.2 教务管理:考勤、排课及考评智能化

教务综合管理帮助学校增效减负

智慧校园综合管理可以利用5G的网络覆盖、人工智能、大数据分析等前沿技术实现课程安排、学生考评的最优化处理,提高教务综合管理效率,减轻教师及管理层工作负担。

在线巡考和督导提高人效保障公平

未来通过计算机视觉技术、情绪分析的AI 算法等结合5G的边缘计算、海量物联的能力,可以有效杜绝作弊现象的发生同时对学生考场表现进行针对性的指导,减少因为情绪等因素发挥失常的概率。

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教务管理方法架构底层信息由人脸识别摄像头、巡查摄像头(机器人)、传感器等终端进行收集和上传,交由校园边缘云进行快速处理及运算,之后通过教务云利用5G网路进行传输和分发,最终到达各校务管理人员,实现云上综合管理。

4.3 5G助力智慧教管,万物互联实现安全智能化管理

4.3.1 校园安防:全方位智能化安全监控校园安防保障首先建立在校园内部的信息采集点,如视频监控、火警警报、偷窃警报等物理设备的基础上。其次在5G技术的加持下,可以几乎同步通报潜在的安全问题至政务处理部门和校园相关管理人员。事前通过完善信息采集、加强监督降低潜在风险;事件发生时,相关人员及时得知并处理;事件发生后,教育部门可再次复盘情况,进一步完善预警机制,形成校园安防良性的信息互通,进一步保障校园安全。

4.3.2 校园物联:终端远程监控,平衡资源利用

随着智慧教育的不断发展渗透,校园中的联网设备种类繁多、数量众多。通过物联网技术及支持海量设备链接的5G网络,实现对各类设备的高效、有序管理,不仅能提高校园的整体运行效率,降低运维成本,还能及时反映设备运行使用情况,为后续投入改善提供依据支持。

4.4 5G助力智慧治理,提供优化决策方案

为了促进公平而有质量的教育落地,不仅需要学习模式、教学模式、教师水平和教务水平的提升,区域的治理模式也至关重要。

4.4.1 区域决策:从经验型数据型转变

从供给侧看,我国教师资源和教学资源中短期内仍然会面临较大短缺,如何有效通过技术手段优化分配教师和教学资源,提升学前教育的普及性、义务教育的均衡性以及职业教育的实用性将是教育主管部门核心需要解决的问题。传统的教育规划往往建立在过往5-10年的数据基础进行推演,难免具有滞后性。而基于5G以及人工智能算法的技术,可以更加实时得对随迁人口、学校、教师和学生的相关数据进行全面采集与分析,进而优化和匹配,形成区域治理从经验型数据型转变,从而确保公共教育服务均等化、城乡义务教育均衡化发展。

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结语:5G到来之际,智慧教育的技术手段面临着变革。以5G为基础的网络可支撑智慧校园人、机、物深度融合发展,做到智慧教育的整体规划、整体部署。5G技术将从智慧教学、智慧教研、智慧教管、智慧治理等多个维度推动智慧教育的发展。在智慧教学领域,远程互动学习、沉浸式学习、个性化学习等创新教育模式将会实现优质教育资源的互补,并极大地改善学生的学习体验;在智慧教研领域,5G技术可赋能教师学习和教务管理,从而提高教学质量并帮助学校增效减负;在智慧教管领域,万物互联下的全方位智能化监控及海量设备的高效有序管理助力学校运营安防管理;在智慧治理领域,教育政策制定者将可依据各校实时上传的数据进行分析与决策,从而制定具有前瞻性的规划。5G等前沿技术对智慧教育的生态体系有着决定性的影响力,各教育生态参与方应充分利用5G等前沿技术,提升自身的能力与效率,共同建设5G技术下的智慧教育体系。

 

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