线上教学近几年发展迅速,在大数据、云计算、VR/AR、人工智能、物联网、5G技术的支持下,特别是5G技术与以上技术相结合并应用于教育领域,可以称之为“5G+教育”。5G即第五代移动通信技术,作为最新一代的通信技术,它具有高速率、低时延、大容量等特点。5G技术的发展和普及将促进教育的变革,同时也给线上教学带来了机遇和挑战。
(一)5G+VR/AR,增强学生学习体验
VR是虚拟现实技术的英文缩写,AR是增强现实技术的英文缩写,他们的主要区别在于是否具有“现实性”,在教学过程中这两种技术可以结合使用。比如在没有实验器材的条件下,或者具有放射性、有毒性的物理或化学实验,完全可以借助于虚拟现实技术来演示实验过程,学生也可以尝试去做虚拟实验,实验结果会根据操作流程及时反馈给师生,并且可以安全重复地去做实验,直到得出正确的结果。
VR/AR技术不仅有利于学生直观感知事物,使抽象的知识可视化、形象化,还有助于学生丰富感性认识,加深对所学知识的理解。VR/AR的引入改变了传统的教学思维,增加了审视教学问题及教学质量控制问题的维度,使得智能体验式学习成为了现实。
(二)5G+全息影像技术,名师也能在“身边”
全息影像技术是虚拟成像技术通俗说法,又称为全息成像和幻影成像,其基本成像原理是利用光波干涉法来同时记录物体光波的振幅与相位,然后再利用衍射原理再现物体的光波信息。由于全息影像再现的光波信息保留了原有物体光波的全部振幅与相位的信息,因而再现出的影像立体感强,与原物体有着与 3D 电影完全相同的三维特性[3]。在没有教师教学的特殊情况下,把一位教师投射到身边,让学生有一种身临其境的感觉。虽然身边的教师是虚拟的,但是教师的授课又仿佛真实的呈现在学生的眼前一样。
全息影像技术不止可以投射人物,还可以把教师所处的环境和教材等全部投射到学生所处的位置,为学生带来一种沉浸式的学习体验。这给一些偏远地区的学生接受不了良好的教育提供了契机,把先进地区的教育资源引入欠发达的地区,对扶贫也有重大意义,同时在一定程度上解决了教育资源分配问题。
(三)5G+人工智能,第一时间掌握学生动态
人工智能技术通过知识表示、计算与理解,可以模拟人类教师实现个性化的教学;依托于问题空间理论,实现知识和技能的自动化测量与评价;借助于自然语言处理与语音识别技术,解决文本和口语语音的词法分析、语法判别和语义理解;通过教育游戏和教育机器人,以智能增强的方式赋予“寓教于乐”以新的内涵。
依靠人工智能技术识别学生的面部特征、情绪状态、行为、语言和文本等,通过对大数据进行分析处理,生成详细的数据报告,包含学生的肢体动作反应、出勤率、课堂参与程度、行为轨迹等,帮助教师记录和分析学生在课堂上点点滴滴的行为,通过课堂数据报告发现存在的问题。这些数据有助于教师分析和决策学生的学习情况,辅助教师提高教学质量。
5G+教育可以说无处不在,除了应用于课堂教学外,还能用于校园的管理方面。比如安放消防系统、门禁系统、供配电照明系统、给排水系统、暖风空调系统、车辆管理系统、环境监测系统、多媒体机房管理系统等等。