基于5G技術的中學智慧校園建設與應用

摘

要：智慧校園的建設是教育信息化的重要內(nèi)容，5G技術是當前建設智慧校園的關鍵技術，能推動傳統(tǒng)數(shù)學化校園建設向智慧化校園建設邁進。本文以江西師范大學附屬中學“5G+智慧校園”為例，介紹了5G技術在智慧校園建設中的創(chuàng)新應用?！?G+IoT”能實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)、無線網(wǎng)全覆蓋和智慧校園平臺統(tǒng)一管理，因此，學校要整合人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術，推進智慧教育創(chuàng)新發(fā)展，建立新型智慧教育體系，打造全新的智慧校園。關鍵詞：5G技術

智慧校園

融合創(chuàng)新黨的十九大報告特別強調(diào)，要以教育信息化全面推動教育現(xiàn)代化，全面提升教育品質(zhì)，構(gòu)建新時代教育的新生態(tài)，明確了信息技術驅(qū)動教育綜合改革的重要作用。在此背景下，學校要利用數(shù)字化平臺，激發(fā)教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展的內(nèi)生動力，推動教育方式革新、教育內(nèi)容創(chuàng)新，實現(xiàn)教育的深層次變革，從而為學?？沙掷m(xù)發(fā)展賦能，為社會培養(yǎng)高水平的創(chuàng)新型人才，形成全新的育人模式。2019年，江西省人民政府印發(fā)《江西省5G發(fā)展規(guī)劃（2019-2023年）》，為5G技術的發(fā)展提供了政策支持，打開了5G技術發(fā)展與體系建設的新局面。將5G技術運用到智慧校園的建設中，符合教育信息化的發(fā)展趨勢，能為教育的可持續(xù)發(fā)展提供持續(xù)的動力。本文以江西師范大學附屬中學智慧校園建設為切入點，探究了5G技術在智慧校園建設過程中的實際應用，具有重要的示范作用。一、5G技術概述第五代移動通信技術（簡稱“5G技術”）是最新一代蜂窩移動通信技術，具有鏈接速率高、信號延時小、場景連接能力強的特點，是實現(xiàn)人、機、物互聯(lián)互通的生態(tài)網(wǎng)絡基礎設施。與第四代移動通信技術相比，第五代移動通信技術的安全性、可靠性、時效性、傳輸質(zhì)量和網(wǎng)絡覆蓋能力等，都表現(xiàn)出更大的優(yōu)勢。截至2023年6月，我國已經(jīng)建成5G基站超過270萬個，占全球60%以上，是目前全球規(guī)模最大、技術最先進的5G獨立組網(wǎng)網(wǎng)絡。2020年突發(fā)的新冠疫情，讓教育教學被迫轉(zhuǎn)到線上，開始了一次史無前例的大規(guī)模在線教育實戰(zhàn)演練，大部分學校都采用了線上教學的方式。5G技術憑借自身的優(yōu)勢，給用戶提供了更豐富的使用體驗。5G技術的發(fā)展與應用，使信息技術與教育教學不斷深入融合，對推動教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型、發(fā)展智慧教育、推進教育教學方式改革具有重大意義。二、“5G+校園智能化管理”智慧校園的建設，要求學校緊扣5G發(fā)展規(guī)劃要求，規(guī)劃建設有線網(wǎng)絡、無線網(wǎng)絡、“5G+IoT物聯(lián)網(wǎng)”全覆蓋的融合網(wǎng)絡系統(tǒng)，整合人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術，實現(xiàn)5G技術在基礎教育領域的創(chuàng)新應用，建立新型智慧教育體系。（一）“有線+Wi-Fi”全覆蓋“5G+校園智能化管理”對學校的硬件設施要求較高。學校要部署千兆有線網(wǎng)絡，實現(xiàn)無線網(wǎng)絡校園全覆蓋，滿足全校教師辦公、教學網(wǎng)絡寬帶需要，實現(xiàn)無線泛在網(wǎng)絡高速連接。同時，學校還要組織教師進行信息化應用培訓，提升全校教師信息技術應用水平，推動信息技術與學科教學的深度融合。（二）“5G+AI智慧食堂”學校智慧食堂借助AI人臉識別技術，可以快速完成就餐刷臉支付，解決了傳統(tǒng)刷卡消費容易出現(xiàn)的忘卡、丟卡、盜刷以及長時間排隊等問題。家長也可以通過手機實時了解孩子在校的就餐消費情況，大數(shù)據(jù)分析還能為每個學生定期輸出營養(yǎng)報告。（三）“5G+物聯(lián)網(wǎng)”“5G+物聯(lián)網(wǎng)”技術，能實現(xiàn)師生考勤、定位的記錄，優(yōu)化校園訪客管理，實現(xiàn)人員出入智能化記錄，對校園停車場進行智能管理、對周邊環(huán)境進行實時監(jiān)測，方便學校以更加精細和動態(tài)的方式實現(xiàn)校園環(huán)境管理。（四）智慧校園云平臺學校應打造統(tǒng)一的校園管理平臺，通過統(tǒng)一身份認證，將采集的信息數(shù)據(jù)進行整合，全面助推校園智能化管理。同時，建設基于5G技術的4K高清低時延教學直播系統(tǒng)，充分利用5G網(wǎng)絡的增強移動寬帶特性（eMBB）、大規(guī)模機器類通信服務（mMTC）和超可靠低時延傳輸能力（uRLLC）等特性，為師生提供優(yōu)質(zhì)、便捷、實時的互動學習體驗，利用視頻會議系統(tǒng)進行遠程研討，構(gòu)建網(wǎng)絡教研新模式。三、“5G+教育教學”學校要以素養(yǎng)為導向、以理論為先導、以技術為支撐、以能力提升為保障，做好頂層設計，分步組織實施，有序推進5G智慧校園的建設，培養(yǎng)“知行合一，具有責任擔當、家國情懷的新時代中學生”。（一）“5G+三新”教育改革新課程、新教材和新高考，吹響了江西省高中教育改革的沖鋒號。從2021年秋季開始，全省高一年級全面實施新課程、使用新教材，各項頂層設計自上而下展開。例如，江西師范大學附屬中學以“落實立德樹人、彰顯附中特色、形成示范引領”為建設理念，以“一核六翼一體”為目標，基于5G、人工智能等技術，通過多樣化數(shù)據(jù)采集終端，跟蹤和監(jiān)測教與學的全過程，推動“5G+綜合評價”。（二）“5G+紅色教育”“加強紅色教育，傳承紅色基因”是學校教育的重要內(nèi)容?！?G+紅色教育”，學校應關注學生的多彩生活，貼近學生的視角，發(fā)散學生的思維，激發(fā)學生的求知欲，引導學生主動思考、積極動手，在探究、解決問題的過程中獲得新的知識?；?G技術的紅色教育，教師可以將課堂遷移到紅色景點現(xiàn)場，利用“5G+4K”高清同步課堂直播的方式，開展移動直播式的現(xiàn)場體驗教學。例如，江西師范大學附屬中學利用5G技術，為新疆克州第二中學、井岡山東上學校等省內(nèi)外共同體學校師生上了“八一南昌起義”“小平小道”等紅色文化課，師生反響很好。（三）“5G+智慧教學”5G信息技術環(huán)境下的智慧教學，硬件與軟件設施都發(fā)生了巨大的變革，智慧黑板、常態(tài)化錄播教室、電子班牌、教師和學生的5G終端設備等已經(jīng)成為標配?！爸腔劢虒W”是以5G技術為基礎、以企業(yè)微信平臺為載體、以人工智能為輔助、以云計算輔助分析技術為支撐的教學模式。這種教學模式深度融合和創(chuàng)新應用教學資源，通過數(shù)字化載體，能充分發(fā)揮教師教學的主觀能動性，將單向的知識傳授轉(zhuǎn)變?yōu)殡p向討論、多向互動，提供了個性化教學、情境化教學和混合式教學等教學方式，能促進學生全面發(fā)展。同時，在教學中，教師可以根據(jù)學生的實時學習數(shù)據(jù)，及時調(diào)整教學方式與教學側(cè)重點，讓學生可以開展高質(zhì)量、個性化的自主學習，從而實現(xiàn)數(shù)字化的“教”與智慧化的“學”。以化學學科教學為例，《義務教育化學課程標準（2022年版）》提出，聚焦學科育人方式的轉(zhuǎn)變，深化化學課堂教學改革；倡導“做中學、用中學、創(chuàng)中學”，開展項目式學習和跨學科綜合實踐活動，促進學生核心素養(yǎng)的全面發(fā)展?；诖?，學校教研組應以信息技術為基礎，積極探索指向深度學習的學習模式，通過還原真實的生活情境，培養(yǎng)學生識別現(xiàn)象、提出假設、思考與解決化學問題的能力，培育學生的化學學科核心素養(yǎng)。例如，在學生學習了如何制備氧氣，掌握了質(zhì)量守恒定律和化學方程式的計算后，教師可以以“制作簡易制氧機”為任務，開展項目式教學，啟發(fā)學生主動思考、分析探索，研究制氧機的制作過程，培養(yǎng)學生運用化學專業(yè)知識解決生活問題的能力，幫助學生建構(gòu)初中化學核心知識體系。同時，教師可以利用“5G+4K”高清同步課堂直播的方式，為省內(nèi)外共同體學校師生同步上課，并與云課堂中的學生進行互動交流，提升教育效果。在“5G+智慧教學”的環(huán)境下，學校應定期或不定期組織各學科教研組開展智慧課堂名師示范課、智慧課堂優(yōu)秀教學資源展示等活動，推進智慧課堂教學經(jīng)驗的分享和優(yōu)化，讓智慧課堂、數(shù)字化課堂成為信息化教學的新常態(tài)。例如，2020年，江西師范大學附屬中學動員全體師生，充分利用智慧課堂平臺、騰訊會議平臺、企業(yè)微信平臺，開設直播課，進行課后答疑，實現(xiàn)“停課不停教，停課不停學”。（四）“5G+VR”VR全稱是VirtualReality，中文翻譯是虛擬現(xiàn)實技術，是虛擬和現(xiàn)實的結(jié)合，可以為人們創(chuàng)建基于數(shù)字的虛擬現(xiàn)實環(huán)境。VR是一種視覺呈現(xiàn)技術，需要高速寬帶作為支持。5G技術在網(wǎng)絡信息傳輸中的獨特優(yōu)勢，可以很好地彌補過去信息技術的缺失?！?G+VR”技術，能讓學生不受時空的限制，在數(shù)字化世界里體驗現(xiàn)實生活中難以到達的場景，參與難以面對面參加的活動，通過低延時數(shù)字化通信技術和數(shù)字化硬件設備實現(xiàn)沉浸式教學。例如，江西師范大學附屬中學持續(xù)深入推進“‘傳承贛文化’地域文化與科學探究”特色學校建設，致力于打造“5G+VR”研學基地，創(chuàng)新打造“融研學”模式，促使學生實現(xiàn)全面而有個性的發(fā)展。四、基于5G技術的智慧校園建設任務5G技術引領下的智慧校園建設，要以“互聯(lián)網(wǎng)+”理念為引領，以實施5G智慧校園建設和高清同步課堂直播工程為抓手，不斷優(yōu)化信息化生態(tài)環(huán)境，積極推進教育改革。（一）構(gòu)建科學的教師梯隊建設體系學?？梢蚤_設交流分享活動，提高教師對數(shù)字化工具、數(shù)字化平臺的認識，增強教師學習數(shù)字化工具的信心，營造良好的教研氛圍，幫助教師樹立開放的學習心態(tài)，進一步完善教師教育創(chuàng)新機制。第一，學校要建立“名師庫”，健全教師成長檔案袋，鼓勵教師制定個人年度計劃和五年發(fā)展計劃，確定持續(xù)努力的目標和任務。第二，學校要重視教師之間的團隊合作、共進共學，促進教師之間互相分享、共同學習，互相交流、共同進步。對團隊與個體來說，這樣的分享式學習、啟發(fā)式互動，是雙贏的選擇。第三，學校要搭建交流平臺，讓教師盡顯風采。可以組建名師工作室，將教師卓有成效的教育教學經(jīng)驗在校內(nèi)進行大力宣傳與推廣，形成“墻內(nèi)開花園中香”的良好教研氛圍，同時支持與鼓勵名師參加省內(nèi)外教育教學交流研討活動，實現(xiàn)“百花齊放春滿園”。（二）形成全學科智慧課堂教學案例資源庫學校要堅持以形式創(chuàng)新的深度融合問題為導向，以校園智慧化管理為主線，構(gòu)建基于5G技術的校園管理和在線教學教研實踐，形成全學科智慧課堂教學案例資源庫，為教師教學與研究提供經(jīng)驗借鑒。例如，江西師范大學附屬中學利用南昌、贛州、井岡山等不同地域的獨特民俗風情和豐富的紅色資源，借助5G技術的優(yōu)勢，實現(xiàn)不同地域文化的交融與互動，讓學生更好地傳承中華民族的優(yōu)良傳統(tǒng)。（三）建立協(xié)作共同體，共享優(yōu)質(zhì)教育教學資源信息共享是信息技術時代教育發(fā)展的必然趨勢。5G技術引領下的智慧校園建設，學校要積極與其他學校交流，建立協(xié)作共同體，共享優(yōu)質(zhì)教育教學資源。例如，江西師范大學附屬中學牽頭江西省11個地級市的優(yōu)秀中學組建優(yōu)質(zhì)高