基于5G技術(shù)的中學(xué)智慧校園建設(shè)與應(yīng)用

摘

要：智慧校園的建設(shè)是教育信息化的重要內(nèi)容，5G技術(shù)是當(dāng)前建設(shè)智慧校園的關(guān)鍵技術(shù)，能推動(dòng)傳統(tǒng)數(shù)學(xué)化校園建設(shè)向智慧化校園建設(shè)邁進(jìn)。本文以江西師范大學(xué)附屬中學(xué)“5G+智慧校園”為例，介紹了5G技術(shù)在智慧校園建設(shè)中的創(chuàng)新應(yīng)用。“5G+IoT”能實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)、無線網(wǎng)全覆蓋和智慧校園平臺(tái)統(tǒng)一管理，因此，學(xué)校要整合人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)，推進(jìn)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(guān)鍵詞：5G技術(shù)

智慧校園

融合創(chuàng)新黨的十九大報(bào)告特別強(qiáng)調(diào)，要以教育信息化全面推動(dòng)教育現(xiàn)代化，全面提升教育品質(zhì)，構(gòu)建新時(shí)代教育的新生態(tài)，明確了信息技術(shù)驅(qū)動(dòng)教育綜合改革的重要作用。在此背景下，學(xué)校要利用數(shù)字化平臺(tái)，激發(fā)教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展的內(nèi)生動(dòng)力，推動(dòng)教育方式革新、教育內(nèi)容創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)教育的深層次變革，從而為學(xué)校可持續(xù)發(fā)展賦能，為社會(huì)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(shù)的發(fā)展提供了政策支持，打開了5G技術(shù)發(fā)展與體系建設(shè)的新局面。將5G技術(shù)運(yùn)用到智慧校園的建設(shè)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(dòng)力。本文以江西師范大學(xué)附屬中學(xué)智慧校園建設(shè)為切入點(diǎn)，探究了5G技術(shù)在智慧校園建設(shè)過程中的實(shí)際應(yīng)用，具有重要的示范作用。一、5G技術(shù)概述第五代移動(dòng)通信技術(shù)（簡稱“5G技術(shù)”）是最新一代蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)，具有鏈接速率高、信號(hào)延時(shí)小、場景連接能力強(qiáng)的特點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、物互聯(lián)互通的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。與第四代移動(dòng)通信技術(shù)相比，第五代移動(dòng)通信技術(shù)的安全性、可靠性、時(shí)效性、傳輸質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)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(gè)，占全球60%以上，是目前全球規(guī)模最大、技術(shù)最先進(jìn)的5G獨(dú)立組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。2020年突發(fā)的新冠疫情，讓教育教學(xué)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(shí)戰(zhàn)演練，大部分學(xué)校都采用了線上教學(xué)的方式。5G技術(shù)憑借自身的優(yōu)勢，給用戶提供了更豐富的使用體驗(yàn)。5G技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，使信息技術(shù)與教育教學(xué)不斷深入融合，對(duì)推動(dòng)教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型、發(fā)展智慧教育、推進(jìn)教育教學(xué)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(shè)，要求學(xué)校緊扣5G發(fā)展規(guī)劃要求，規(guī)劃建設(shè)有線網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)、“5G+IoT物聯(lián)網(wǎng)”全覆蓋的融合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，整合人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)5G技術(shù)在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)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(duì)學(xué)校的硬件設(shè)施要求較高。學(xué)校要部署千兆有線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)校園全覆蓋，滿足全校教師辦公、教學(xué)網(wǎng)絡(luò)寬帶需要，實(shí)現(xiàn)無線泛在網(wǎng)絡(luò)高速連接。同時(shí)，學(xué)校還要組織教師進(jìn)行信息化應(yīng)用培訓(xùn)，提升全校教師信息技術(shù)應(yīng)用水平，推動(dòng)信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)的深度融合。（二）“5G+AI智慧食堂”學(xué)校智慧食堂借助AI人臉識(shí)別技術(shù)，可以快速完成就餐刷臉支付，解決了傳統(tǒng)刷卡消費(fèi)容易出現(xiàn)的忘卡、丟卡、盜刷以及長時(shí)間排隊(duì)等問題。家長也可以通過手機(jī)實(shí)時(shí)了解孩子在校的就餐消費(fèi)情況，大數(shù)據(jù)分析還能為每個(gè)學(xué)生定期輸出營養(yǎng)報(bào)告。（三）“5G+物聯(lián)網(wǎng)”“5G+物聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)師生考勤、定位的記錄，優(yōu)化校園訪客管理，實(shí)現(xiàn)人員出入智能化記錄，對(duì)校園停車場進(jìn)行智能管理、對(duì)周邊環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，方便學(xué)校以更加精細(xì)和動(dòng)態(tài)的方式實(shí)現(xiàn)校園環(huán)境管理。（四）智慧校園云平臺(tái)學(xué)校應(yīng)打造統(tǒng)一的校園管理平臺(tái)，通過統(tǒng)一身份認(rèn)證，將采集的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，全面助推校園智能化管理。同時(shí)，建設(shè)基于5G技術(shù)的4K高清低時(shí)延教學(xué)直播系統(tǒng)，充分利用5G網(wǎng)絡(luò)的增強(qiáng)移動(dòng)寬帶特性（eMBB）、大規(guī)模機(jī)器類通信服務(wù)（mMTC）和超可靠低時(shí)延傳輸能力（uRLLC）等特性，為師生提供優(yōu)質(zhì)、便捷、實(shí)時(shí)的互動(dòng)學(xué)習(xí)體驗(yàn)，利用視頻會(huì)議系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程研討，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)教研新模式。三、“5G+教育教學(xué)”學(xué)校要以素養(yǎng)為導(dǎo)向、以理論為先導(dǎo)、以技術(shù)為支撐、以能力提升為保障，做好頂層設(shè)計(jì)，分步組織實(shí)施，有序推進(jìn)5G智慧校園的建設(shè)，培養(yǎng)“知行合一，具有責(zé)任擔(dān)當(dāng)、家國情懷的新時(shí)代中學(xué)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(hào)。從2021年秋季開始，全省高一年級(jí)全面實(shí)施新課程、使用新教材，各項(xiàng)頂層設(shè)計(jì)自上而下展開。例如，江西師范大學(xué)附屬中學(xué)以“落實(shí)立德樹人、彰顯附中特色、形成示范引領(lǐng)”為建設(shè)理念，以“一核六翼一體”為目標(biāo)，基于5G、人工智能等技術(shù)，通過多樣化數(shù)據(jù)采集終端，跟蹤和監(jiān)測教與學(xué)的全過程，推動(dòng)“5G+綜合評(píng)價(jià)”。（二）“5G+紅色教育”“加強(qiáng)紅色教育，傳承紅色基因”是學(xué)校教育的重要內(nèi)容。“5G+紅色教育”，學(xué)校應(yīng)關(guān)注學(xué)生的多彩生活，貼近學(xué)生的視角，發(fā)散學(xué)生的思維，激發(fā)學(xué)生的求知欲，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考、積極動(dòng)手，在探究、解決問題的過程中獲得新的知識(shí)?；?G技術(shù)的紅色教育，教師可以將課堂遷移到紅色景點(diǎn)現(xiàn)場，利用“5G+4K”高清同步課堂直播的方式，開展移動(dòng)直播式的現(xiàn)場體驗(yàn)教學(xué)。例如，江西師范大學(xué)附屬中學(xué)利用5G技術(shù)，為新疆克州第二中學(xué)、井岡山東上學(xué)校等省內(nèi)外共同體學(xué)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(xué)”5G信息技術(shù)環(huán)境下的智慧教學(xué)，硬件與軟件設(shè)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(xué)生的5G終端設(shè)備等已經(jīng)成為標(biāo)配?！爸腔劢虒W(xué)”是以5G技術(shù)為基礎(chǔ)、以企業(yè)微信平臺(tái)為載體、以人工智能為輔助、以云計(jì)算輔助分析技術(shù)為支撐的教學(xué)模式。這種教學(xué)模式深度融合和創(chuàng)新應(yīng)用教學(xué)資源，通過數(shù)字化載體，能充分發(fā)揮教師教學(xué)的主觀能動(dòng)性，將單向的知識(shí)傳授轉(zhuǎn)變?yōu)殡p向討論、多向互動(dòng)，提供了個(gè)性化教學(xué)、情境化教學(xué)和混合式教學(xué)等教學(xué)方式，能促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。同時(shí)，在教學(xué)中，教師可以根據(jù)學(xué)生的實(shí)時(shí)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，及時(shí)調(diào)整教學(xué)方式與教學(xué)側(cè)重點(diǎn)，讓學(xué)生可以開展高質(zhì)量、個(gè)性化的自主學(xué)習(xí)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的“教”與智慧化的“學(xué)”。以化學(xué)學(xué)科教學(xué)為例，《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》提出，聚焦學(xué)科育人方式的轉(zhuǎn)變，深化化學(xué)課堂教學(xué)改革；倡導(dǎo)“做中學(xué)、用中學(xué)、創(chuàng)中學(xué)”，開展項(xiàng)目式學(xué)習(xí)和跨學(xué)科綜合實(shí)踐活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的全面發(fā)展?；诖?，學(xué)校教研組應(yīng)以信息技術(shù)為基礎(chǔ)，積極探索指向深度學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)模式，通過還原真實(shí)的生活情境，培養(yǎng)學(xué)生識(shí)別現(xiàn)象、提出假設(shè)、思考與解決化學(xué)問題的能力，培育學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。例如，在學(xué)生學(xué)習(xí)了如何制備氧氣，掌握了質(zhì)量守恒定律和化學(xué)方程式的計(jì)算后，教師可以以“制作簡易制氧機(jī)”為任務(wù)，開展項(xiàng)目式教學(xué)，啟發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考、分析探索，研究制氧機(jī)的制作過程，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用化學(xué)專業(yè)知識(shí)解決生活問題的能力，幫助學(xué)生建構(gòu)初中化學(xué)核心知識(shí)體系。同時(shí)，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(xué)校師生同步上課，并與云課堂中的學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)交流，提升教育效果。在“5G+智慧教學(xué)”的環(huán)境下，學(xué)校應(yīng)定期或不定期組織各學(xué)科教研組開展智慧課堂名師示范課、智慧課堂優(yōu)秀教學(xué)資源展示等活動(dòng)，推進(jìn)智慧課堂教學(xué)經(jīng)驗(yàn)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(xué)的新常態(tài)。例如，2020年，江西師范大學(xué)附屬中學(xué)動(dòng)員全體師生，充分利用智慧課堂平臺(tái)、騰訊會(huì)議平臺(tái)、企業(yè)微信平臺(tái)，開設(shè)直播課，進(jìn)行課后答疑，實(shí)現(xiàn)“停課不停教，停課不停學(xué)”。（四）“5G+VR”VR全稱是VirtualReality，中文翻譯是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，是虛擬和現(xiàn)實(shí)的結(jié)合，可以為人們創(chuàng)建基于數(shù)字的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境。VR是一種視覺呈現(xiàn)技術(shù)，需要高速寬帶作為支持。5G技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)信息傳輸中的獨(dú)特優(yōu)勢，可以很好地彌補(bǔ)過去信息技術(shù)的缺失?！?G+VR”技術(shù)，能讓學(xué)生不受時(shí)空的限制，在數(shù)字化世界里體驗(yàn)現(xiàn)實(shí)生活中難以到達(dá)的場景，參與難以面對(duì)面參加的活動(dòng)，通過低延時(shí)數(shù)字化通信技術(shù)和數(shù)字化硬件設(shè)備實(shí)現(xiàn)沉浸式教學(xué)。例如，江西師范大學(xué)附屬中學(xué)持續(xù)深入推進(jìn)“‘傳承贛文化’地域文化與科學(xué)探究”特色學(xué)校建設(shè)，致力于打造“5G+VR”研學(xué)基地，創(chuàng)新打造“融研學(xué)”模式，促使學(xué)生實(shí)現(xiàn)全面而有個(gè)性的發(fā)展。四、基于5G技術(shù)的智慧校園建設(shè)任務(wù)5G技術(shù)引領(lǐng)下的智慧校園建設(shè)，要以“互聯(lián)網(wǎng)+”理念為引領(lǐng)，以實(shí)施5G智慧校園建設(shè)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(jìn)教育改革。（一）構(gòu)建科學(xué)的教師梯隊(duì)建設(shè)體系學(xué)校可以開設(shè)交流分享活動(dòng)，提高教師對(duì)數(shù)字化工具、數(shù)字化平臺(tái)的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)教師學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)心態(tài)，進(jìn)一步完善教師教育創(chuàng)新機(jī)制。第一，學(xué)校要建立“名師庫”，健全教師成長檔案袋，鼓勵(lì)教師制定個(gè)人年度計(jì)劃和五年發(fā)展計(jì)劃，確定持續(xù)努力的目標(biāo)和任務(wù)。第二，學(xué)校要重視教師之間的團(tuán)隊(duì)合作、共進(jìn)共學(xué)，促進(jìn)教師之間互相分享、共同學(xué)習(xí)，互相交流、共同進(jìn)步。對(duì)團(tuán)隊(duì)與個(gè)體來說，這樣的分享式學(xué)習(xí)、啟發(fā)式互動(dòng)，是雙贏的選擇。第三，學(xué)校要搭建交流平臺(tái)，讓教師盡顯風(fēng)采?？梢越M建名師工作室，將教師卓有成效的教育教學(xué)經(jīng)驗(yàn)在校內(nèi)進(jìn)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(shí)支持與鼓勵(lì)名師參加省內(nèi)外教育教學(xué)交流研討活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)“百花齊放春滿園”。（二）形成全學(xué)科智慧課堂教學(xué)案例資源庫學(xué)校要堅(jiān)持以形式創(chuàng)新的深度融合問題為導(dǎo)向，以校園智慧化管理為主線，構(gòu)建基于5G技術(shù)的校園管理和在線教學(xué)教研實(shí)踐，形成全學(xué)科智慧課堂教學(xué)案例資源庫，為教師教學(xué)與研究提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。例如，江西師范大學(xué)附屬中學(xué)利用南昌、贛州、井岡山等不同地域的獨(dú)特民俗風(fēng)情和豐富的紅色資源，借助5G技術(shù)的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)不同地域文化的交融與互動(dòng)，讓學(xué)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(xué)資源信息共享是信息技術(shù)時(shí)代教育發(fā)展的必然趨勢。5G技術(shù)引領(lǐng)下的智慧校園建設(shè)，學(xué)校要積極與其他學(xué)校交流，建立協(xié)作共同體，共享優(yōu)質(zhì)教育教學(xué)資源。例如，江西師范大學(xué)附屬中學(xué)牽頭江西省11個(gè)地級(jí)市的優(yōu)秀中學(xué)組建優(yōu)質(zhì)高