5G時代下AR/VR技術在教育教學中的應用

臧凱莉 崔琰

摘要：2019年四月，中國移動根據5G技術在教育領域的發展發布了《5G+智慧教育白皮書》，其中指出5G教育有三大優勢：網絡承載統一、超高帶寬、速率更快延時更低，這將加速教育與AR/VR技術的深度融合，解決教育形式單一、教育效率低下、教育資源不平衡等問題。

關鍵詞：5G;AR;VR;教學

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A 文章編號：（2021）-08-480

在5G技術下，科學技術與智能制造的發展愈加重要，作為為經濟社會培養高素質技能型人才的教育，必須更加注重培養學生的創新能力與實操能力，而這些能力的培養離不開現代教育技術與手段的運用。VR/AR技術的發展已經預示了現代教育方式變革的到來，這也為教育改革找到了很好的切入點，“AI與VR+教育”與物聯網、大數據等技術相互融合發展，讓人工智能模擬“人的思維方式”，可以更好的輔助老師教學和學生學習，提高學生學習效率。在此背景下，積極探索教學新模式——借助虛擬現實技術，為學生創建真實的學習情境，提供生動的交互體驗，促使學生能夠學會觀察、探索，不斷開展實驗，加深學生對知識的理解與認知，激發學生的學習興趣。

一、5G通信技術的特點

3月24日，工信部印發《關于推動5G加快發展的通知》（以下簡稱《通知》）?！锻ㄖ窂募涌?G網絡建設部署、豐富5G技術應用場景、持續加大5G技術研發力度、著力構建5G安全保障體系等幾方面，闡述了推動5G加快發展的具體部署。之所以要大力加強5G技術的建設是因為它有以下優點：

（一）極高的速率：其峰值理論傳輸速度可達每秒數十GB，比4G網絡的傳輸速度快數百倍。只需幾秒就可下載一部高清電影，能夠滿足消費者對AR/VR等更高網絡體驗的需求。

（二）極大的容量：廣域物聯網仍處于萌芽，但5G能夠把功耗降下來通過使終端更加省電，，讓大部分物聯網產品一周充一次電，甚或一個月充一次電，就能大大改善用戶體驗，促進物聯網產品的快速普及。使用非正交多址技術以支持更多的終端接入。

（三）極低的時延：LET網絡出現時，時延在100ms以內;5G網絡的出現會降到更低，從而為更多對時延要求極致的應用提供生長土壤。

中國信息通信研究院副院長王志勤在解讀該《通知》時表示，加快5G建設及應用有利于拓展新型消費，對于每個領域將會帶來巨大的變革，同樣在教育領域將會對學習者的學與教師的教產生翻天覆地的變化，為教學方式的創新打下基礎。 目前5G技術已經具備一定的規模，未來隨著5技術的不斷進步，將會給教育領域帶來更多的變革。

二、AR/VR教育的優勢

如今，虛擬現實技術已經成為促進教育發展的一種新型教育手段。利用虛擬現實技術可以幫助學生打造生動、逼真的學習環境，使學生通過真實感受來增強記憶，相比于被動性灌輸，利用虛擬現實技術來進行自主學習更容易讓學生接受，這種方式更容易激發學生的學習興趣，其優勢有以下幾點：

（一）交互性：可以讓學生和習通進行交互，印象更深刻。

（二）展示效果好：比如實驗可以慢放;可以讓學生“縮小”，從分子角度觀察實驗;也可以把學生“放大”，觀察浩瀚宇宙。

（三）安全性高：涉及到高熱、強酸的化學實驗，可以避免一些實驗中的危險。

（四）代入感強：由于是全景第一人稱視角，VR/AR獨有的魔力會讓場景變得更加可信。如果課程設計帶有故事性，或者奇妙場景，那么VR/AR中會比在電腦屏幕上操作更加讓學生覺得身臨其境。

三、5G時代下AR/VR實訓和沉浸的教育可行性

5G技術的發展對AR/VR技術在教育領域的應用產生了巨大的影響，促進了A虛擬現實技術與教育的融合?！耙獙W習好，需要借助技術，而借助技術更需要具體思維。借助技術的思維方式比借助技術更重要?！笔锥紟煼洞髮W教育學院教授、教育技術學專業負責人方海光在論壇中指出了技術與學習的關系。

課堂操作事學生掌握知識、反饋知識的一個重要環節，但是傳統的多媒體課件教學，使教師與學生直接交流的機會變少，沒能實現讓學生有一種自身的體驗，只是老師在機械的傳達知識，這種教學模式沒有太大的吸引力，無法吸引學生的注意;最重要的是，學生缺少了主動參與學習過程的機會，缺少了應有的思維與語感訓練，教師不能因材施教，師生難以情感表達。從學生的知識學習途徑來看，傳統教育是學生被動式地從老師的講課中獲取知識，這種方式讓學習變得乏味，如果學生主動性、積極性不足，往往不能獲得好的學習效果，也很難更好地對意境、圖形空間構造展開想象。而結合了VR的教育方式，通過其沉浸性、交互性和空間性的特點，讓學生全身心的投入到計算機構造的三維虛擬環境中。通過視覺、聽覺和行為交互去感知該環境，增強學生興趣度、想象力。

AR/VR技術的加持一方面是教學形式的升級、另一方面是學生學習軟件的豐富。AR/VR讓學生在課堂上獲得遨游太空、深潛海底、穿梭古今的能力，學生可以根據自我的主觀選擇來與場景進行交互，這改變了以往的單項知識輸出形式，激發學生的好奇心，并發揮學生的創意。除了知識和信息上的直觀感知與獲取，AR/VR技術通過模擬真實環境，讓學生進行模擬操作，這對一些在實際操作中成本較高、或較大危險性的職業教育領域中有廣泛的應用前景。其次，AR/VR技術讓學生可以自我動手去進行內容的設計，如三維空間繪畫、化學物理實驗、AR/VR模擬電影拍攝等等。AR/VR帶給學生的自主性會不斷強化學生的認知能力，同時解決各種專業學生的興趣和注意力的問題。

結語

在5G時代背景下，AR/VR技術迅速發展，在教育領域的應用越來越廣泛，正以一種全新的方式變革著傳統教育，不斷推出形式、新產品，加大與傳統教育的深度融合，為傳統教育升級提供創新的動力，營造出的沉浸式環境，讓課堂“活起來”，在提升學生學習體驗、激發學生學習興趣的同時，打破了傳統的教學局限，促進可視化思維發展。

由此可見，5G時代下AR/VR實訓和沉浸的教育是具有可行性。虛擬現實技術與教育相結合的教育模式打破了傳統教學中以內容為主的想法;引進虛擬現實技術不僅可以高效傳授教學內容，還可以利用自身核心特點，顛覆原來的內容，發展為內容和技術高度融合之后的“新內容”，在保證教學成果的基礎上，極大的節約了教學成本。

2020年省級大學生創新創業訓練計劃項目：5G時代下VR/AR實訓和沉浸的教學，項目編號：S202013324017

山東協和學院 山東 濟南 250000