基于5G結合全息投影技術構建未來新型教學模式

唐永樂 湯濤 錢程 陽小蘭

摘要：在5G技術和全息投影技術的結合下，未來新型教學模式突破了傳統直播教學的互動局限性和傳統教室教學的地域局限性。全息投影技術憑借著自身虛實結合、三維立體成像等獨特的創新展現方式結合在5G網絡下超高速、低延遲的信息資源傳輸等特點，為未來新型教學提供有力的保障。在網絡授課教學的發展下，如何將5G結合全息投影構建新型教學是一個值得深究的問題。本文將從5G網絡平臺建設、全息投影虛擬現實交互等方面進行闡述。

關鍵詞：5G;全息投影;遠程教學

中圖分類號：TP393? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）27-0201-02

Abstract：With the combination of 5G technology and holographic projection technology， the new teaching model in the future breaks through the interactive limitations of traditional live-streaming teaching and the regional limitations of traditional classroom teaching.Holographic projection technology， by virtue of its own combination of virtual and real， three-dimensional imaging and other unique innovative presentation methods， combined with the characteristics of ultra-high speed and low delay information resource transmission under 5G network， provides a strong guarantee for the new type of teaching in the future.With the development of network teaching， how to combine 5G with holographic projection to build a new type of teaching is a problem worthy of deep investigation.This paper will elaborate on the construction of 5G network platform， holographic projection virtual reality interaction and other aspects.

Key words： 5G; holographic projection; distance education

1 概論

在疫情防控期間，通過采取教師網上遠程直播教學的方法，對在家隔離而不能上學的廣大學子提供了更加有力的教學保障。但其存在師生互動困難、教學方式單一、學生吸收知識效率低等眾多弊端，隨著高網速、高可靠、可移動、低延遲的5G技術的大規模應用.5G技術結合全息投影將作為未來新型教學模式進入我們的思考當中，因而5G技術結合全息投影將教師教學現場搬到家中已成為可能[1]。教師遠程教學可以通過計算機建模和程序編寫來創建出逼近于現實世界的三維虛擬場景，通過學生端的輸出設備結合5G網絡將教師教學內容實時傳到學生本地，打造出身臨其境的課堂教學環境。全息投影技術能夠改變過去視頻或圖像單一視角的展示方式，既能使老師更加充分全面地介紹展示內容，又能讓同學們置身于虛擬場景中更加深入了解教學展示的畫面，因此提高遠程教學模式中學生吸收知識的效率。現在世界上正處于最大的信息基礎設施（5G）的升級改造項目中，教育不僅僅是為了應對世界的變化，而且也在改變著世界。促進信息技術與學校教育的融合，這無疑是人類未來前進和發展的方向。作為傳統課堂教學模式和網課教學模式的補充與改進，基于5G技術結合全息投影建立起來的未來新型教育模式將會是一場偉大的教育創新。基于此，本文將主要探討關于5G如何結合全息投影技術構建未來新型教學模式。

2 網絡5G平臺建設

5G網絡建設近年來一直都在進行中，但大多集中在一線二線城市，還尚未普及到家家戶戶。相比于4G網絡，5G網絡采用了毫米波技術，具備了更高的頻率，但與4G信號穿透能力相比要更弱。這也就意味著，5G基站的數量需求要比4G基站更多，而現有的5G基站地址資源非常有限，未來5G網絡需要滿足的場景更加雜、性能要求也要更高。為了滿足我國未來5G網絡高容量場景的需求，需要新增大量的5G基站地址，以實現超密集部署。當然這些基站并不是傳統的大基站的地址，而是更多的小體積、低功率的微小基站，因此5G網絡建設需要研究創新型的部署方案;其次，5G想要以超高速的速率傳輸還需要滿足如1000MHz以上的大量的頻率資源。隨著互聯網產業和智能制造推動著5G無線通信技術的快速發展，5G網絡平臺建設正在快速進行中，各行各業將迎來一個全新的時代。在教育方面，5G網絡也將對教師的教學理念、教學方式等產生重大影響，基于5G結合全息投影技術構建的未來新型教學模式，將不斷豐富教育場景的維度，促進教育場景的變革，推動教育改革與教育信息化的進程[2]。

3 全息投影儀連接無線通信

這項技術的展示能讓人有一種物體近在眼前的感覺。這項技術主要應用在舞臺展示、醫院解剖、虛擬游戲、教學應用、藝術表演、科學研究、媒體報道等領域，日本的初音未來便是全球第一個應用了全息投影技術能在舞臺上展示的虛擬歌姬。全息立體投影設備通過干涉原理記錄物體的光波信息，然后經過處理變成全息圖，再由衍射原理再現出來圖像。這種再現出來的圖像非常有立體感，有著很逼真的視覺效果。全息投影設備與無線通信的連接可以更好地展現全息投影圖像，使其應用范圍更廣、作用更大。全息投影設備連接無線通信是由應用服務器發出無線信號，無線信號通過電磁波的方式在空氣中傳播，電磁波是由同相且互相垂直的電場與磁場在空間中衍生發射的震蕩粒子波，傳播速度為光速。無線信號在空氣中傳播，直到無線信號被接收器接收。接收器將接收到的無線信號轉變成電流。接收和發送信號所需要的天線是由全向天線和定向天線組成。因為無線信號在傳播的過程中會受到反射、衍射和散射的影響，所有無線信號會通過很多條不同的路徑到達接收器所在的位置，產生多徑信號。將全息投影儀連接網絡類似于給手機連接網絡。不過前者更具有時代性，從2D圖像到3D圖像的跳躍。