初探5G技術在《三維動畫設計與制作》課程中的應用

陳翔

隨著2020年5G技術的商業化應用，5G將全面影響人們的工作、生活和學習。因此探討5G技術會給教育教學帶來何種機遇和挑戰，以及反思如何應對挑戰，顯得尤為重要。本文中筆者以《三維動畫設計與制作》課程為例來初步探討5G對在教育教學影響及應用。

教育是民族振興、社會進步的基石。中國未來發展、中國夢的實現，關鍵在于人才的培養，而基礎在于教育。習近平總書記在黨的十九大報告中強調，必須把教育事業放在優先位置，加快教育現代化。2018年4月教育部發布了《教育信息化2.0 行動計劃》、2019年2月國務院印發了《中國教育現代化2035》，也相繼強調教育信息化在推動教育現代化過程中的地位和作用。伴隨著教育現代化的不斷深入發展，移動通信技術在也從 1G 發展到5G 。雖然4G移動通信技術所提供的服務已然可以從各個維度滿足人們的對數字化應用需求，但5G從接入方式、波形、編碼等全方位對4G進行了強化，從而擁有了更佳的性能，相對于4G而言體驗速度提升了10-100倍，時延卻只有它的1/5，頻譜效率提升3-5倍，能效提升了100倍。

2020年是5G全面商業化使用的元年，5G所具有的超高數據速率、大規模連接、低時延、高可靠性等特征將會如何滲透、影響到職業院校的具體課程教學中？筆者以《三維動畫設計與制作》課程為例從教學內容、教學方法和教學生態三個維度來初步探討下5G技術給課程教學所帶來的的影響。

1 教學內容應與時俱進并體現前瞻性

《三維動畫設計與制作》是理實一體化課程，也是一門就業課程。該課程在設置之初作為校企合作課程，所針對的是三維動畫及三維游戲企業的模型制作、動畫骨骼綁定及動畫調設崗位，但是隨著科技的發展三維動畫的應用環境和發展方向已然發生了巨大的改變：手機游戲憑借著高交互性和移動性已經替代電腦游戲成為游戲主流，在5G技術高速率、低時延特性下手游的優勢將不斷擴大，市場比重也會越來越高;虛擬現實（VR）、增強現實（AR）和混合現實（MR）技術在教育教學、建筑漫游等領域已經得到廣泛使用;國內的動畫電影已經從注重場景、動作向追求畫面效果發展，在5G時代隨著4K等高質量視頻技術不斷普及，特效將成為評判動畫優劣的重要依據;企業所承接項目的綜合性越來越強，各學科的交叉度越來越高。

隨著5G技術的廣泛深入的應用，以上方面所展現出的特點將越來越突出，進而對課程教學內容的數量和質量都提出了更高的要求。為此筆者將從以下幾個方面對課程進行優化，力求課程能順應科技發展，保障學生就業競爭力：修改課程教學大綱，增加手游模型模塊，完善建筑漫游模塊在其中添加虛擬現實和增強現實內容，同時對特效模塊提升深度與廣度等;制定年度實施性教學計劃時，課程的授課學期由2個學期增加到3個學期總課時量增加50%;在工學交替實施方案中添加手機游戲崗位、特效崗位和虛擬現實崗位，與校企合作企業共同制定對應崗位內容和崗位標準并確保學生在企業崗位中實操鍛煉;設置的實訓項目應有前瞻性始終和最新的技術同步，也要有獨立性，以便在后期更換項目時以減小相互影響，同時還要注意項目的綜合性，必要時可由多門課程來共同設置，培養學生綜合應用能力--例如“網上博物館”項目中除了本課程之外，還可能設計到《C語言》、《后期制作》、《平面設計》等多門課程的教學內容。

2 基于5G的智能技術及其教育應用

教學的目標是完成對學習內容的傳授、并基于學習者與內容和教學過程的反饋提供交互性的支持。在此過程中 5G 可以發揮重要作用：

2.1 遠程教學--通過雙師課堂、全息技術改善學習體驗，破解時間、空間距離

雙師課堂：它是遠程教學的主要場景，雙師型課堂可以解決校企合作中企業技術人員進課堂的難題，目的是為了促進校企深度融合。在與動畫制作及游戲開發企業合作過程中發現這些企業都存在著追逐優惠政策和政府支持的特點，它們的物理地址是靈活機動的，為確保校企合作的長期有效可利用5G網絡高帶寬、低時延等特性，實現可移動的靈活開課，隨需隨用。同時可以支撐4K高清傳輸低時延互動的課堂應用，有效的解決了雙師的交互問題，為雙師課堂的穩定發展提供了技術保證。

遠程全息課堂：《三維動畫設計與制作》課程實訓設備種類多、單價高，對于單個學校完整采購是存在一定難度的。校校之間可以分塊采購相關設備設施，通過虛擬現實、增強現實技術，以全息投影的方式，將不同實訓設備的操作技法及教學內容通過裸眼3D的效果呈現在遠端聽課學生面前。在5G通信技術的支持下，全息投影課堂實現了多校（地區）共享優質資源，同時，它還實現了不改變師生交互習慣的遠程教學，師生的適應性強。

2.2 互動教學--通過提供低延時、高速率的反饋促進教學效果的提升

在傳統的各種類型、布局的智慧課堂中，將其中的軟硬件設備由有線網絡，WIFI、藍牙等網絡承載改為5G網絡承載，利用5G的特點讓師生在安全可靠、穩定持續等層面有新的體驗。通過5G網絡可以實現實時采集學生書寫內容，教師可以即時獲知學生的答題內容、進度和結果，幫助教師及時發現學習問題，掌握學生的思考過程和理解掌握程度，讓后續教學更有預見性和針對性從而提升教學效率。

2.3 AR/VR教學-通過模擬實驗環境和實驗過程促進沉浸式的體驗

教學過程中將AR/VR教學內容上傳至云端，利用云端超強的計算能力實現AR/VR應用的運行、展示和控制，通過5G網絡實施并將AR/VR畫面和音效傳至終端。將單調乏味的文字知識變為可觀察和交互的虛擬事物，相比較傳統教學而言AR/VR有以下特點：三維教學內容更加直觀，互動性和參與性強，可實現主動的交互式學習，減小教學中的風險，可實現教育資源的平等化。

3 5G助力構建智能教育新生態

3.1 5G助力區塊鏈讓創作更安全，評價更公平

區塊鏈是按照時間順序排列的數據塊結構，具有分散性、可靠性、數據共享、安全性等特點。在教育應用中它的潛能，可能不是技術本身的廣泛使用而是技術特點所激發的。《三維動畫設計與制作》能力考查是過程化考核，考核中對完成作品過程每一個細節的追蹤十分不易，區塊鏈技術可杜絕考核過程中“借鑒”和“搭便車”現象。即每個學生可以向平臺提交作品并保存于自身賬號中，智能合同將審核學生的作品而結果將被記錄成塊。而考核過程中的非原創行為都將被保存到塊中成為評價的證據。5G技術下的高速度、低時延的特點可助力區塊鏈技術與教育更好的融合，實現創作過程更安全，教學評價更公平。

3.2 “5G+課堂”實現人性化教學

通過課堂5G+IOT全覆蓋式的網絡，實現課堂物物互聯（學生活動軌跡、學習進度、情緒控制和作品完成進度等），使課堂管理變得更加智慧。在智慧課堂里可以實現5G數據傳輸，人臉打卡，通過大數據分析形成學生的學習情況、身體情況和情緒情況等，讓教師的教學個性化和針對性，從而構建一個高效、科學、智能的智慧課堂生態體系。

3.3 5G助力實現線上教學環境優質化;

在4G網絡的環境下在線學習由于時間、空間或其他技術缺陷，無法為學生提供動態重組、多模態的學習資源和環境。而在5G超高速網絡中，電子書籍、慕課、操作模擬機等學習資源、設備會更加流暢、清晰并提供更多交互性。“5G+AI”會產生疊加效應，在提升在線教學的內涵同時也將提高學生學習的選擇性和自主性，讓學生能建立屬于自己的“圖書館”和“實訓室”。

4 結束語

我們必須意識到5G技術在互聯網+教學中作用的討論并沒有形成定論，這也說明目前對5G技術的了解、掌握和預測存在著未知項，我們不能簡單的用“拿來主義”的方法直接應用于教育教學，我們要在推進教育現代化的同時避免“科技黑洞”產生的“吸附吞噬”現象發生。我們應牢記教育教學應有的敬畏與初心，充分體現教師在課堂上的主導作用，駕馭并引導5G技術等教育科技尊崇和維護教育公平第一基本基本教育倫理，辦好讓人民滿意的教育。

（作者單位：常州交通技師學院）