“一帶一路”基于衛(wèi)星通信的在線教育系統(tǒng)與示范應(yīng)用

文 | 劉穎 陳付亮 薛超 王新榮

航天恒星科技有限公司

一、引言

2013年9月和10月，我國提出了建設(shè)“新絲綢之路經(jīng)濟帶”和“21世紀海上絲綢之路”的合作倡議，簡稱“一帶一路”。依靠我國與有關(guān)國家既有的雙多邊機制，借助既有的、行之有效的區(qū)域合作平臺，旨在沿線國家和地區(qū)合力打造平等互利、合作共贏的新理念、新藍圖、新途徑和新模式，促進世界和平發(fā)展。

“一帶一路”涉及65個國家和地區(qū)，覆蓋人口43億，約占全球63%；生產(chǎn)總值約23億美元，約占全球29%。涉及沿線各國國情差異巨大，經(jīng)濟規(guī)模、文化背景、社會生活、政治制度各異，很多國家的經(jīng)濟自二戰(zhàn)以來沒有大幅發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施落后，信息互聯(lián)互通設(shè)施薄弱，而且部分國家內(nèi)部因素復(fù)雜，推動“一帶一路”向前發(fā)展存在較多困難。提升“一帶一路”沿線國家和地區(qū)的教育水平，促進人民素質(zhì)提高，意義重大。

教育交流合作是“一帶一路”的重要內(nèi)容，是提升沿線國家文化、教育水平的重要目標。在該背景下，面向“一帶一路”沿線國家和地區(qū)的在線教育應(yīng)用需求隨之而生，全面深入地融合現(xiàn)代信息技術(shù)、多媒體技術(shù)、衛(wèi)星通信、智慧終端等技術(shù)，尤其借助衛(wèi)星通信技術(shù)的優(yōu)勢，建設(shè)“一帶一路”基于衛(wèi)星通信的在線教育系統(tǒng)，形成一個智能化、物聯(lián)化、自適應(yīng)的智慧教學(xué)模式，改變?nèi)藗兊纳睿苿咏逃蚍涸趯W(xué)習(xí)發(fā)展。為沿線國家和地區(qū)提供長期、穩(wěn)定的在線教育服務(wù)，共享優(yōu)秀教育資源，均衡教育發(fā)展，減少城鄉(xiāng)差異，使得越來越多的人有平等的學(xué)習(xí)機會，培養(yǎng)優(yōu)秀人才，推進“一帶一路”教育事業(yè)發(fā)展。

二、“一帶一路”沿線國家和地區(qū)亟需在線教育支持

建設(shè)“一帶一路”區(qū)域基于衛(wèi)星通信的在線教育系統(tǒng)，通過與“一帶一路”沿線國家和地區(qū)開展緊密的雙邊和多邊技術(shù)與應(yīng)用合作，并開展示范應(yīng)用，可以滿足“一帶一路”沿線國家和地區(qū)的在線教育應(yīng)用需求。

1. 基礎(chǔ)教育均衡亟需在線教育支持

“一帶一路”沿線國家和地區(qū)基礎(chǔ)教育信息化發(fā)展有明顯的地區(qū)性差異，西亞非地區(qū)基礎(chǔ)教育建設(shè)和應(yīng)用方案總體水平高于其他地區(qū)，南亞地區(qū)總體情況堪憂。“一帶一路”沿線國家和地區(qū)基礎(chǔ)教育信息化發(fā)展有明顯的國家間的差異，新加坡、香港和格魯吉亞基礎(chǔ)教育發(fā)展良好，柬埔寨、菲律賓、緬甸、尼泊爾和斯里蘭卡等基礎(chǔ)教育薄弱，中國的教育水平中等偏上。

沿線國家和地區(qū)基礎(chǔ)教育上差異很大，互補性很強。借鑒和學(xué)習(xí)教育信息化發(fā)展情況良好的國家經(jīng)驗，針對中小學(xué)學(xué)校地理位置分散，教育資源不能有效互聯(lián)共享，導(dǎo)致教育資源不平衡，尤其偏遠地區(qū)學(xué)生學(xué)習(xí)資源缺乏、學(xué)校學(xué)習(xí)渠道單一、學(xué)生受教育水平匱乏等問題，應(yīng)構(gòu)建“一帶一路”基礎(chǔ)教育聯(lián)盟，為基礎(chǔ)教育搭建基于衛(wèi)星的在線教育資源平臺，共享優(yōu)秀教育資源，加強學(xué)校、教師和學(xué)生之間的交流溝通，著力解決區(qū)域發(fā)展不均衡現(xiàn)象，確保能讓偏遠地區(qū)的孩子也獲得優(yōu)秀的教育資源，實現(xiàn)學(xué)生能參加優(yōu)秀課程的實時直播和自主點播課程等教學(xué)活動，規(guī)模化提升邊遠地區(qū)農(nóng)村學(xué)校的教學(xué)質(zhì)量。

2. 高等教育互聯(lián)互通亟需在線資源共享平臺支持

我國教育部印發(fā)的《推進共建“一帶一路”教育行動》通知中，合作重點即為“開展教育互聯(lián)互通合作”，推進“一帶一路”優(yōu)質(zhì)教育資源共享。

“一帶一路”沿線教育整體發(fā)展水平并不低，其歷史悠久，文化豐富，人類歷史上的重要文明絕大部分誕生在“一帶一路”區(qū)域。目前“一帶一路”沿線國家和地區(qū)高等教育水平如下：新亞歐大陸橋經(jīng)濟走廊沿線主要為前社會主義國家，整體進入了普及化階段，但其競爭力不強。2019年QS全球大學(xué)排名，進入全球前200名的只有莫斯科國立大學(xué)。中亞西亞經(jīng)濟走廊沿線，教育發(fā)展差距較大。其中，海灣地區(qū)高等教育近年發(fā)展快，水平高，以色列、沙特阿拉伯和阿聯(lián)酋部分高校競爭力上升很快；戰(zhàn)亂地區(qū)，如敘利亞和也門，教育則出現(xiàn)了嚴重倒退。東南亞和南亞地區(qū)，教育發(fā)展不均衡。一部分國家處于高等教育精英化階段，如柬埔寨、老撾、緬甸、孟加拉國等。絕大部分國家剛剛邁入高等教育大眾化階段，發(fā)展?jié)摿薮蟆Ｉ贁?shù)國家如新加坡、馬來西亞的部分高校在全球非常具有競爭力。

基于上述分析，當前由于國家政策、經(jīng)濟發(fā)展、教育環(huán)境等各種因素存在差異，在“一帶一路”國家和地區(qū)之間存在高等教育資源嚴重不均衡，團結(jié)“一帶一路”沿線國家和地區(qū)，互相借鑒先進教育經(jīng)驗，形成優(yōu)秀資源共享、合作眾多、交流活躍、關(guān)系密切、攜手發(fā)展的新局面至關(guān)重要。利用基于衛(wèi)星通信的在線教育系統(tǒng)，全范圍覆蓋“一帶一路”沿線國家和地區(qū)，全面推動各國高等教育提速發(fā)展。同時，支持聯(lián)合國教科文組織建立“一帶一路”范圍學(xué)歷互認機制，實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)學(xué)歷學(xué)位互認，為“一帶一路”沿線國家和地區(qū)提供高素質(zhì)的人才。

3. 開展人才職業(yè)教育培養(yǎng)亟需在線教育支持

《國務(wù)院辦公廳關(guān)于深化產(chǎn)教融合的若干意見》明確指出，鼓勵職業(yè)教育參與配合“一帶一路”建設(shè)和國際產(chǎn)能合作，為沿線各國專項培養(yǎng)行業(yè)領(lǐng)軍人才和優(yōu)秀技能人才。

“一帶一路”國家和地區(qū)普遍存在職業(yè)教育發(fā)展落后，大部分技能傳授都是通過“師父帶徒弟”的方式，優(yōu)秀的職業(yè)技能或者經(jīng)驗無法傳承；沿線國家和地區(qū)之間教育資源不平衡現(xiàn)象仍然比較嚴重，尤其優(yōu)質(zhì)師資力量配置不均衡，導(dǎo)致教育機會不均衡。同時，一批重大工程和國際產(chǎn)能合作項目相繼在沿線國家和地區(qū)落地和發(fā)展，沿線大規(guī)模產(chǎn)能合作受到當?shù)馗咚刭|(zhì)技術(shù)人員短缺的困擾，中國職業(yè)教育走出去可以支撐“一帶一路”建設(shè)對技術(shù)技能人才的需求，為沿線國家培養(yǎng)本土化產(chǎn)業(yè)建設(shè)人才，構(gòu)建經(jīng)濟和文化互通的局面。

基于衛(wèi)星通信在線教育助力職業(yè)教育，鼓勵職業(yè)發(fā)展領(lǐng)先的國家和地區(qū)共享優(yōu)秀資源，分享職業(yè)經(jīng)驗、職業(yè)實踐技能和職業(yè)精神，為缺少專業(yè)技能的國家和地區(qū)培養(yǎng)職業(yè)技能專業(yè)人才。在“一帶一路”沿線國家和地區(qū)培養(yǎng)本地化專業(yè)技術(shù)人才，支持建設(shè)重大工程和國際產(chǎn)能合作項目快速落地，為“一帶一路”沿線國家和地區(qū)帶來一定的經(jīng)濟效益，推進“一帶一路”沿線產(chǎn)教協(xié)同，促進“一帶一路”國家和地區(qū)經(jīng)濟建設(shè)。

三、基于衛(wèi)星通信的在線教育系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容

基于衛(wèi)星通信的在線教育系統(tǒng)由服務(wù)平臺、直播互動教室、傳輸平臺和遠程教育點組成，其建設(shè)內(nèi)容如圖1所示。基于衛(wèi)星通信的在線教育系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

圖1 基于衛(wèi)星通信的在線教育系統(tǒng)組成

服務(wù)平臺即是在線教育后臺中心，包括數(shù)據(jù)中心和應(yīng)用軟件。數(shù)據(jù)中心為服務(wù)平臺提供硬件環(huán)境支撐。應(yīng)用軟件構(gòu)建資源豐富的課程資源共享平臺，組建和開展各項直播教學(xué)活動，實現(xiàn)師生實時視頻互動，對教學(xué)過程中搜集到的數(shù)據(jù)進行多維度分析，以評估教育效果。

直播互動教室為在線教育的媒資中心，部署在教學(xué)資源優(yōu)秀地區(qū)，共享資源。直播互動硬件包括直播服務(wù)器、直播攝像機等設(shè)備。直播互動軟件采集直播互動教室的直播課程，推送到在線教育服務(wù)平臺，實時地和遠程教育點學(xué)員互聯(lián)互通，把直播教師講授的課程呈現(xiàn)給遠程教育點。

圖2 基于衛(wèi)星通信的在線教育架構(gòu)圖

傳輸平臺作為在線教育業(yè)務(wù)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)支撐，支持地面網(wǎng)絡(luò)，也可以是衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)。采用衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)，為用戶提供語音、視頻和數(shù)據(jù)的通信服務(wù)，以解決地面網(wǎng)絡(luò)難以覆蓋地區(qū)的通信，如偏遠地區(qū)、島嶼地區(qū)、山區(qū)等 。目前基于衛(wèi)星通信的在線教育主要利用Ku波段、Ka波段和衛(wèi)星直播電視（DTH）。Ku波段是一個大的區(qū)域波束，覆蓋范圍廣，提供衛(wèi)星雙向通信傳輸服務(wù)，適用于國家全境教學(xué)，能實現(xiàn)廣播、組播和實時互動教學(xué)的雙向教學(xué)。Ka波段整體帶寬資源多于Ku波段，但是點波束覆蓋范圍為某一個特定區(qū)域。Ka波段提供衛(wèi)星雙向通信傳輸服務(wù)，適用于某個國家的某個特定區(qū)域在線教學(xué)，能實現(xiàn)廣播、組播和實時互動教學(xué)的雙向教學(xué)。DTH將數(shù)字信號直接傳送到用戶家中，覆蓋范圍廣，可實現(xiàn)大容量的信息傳輸。DTH能提供衛(wèi)星單向通信傳輸服務(wù)，適用于為一個國家提供在線教學(xué)。

遠程教育點為學(xué)生提供個人學(xué)習(xí)或者集體學(xué)習(xí)的環(huán)境，即為多媒體教室終端和個人用戶終端。各種用戶終端PC機、手機和PAD可作為遠程教育點，在任何時間、任何地點均可接入系統(tǒng)學(xué)習(xí)。利用衛(wèi)星通信網(wǎng)甚至可覆蓋到網(wǎng)絡(luò)欠發(fā)達的偏遠地區(qū)。

四、基于衛(wèi)星通信在線教育的示范應(yīng)用

為滿足在線教育的需求，2018年10月我國高通量衛(wèi)星通信助力大涼山師生實現(xiàn)衛(wèi)星教學(xué)，為試點學(xué)校和教學(xué)點開展基于衛(wèi)星通信的同步課堂和學(xué)生自主學(xué)習(xí)等教學(xué)。實現(xiàn)規(guī)模化提升邊遠地區(qū)農(nóng)村學(xué)校教學(xué)質(zhì)量，促進邊遠地區(qū)教育教學(xué)均衡發(fā)展（圖3）。 2020年疫情期間，國家廣電總局教育衛(wèi)星直播中心和中國教育臺（CETV）密切合作，利用DTH衛(wèi)星通信完成空中課堂頻道CETV-4上星傳輸并覆蓋全國，為每個直播用戶送去優(yōu)質(zhì)的教育內(nèi)容，直播用戶超過1.4億，遍及全國31省的貧困和偏遠地區(qū)，助力疫情期間停課不停學(xué)。同樣，阿爾及利亞利用衛(wèi)星通信，為全國800萬用戶，提供在線直播教育（圖4）。自2016年3月，老撾衛(wèi)星地面站已具備在線廣播教育的環(huán)境設(shè)施，包括教育素材端的非編、媒資、播出系統(tǒng)，以及廣播電視前端系統(tǒng)及系統(tǒng)的保障人員，可以為全國用戶提供在線教學(xué)。借助衛(wèi)星通信技術(shù)的優(yōu)勢、融合云計算、數(shù)據(jù)分析技術(shù)，多媒體技術(shù)、智慧終端等技術(shù)，建立基于衛(wèi)星通信的在線教育系統(tǒng)，構(gòu)建豐富的教育資源平臺、在線直播教學(xué)、互動教學(xué)，實現(xiàn)優(yōu)秀教育資源共享，從而有益于國家教育普及和教學(xué)質(zhì)量的提升。

隨著這些國家在線教育的應(yīng)用與示范，利用在線教育可以取得一定的成效。借鑒示范國家的效果，積極向“一帶一路”沿線國家和地區(qū)推廣，重點面向東盟緬甸和柬埔寨，以及南亞的巴基斯坦，推進在線教育共享教育資源、均衡教育發(fā)展、提升教學(xué)水平，從而形成一定規(guī)模的基于衛(wèi)星通信的在線教育應(yīng)用服務(wù)，推動衛(wèi)星應(yīng)用信息化和衛(wèi)星應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。

圖3 基于Ka波段的高通量衛(wèi)星通信在線教育

圖4 基于DTH衛(wèi)星通信在線教育

五、結(jié)束語

基于衛(wèi)星通信的在線教育系統(tǒng)可以將在線教育輻射到“一帶一路”沿線國家和地區(qū)，包括偏遠地區(qū)或者網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)施落后的國家。普及基礎(chǔ)教育，讓更多孩子有接受基礎(chǔ)教育的機會，提高“一帶一路”國家和地區(qū)公民受教育機會和水平，將高等教育資源互聯(lián)互通，并完成高等教育學(xué)歷認證，助力培養(yǎng)高素質(zhì)人才，提高“一帶一路”國家和地區(qū)整體高等教育水平。幫助沿線國家和地區(qū)職業(yè)教育，讓越來越多的人擁有專業(yè)技能，促進其技術(shù)趨于專業(yè)化，提高職業(yè)人員的工作效率，從而提升“一帶一路”沿線國家國家經(jīng)濟建設(shè)，最終推進“一帶一路”沿線國家和地區(qū)教育事業(yè)的發(fā)展，實現(xiàn)“一帶一路”倡議的目標。