5G+VR未來實驗室助力高效課堂

趙若良

隨著信息技術的不斷普及和發展，教育信息化已經成為中國教育發展的重要趨勢。越來越多的學校加快教育信息化建設，推進教育教學與科技的深度融合，探索構建更為智能、高效、人性化的教育教學模式。三門峽市第二中學在教育信息化建設方面重點打造5G+VR課堂，成為學校教育的特色和優點。

一、5G+VR實驗室建設概況

2020年10月，三門峽市第二中學立項建設5G+VR實驗室項目，2021年3月建成5G+VR創新實驗教學平臺并投入使用。該項目總計投資114.2萬元，其中VR眼鏡一體機、網絡覆蓋等硬件投資62萬元，軟件及課程資源投資41.2萬元，VR教室基礎設施、裝飾、培訓服務投資11萬元。建成后的5G+VR實驗室，成為三門峽市首家義務教育學校投入使用的5G+VR實驗室。實驗室可一次滿足55個學生同時使用，教學內容涵蓋初中數學、物理、化學、生物、地理、歷史，以及科普、航天等方面的320余節課程。

5G+VR實驗室基于5G的低時延、大帶寬、廣連接的特性，將抽象的知識點與VR技術有效結合，通過場景化、交互體驗式的教學方式，輔助各學科教學，讓本區域的孩子享受到和一線城市同樣的優質教育資源，實現“小區域辦大教育”。

二、5G+VR實驗室創新應用

（一）5G+VR創新教學

打造VR邊緣云架構，實現以“網絡換計算”的業務模式，將VR內容的計算與渲染能力遷移至邊緣云端。這不僅解決了學校需要高性能VR計算設備的問題，同時業務只在終端與基站之間傳輸，降低訪問時延，緩解了核心網傳輸壓力。

5G+VR教學平臺利用云端強大的計算能力，實現VR應用的運行、渲染、展現和控制，將VR聲音和畫面高效地編碼成音視頻碼流，通過5G網絡實時將音視頻流傳送到終端，在VR終端進行顯示。在教學過程中，學生佩戴輕量級的VR眼鏡終端進行虛擬課程學習，完成虛擬實驗操作、物體拆解等學習，培養創新精神、動手能力。

（二）VR智慧教學管理系統

教師通過VR智慧教學管理系統“TMS教師管理系統”，實現“一對多”的互動式教學管理，對320余節VR教學課程內容進行教學管理，將各學科抽象難懂的知識點真實還原，將抽象概念具體化、難點知識可視化。這樣的做法既依托書本，又升華了書本知識，做到真聽、真看、真感受。

在5G+VR智慧課堂上，虛擬現實場景和真實的體驗可以消除學生因概念等抽象知識產生的語言障礙，學生的視覺、聽覺、動覺等多種感官參與教學過程，物理、化學、生物等自然學科的宏觀、微觀實驗，以及海空環境領域探索、戰場模擬更加逼真。這使學生在沒有任何人身安全危險的情況下，對危險情境做出反應，比如在不進入地震、火災等自然災害的現實場景下進行自救知識學習，事半功倍。

（三）3D優質課程內容

VR教學平臺設置了素質教育和升學教育兩大類課程內容。其中素質教育課程包括中小學STEAM教育、安全教育、科普教育、德育等，升學教育課程包括初中數學、物理、化學、生物等課程內容。同時，學校積極引導全校教師繼續開發科目課程教學內容，豐富更新資源內容，將博物館、景區的直播資源納入教學資源庫，使學生感知豐富的教學資源和綻放的科技魅力，為教育教學插上奮飛的雙翼。

三、5G+VR實驗室應用成效

（一）教育實效

5G技術和VR技術相結合的課堂模式，是以學生為主體，變教師的“教”為學生的“學”，強調個性化與智能化的課堂新模式。三門峽市第二中學教師運用VR應用場景技術教授黨史課程，徹底改變了一張嘴、一支粉筆、一塊黑板的“三個一”傳統課堂教學模式。

5G+VR課堂集合5G、大數據、云計算等先進技術優勢，通過將虛擬現實與先進的適應性教育體驗相結合，實現沉浸式虛擬教學的目的，打破了時空限制，拓展了師生的感知區域，為師生開拓了新的學習領域。例如，通過VR內容定制和聲光電的互動體驗，學生在模擬真實情境的界面上，深切感受紅軍戰士爬雪山、過草地遇到的艱難險阻，將不懼艱難的革命樂觀主義和勇于戰斗、無堅不摧的革命英雄主義銘記于心，在鮮活的課堂中受到長征精神的洗禮。

在學校建成的勞動教育實踐基地，學生不僅可以實地參與勞動實踐，還可以通過5G+VR全景直播，實時觀看自己所種的農作物的生長情況和農民勞動的場景，培養勞動實踐精神。勞動實踐不是簡單地去玩，而是將文化融入勞動實踐，將馬克思主義勞動觀融入課堂教學，利用科技載體進行創新。

5G+VR技術還讓優質教育資源觸手可及。學校與三門峽市虢國博物館、靈寶市寺河山5G智慧蘋果小鎮及省內外名校優質資源進行對接，利用VR技術把學生帶入與教學內容相適應的教學場景，實現優質資源共享，使學生從“被動學習”轉向“主動學習”，通過體驗產生共鳴。這在激發學生興趣的同時，也能有效地減輕教師負擔，使教師將優秀資源植入自己的課堂，化靜為動、化虛為實、化繁為簡，從教師“組織狀態”的學習走向“技術支持”的學習，實現教育資源和智慧共享的交流。

5G和VR的融合，使教學過程更加有趣、輕松、高效。借助技術的力量，學生自主通過沉浸式和互動式體驗來探索內容。這種創新的教學模式不僅提高了學生的理解力和參與度，還減輕了教師的負擔，使他們以更有效和愉快的方式來提供高質量的教育。

（二）社會效益

1.推進智慧教育發展

本項目的建設為三門峽地區信息化教育開拓了新的路徑，有力促進了三門峽市第二中學的智慧教育建設，豐富了學生視野，提高了教育教學質量。同時，這一項目便于引進優質教育資源，為促進教育資源共享做出積極貢獻。

2.推進智慧黨建發展

本項目充分利用5G+VR技術，依托紅色資源優勢，深入挖掘英雄事跡，已打造“紅軍長征”“抗戰勝利70周年閱兵”“抗美援朝英雄歸來”“寶島臺灣”等四門“VR+紅色教育”教學課程。它作為智慧教學一大亮點，受到社會各界的一致好評，有助于引導青少年樹立正確的世界觀，學習先輩們的精神。該項目的實施推進了智慧黨建發展，讓紅色基因代代相傳。

四、結語

在未來，學校將繼續深化5G+VR智慧課堂的應用，不斷探索和創新教學方法，滿足學生的多樣化學習需求。學校將進一步拓展虛擬實驗室的內容和領域，使其涵蓋更多學科和專業，讓學生在虛擬環境中進行更豐富的實踐探索。同時，學校也將加強師資培養和教師專業發展，提升教師的教學能力和技術水平，使其充分利用5G+VR技術的優勢，設計和實施創新的教學方案，激發學生的創造力和團隊合作精神。

此外，學校還將與社會各界密切合作，開展產學研結合的實踐項目，為學生提供更多實踐機會。通過與一些優質教育資源對接合作，學生將能夠接觸到最新的技術和行業動態，了解VR技術發展的需求和趨勢，為未來的就業和創業做好充分準備。

5G+VR智慧課堂是教育領域的一項重大創新和突破。它為學生提供了更廣闊的學習空間和更豐富的學習資源，培養了他們的自主學習能力和創新思維。學校將不斷努力推進這項技術的應用和發展，以實現學校教育教學質量的持續提升，為培養具有國際競爭力的優秀人才做出更大貢獻。相信在不久的將來，5G+VR智慧課堂將成為教育領域的常態，為學生創造更美好的學習體驗和發展機遇。

（本文系2021年度河南省教育信息技術研究課題“5G智慧校園體系中VR技術及1+N課堂模式在教學應用中的策略研究”的階段性成果。課題立項號：1452021092）

（責編 韓玉兵 侯心雨）