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如何科学推进5G与教育深度融合？

2024-06-18 中国教育网络

　　5G作为新一代信息通信技术的代表，正全面而深刻地影响着人类社会文明的发展与变革。俗话说：“4G改变生活，5G改变社会。”5G网络超高速、低时延、大连接、高可靠等优势正吸引国内外高校竞相将其引入校园并与教育教学逐步融合。然而，当前5G教育应用现状如何？高校5G部署将面临哪些挑战？5G可以应用在高校的哪些场景中？这些都是高校科学推进5G与教育深度融合所需跨越的鸿沟。对此，广东工业大学网络信息与现代教育技术中心主任冯广、上海外国语大学信息技术中心主任赵衍、哈尔滨工程大学信息化处副处长徐俊波给出了自己的见解和思考。

　　政策驱动，校园5G应用逐渐铺开

　　今年年初，工信部、教育部等十一部门发布《关于开展“信号升格”专项行动的通知》（以下简称《通知》），其主要目标是实现移动网络（4G和5G）信号显著增强，移动用户端到端业务感知明显提升，资源要素保障更加有力，监测评估能力持续增强，为广大用户提供信号好、体验优、能力强的高品质网络服务。

　　《通知》以政务中心、文旅景区、医疗机构、高等学校等重点场景为着力点，加快弥补网络覆盖和业务服务方面的薄弱环节。“对于高校而言，这意味着5G网络的建设和部署将成为未来一段时间内的重要任务。”广东工业大学网络信息与现代教育技术中心主任冯广表示，高校应积极响应政策号召，结合校园实际情况，制定详细的5G网络建设规划，确保网络覆盖的广度和深度，满足师生在教学、科研、生活等各方面的需求。同时，高校在部署5G网络时，应充分考虑师生的实际需求和使用体验，确保网络的稳定性和可靠性；还应积极探索5G技术与教育教学的深度融合，创新教学模式和方法，提升教学效果和学生的学习体验。

　　上海外国语大学信息技术中心主任赵衍表示，5G超高速、低时延、大连接、高可靠等特性决定了它一定有很多非常可靠的应用场景。比如，有些工科类专业需要在户外作业，从事一些高速高并发的应用或远程科学实验，这就是5G的强应用场景，这是毋庸置疑的。相对而言，文科类高校对5G的需求目前可能还不是那么强烈。从普惠性角度来看，基于5G专网的身份认证，是大家公认的优于传统网络身份认证的亮点。上海外国语大学正与电信、联通、移动三大运营商合作搭建校园5G专网和基于5G的身份认证系统，师生无需VPN拨号，不换卡、不换号即可在上海任何地方访问校内资源，且资源加载和传输速度均优于传统网络。

　　“5G网络的部署，使校园网的支撑范畴和外延得到了扩展，特别是5G赋能教学、科研和物联网应用方面有很大的空间，但是5G需要和校园网不断融合、优化，高校5G应用场景需要不断地挖掘。”哈尔滨工程大学信息化处副处长徐俊波表示，在5G进校园过程中，很多高校将5G与校园网进行融合，建设5GtoC（5G面向师生用户）的校园虚拟专网，实现签约师生用户通过5G网络直接访问校内资源，使校园网的支撑范畴有了一定的拓展。他认为：“5GtoC在高校中应用，仅仅是为师生提供了一种访问校内资源的方式，这不是5G应用的重点，5G未来应用的重点应是如何支撑教学和科研。”

　　高校数字化转型至今，5G虽然为高等教育的数字化发展带来了契机，但同时5G在高校应用过程中也迎来了多重挑战。

　　找准抓手，思考如何创造需求

　　“当前，校园5G网络部署最大的难题是难以找到强需求、大规模的应用场景。”赵衍表示，这是一个需求和供给的问题。传统市场是需求创造供给，但现在的情况是已经有了5G的技术供给，如何反向去创造需求的问题。在手机分辨率、大屏分辨率和大量网站等基础设施条件没有进行大规模更新的前提下，目前5G应用场景还比较局限。在他看来，这其实是IT发展的一个体系问题，是技术整体迭代的问题。换句话说，就是5G技术跑的快了一点。

　　结合当前现状，赵衍指出，高校在5G建设方面主要面临以下三个挑战。

　　一是前期统筹和建设管理。校园5G网络部署前期，需要统筹与运营商的合作，以及解决5G网络通信铁塔问题。建设过程中，往往容易出现运营商布线错综复杂、室分放置密密麻麻等问题，这为建设管理带来了巨大挑战。

　　二是建设成本和后期运维。5G网络建设耗资巨大，建设成本问题也成为大部分高校难以越过的高山。另外，5G设备耗电量大，且发热量非常高，夏季设备表面最高温度可达70℃，如果弱电间没有空调或通风不好，将会成为严重的校园安全隐患，并对弱电间其他设备的正常运行带来严峻挑战。

　　三是5G信号对其他场景的干扰。5G信号会对一些特殊场景产生干扰，比如标准化考场，很多考场屏蔽仪无法完全屏蔽5G信号。目前的做法只能是在重要考试期间，要求运营商调低考场附近5G信号塔的功率。

　　针对这些难题，徐俊波表示，一要做好顶层设计，二要做好建设监管，三要做好后期巡检。他认为，关键还是要想明白学校需要什么，同时5G建设过程中应先做试点，通过试点看融合能力并总结经验。

　　另外，冯广也指出了两个问题：一个是5G专网的用户管理问题，如何确保登入5G校园网的用户是学校师生或工作人员。为此，广东工业大学的3A鉴权认证系统和联通核心网进行了对接，5G用户登网前需要在学校的3A系统完成二次认证，没有成功认证的用户无法登入学校内网。

　　另一个是5G网络和学校内网对接的安全问题，如何确保学校提供给运营商的接口不会被病毒攻击。为了杜绝这个隐患，广东工业大学5G专网在对接时专门额外配置了一对由学校管理的防火墙，用于清洗没有事先沟通好的流量数据。

　　对于安全问题，徐俊波表示认同：“5G部署的难点是如何协调沟通将5G基础设施安全稳定地部署到学校的相关空间。”哈尔滨工程大学采用了“高层落实方向、中层落实方案、基层落实技术”的管理模式，并创立了联席工作会议工作制度，采用模块化工作推进机制，有效解决了从管理、技术、实验、测试、验证等需要大量协调和落实的工作。

　　同时，徐俊波认为，5G部署的关键点是5G的整体建设规划和后续应用规划，必须想明白未来5G在高校中如何结合实际进行应用和推广。

　　需求牵引，探索5G应用场景

　　“当前，5G在高校的主要应用场景包括远程互动教学、VR沉浸式教学、校园安防、节能管控、教育诊断与干预等。”冯广表示，不同教育场景对网络的需求是不同的，远程互动教学要求5G大带宽、低延时，VR沉浸式教学利用5G边缘计算能力，校园安防需要大流量、广连接的网络，节能管控和教育诊断与干预利用广连接和低功耗特性。

　　结合当前师生在教学、科研、生活等方面的需求，冯广认为，5G教育应用可以总结为以下三点。

　　第一，在教学方面，5G技术可以为教学模式的创新提供有力支持。高校开始探索基于5G技术的远程实时互动教学、在线协作学习等新型教学模式，打破了传统课堂的时空限制，使教学更加灵活和高效。此外，结合虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术，5G还能为学生提供更加沉浸式和直观的学习体验，让知识传递更为生动有趣。对此，赵衍表示认可：“VR教学是将来的一个方向，比如对于一些户外的、需要高带宽支撑的实践类课程，5G可以充分发挥其价值。”

　　第二，在科研方面，5G技术的高速数据传输和低延迟特性为科研合作与交流提供了极大的便利。高校可以利用5G网络建立跨地域、跨学科的科研协作平台，促进科研人员之间的实时互动和数据共享，加速科研成果的产出和转化。同时，5G网络还可以支持远程实验室和虚拟仿真实验等新型科研方式，为科研提供更加灵活和高效的支持，5G还支持高性能算力平台，大带宽使得科研人员在数据交互与进行共享算力时更方便。

　　第三，在校园生活服务等方面，基于5G的大带宽特性，可以实现高清视频监控和安防管理，保障校园安全；5G技术还可以应用于智慧食堂、智慧图书馆等校园生活服务场景，提升师生的生活体验。

　　在徐俊波看来，5G在高校的应用场景应包括互动教学、实践教学、绿色平安校园、科研数据传输和校园资源访问等方面。在5G应用趋势的影响下，高校的核心网络及安全设备也必须与5G进行深度融合，以更好支持5G业务开展。

　　面向未来，“融合”成为关键

　　“高校在搭建5G网络高速通路的过程中应尽可能考虑网络融合的问题。”冯广表示，从师生用网的角度来看，5G网络更多是补足了室外场景访问内网不便利的使用缺陷。一般在教室、办公室或者宿舍场景，师生都习惯使用WiFi网络，当从室内转移到室外时，则会出现WiFi转5G的情况，这时应该考虑解决异网无感切换的问题。未来5G-A的特性会进一步满足教育领域的用网需求，更大的带宽可以满足更高效的AI分析以及更高清的VR教学体验，更低的时延可以满足学校开展工业控制实验的用网需求，低空、通感等特性也是学校产学研的重要方向。

　　以广东工业大学为例，学校的教管评体系就是基于当前阶段的5G专网实现的，5G-A的特性能让学校的评价体系更精准、覆盖人群更全面，支持的实验场景更多，5G更有机会融合学校的方方面面。

　　徐俊波表示：“实现融合的前提是完善5G基础设施建设，其中一个是对人，另一个是对物。”他认为，未来高校进一步推进5G与教育深度融合将会有基于5GtoC的校园虚拟专网和基于5GtoB的校园物联专网。比如，高校多学科交叉的科研实验场景，将利用基于5GtoB的校园物联专网搭建校内或校外一体的实验场景，科研数据的交互、传输等将在高校下沉的MEC平台上进行，既安全可靠又满足实际场景应用需求。

　　在赵衍看来，高校在完善5G基础设施建设过程中，需要注意两个方面：一要想清楚需求，即学校要用5G去做什么？同时，学校须以重点需求为抓手，反向推敲5G的各种特性能不能满足重点需求。二要注意投入产出比。5G的投资不是一件设备的投资，而是一个体系化的投资，包括终端设备、网络设备、5G专线租赁费等等。那么，这个投资到底能为学校带来多大的收益，如对教学育人、科研、管理等有多大帮助，这需要学校认真评估。他认为，5G的建设和应用，需要充分征求5G领域内一些专家的意见，再通过充分调研，找准需求，从而持续推进和完善，切忌“大跃进”式的建设。

　　面向未来，对于如何实现5G与教育的深度融合，冯广表示可从以下三个方向发力。

　　第一，推动教学模式创新。5G技术正引领教学模式的革新潮流。高校应积极探索基于5G技术的远程实时互动、在线协作等新型教学模式，突破传统课堂的时空束缚，实现教学的灵活性与高效性。同时，结合虚拟现实、增强现实等技术，为学生打造沉浸式的直观学习体验，让知识传递更为生动有趣。

　　第二，促进科研合作与交流。5G技术的高速传输与低延迟特性，为科研合作与交流打开了“新纪元”。高校应借助5G网络，构建跨地域、跨学科的科研协作平台，促进科研人员实时互动与数据共享，推动科研成果的加速产出与转化。此外，通过5G网络开展远程实验室、虚拟仿真实验等，为科研提供更为灵活高效的支撑，助力科研创新不断突破。

　　第三，深化产学研用融合。在推进5G与教育的深度融合中，高校应强化与产业界的合作交流，通过产学研用的深度融合，共同推动5G技术在教育领域的研发与应用，实现良性互动与共赢。同时，借助产业界的丰富资源与经验，为高校教育教学提供更为实用有效的支持，共同开创5G教育新篇章。

　　总之，高校科学推进5G与教育深度融合，需充分了解学校网络方面的真正需求和痛点，需依托教学和科研场景谈网络和新技术，需充分了解未来通信行业发展的方向。同时，5G等新技术需与校园网无感知融合，服务高校教育发展大局。

　　来源：《中国教育网络》2024年4月刊

　　撰文：陈永杰

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