2025-02-24
个性化学习解决方案依赖于学生、学校利用全息投影、VR、AR技术,可以将原本抽象的知识可视化、形象化,为学生提供传统书本无法实现的沉浸式教学体验,提高学生的兴趣和知识直观性。而在5G低时延和大带宽的助力之下,沉浸式学习将会达到更流畅的体验。
全息投影课堂提供沉浸式学习环境
全息投影课堂通过全息屏、全息投影设备等设备,将全息技术应用于教学内容传输,把远程教学的资料和教师人像以3D的方式实时呈现在远程学生面前。使得教学打破时间和地域限制,为学生提供真实再现、可交互、沉浸式的三维学习环境。
全息投影课堂主要分为绿幕摄影棚和全息舞台两部分,教师在绿幕摄影棚内开展教学,主要包括摄影机、灯光、全息投影盒、显示器等硬件设备,摄影机记录影像后传输至全息投影盒,并通过5G网络传输出去;学生无需佩戴任何头显设备,通过全息舞台接受教学,全息投影盒在接受影像后,经过解析数据包,通过投影仪在全息教室的讲台上实现1:1还原,打造面对面的教学效果。
目前,全息投影市场仍然处于早期发展阶段。受限于高网络传输速率要求、设备昂贵问题,全息投影的普及应用一直处于小范围试验展示阶段。然而,随着5G时代的到来,5G大带宽、低时延的网络特性将大大提升图像及数据交互效率,可助力全息产业进入快速发展阶段;同时,近年来全球在全息投影的介质研究上也有了突破性进展,部分企业已成功研究出以空气为介质的全息投影技术,这一成果将有望使得目前的远程交互从泛屏幕时代进入无屏幕时代,大大降低投影成本并突破观看场地限制,加速全息投影技术的普及。
XR丰富基础教育及职场教育内容
VR/AR/MR技术通过将虚拟内容与现实场景的结合,为教学打开了更多资源窗口,为学生和老师提供更为直观的教学内容,并以低成本、低风险、可互动的形式拓展出更为传统课堂无法实现的丰富教学体验。
在提供沉浸式虚拟现实课堂的基础上,利用VR全景拍摄、AR视频处理技术,并结合多路高清全景/AR视频远程授课,最终实现“一端授课多端学习”的授课模式,完美兼容智慧教室和双师教学。例如在课堂教学过程中,通过5G+VR技术,展现太空星系、海洋世界、国家风光等课堂中难以亲自触达的场景,做到寓教于乐,提高学生的专注力和知识吸收效率;在AR数字教科书中,通过在图书或教科书中嵌入AR动态人像,AR表现抽象科学概念等内容,使得将书本上的文字知识直接通过动态视频进行展现,帮助学生理解;在科学实验过程中,利用5G+虚拟现
实技术,可以有效地解决实验条件限制的问题,建设虚拟实验室,降低实验风险,使得学生足不出户便可以进行各种各样的实验;在技术实操训练中,对于高风险、所需资源稀缺的操作培训,5G+VR 技术可通过虚拟场景模拟现实操作,用低成本、高效率的解决方案,解决实训基地的建设及维护成本,满足职业院校、医科院校、工程院校等专业教育对实践教学需求。
目前在VR/AR/MR教育应用的发展上,内容开发是最重要的制约因素。一方面,市场上对VR/AR/MR教育内容的开发尚未有体系化的布局,优质内容稀缺,而且内容制作上往往需根据各类学校的要求制作特定的内容,造成制作成本较高、耗时较长的问题;另一方面,目前VR/AR/MR教育课件多由内容制作商提供,个体教师对内容的参与度低,因而降低了课件的实用性。为突破这一产业发展瓶颈,近年来,部分内容制作商研发出了面向教师的VR/AR/MR内容编辑器,使得教师可以根据自己教学需求来构建自己VR/AR/MR教学内容,期望以此降低内容缺失的问题,保证内容专业度质量,并有效降低开发成本。这一解决方案将使得VR/AR/MR教育产业发生质变,将技术进一步深度嵌入教研日常,但同时也对教师信息化素养和创新能力也提出了更高要求。
5G沉浸式学习场景重现(示意性)
沉浸式架构中,教师在绿幕摄影棚中通过摄像机进行VR/AR教学内容的记录,实现内容分发和远程互动,并上传至云渲染平台,通过5G网络的传输,以及与大数据、AI结合提供数据服务,降低用户侧终端的计算压力,使得学生可以通过全息屏、VR眼镜等终端设备进行学习,并通过虚拟操作进行和教师“面对面”学习。基于5G大宽带、低延时等特性,将会对时延要求高的功能部署在边缘云上,这样业务数据不用传输到核心网,而是在云渲染平台上处理后传输至靠近的用户侧,解决传统方案中网络连接速率低和云服务延时的问题。
在5G技术的支持下,全息投影课堂可以实现4K/8K的全景视频体验,XR技术也能让学生在虚拟课堂中更加真实的吸收和体验学习内容,提高教学效率。
来源:德勤-《5G赋能中国智慧教育》
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