42个5G教育应用场景，令人眼界大开！

文章来源/天津市多媒体教育技术研究会

       随着5G的到来，教育形态也将会发生巨大变化，而智慧教育作为5G的一个重要应用，到底有哪些细分场景呢？

　　5G 虚拟现实教育

　　作为5G 智慧教育的主战场，VR/AR 与教育结合呈现的全新的教学体验，可极大地提升学生学习兴趣及对知识的快速吸收，为师生提供互动化、个性化、沉浸式课堂教学体验。

　　1、虚拟现实 课堂教学

　　在教育场景，虚拟现实技术可通过自然的交互方式，将抽象的学习内容可视化、形象化，为学生提供传统教材无法实现的沉浸式学习体验，提升学生获取知识主动性，实现更高的知识保留度。

　　根据不同的学科，虚拟现实发挥着不同的作用，主要有立体物体的展示，立体空间的展示，展品的介绍，虚拟空间的营造与构建，虚拟场景的构造等方面的应用。

　　2、虚拟现实 科学实验

　　一般学校现有的条件下，有许多实验是根本不可能做的，如核反应实验，还有些实验是不能让学生做的，如涉及到放射性物质或有毒物质的部分。利用虚拟现实技术，可以有效地解决实验条件与实验效果之间的矛盾。

　　在教学中，许多昂贵的实验、培训器材，由于受价格的限制而无法普及。如果利用虚拟现实技术，在多媒体计算机上建立虚拟实验室，学习者便可以走进这个虚拟实验室，身临其境般的操作虚拟仪器，操作结果可以通过仪表显示身体的感受反馈给学生，来判断操作是否正确。

　　这种实验既不消耗器材，也不受场地等外界条件限制，可重复操作，直至得出满意结果。VR 实验室的一大优点还在于其绝对的安全性，不会因操作失误而造成人身事故。

　　3、虚拟现实 远程教学

　　在远程教学中，往往会因为实验设备、实验场地、教学经费等方面的原因，而使一些应该开设的教学实验和课程无法进行。利用虚拟现实技术，可以弥补这些方面的不足，学生足不出户便可以做各种各样的实验，获得与真实实验一样的体会，从而丰富感性认识，加深对教学内容的理解。

　　4、虚拟现实 科技研究

　　科技研究与实验观测注重让用户观察到更多更精确的有效数据以供后续分析或使用。

　　因此，这种应用重在以高度拟真的方式，将一些难以观测的现象放到虚拟世界中，让用户以更为舒适便捷的视角或时间测度进行观测，相应地也要由系统给出真实实验中应当观测到的数据。

　　利用 VR 系统重建某次天体碰撞的场面及数据分析，这种应用对硬件设备的要求不高，主要还是对计算机系统的运算能力有较高要求。

　　5、虚拟现实 仿真校园

　　教育部在一系列相关的文件中,多次涉及到了虚拟校园，阐明了虚拟校园的地位和作用。

　　虚拟校园也是虚拟现实技术在教育培训中最早的具体应用，已由浅至深有三个应用层面，分别适应学校不同程度的需求: 

　　①简单的虚拟我们的校园环境供游客浏览。

　　②基于教学、教务、校园生活，功能相对完整的三维可视化虚拟校园。

　　③以学员为中心,加入一系列人性化的功能，以虚拟现实技术作为远程教育基础平台。

　　5G 远程互动教学

　　作为 5G 智慧教育的“最后一公里”的关键环节，以学生为中心的多种形式的互动教学，能更好地激发学习兴趣，提升教学质量，促进有质量的教育目标实现。

　　6、互动课堂

　　实时双向音视频互动教学，支持数据与内容的多媒体交互。 

　　7、名师讲堂

　　通过互动课堂与录播系统的结合，支持大并发的在线互动学习。

　　8、在线学习

　　通过互联网进行学习，包括微课、MOOC、翻转课堂等多种创新的学习模式。

　　9、全景课堂

　　互动教学引入全景视频，全景摄像头可架设在主讲教室，通过 5G 网络覆盖。可通过大屏、VR一体机观看全景直播，VR 一体机视角投屏到大电视。

　　10、AR/VR虚拟实验

　　应用 3D、AR、VR、全息等现代化计算机图形图像技术，建设虚拟交互体验实验室。

　　11、远程教师评测

　　对教师进行评测可通过 5G 远程互动的方式进行，评测教师通过 5G 网络远程观看老师授课。

　　功能：多点远程互动教学，教学场景自动跟踪，识别和切换。主讲教室画面能够自动在教室全景、教师特写、板书特写、学生特别、学生全景、电脑课件之间切换。

　　5G 人工智能教育

　　作为智慧教育的大脑，基于大数据和人工智能，对课堂、学习、运动和教学等行为进行智能分析和可视管理，更好地指导和促进智慧教学。

　　AI教育教学评测系统网络架构图

　　12、课堂情感识别与分析

　　人工智能智慧教学系统通过摄像头收集的视频数据，通过人工智能技术统计课堂情感占比，识别情感典型学生，分析学生情感变化，将统计后的数据通过可视化的形势形象的展示出来，课堂中学生的情感变化一目了然，老师可以看出自己授课内容对学生的吸引力，并且关注到每个学生的学习状态，从而调整教学进度和授课方式，提高教学实效。

　　13、课堂行为识别与分析

　　人体行为识别技术可以通过教室中布有的摄像头收集上来的视频检测教学视频中头、颈、肩、肘、手、臀、膝、脚等多处人体骨骼关键点的组合和移动，识别学生上课举手、站立、侧身、趴桌、端正等多种课堂行为。

　　根据反馈的数据对课堂中学生的学习专注度和活跃度进行分析，最终帮助老师了解课堂的关键活跃环节、学生的活跃区域分布等信息，统计课堂行为占比、分析课堂行为趋势，通过行为分析学生的学习态度，帮助学校进行更细致的教学评估和更合理的教学管理工作。

　　14、课堂互动识别与分析

　　人工智能智慧教学系统通过语音识别，收集课堂中师生互动的数据，将学生的发言及老师的授课内容通过文本的形式记录下来，并通过文本技术，将非结构化的数据转化为结构化的数据，提取互动的关键词语，通过课堂气氛的改变自动为这些词语进行标记，提取出有助于课堂氛围的正面词汇。

　　同时，也可针对每个不同学生的互动情况提取对学生学习积极性调动正面词汇，帮助教师及家长，提高教学互动效果，提升学生学习效率。

　　15、课堂活跃度

　　通过教室中的摄像头收集上课数据，同时后台人工智能智慧教学系统在后台分析上课的情况，当后台程序发现课堂上气氛较为活跃，或者气氛较为沉闷，就会将此间段的视频提取出来，当老师下课回到办公室时，可观看这些视频，分析原因。

　　16、课堂专注度

　　通过教室中的摄像头收集上课数据，同时后台人工智能智慧教学系统在后台分析上课的情况，当后台程序发现课堂上学生专注度较高，学生上课效果较好，或者此时学生专注度较差，就会这些时间内的视频提取出来，当老师下课回到办公室时，可观看这些视频，分析自己教学的得失。 

　　17、课堂考勤

　　目前高等教育，课堂的出勤率一直是老师的心病，老师往往通过点名的方式对课堂学生进行考勤，但是，当点名遇到如公共科目这种大班课时候，课堂学生众多，往往一次点名就会耗费半节课的时间，耽误教学工作，同时，也会出现学生代替别人答到的情况，这种情况下，通过人工智能技术，对出席课堂的学生进行面部识别，统计课堂的出勤率、识别出勤的学生，有效的代替了传统的点名方式进行考勤，节省老师上课的时间，同时，提高了学生的出勤率。

　　18、学业诊断

　　依托人工智能技术，基于伴随式数据的采集与动态评价分析，通过线上线下相结合的测试手段，针对每一位同学输出评测结果、学业报告和个性化的智能提升计划。针对每一位同学的不同需求，精准化推送学习资源和知识点拆解。最终实现因材施教，帮助管理者全面督导和辅助决策。

　　19、多维度教学报告和个人成长档案

　　针对不同用户群体（例如主管、校长、教师、家长、学生等）输出多维度、多层次的报告，并为适应不同区域要求，提供高覆盖、货架式灵活可定制的数据分析维度，从而满足国内各区域、各类型、各用户的分析需求。同时通过分析历史数据，针对每一位学生，形成其个性化的个人成长档案。

　　20、新高考下智能排课

　　通过人工智能技术找出全局最优的排课组合，实现传统排课和分层走班排课的整合。另外，还可结合学生的历史成绩、评价数据、兴趣爱好、职业生涯规划等信息和教师的教学质量评价数据，基于深度神经网络算法实现智能排课推荐。 

　　5G 校园智能管理

　　作为智慧教育的服务平台，提供面向学校、教师、学生和家长的智慧管理服务，提供交流平台和教学空间。

　　21、视频监控

　　通过学校侧云平台将监控数据本地存储分发，有效提升业务质量，保证视频的私密性。搭载 AI 人工智能视频分析部署在边缘服务器，面向智能安防、视频监控、人脸识别、行为分析等业务场景，利用 5G 网络低时延，提升应急事件反映速度。

　　22、校舍安全（门禁管理）

　　校园智能管理系统可以和门禁系统进行对接，通过平台实现对门禁系统的统一、远程、精准管理。配合电源管理系统，何时、何地、何人使用房间或房间内的设备设施尽在掌握。宿舍门禁，又可掌握学生归寝实时动态，提升宿舍科学管理水平。

　　23、校车管理

　　24、安消协同

　　25、室内照明管理

　　系统根据室内光照情况进行光照色温调节，维持健康光照，使室内平均照度恒定、均匀，有利于保护师生视力，为学生提供健康舒适的学习环境。针对不同教学情况，可设置多种不同的光照模式（如读写、视频播放、休息等）。

　　并且可接入后台大数据平台，支持多种系统，实现多种功能。有效延长公共设备使用寿命，维护便捷，节省维护成本。

　　26、室内外环境监测

　　依托监控平台，利用相关环境监测传感器、风向风速仪等实时监控检测到室外空气中包括 NO、NO2、SO2、CO、过敏性花粉、PM2.5、PM10 等几十种空气污染物进行检测及可能的扩撒方向，同时实现报警以及设备联动，保障师生身体健康。

　　27、校内水体监测

　　学校内景观水体多数为缓流水体，容易富营养化，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡，进而散发恶臭，影响校内环境和师生身体健康。

　　在以往技术条件下，通过固网连接多个水质监测传感器线路复杂，连接成本高，4G 网络接入密度低，无法支撑大量的传感器而通过 5G 网络结合传感器，将大大完美解决这些，实现对校园水体进行远程监控与管理。 

　　28、智能抄表

　　29、能耗监控

　　通过安装布置智能断路器、智能插座、智能电表、智能水表等设备，实现对用电的精准管控，准确获取每个用电的端口的数据信息，并可实现远程送/断电控制；通过加装智能水表，可以实时获知校内用水端口情况及远程开关控制，并通过系统准确获取相关历史信息，为学校能源决策通过数据依据。

　　通过大数据分析，不断优化节能策略，可以自动分析和统计各个数据、教室或者特定区域的能源计量、统计、分析，提供节能优化策略和建议。

　　30、数字班牌

　　31、智能签到

　　32、电子证卡

　　33、家校互动

　　34、多媒体设备管理

　　通过整合教室里的电脑、投影机、投影幕布、触控一体机等多媒体设备，实现系统设备的安全关机和远程监管，让校园管理更高效、更节能。支持通过智慧物联网平台 APP 远程管理。有效克服传统多媒体设备各自为政、集成复杂、难以统一管理或管理功能单一的缺点。

　　35、会议室/报告厅管理

　　传统报告厅/会议室需要安排专人，来对包括预约登记、到会通知、人员签到、照明空调调节、投影仪准备等相关活动进行管理。通过平台实现对门禁、电源、考勤、多媒体设备的的统一、远程、精准管理，基于校园智能管理系统的报告厅智能管理则运用无纸化、在线预约式的管理方式。不但可以实现传统报告厅专人管理的全部功能，更可通过智能管理系统，实时了解会议室使用情况，为其他部门提供预约指导。同时，智能管理系统也简化了“共享式会议室”的管理成本，也提高了会议室的利用效能。报告厅智能管理系统，主要包括会议预约、人员签到、到会通知、室内场景控制等功能。

　　36、智能机房/网络管理

　　系统通过机房内的能耗管理设备设施实现用电监测、UPS 状态监测、智能延迟上电、机房能耗分析等，实现对机房动力设备进行实时监控、集中监控，实现智能感知、独立运行。

　　通过对环境监测管理设备设施实现烟雾监测、精密空调监测、新风机监测、温湿度监测、漏水监测、消防系统监测等，为机房打造无忧环境。

　　通过安防系统及门禁管理设备设，可实现门禁系统开关监测、视频监控联动抓拍、红外人体感应、智能照明系统的整体联动，打造安全智慧机房。

　　此外通过与网络安全设备厂商设备的对接，实时调用相关 API 或端口，系统可实现对实时网络流量的查看、查看异常网络应用情况、获取相关网络分析数据、及时获得网络攻击检测报警，从而实现校园网络完全信息的及时掌握、及时发现、及时处理，建立起由硬件到软件、由宏观到微观、由网络层到应用层的“可管、可控、可用”的全面网络安全环境。

　　37、实验室管理

　　学校实验室，尤其高校的重点实验室，是校园的重点难点。贵重设备管理，有毒气体管理，试验环境维护等，对实验室管理人员提出了较高的维护和管理要求。而通过物联网技术的应用，校园智能管理系统有效降低了相关管理成本。实验室智能管理可实现：实验室门禁管理、实验室设备管理、重点实验原料的监控管理、实验室安全报警、实验室环境自反馈调节、实验室电器供电管理、实验气体泄漏管理等。 

　　38、智慧绿地管控

　　智慧绿地管控具有智能化、可视化、节约化、技术成熟、施工便捷、适用面广等特点，物联网无线传输技术灵活部署，可快速实现定时灌溉、Web 浏览器或 APP 远程灌溉、根据气象情况自动灌溉等功能。系统基于物联网云平台、物联网网关、传感器和控制终端组成。

　　39、停车管理

　　通过在车位上安装的地磁车辆探测器等，实现校园停车智能化管理，包括自动监测空余车位数量和位置，提供停车引导，规划停车线路、提前告知空缺停车位位置、主动推送停车时长等。校园智能管理系统与校园现有道闸系统对接，可以实时获取车辆出入等照片信息。

　　40、公共照明管理

　　利用智能断路器改造配电箱电源接入，利用单灯控制器对单个路灯进行智能化供电改造，使校园公共照明系统实现智能控制，具备如下功能：一体化控制、远程单独控制、策略控制、智能联动控制。当放生安全隐患和事故时，直接将告警信息推送到监控中心及相关管理老师和领导的移动智能终端上；帮助管理人员实时监控，准备定位和快速响应。

　　41、教育局、食药监督局远程监管

　　42、政府机构、民众互动

　　通过视频直播、历史影像，家长和社会公众可查看学校每日食谱、食材来源、饭菜成品制作的各环节，对学校餐饮安全有更多的知情权。民众通过注册用户，查看后厨视频、以及历史影像快照，可以及时反馈餐饮卫生意见。