5G全息投影在高等教育的應用

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摘要:如今線上教育被廣泛推廣，然而學習效果不盡如人意，人們渴望新科技能夠促進教育領域的不斷進步。隨著5g時代的到來，3D全息技術取得了長足的發展，它所具有的全景式、高逼真度、交互性又為其在教育領域的應用帶來巨大潛力。本文對5G時代下3D全息技術對現代化高等教育的作用進行了分析，望能為相關人員提供借鑒和參考。

關鍵詞:全息投影;5G;高等教育

一、發展全息教學背景分析

2020年各地教育部門號召“停課不停學”，鼓勵在線教學，多家機構也免費開放直播課程。于是各地區普通中小學、高等院校均組織學生陸陸續續開始網上授課學習。全國范圍內的教學活動從線下轉移至線上，可以說是教育行業歷史上的首次，部分教師家長相信:網絡授課將會成為大趨勢。通過網上教學在一定程度上能夠彌補學生無法到校學習的損失，但許多實際問題如在線教育中師生互動性有限、4G網絡卡頓、學生聽課效率低下、難以集中注意力等，這些問題尚需有效解決。

二、5G對全息教育的提升概述

相比于現今的4G網絡技術，5G的“大帶寬、低時延、廣連接”的優勢更加明顯［1］。其中，超高的傳輸數據速率，廣覆蓋下的移動性保證和實時傳輸高清教學音視頻在“大帶寬”下均可以實現，可穿戴設備如VR/AR落地應用課堂場景，可使學生“身臨其境”，更容易觀察到課堂的細節。高頓教育的技術負責人就表示，5G能夠使在線網課承載老師更多的肢體語言、影音元素，甚至以全息影像的方式送達每一個學員，實現老師“立體化教學”。城市與農村，大城市與小城市教育資源的不均衡一直存在，而5G的出現使廣域移動數據傳輸可以穩定實現，這使多課堂的遠程即時通信有了實現的希望。對于學生來說，無論他們在何方，只要有網絡，都能現跨地域的資源共享。5G的出現，可以提高教育資源應用效率并且對消除教育的地域性不均衡矛盾有益。綜上所述，在5G通信技術的幫助下，全息教育擁有了更為廣闊的發展前景和應用空間。

三、全息教學的發展前景

這種授課手段的進步也是社會發展的必然，因為傳統的課堂教學方式主要以教師為主體進行課堂講授，學生為受體踐行筆記，絕大部分課程傳授基礎理論、抽象概念，學生在課堂上學習吃力，理解不足，很難發揮學生的主觀能動性;但當我們通過現代化教學手段對教學內容作一定的變換“處理”，教學信息得以通過形聲具備的方式呈現，增加了教學的時間與空間適應性，教育、教學的質量和教育的效率得以通過以上手段提高。作為一種網絡技術教學手段，3D全息投影技術，被認為是對現代教學的有益補充，它是利用干涉和衍射原理記錄并再現物體真實三維圖像的技術［2］。它以三維技術為主的立體投影所呈現的360度幻影成像，可以營造出一種似真似幻的現場氛圍，立體視覺效果讓人驚嘆，具有非常好的縱深感，讓人身臨其境。3D全息投影技術是將虛擬影像和實物的相結合，參觀者不需要配戴3D眼鏡就能看到虛擬的人物和場景。將3D全息投影技術應用到課堂教學中去，全息圖像獲取能力必須要高和空間三維顯示能力的強大是必要的［3］。日漸成熟的云計算服務，使通過云計算快速獲取全息圖像成為了可能，但這需要快速數據傳輸。因而，5G時代的來臨，信號傳輸更加迅速快捷，本文就現階段5G全息影像技術在課堂上的推廣意義進行了簡要分析。首先，在政策層面，我國教育現代化必須走由上而下、強化政府行政主導作用的道路。教育現代化的時機必須被緊緊抓住，但是若無國家支持，僅靠民眾，這勢必會使資金積累極其緩慢，而這會使時機延誤，對我國教育的發展很是不利。先進的教學手段在長三角、珠三角等地區已取得了成功。因此，對于5G全息投影技術，國家應發揮政策性、權威性的指導作用。其次，在技術層面，全息技術作為一項前瞻性技術，目前仍處于探索階段。全息資源設計和開發的軟硬件門檻高，多門學科的理論與技術被涉及，精通多方面學科并且熟悉制作全過程技術的人很少，所以專業教師應該多與技術人員溝通，能提供足夠多的教學資源讓技術人員利用，以期建設一個相對完善的知識點的云端數據庫，方便課堂調用，降低建設成本。另一方面，加緊教育技術專業人才的培養，學校應該培養出一批熟悉全息投影有關的專業知識、了解技術制作現代化教學手段、理解教育心理學的復合型人才。我國的教學軟硬件達到自立，教學手段更加現代化可以因此得到實現的希望。再次，在思想層面，全息投影技術能夠讓傳統的教育工作者認識到先進技術的教學優勢，使他們摒棄“一本書、一張嘴、一支粉筆再加一塊黑板就可以‘打天下’的習慣”，只有與時俱進，努力接受新教法的培訓與使用，強化自身教育技能的提高，這樣才是合格的“園丁”。全息教學在一定程度上兼具目前網上教學和傳統教學的優點，對于目前的教學模式的拓展和探究，是一個提高教學質量的契機。它將計算機網路強大的統計能力與教師優良的教學能力結合，不僅更容易解決學生在學習過程中的疑難點加強對薄弱學科的理解程度，而且有益于學生的個性化發展。全息教學還可以將一些普通條件下難以實現、觀察到的過程形象的展示，在有限的教學時間內，增大信息量，有效提高教學效率。使得課堂更加活躍，通過高頻互動來吸引學生的注意，學生更容易沉浸在教學內容中，能加深學生對課程的印象，寓教于樂。且全息教學環境下，學生的主體地位更加明確，能更好調動學生參與課堂的創造性和積極性，學生有更多機會自己支配學習節奏，并可以通過重復學習來加強學習效果。這種學習模式更注重個性化教學，能針對學生個體之間的差異做出調整。

四、全息教學存在的問題

同時我們也應該看到，全息投影技術雖然“高大尚”，但也面臨一些問題與挑戰:第一，裸眼可見的高質量3D效果是決定這項技術教學效果的重要因素之一。第二，在課堂上實施全息投影教學手段時，教師需要精心準備教學活動以保障師生間的交互行為。第三，非常重要的一點，不管任何類型的教學手段，我們始終應該優先考慮的是學習的結果而不是技術的本身，因為衡量教學效果的標準必然是學生獲取了知識并提高了自己的能力。第四，有新聞報道觀眾觀看3D電影后引發視覺疲勞，甚至視覺模糊和眩暈，那么全息投影技術也可能產生所謂的“電腦病”，這點需要想辦法克服。最后，檢驗真理的唯一標準是實踐，全息投影技術的教育適用性還需要經過實踐檢驗。

五、總結

綜上所述，傳統教學與先進的科學技術相結合，使師生之間的有機聯系被加強，可以提高教育效率這個本質要求。檢驗此目的是否達成的唯一標準是學生的學習效果，在線網絡教育暴露的短板顯然是無法保證學生的學習效果。全息投影這樣的新技術，作為教育教法的有力補充，在教育環境中展現了強大的潛在應用，或許能為我們的教學方式帶來變革。伴隨著5G時代的到來，以及人工智能和光電信息處理技術的快速進步，全息投影技術及其相關產品在高等教育領域中的應用已然不可逆轉，人們相信通過這項技術，學生的學習效果會大大提升，課程的教學目標也將順利達成。

參考文獻:

［1］董清爽，吳兵．三維全息技術現狀及教育展望［J］．計算機光盤軟件與應用，2014(21):314-315．

［2］鄧文婷．基于應用的電子技術實驗課程改革與實踐［J］．實驗科學與技術，2018(03):104-106．

［3］周進．全息技術教育應用與現實挑戰［J］．中小學信息技術教育，2017(03):80-83．

作者:李佳威 裴彥鵬 單位:濟南大學化學化工學院