5G+4K美育智慧课堂项目探析
通信世界网消息（CWW）近年来，5G网络逐步普及，其大带宽、高速率、低时延等特性也给教育行业发展带来了机遇。中国联通作为深耕教育领域多年的运营商，以5G网络资源为基础，以MEC边缘云为核心，以聚合优质教育资源为差异化优势，打造了5G美育智慧课堂整体解决方案，帮助各类学校提升美育教育水平，助力教育发展区域均衡。
项目背景
2020年10月，中共中央、国务院印发《深化新时代教育评价改革总体方案》（简称《总体方案》），对美育教育评价改革提出标准和具体要求，要求把中小学生学习音乐、美术、书法等艺术类课程，以及参与学校组织的艺术实践活动情况纳入学业要求，促进学生形成艺术爱好、增强艺术素养，全面提升学生感受美、表现美、鉴赏美、创造美的能力。2021年1月，全国教育工作会议召开，会议要求全面对标《总体方案》，探索构建学段有机衔接、课内课外深度融合的美育体系，聚焦“教会、勤练、常展”，深入推进美育教学改革。
山东联通与省内18所有艺术专业的高校成立美育联盟，设立5G艺术教育联合体，打造5G美育乡村智慧课堂、美育素质评价及美育大数据等应用场景，以实现乡村美育教育振兴、中小学美育素养提升。5G+4K智慧课堂项目已在临沂实现落地，覆盖临沂市兰山区86所学校，惠及18万名学生，让课堂不再受地域限制。通过5G高清直播应用，学校间可以实时连线，课堂内容可以同步到千里之外，两地师生还可以实时隔屏互动。
在首批落地试点课上，山东民歌非遗传承人在济南通过山东联通5G+4K智慧课堂平台，向临沂七中高中学子以及枣园小学乡村孩子们，讲授了丰富多彩的音乐课。2021年，山东联通5G+4K智慧课堂项目获得第四届“绽放杯”5G应用征集大赛MEC边缘计算专题赛智慧教育赛道一等奖、全国决赛优秀奖及最佳人气奖；临沂市兰山区教体局因落地此项目获得教育部颁发的“新时代美育数字资源建设与应用共同体”一等奖。
5G+4K智慧课堂方案
根据美育教育的现状及实际应用需求，项目主要由云课堂服务平台、常态录播课堂教室及美育课程资源组成，通过在学校设备间建设云课堂服务平台（服务器），利用学校现有高带宽的教育内网（联通网络），将山东美育联盟高校美育教室与K12中小学校本部以及其他校区的常态互动录播课堂教室联通。采取1+1或者1+N方式，在两校区（或多校区）间开展同步互动课堂教学，实现师与师、师与生、生与生之间实时互动交流，能够在同一时间、不同地点共同参与同一位老师的教学活动。
组网方案
5G+4K美育智慧课堂项目组网方案如图1所示，市级共享级MEC平台位于联通机房，云课堂服务平台（教学云平台）与MEC平台互联，多个学校共用一套MEC平台，通过不同DNN进行区隔。5G的大带宽特性可承载超清画面，保证实时视听优质体验；5G的移动性使得学校可以快速部署，不受空间限制，业务开通快、扩展性好；利用MEC平台计算、存储和网络资源，降低学校投入成本；学校之间的互动利用MEC的分流功能，降低80%业务时延。低时延保障音乐节拍同步，实现异地“同唱同奏”。
图1 5G+4K美育智慧课堂组网方案
●云课堂服务平台
云课堂服务平台采用云架构部署，内嵌流媒体服务、互动服务(可选)、会议服务(可选)、教学资源管理服务、用户管理服务、设备管理服务等业务模块。平台具备多级之间互联互通功能，可实现上下级平台之间的管理与资源推送。分布于各互动课堂教室的教学视频资源能够自动上传到云课堂服务平台中，平台实现对所有优质资源的云汇聚与统一管理、共享。
●常态化互动课堂教室
山东艺术学院、临沂七中、枣园中心校等学校，各建设1间常态互动录播教室，在教室已有显示屏和教学触摸电脑的基础上增加常态互动录播设备，配合云课堂平台实现远程智慧课堂教学应用（直播、录制、点播）。
●听课教室
临沂姚庄、后庙小学等学校根据教室需求类型，各建设1间极简部署互动听课教室，极简部署互动终端支持双显示输出，分别显示教学PPT和主讲老师画面，提供1个镜头机位拍摄固定学生全景画面，适合乡村教室等环境。
美育课程模式
教学：充分利用5G+4K教室，专家团队通过线上方式开展教学，采用直播+录播课的方式，传授山东民歌知识、演唱技法等美育技能。
练习：学生课后进行练习，熟悉掌握山东民歌知识、演唱技法等美育技能，内化音乐素养，并将练习视频上传到平台，保证练习频率。
评价：对学生上传的练习视频进行评价，了解学生训练中的优点及存在的问题，开展针对性教学；并将训练过程中的数据进行记录，为学生素养测评提供依据。
测试：结合期中、期末考试的开展，对学生掌握的美育素养进行理论及技能双方面的考核，记录考试成绩，为素养评价及特长认定提供数据支撑。
认定：通过对学生到课情况、参与度、任务完成度、知识素养、艺术技能、课外活动、艺术成果等进行综合评定，对学生艺术特长进行认定。
三大应用场景常态化课堂互动教学模式
能灵活开展各种美育一体化互动课堂教学活动，可开展1+1或者1+N的远程互动课堂活动，使校本部与其他校区两地教室之间整体联动，实现两地同上一堂课、跨校区常态化课堂教学应用。
多校区之间课堂研究活动
各校区的教师可在常态化互动课堂教室内配合云课堂服务平台，随时随地开展课题研究活动，支持音视频互动、课件共享应用，解决教师需要长途奔波到不同校区进行集中课题研究活动的困扰，提高效率、节省开支。
区域内视频会议应用
利用在建的常态化互动课堂教室，配合云课堂服务平台，实现跨校区的远程视频会议应用，充分发挥线上会议的优势，免除长途奔波，提高效率。
五大产业效应
5G+4K美育智慧课堂对教育行业信息化水平提升、教育资源的均衡，起到积极的推动作用，具体体现在以下几个方面。
第一，教育环境将更加智慧化，主动适应个体的需求。可以通过无处不在的通信网络和传感设备智能感知学习者的场景和特征，主动为其营造学习环境、规划学习路径、推送适应性的学习资源，实现从“人找信息”到“信息找人”的转换。
第二，教育的各类数据和信息将实现无缝流通，数据分析是实现智能教育服务的基础，而教育信息化建设将为各类数据的采集和分析建立标准化模型，通过对物理环境的感知，实现对数据的汇聚和跨空间传输，增强教育服务的调节功能，从而打破时间、空间、内容、媒介的限制，实现教育信息的无缝流通。
第三，教育业务将实现智能协同，在智能技术和泛在高速通信环境下，各类教育业务在任何地方、任何时间、任何方式下都能进行便利、快捷、高效、智能的联通与协同，各类教育业务将不再以孤立的方式提供服务，教育领域的管理业务、教学业务、培训业务与服务业务将实现智能协同，进而达到业务流程重组和服务形态创新的目的。
第四，优质教育资源将实现按需供给，在传统的网络环境和技术环境下，学习资源的供给“千人一面”，而智能时代的网络传输技术使得传输学习全过程的数据成为可能。在此背景下，智能学习服务系统将实现对个体的精准分析，进而按照个体的特定需求为其提供优质的资源和服务。
第五，将实现教育资源的均等供给，教育资源的区域均衡问题一直是教育行业的难题，教育信息化的实现使得优质的教育资源和服务可以通过网络进行互通。在此条件下，可将学习引入到课堂之外的日常生活中，实现“当技术无处不在，学习也就无处不在”的局面。
中国联通将5G大带宽、高速率、低时延等特性与教育学习相结合，搭建5G+4K智慧课堂，赋能智慧互动教学，让之前“高高在上”的顶尖美育资源“飞入寻常百姓家”，为促进教育高质量均衡发展作出贡献。