5G时代的新一代智慧校园建设

第35卷第2期2021年4月㊀㊀中㊀国㊀医㊀学㊀教㊀育㊀技㊀术
㊀㊀C H I N A M E D I C A LE D U C A T I O N T E C H N O L O G Y V o l .35N o .2
A p
r .2021 理论探索与实践
基金项目:教育部 十四五 规划研究课题 5G 时代教育面临的新机遇新挑战研究 (S S W 202018);2018年度江苏高校哲学社会科
金沙农庄
学研究重点项目 人类命运共同体视野下 一带一路 国家信息化发展现状及协同推进战略研究 (2018S J Z D I 176)
研究成果.
收稿日期:2020G03G15
作者简介:王运武(1980G
),男,山东东阿人,副教授,硕士研究生导师,博士,主要研究方向:教育信息化㊁智慧教育㊁智慧校园㊁综合素质评价㊁学习科学与技术㊁战略规划㊁教育机器人等.
5G 时代的新一代智慧校园建设
王运武1,庄榕霞2,陈祎雯1,王藤藤1
1.江苏师范大学智慧教育学院,江苏㊀徐州㊀221116;2.北京师范大学智慧学习研究院,北京㊀100875
ʌ摘要ɔ:2020年被誉为5G 元年和W i F i 6普及的元年,人类社会步入了5G 时代.5G 作为第
七次信息革命的基础,将加速新一代信息技术的融合.智慧校园发展可以划分为五个阶段:校园网㊁校园信息化㊁数字校园(数字化校园)㊁智慧校园(智能校园)㊁新一代智慧校园(OMO 智慧校园).随着5G ㊁W i F i 6㊁A I o T 等多网融合的推进,智能互联将开启新一代智慧校园建设.当前,5G
+W i F i 6超高速网络渐成规模,为新一代智慧校园建设奠定了基础.智慧校园向新一代智慧校园转型发展的趋势日益增强.新一代智慧校园将会呈现八大特征:高度智慧化㊁高体验感和高满意度㊁智能互联(智慧互联)㊁超高速网络㊁智能分析㊁智慧决策㊁教育系统性变革㊁创新引领.未来基于5G+W i F i 6+A I o t 多网融合的新一代智慧校园建设具有广阔的前景.
ʌ关键词ɔ:5G 时代;W i F i 6;A I o T ;
多网融合;智能互联;新一代智慧校园ʌ中图分类号ɔ:G 40G057㊀ʌ文献标志码ɔ:A㊀ʌ文章编号ɔ:1004G5287(2021)02G0143G07
ʌD O I ɔ:10.13566/j .c n k i .c m e t .c n 61G1317/g
4.202102001C o n s t r u c t i o no f n e w g e n e r a t i o no f s m a r t c a m p
u s i n 5Ge r a W a n g Y u n w u 1,Z h u a n g R o n g x i a 2,C h e nY i w e n 1,W a n g T e n g t e n g 1
1.S c h o o l o f W i s d o m E d u c a t i o n ,J i a n g s uN o r m a lU n i v e r s i t y ,X u z h o u 221116;2.S m a r tL e a r n i n g I n s t i t u t e ,B e i j i n g N o r m a lU n i v e r s i t y ,B e i j i n g 1
00875,C h i n a ʌA b s t r a c t ɔ:I n2020,k n o w n a s t h e f i r s t y e a r o f 5Ga n d t h e f i r s t y e a r o fW i F i 6p o p u l a r i z a t i o n ,h u m a ns o c i e t y h
a s e n t e r e d t h e 5Ge r a .5G ,a s t h e f o u n d a t i o no f t h e s e v e n t h i n f o r m a t i o n
r e v o l u Gt i o n ,w i l l a c c e l e r a t e t h e i n t e g r a t i o no f n e w g e n e r a t i o n i n f o r m a t i o n t e c h n o l o g y .T h ed e v e l o p
m e n t o f s m a r t c a m p u s c a nb ed i v i d e d i n t o f i v e s t a g e s :c a m p u sn e t w o r k ,c a m p u s i n f o r m a t i z a t i o n ,d i g
i t a l c a m p u s ,s m a r t c a m p u s (i n t e l l i g e n t c a m p u s )a n dn e w g e n e r a t i o no f s m a r t c a m p u s (OMOs m a r t c a m p u s ).W i t h t h e p r o m o t i o n o f 5G ,W i F i 6,A I o t a n d o t h e rm u l t i Gn e t w o r k i n t e g r a t i o n ,i n t e l l i g
e n t i n t e r c o n n e c t i o nw i l l s t a r t t h e c o n s t r u c t i o n o
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r e s e n t ,5G+W i F i 6u l t r a h i g h Gs p e e d n e t w o r kh a s g r a d u a l l y
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r e s e n t e i g h t c h a r a c t e r i s t i c s :h i g h i n t e l l i g e n c e ,h i g h s e n s e o f e x p e r i e n c e a n dh i g h s a t i s f a c t i o n ,i n t e l l i g
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u i d a n c e o f i n n o v a t i o n .I n t h e f u t u r e ,t h e c o n s t r u c t i o no fn e w g e n e r a t i o no fs m a r tc a m p u sb a s e do n5G+W i F i6+A I o t m u l t i Gn e t w o r k i n t e g r a t i o nh a s b r o a d p r o s p
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全国初中数学联赛f s m a r t c a m p
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㊀㊀㊀㊀㊀中㊀国㊀医㊀学㊀教㊀育㊀技㊀术第35卷第2期
㊀㊀近十年来,我国加快了从数字校园向智慧校园的转型发展[1],高校和中小学大力推进智慧校园建设,智慧校园成为智慧教育领域的热点话题.2020年被誉为5G元年和W i F i6普及的元年,人类社会步入了5G 时代.5G时代的来临,为教育的未来发展带来了新挑战㊁新机遇,加速了重塑智慧教育新生态[2].智慧校园作为智慧教育的重要实践场域,必将迎来颠覆性冲击.5G作为第七次信息革命的基础,将会加快促进W i F i 6㊁人工智能㊁技能互联网㊁触觉互联网㊁物联网㊁区块链㊁视频社交等新一代信息技术的融合,由此推动智慧校园未来发展发生深刻变革.
1㊀智慧校园发展历程回眸
1.1㊀智慧校园术语的变迁及使用趋势
谐波减速器
在教育信息化实践和研究领域,经常使用数字校园㊁数字化校园㊁智慧校园㊁智慧化校园㊁智能校园等术语.术语使用的多样化不利于相关政策研制与实施㊁学术交流㊁实践活动等.根据C N K I的统计分析,在教育信息化学术研究史上,相继涌现校园网(1993年)㊁智能型校园(1993年)㊁智能校园
(1998年)㊁校园信息化(1999年)㊁未来校园(1999年)㊁数字化校园(1999年)㊁数字校园(2000年)㊁智慧校园(2010年)㊁智慧化校园(2014年)等术语,由此构成了智慧校园相关术语发展的逻辑主线.
据C N K I查询统计,截至2021年1月15日学术成果篇名中智慧校园相关术语使用总频次排序依次为:校园网(10799次)㊁数字化校园(2970次)㊁智慧校园(2921次)㊁数字校园(1448次)㊁校园信息化(374次)㊁智能校园(113次)㊁智慧化校园(42次)㊁未来校园(11次)㊁智能型校园(7次).由此可见,人们对数字化校园㊁智慧校园㊁数字校园这三个术语的认同程度较高,对智能校园㊁智慧化校园㊁未来校园㊁智能型校园的认同程度较低.从术语的使用频次趋势看,校园网的术语起源于1993年,到2009年使用频次达到最高峰(844次),随后逐渐下降.2010年以来,智慧校园术语的认可程度逐年上升,2016年超过了数字化校园,迅速成为认可度最高的学术词汇.可以预见,在未来数年,智慧校园仍将成为学术领域和业界广泛使用的学术词汇.1.2㊀智慧校园五个发展阶段
智慧校园建设最早可以追溯至20世纪90年代的校园网建设.通过对智慧校园30年的发展历程进行梳理,可以发现40个关键事件在推动智慧校园建设与发展方面发挥了重要的作用,如图1所示.这些关键性事件涉及社会化信息化㊁基础设施建设㊁信息技术应用能力提升㊁战略规划与管理㊁标准与规范等
.
图1㊀智慧校园发展历程中的40个关键事件
㊀㊀从智慧校园实践看,驱动智慧校园发展主要有八
大动力:理论(理念)驱动㊁技术驱动㊁问题驱动㊁需求
驱动㊁业务驱动㊁应用驱动㊁数据驱动㊁创新驱动;从影
响因素看,智慧校园发展受社会信息化发展水平㊁教育441
㊀第35卷第2期㊀㊀㊀㊀㊀㊀王运武等.5G时代的新一代智慧校园建设
信息化政策㊁建设理念㊁支撑技术㊁教育媒体㊁资源形态㊁教育形态等多重因素影响,其中,支撑技术㊁解决问题㊁教育形态作为重要的影响因素,决定着不同历史时期智慧校园的主要建设内容,以及智慧校园提供的服务水平.根据智慧校园术语的变迁㊁研究和建设情况,结合智慧校园发展历程中的关键事件㊁驱动因素㊁拟解决的关键问题㊁教育形态的变迁㊁服务水平等,可以将智慧校园发展历程划分为五个阶段:校园网㊁校园信息化㊁数字校园(数字化校园)㊁智慧校园(智能校园)㊁新一代智慧校园(O M O智慧校园),如图2所示
.
图2㊀智慧校园发展的五个阶段
㊀㊀第一阶段:校园网(20世纪90年代初至2001年).
传统校园融入了互联网元素,校园通过互联网打通了
与外界的联系.标志性事件是1992年清华大学首次
采用T C P/I P体系结构建成校园网㊁1994年国际专线
正式接入因特网等,由此拉开了全国建设校园网的序
幕.尤其是2000年中小学实施 校校通 工程和普及
信息技术,全面推动了校园网的建设与应用.这个阶
段主要表现为:少数学校建成校园局域网㊁计算机机房㊁
校园电台㊁校园电视台,运用计算机㊁C A I课件等开展
计算机辅助教育.
第二阶段:校园信息化阶段(2002 2005年).随
着教育信息化1.0时代的来临,学校信息化发展从校
园网跨越到校园信息化阶段.标志性事件是出台了全
国首个以 教育信息化 命名的发展规划«教育信息化
十五 发展规划(纲要)»,大力推进教师教育信息化,全
面实施 金教工程 等.国家高度重视教育信息化,以
系统工程视角全面推进教育信息化,教育信息化产业
逐渐成熟.这个阶段主要表现为:学校信息化基础设
施建设有了较大幅度的提升,广播电视从模拟走向数
字,信息化与学校业务逐渐融合,各类应用系统逐渐增
多,信息化教学资源逐渐丰富,信息化教学和信息化管
理逐渐常态化;信息化教育和现代远程教育发展迅速,
并在扩大教育规模方面发挥了重要作用.
第三阶段:数字校园/数字化校园(2006 2011年).
标志性事件是2006发布了全国首个中长期国家信息
化发展战略«2006 2020年国家信息化发展战略»,
2008年全面实施 金教工程 等.这个阶段主要表现为:
三棱柱数字校园学术研究显著增多,意识领先的省市区大力
推进数字校园示范校建设,校园网速显著提升,无线
校园逐渐推广,打通孤立应用系统促进数据共享的诉
求日益增强,信息技术与课程从整合走向融合,A P P教
育类软件逐渐增多等.
第四阶段:智慧校园/智能校园(2012 2018年).
标志性事件是出台了全国首个教育信息化中长期规
541
㊀㊀㊀㊀㊀中㊀国㊀医㊀学㊀教㊀育㊀技㊀术第35卷第2期
划«教育信息化十年发展规划(2011 2020)年»,出台了«中小学校长信息化领导力(试行)»和«中小学教师信息技术应用能力标准(试行)»,出台了«智慧校园总体框架(G B/T36342G2018)»«中小学数字校园建设规范(试行)»,大力推进 三通两平台 建设,启动 互联网+ 行动计划和全国中小学教师信息技术应用能力提升工程等.这个阶段主要表现为:信息化基础设施㊁应用系统㊁资源建设㊁应用与管理等达到较高水平,校园智慧化水平显著提升,大力推进宽带校园网建设,数字校园向智慧校园转型发展的呼声逐渐增强[3G4],智慧校园和智慧教室建设逐渐成为教育信息化领域热点话题等.
第五阶段:新一代智慧校园/O M O(O n l i n eGM e r g eGO f f l i n e)智慧校园(2019年以后).标志性事件是出台全国首个教育现代化中长期规划«中国教育现代化2035»,启动全国中小学教师信息技术应用能力提升工程2.0,发布«职业院校数字校园规范»等.这个阶段将表现为:互联网(智能全光网㊁W i F i6)㊁电信网(5G㊁6G)㊁广播电视网(卫星宽带)㊁智能电网(电力载波通信)㊁物联网等多网融合,将会加快推进校园网进入超高速信息通信时代;智慧校园在推动教育系统整体性变革㊁教
育治理现代化㊁培养创新人才和智慧人才等方面的作用进一步增强;智慧校园的智慧化水平将会显著提升,能够为师生提供高体验感㊁高满意度的智慧教育服务;未来将呈现智慧教育㊁未来教育㊁线上线下混合(o nGl i n eGm e r g eGo f f l i n e,O M O)教育㊁移动在线教育㊁短视频+直播教育等多种教育形态.
总体来说,从校园网到校园信息化㊁数字校园,再到智慧校园㊁新一代智慧校园,智慧化水平和教育服务水平逐渐提升,尤其是高体验感㊁高满意度的智慧教育服务将成为新趋势.智慧校园建设内容逐渐丰富,支撑技术逐渐智能化㊁融合化.智慧校园不仅关注技术问题,而且关注教育问题.解决问题从基础设施建设到业务融合㊁应用系统整合㊁应用能力提升,更加关注教育系统整体性变革㊁教育治理现代化㊁创新人才培养等教育热点难点问题.教育形态逐渐呈现多样化㊁智慧化㊁线上线下融合趋势.
傻目录
2㊀5G时代智能互联开启新一代智慧校园建设2.1㊀智能互联时代的来临
随着 三网融合 (互联网㊁电信网㊁广播电视网)㊁ 四网融合 ( 三网融合 +智能电网)的推进,以及技能互联网㊁触觉互联网㊁物联网㊁人工智能㊁大数据㊁云计算㊁区块链㊁5G㊁W i F i6等新兴技术的发展,人类逐
渐进入智能互联时代,迈向万物互联的智能世界.
早在2016年的第三届世界互联网大会上,联想集团董事长杨元庆提出 智能互联网 的理念,由此引发了业界的热议.传统互联网逐渐过渡到移动互联网㊁智能互联网阶段.传统互联网以固定的网络为基础,计算机为重要终端,主要实现网络教育㊁在线教育;移动互联网以移动通信㊁W i F i无线网络为基础,以智能手机㊁平板电脑等移动媒体为终端,主要实现移动在线教育㊁线上线下混合(o n l i n eGm e r g eGo f f l i n e,O M O)教育.智能互联网以 三网融合 ㊁物联网㊁技能互联网㊁触觉互联网等为基础,融合多种业务功能的智能移动媒体为终端,实现全媒体㊁跨业务㊁跨平台㊁跨资源的移动在线教育㊁线上线下混合教育.
2.2㊀智能互联提升教育智慧化水平
2014年以来,北京市㊁上海市㊁江苏省等省市大力推进智慧教育,尤其是随着20个智慧教育示范区(含2个培育)创建项目的实施,掀起智慧教育发展新的浪潮.当前,智慧教育建设取得了辉煌成就,为人们营造了灵活㊁便捷㊁舒适的智慧学习环境,但是也存在很多困惑,诸如:困扰教育信息化领域20年的 信息孤岛 仍然存在,智慧教育究竟如何体现 智慧 ,城乡如何共享智慧教育建设成果㊁实现融合发展等.智慧校园既是实现智慧教育的必由之路,又是智慧教育示范区的重要建设内容[5].新一代智慧校园既要突破 信息孤岛 ㊁提升 智慧 ,又要提升智慧教育服务质量,促进城乡教育融合,推动教育均衡而有质量的发展.
智能互联既指网络互联,又指媒体㊁技术㊁平台互联,还指资源㊁数据㊁人和物的互联等.智能互联打破了网络㊁媒体㊁技术㊁平台㊁资源㊁数据㊁人和物的边界,有利于打破 信息孤岛  数据孤岛  业务孤岛  应用孤岛  服务孤岛 ,促进数据和资源共享,提升教育智慧化水平,让用户获得智慧教育服务的高体验感和高满意度.智慧教育的 智慧 主要体现为显性智慧(基础设施智能化㊁系统平台智能互联等)㊁隐性智慧(理念㊁方法㊁应用的智慧化)和创新智慧(教育系统整体性变革㊁创新引领教育发展㊁教育治理现代化㊁创新人才培养等)三个层次.智能互联既有利于提升教育的显性智慧,又有利于提升教育的隐性智慧和创新智慧.智能互联融合了互联网(技能互联网㊁触觉互联网)㊁电信
641
邬跃
㊀第35卷第2期㊀㊀㊀㊀㊀㊀王运武等.5G时代的新一代智慧校园建设
网㊁广播电视网㊁智能电网㊁物联网等多网络,实现了从 三网融合  四网融合 向多网融合发展.智能互联融合5G㊁W i F i6㊁区块链㊁人工智能㊁物联网㊁大数据㊁云计算㊁数字孪生等多种技术,有助于推进技术融合发展.智能互联打通了智能手机㊁智能电视㊁计算机㊁平板电脑等媒体,促进了广播㊁电视㊁电影㊁出版㊁报纸㊁杂志㊁网站㊁直播平台等媒介形态的融合.智能互联加快了全媒体发展,促进了业务功能的融合,例如:当今的手机具有通话㊁听广播㊁看电视㊁看电影㊁移动在线学习㊁远程监控㊁在线办公㊁健康管理等多种业务功能.智能互联打通了校内外资源,打通了城乡资源㊁区域资源和
校际资源,将人与物联系在一起,拉近了教师㊁学生和家长之间的距离,有利于增强移动在线教育的临场感.
当前,教育信息化发展已经进入到教育信息化2.0阶段,教育信息化2.0将具体呈现体验㊁开放㊁融合㊁数据㊁连接㊁服务㊁创新㊁引领㊁变革㊁智慧十大特征[6].智能互联既是互联网发展到智能互联网阶段的主要特征,又是引领教育信息化从1.0向2.0转型升级,促进教育系统整体性变革的重要抓手.智能互联在破解 信息孤岛 ㊁提升教育智慧化水平㊁促进城乡融合发展和现代化建设等方面具有极大的潜力.
智能互联是智慧教育发展到较高水平的典型特征之一,未来亟待加快推进智能互联在教育教学中的深入应用.智能互联有利于构建强交互性智慧学习环境,更有利于教育系统各个业务流程的应用创新[7].2020年被誉为5G元年和W i F i6普及的元年,人类社会即将步入5G时代.超高速网络的来临,将会使智能互联如虎添翼,开启超高速智能互联新时代,将会加快升级新一代智慧校园建设,重塑课程资源形态,引发课程内容生产形态的革命,超高清晰实时互动资源(短视频+直播)将可能成为课程内容生产的主流形态.智能互联在智慧教育示范区㊁智慧校园㊁智慧教室㊁智慧场馆㊁智慧课堂等实践场域中具有广阔的应用前景,有利于提升教育智慧化水平.
3㊀新一代智慧校园建设与研究现状
3.1㊀5G+W i F i6超高速网络建设
互联网(智能全光网㊁W i F i6)㊁电信网(5G㊁6G)㊁广播电视网(卫星宽带)㊁智能电网(电力载波通信)㊁物联网等多网融合逐渐成为新趋势.从 三网融合 到 四网融合 ,再到 多网融合 ,超高速网络正在逐渐改变着信息交流工具和传递方式.据工信部的统计数据显示,截至2020年底,开通5G超过71.8万个,实现所有地级以上城市5G网络全覆盖,5G终端连接数超过2亿,5G手机累计出货量达到1.63亿部[8]. 双千兆 (千兆5G+千兆带宽)㊁ 三千兆 (千兆5G+千兆宽带+千兆W iGF i)㊁ 全千兆 (千兆5G+千兆宽带+千兆W iGF i+千兆应用+千兆服务)正在成为新一代的超高速网络解决方案.
当前,具有代表性的5G多网融合解决方案主要有六种:①5G+W i F i6M I F I(M o b i l eW i F i)方案,通过这个移动式W i F i热点,智能手机㊁平板电脑㊁笔记本电脑等设备可以连接5G网络[9].②5G+W i F i6u C P E (u n i v e r s a l c u s t o m e r p r e m i s e e q u i p m e n t),这个客户终端设备可以将接收的5G信号转化为W i F i信号.③5GD o n g l e是一个可以接入U S B的5G无线设备,让台式机㊁笔记本等连接5G网络.④5G+W i F i6+M u l t iGp a t h多链路5G组网方案[10],该方案采用 5G+光纤 双链路通信模式,双链路自动负载,既可以提高数据传输的可靠性和安全性,又可以降低5G流量成本.⑤W iGF i6+A I o T智能天线,这款小米A I o T路由器能够实现小米设备一键联网.A I o T(人工智能物联网)=A I (人工智能)+I o T(物联网).智能物联网的概念兴起于2018年,具
有通过各种信息传感器实时采集各类信息,并在终端设备㊁边缘域或云中心通过机器学习对数据进行智能化分析的功能[11].借助智能物联网可以实现万物智慧互联,尤其是 四网融合 的支持下,将会构筑超高速智能互联网络.⑥基于广电5G+W i F i6+L o R a融合的移动物联专网[12].L o R a指远距离无线电(l o n g r a n g e r a d i o),是一种线性调频扩频的调制技术.L o R a具有功耗低㊁传输距离远㊁组网灵活等特性,在智慧社区㊁智慧家居㊁智慧校园等场域具有广阔的应用前景.
3.2㊀新一代智慧校园建设现状
当前,仅有少数意识领先的学校开始建设新一代智慧校园,绝大多数学校正处于从智慧校园向新一代智慧校园的过渡时期.智慧校园市场规模巨大,受到业界高度关注.三大运营商和信息化企业纷纷致力于打造5G+智慧校园.早在2019年6月,深圳职业技术学院启动了5G智慧校园示范应用项目,运用5G直播了一座虚拟的中药学电子标本馆,让观众体验到了虚拟现实的投影效果.此外,还建成了5G+V R/A R沉浸式教学和5G+远程直播教学示范应用[13].2019年
741

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