初探5G技术在《三维动画设计与制作》课程中的应用

陈翔

随着2020年5G技术的商业化应用，5G将全面影响人们的工作、生活和学习。因此探讨5G技术会给教育教学带来何种机遇和挑战，以及反思如何应对挑战，显得尤为重要。本文中笔者以《三维动画设计与制作》课程为例来初步探讨5G对在教育教学影响及应用。

教育是民族振兴、社会进步的基石。中国未来发展、中国梦的实现，关键在于人才的培养，而基础在于教育。习近平总书记在党的十九大报告中强调，必须把教育事业放在优先位置，加快教育现代化。2018年4月教育部发布了《教育信息化2.0 行动计划》、2019年2月国务院印发了《中国教育现代化2035》，也相继强调教育信息化在推动教育现代化过程中的地位和作用。伴随着教育现代化的不断深入发展，移动通信技术在也从 1G 发展到5G 。虽然4G移动通信技术所提供的服务已然可以从各个维度满足人们的对数字化应用需求，但5G从接入方式、波形、编码等全方位对4G进行了强化，从而拥有了更佳的性能，相对于4G而言体验速度提升了10-100倍，时延却只有它的1/5，频谱效率提升3-5倍，能效提升了100倍。

2020年是5G全面商业化使用的元年，5G所具有的超高数据速率、大规模连接、低时延、高可靠性等特征将会如何渗透、影响到职业院校的具体课程教学中？笔者以《三维动画设计与制作》课程为例从教学内容、教学方法和教学生态三个维度来初步探讨下5G技术给课程教学所带来的的影响。

1 教学内容应与时俱进并体现前瞻性

《三维动画设计与制作》是理实一体化课程，也是一门就业课程。该课程在设置之初作为校企合作课程，所针对的是三维动画及三维游戏企业的模型制作、动画骨骼绑定及动画调设岗位，但是随着科技的发展三维动画的应用环境和发展方向已然发生了巨大的改变：手机游戏凭借着高交互性和移动性已经替代电脑游戏成为游戏主流，在5G技术高速率、低时延特性下手游的优势将不断扩大，市场比重也会越来越高;虚拟现实（VR）、增强现实（AR）和混合现实（MR）技术在教育教学、建筑漫游等领域已经得到广泛使用;国内的动画电影已经从注重场景、动作向追求画面效果发展，在5G时代随着4K等高质量视频技术不断普及，特效将成为评判动画优劣的重要依据;企业所承接项目的综合性越来越强，各学科的交叉度越来越高。

随着5G技术的广泛深入的应用，以上方面所展现出的特点将越来越突出，进而对课程教学内容的数量和质量都提出了更高的要求。为此笔者将从以下几个方面对课程进行优化，力求课程能顺应科技发展，保障学生就业竞争力：修改课程教学大纲，增加手游模型模块，完善建筑漫游模块在其中添加虚拟现实和增强现实内容，同时对特效模块提升深度与广度等;制定年度实施性教学计划时，课程的授课学期由2个学期增加到3个学期总课时量增加50%;在工学交替实施方案中添加手机游戏岗位、特效岗位和虚拟现实岗位，与校企合作企业共同制定对应岗位内容和岗位标准并确保学生在企业岗位中实操锻炼;设置的实训项目应有前瞻性始终和最新的技术同步，也要有独立性，以便在后期更换项目时以减小相互影响，同时还要注意项目的综合性，必要时可由多门课程来共同设置，培养学生综合应用能力--例如“网上博物馆”项目中除了本课程之外，还可能设计到《C语言》、《后期制作》、《平面设计》等多门课程的教学内容。

2 基于5G的智能技术及其教育应用

教学的目标是完成对学习内容的传授、并基于学习者与内容和教学过程的反馈提供交互性的支持。在此过程中 5G 可以发挥重要作用：

2.1 远程教学--通过双师课堂、全息技术改善学习体验，破解时间、空间距离

双师课堂：它是远程教学的主要场景，双师型课堂可以解决校企合作中企业技术人员进课堂的难题，目的是为了促进校企深度融合。在与动画制作及游戏开发企业合作过程中发现这些企业都存在着追逐优惠政策和政府支持的特点，它们的物理地址是灵活机动的，为确保校企合作的长期有效可利用5G网络高带宽、低时延等特性，实现可移动的灵活开课，随需随用。同时可以支撑4K高清传输低时延互动的课堂应用，有效的解决了双师的交互问题，为双师课堂的稳定发展提供了技术保证。

远程全息课堂：《三维动画设计与制作》课程实训设备种类多、单价高，对于单个学校完整采购是存在一定难度的。校校之间可以分块采购相关设备设施，通过虚拟现实、增强现实技术，以全息投影的方式，将不同实训设备的操作技法及教学内容通过裸眼3D的效果呈现在远端听课学生面前。在5G通信技术的支持下，全息投影课堂实现了多校（地区）共享优质资源，同时，它还实现了不改变师生交互习惯的远程教学，师生的适应性强。

2.2 互动教学--通过提供低延时、高速率的反馈促进教学效果的提升

在传统的各种类型、布局的智慧课堂中，将其中的软硬件设备由有线网络，WIFI、蓝牙等网络承载改为5G网络承载，利用5G的特点让师生在安全可靠、稳定持续等层面有新的体验。通过5G网络可以实现实时采集学生书写内容，教师可以即时获知学生的答题内容、进度和结果，帮助教师及时发现学习问题，掌握学生的思考过程和理解掌握程度，让后续教学更有预见性和针对性从而提升教学效率。

2.3 AR/VR教学-通过模拟实验环境和实验过程促进沉浸式的体验

教学过程中将AR/VR教学内容上传至云端，利用云端超强的计算能力实现AR/VR應用的运行、展示和控制，通过5G网络实施并将AR/VR画面和音效传至终端。将单调乏味的文字知识变为可观察和交互的虚拟事物，相比较传统教学而言AR/VR有以下特点：三维教学内容更加直观，互动性和参与性强，可实现主动的交互式学习，减小教学中的风险，可实现教育资源的平等化。

3 5G助力构建智能教育新生态

3.1 5G助力区块链让创作更安全，评价更公平

区块链是按照时间顺序排列的数据块结构，具有分散性、可靠性、数据共享、安全性等特点。在教育应用中它的潜能，可能不是技术本身的广泛使用而是技术特点所激发的。《三维动画设计与制作》能力考查是过程化考核，考核中对完成作品过程每一个细节的追踪十分不易，区块链技术可杜绝考核过程中“借鉴”和“搭便车”现象。即每个学生可以向平台提交作品并保存于自身账号中，智能合同将审核学生的作品而结果将被记录成块。而考核过程中的非原创行为都将被保存到块中成为评价的证据。5G技术下的高速度、低时延的特点可助力区块链技术与教育更好的融合，实现创作过程更安全，教学评价更公平。

3.2 “5G+课堂”实现人性化教学

通过课堂5G+IOT全覆盖式的网络，实现课堂物物互联（学生活动轨迹、学习进度、情绪控制和作品完成进度等），使课堂管理变得更加智慧。在智慧课堂里可以实现5G数据传输，人脸打卡，通过大数据分析形成学生的学习情况、身体情况和情绪情况等，让教师的教学个性化和针对性，从而构建一个高效、科学、智能的智慧课堂生态体系。

3.3 5G助力实现线上教学环境优质化;

在4G网络的环境下在线学习由于时间、空间或其他技术缺陷，无法为学生提供动态重组、多模态的学习资源和环境。而在5G超高速网络中，电子书籍、慕课、操作模拟机等学习资源、设备会更加流畅、清晰并提供更多交互性。“5G+AI”会产生叠加效应，在提升在线教学的内涵同时也将提高学生学习的选择性和自主性，让学生能建立属于自己的“图书馆”和“实训室”。

4 结束语

我们必须意识到5G技术在互联网+教学中作用的讨论并没有形成定论，这也说明目前对5G技术的了解、掌握和预测存在着未知项，我们不能简单的用“拿来主义”的方法直接应用于教育教学，我们要在推进教育现代化的同时避免“科技黑洞”产生的“吸附吞噬”现象发生。我们应牢记教育教学应有的敬畏与初心，充分体现教师在课堂上的主导作用，驾驭并引导5G技术等教育科技尊崇和维护教育公平第一基本基本教育伦理，办好让人民满意的教育。

（作者单位：常州交通技师学院）