三门峡市第二中学：5G+VR未来实验室助力高效课堂

来源：本站 作者：赵若良 雷建伟 吕琛琛 宁二宽 三门峡市第二中学 发表于：2022.06.30  492浏览

赵若良

文/赵若良	三门峡市第二中学校长
雷建伟	三门峡市第二中学副校长
吕琛琛	三门峡市第二中学电教中心主任
宁二宽	三门峡市第二中学电教中心副主任

中国教育紧跟科技发展而舞，正在进行一场基于信息技术的伟大变革。学校信息化建设，正在实现科技与教育教学相结合的智慧教育变革。三门峡市第二中学把加快教育信息化建设作为推动学校发展的有力支撑，稳步推进实现“三全两高一大”目标的各项工作，积极探索构建促进师生全面发展的智慧教育体系，促进信息技术与教育教学深度有效融合，提高教与学的效果。

5G时代的到来，为VR设备提供了更加先进的通讯技术，实现了VR设备的无线化和云传输。三门峡市第二中学打造“5G+VR”课堂，集合5G、大数据、云计算等先进技术优势，通过将虚拟现实与先进的适应性教育体验相结合，实现沉浸式虚拟教学的效果，打破了时间空间的限制，拓展了师生的感知区域，为师生开拓了新的学习领域。

一、5G+VR实验室建设概况

三门峡市第二中学于2020年10月立项建设5G+VR实验室项目，2021年3月建成5G+VR创新实验教学平台并投入使用。该项目总计投资114.2万元，其中VR眼镜一体机、网络覆盖等硬件投资62万元，软件及课程资源投资41.2万元，VR教室基础设施、装饰、培训服务投资11万元。建成后的5G+VR实验室，成为三门峡市首家义务教育学校投入使用的5G+VR实验室。实验室可一次满足55个学生同时使用，教学内容涵盖了初中数学、物理、化学、生物、地理、历史，以及科普、航天等方面的320余节课程。

5G+VR实验室基于5G的大带宽、低时延等特性，将抽象的知识点与VR技术有效结合，通过场景化、交互体验式的教学方式，辅助各学科教学，能够使课堂更加生动、有趣、好玩，让学习变得简单、高效。同时通过5G+VR技术，能够让本区域的孩子享受到和一线城市同样的优质教育资源，实现了“小区域办大教育”。

二、5G+VR实验室创新应用

1、5G+VR创新教学

打造VR边缘云架构，实现以“网络换计算”的业务模式，将VR内容的计算与渲染能力迁移至边缘云端，不仅解决了学校需要高性能VR计算设备的问题，同时业务只在终端与基站之间传输，降低访问时延、缓解了核心网传输压力。

5G+VR教学平台中利用云端强大的计算能力实现VR应用的运行、渲染、展现和控制，并将VR画面和声音高效地编码成音视频码流，通过5G网络实时将音视频流传送到终端，VR终端将码流解码成画面进行显示。在教学使用过程中，学生通过佩戴轻量级的VR眼镜终端进行虚拟课程学习，完成虚拟实验操作、物体拆解等学习，培养创新精神、动手能力。5G+VR教学平台将危险和难以实现的课程变得易于实现，使原有课程变得生动有趣。

图1 VR教育课程资源云平台架构图

2、VR智慧教学管理系统

图2 TMS教师管理系统

教师在教学过程中，通过VR智慧教学管理系统“TMS教师管理系统”，可以实现“一对多”的互动式教学管理，对320余节VR教学课程内容进行教学管理，将各学科抽象难懂的知识点真实还原，将抽象概念具体化，难点知识点可视化，让书本知识真正“活”起来。这样既依托于书本，又升华了书本知识，真正做到真听、真看、真感受，让学习变得简单、快乐、高效。

在5G＋VR智慧课堂上，虚拟现实场景、真实的体验，让枯燥繁杂的知识形象化、直观化，可以消除学生因理解概念等抽象知识产生的语言障碍。通过使学生的视觉、听觉、动觉多种感官参与教学过程，使物理、化学、生物等自然学科的宏观、微观实验以及海空环境领域探索、战场模拟更加逼真，使学生在没有任何人身安全危险的情况下，对危险的现实生活作出反应，比如在不进入地震、火灾等自然灾害的现实场景下进行自救知识学习，将场景中的知识与自己已有知识快速融合，从而达到事半功倍的教学效果。

3、VR 3D优质课程内容

VR教学平台设置了素质教育和升学教育两大类课程内容。其中素质教育课程包括中小学STEAM教育、安全教育、科普教育、德育教育等内容；升学教育课程包括初中数学、物理、化学、生物等课程内容。同时学校积极引导全校教师继续开发科目课程教学内容，丰富更新资源内容，重点将博物馆、景区的直播资源纳入教学资源库，使学生足不出户就能感知丰富的教学资源、绽放的科技魅力，为教育教学插上奋飞的双翼。

图3 VR智慧教室

三、5G+VR实验室应用成效

1、教育实效

“5G”和“VR”技术结合的课堂模式，变教师的“教”为主为学生的“学”为主，实现以学生为主体，强调个性化与智能化的课堂新模式。我校教师运用VR应用场景技术教授党史课程，彻底改变了一支粉笔、一块黑板、一张嘴的“三个一”传统课堂教学模式。

通过VR内容定制，通过声光电、互动体验，使同学们在模拟真实情景的界面上，深切感受红军战士爬雪山、过草地途中遇到的各种艰难险阻，将乐于吃苦、不惧艰难的革命乐观主义和勇于战斗、无坚不摧的革命英雄主义铭记于心，在鲜活的课堂中受到长征精神的洗礼。还可以让同学们足不出户周游全球；亲历地震、火灾、救援现场情景；如同真实地学习汽车驾驶技术，无需考虑场地、安全等问题；跨越时空距离，体验远古生物生存场景，探索宇宙与大洋深海生物的奥秘。教学过程更轻松、更有趣、更高效，实现了小课堂大视野。

2、社会效益

（1）推进智慧教育发展

本期项目的建设为三门峡地区信息化教育开创了新的路径，有力促进了三门峡市第二中学的智慧教育建设，提高了教育教学质量，不断丰富了学生视野，同时便于引进优质教育资源，为促进教育资源共享作出积极贡献，践行小区域大教育的教育理念。

（2）推进智慧党建发展

在中国共产党建党100周年之际，本项目充分利用5G+VR技术，依托红色资源优势，深入挖掘英雄事迹，已打造“红军长征”“抗战胜利70周年阅兵”“抗美援朝英雄归来”和“宝岛台湾”4门“VR+红色教育”教学课程，成为智慧教学一大亮点，受到社会各界的一致好评。开通的“VR+红色教育”教学课程，已面向全市免费预约开放，有助于青少年建立正确的世界观，学习先辈们的精神，不怕吃苦、敢于奉献。该项目的实施推进了智慧党建发展，让红色基因代代相传。

图4学生体验“VR+红色教育”教学课程

四、结语

目前我校的5G+VR智慧课堂营造了“自主学习”的环境，改变了传统的“以教促学”的学习方式，代之以学习者通过自身与信息环境的相互作用来获得知识、技能的新型学习方式。以往抽象、宏观、微观、难理解的知识点，只能通过照片或视频进行教学，需要学生充分发挥想象力。有了5G+VR虚拟实验室，学生们可以身临其境去感受，变脑力想象为视觉直观，教育教学也不再是抽象的、概念上的认知，而是能够带给学习者沉浸式直观体验，不仅能有效提升学生的学习兴趣，也能让学习变得更高效。此项技术的推广应用，必将推动学校教育教学质量再上新台阶。（三门峡市第二中学《5G+创新实验教学》项目入选“河南省数字化转型典型应用场景（第一批）名单”。）