5G全息投影在高等教育中的应用分析

    李佳威　裴彦鹏

    

    摘 要：如今线上教育被广泛推广，然而学习效果不尽如人意，人们渴望新科技能够促进教育领域的不断进步。随着5G时代的到来，3D全息技术取得了长足的发展，它所具有的全景式、高逼真度、交互性又为其在教育领域的应用带来巨大潜力。本文对5G时代下3D全息技术对现代化高等教育的作用进行了分析，望能为相关人员提供借鉴和参考。

    关键词：全息投影;5G;高等教育

    一、发展全息教学背景分析

    2020年各地教育部门号召“停课不停学”，鼓励在线教学，多家机构也免费开放直播课程。于是各地区普通中小学、高等院校均组织学生陆陆续续开始网上授课学习。全国范围内的教学活动从线下转移至线上，可以说是教育行业历史上的首次，部分教师家长相信：网络授课将会成为大趋势。通过网上教学在一定程度上能够弥补学生无法到校学习的损失，但许多实际问题如在线教育中师生互动性有限、4G网络卡顿、学生听课效率低下、难以集中注意力等，这些问题尚需有效解决。

    二、5G对全息教育的提升概述

    相比于现今的4G网络技术，5G的“大带宽、低时延、广连接”的优势更加明显[1]。其中，超高的传输数据速率，广覆盖下的移动性保证和实时传输高清教学音视频在“大带宽”下均可以实现，可穿戴设备如VR/AR落地应用课堂场景，可使学生“身临其境”，更容易观察到课堂的细节。高顿教育的技术负责人就表示，5G能够使在线网课承载老师更多的肢体语言、影音元素，甚至以全息影像的方式送达每一个学员，实现老师“立体化教学”。城市与农村，大城市与小城市教育资源的不均衡一直存在，而5G的出现使广域移动数据传输可以稳定实现，这使多课堂的远程即时通信有了实现的希望。对于学生来说，无论他们在何方，只要有网络，都能现跨地域的资源共享。5G的出现，可以提高教育资源应用效率并且对消除教育的地域性不均衡矛盾有益。综上所述，在5G通信技术的帮助下，全息教育拥有了更为广阔的发展前景和应用空间。

    三、全息教学的发展前景

    这种授课手段的进步也是社会发展的必然，因为传统的课堂教学方式主要以教师为主体进行课堂讲授，学生为受体践行笔记，绝大部分课程传授基础理论、抽象概念，学生在课堂上学习吃力，理解不足，很难发挥学生的主观能动性;但当我们通过现代化教学手段对教学内容作一定的变换“处理”，教学信息得以通过形声具备的方式呈现，增加了教学的时间与空间适应性，教育、教学的质量和教育的效率得以通过以上手段提高。作为一种网络技术教学手段，3D全息投影技术，被认为是对现代教学的有益补充，它是利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实三维图像的技术[2]。它以三维技术为主的立体投影所呈现的360度幻影成像，可以营造出一种似真似幻的现场氛围，立体视觉效果让人惊叹，具有非常好的纵深感，让人身临其境。3D全息投影技术是将虚拟影像和实物的相结合，参观者不需要配戴3D眼镜就能看到虚拟的人物和场景。将3D全息投影技术应用到课堂教学中去，全息图像获取能力必须要高和空间三维显示能力的强大是必要的[3]。日渐成熟的云计算服务，使通过云计算快速获取全息图像成为了可能，但这需要快速数据传输。因而，5G时代的来临，信号传输更加迅速快捷，本文就现阶段5G全息影像技术在课堂上的推广意义进行了简要分析。

    首先，在政策层面，我国教育现代化必须走由上而下、强化政府行政主导作用的道路。教育现代化的时机必须被紧紧抓住，但是若无国家支持，仅靠民众，这势必会使资金积累极其缓慢，而这会使时机延误，对我国教育的发展很是不利。先进的教学手段在长三角、珠三角等地区已取得了成功。因此，对于5G全息投影技术，国家应发挥政策性、权威性的指导作用。

    其次，在技术层面，全息技术作为一项前瞻性技术，目前仍处于探索阶段。全息资源设计和开发的软硬件门槛高，多门学科的理论与技术被涉及，精通多方面学科并且熟悉制作全过程技术的人很少，所以专业教师应该多与技术人员沟通，能提供足够多的教学资源让技术人员利用，以期建设一个相对完善的知识点的云端数据库，方便课堂调用，降低建设成本。另一方面，加紧教育技术专业人才的培养，学校应该培养出一批熟悉全息投影有关的专业知识、了解技术制作现代化教学手段、理解教育心理学的复合型人才。我国的教学软硬件达到自立，教学手段更加现代化可以因此得到实现的希望。

    再次，在思想层面，全息投影技术能够让传统的教育工作者认识到先进技术的教学优势，使他们摒弃“一本书、一张嘴、一支粉笔再加一块黑板就可以‘打天下的习惯”，只有与时俱进，努力接受新教法的培训与使用，强化自身教育技能的提高，这样才是合格的“园丁”。

    全息教学在一定程度上兼具目前网上教学和传统教学的优点，对于目前的教学模式的拓展和探究，是一个提高教学质量的契机。它将计算机网路强大的统计能力与教师优良的教学能力结合，不仅更容易解决学生在学习过程中的疑难点加强对薄弱学科的理解程度，而且有益于学生的个性化发展。全息教学还可以将一些普通条件下难以实现、观察到的过程形象的展示，在有限的教学时间内，增大信息量，有效提高教学效率。使得课堂更加活跃，通过高频互动来吸引学生的注意，学生更容易沉浸在教学内容中，能加深学生对课程的印象，寓教于乐。且全息教学环境下，学生的主体地位更加明确，能更好调动学生参与课堂的创造性和积极性，学生有更多机会自己支配学习节奏，并可以通过重复学习来加强学习效果。这种学习模式更注重个性化教学，能针对学生个体之间的差异做出调整。

    四、全息教学存在的问题

    同时我们也应该看到，全息投影技术虽然“高大尚”，但也面临一些问题与挑战：第一，裸眼可见的高质量3D效果是决定这项技术教学效果的重要因素之一。第二，在课堂上实施全息投影教学手段时，教师需要精心准备教学活动以保障师生间的交互行为。第三，非常重要的一点，不管任何类型的教学手段，我们始终应该优先考虑的是学习的结果而不是技术的本身，因为衡量教学效果的标准必然是学生获取了知识并提高了自己的能力。第四，有新闻报道观众观看3D电影后引发视觉疲劳，甚至视觉模糊和眩晕，那么全息投影技术也可能产生所谓的“电脑病”，这点需要想办法克服。最后，检验真理的唯一标准是实践，全息投影技术的教育适用性还需要經过实践检验。

    五、总结

    综上所述，传统教学与先进的科学技术相结合，使师生之间的有机联系被加强，可以提高教育效率这个本质要求。检验此目的是否达成的唯一标准是学生的学习效果，在线网络教育暴露的短板显然是无法保证学生的学习效果。全息投影这样的新技术，作为教育教法的有力补充，在教育环境中展现了强大的潜在应用，或许能为我们的教学方式带来变革。伴随着5G时代的到来，以及人工智能和光电信息处理技术的快速进步，全息投影技术及其相关产品在高等教育领域中的应用已然不可逆转，人们相信通过这项技术，学生的学习效果会大大提升，课程的教学目标也将顺利达成。

    参考文献：

    [1]董清爽，吴兵.三维全息技术现状及教育展望[J].计算机光盘软件与应用，2014（21）：314-315.

    [2]邓文婷.基于应用的电子技术实验课程改革与实践[J].实验科学与技术，2018（03）：104-106.

    [3]周进.全息技术教育应用与现实挑战[J].中小学信息技术教育，2017（03）：80-83.

    作者简介：李佳威（1997— ），女，汉族，山东威海人，本科，研究方向：化学工程与工艺。

    *通讯作者：裴彦鹏。