互联网教育智能技术及应用 国家工程实验室 5G+ 智慧教育白皮书 中国移动政企客户分公司 2019 年 4 月 29 日 目录 一、序言………………………………………………………………………………………………01 01 1.1 教育信息化发展…..……………………………………………………………………01 01 5.2.2 在线巡课…………………………………………………………………………….38 38 5.3 教管………………………………………………………………………………………….41 41 1.2 面临的主要挑战………………………………………………………………………02 02 5.3.1 校园安防……………………………………………………………………………….41 41 1.3 智能时代的基础架构………………………………………………………………04 04 5.3.2 装备管理……………………………………………………………………………53. 53 二、5G 带来新动能………………………………………………………………………………06 06 5.4 评价………………………………………………………………………………………….55 55 2.1 5G 移动通信发展趋势……………………………………………………………06 06 5.4.1 学习过程评价…………………………………………………………………….56 56 2.2 5G 核心特点……………………………………………………………………………08 08 5.4.2 学生健康评价…………………………………………………………………….59 59 2.3 5G 关键技术…………………………………………………………………………….08 08 5.5 区域治理………………………………………………………………………………….62 62 2.4 5G 给教育带来的机遇…………………………………………………………….09 09 5.5.1 远程巡考…………………………………………………………………………….62 62 三、5G 时代的教育网络……………………………………………………………………….11 11 5.5.2 远程督导…………………………………………………………………………….66 66 3.1 教育网络的发展现状……………………………………………………………….11 11 5.5.3 控辍保学…………………………………………………………………………….68 68 3.2 5G 时代的教育网络解决方案………………………………………………….12 12 5.6 终身学习………………………………………………………………………………….69 69 3.2.1 基于 5G 的全连接教育专网……………………………………………….12 12 5.6.1 移动学习…………………………………………………………………………….70 70 3.2.2 基于 5G 边缘计算的中国移动智慧教育边缘云…………………….14 14 5.6.2 慕课…………………………………………………………………………………….72 72 四、万物互联的智能环境…………………………………………………………………….16 16 4.1 教育物联广泛全面………………………………………………………………….17 17 4.2 集中化智能化管理的物联网…………………………………………………….18 18 5.7 教育公共服务………………………………………………………………………….74 74 5.7.1 5G 支持的文博…………………………………………………………………….74 74 五、教育核心业务重构………………………………………………………………………….20 20 六、未来教育的发展展望…………………………………………………………………….77 77 6.1 5G 时代教育变革的趋势………………………………………………………….77 77 5.1 教学………………………………………………………………………………………….20 20 6.1.1 沉浸式教育走向课堂………………………………………………………….77 77 5.1.1 远程教学……………………………………………………………………………….20 20 6.1.2 教育系统将互联互通融为一体………………………………………….78 78 5.1.2 互动教学…………………………………………………………………………….26 26 6.1.3 教育公平将成为现实………………………………………………………….78 78 5.1.3 AR/VR 教学………………………………………………………………………….30 30 6.2 5G 智慧教育演进路线图………………………………………………………….79 79 5.2 教研……………………………………………………………………………………….34 34 5.2.1 远程听评课………………………………………………………………………….35 35 6.3 5G 智慧教育产业联盟……………………………………………………………….81 81 致谢……………………………………………………………………………………………………….83 84 一、序言 是大数据、人工智能、云计算等技术）推动教育服务的智能化、教育应 用的情境化和普及化，实现教育的革命性转型。 1.1 教育信息化发展 1.2 面临的主要挑战 教育是民族振兴、社会进步的基石。中国未来发展、中华民族伟大 复兴，关键靠人才，基础在教育。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。当今教育的发展，不 仅要基于过去人类知识和技能的传递，还应该面向当下经济社会的现实 需求，更应该着眼于人类社会未来的发展趋势。我们认为，未来的教育， 应该是更加开放的教育，突破时空界限和教育群体的限制，人人、时时、 处处可学 ; 应该是更加适合的教育，更加重视学生的个性化和多样性，实 现因材施教、有教无类；应该是更加人本的教育，更加关注学生的心灵 和幸福 ; 应该是更加平等的教育，让所有孩子都能享受到优质教育资源； 应该是更加可持续的教育，强调学习能力的养成和终身教育的需求。 可以看到，教育对象和教育环境正在发生巨大的改变，伴随着互联 网和智能终端的普及，未来的受教育对象在全新的社会环境中成长，人 的学习正逐渐转为“网络化、数字化、个性化”的方式，智能化的学习环境 及自主学习活动将成为未来学习的新形态。教育发展与变革的现实需求， 对我们的教育教学的信息化和智能化提出了全新的挑战。 教育信息化是教育现代化的核心动力。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。 当前时代的教育信息化将不仅涵盖信息环境建设、软硬件支持，更应该 结合教育理论，分析技术应用的多种潜力和层次，建设多应用场景、多 实践领域、宽技术场域的实施路径，在此过程中应依赖智能技术（特别 在教育信息化的实践过程中，技术的不断发展和应用给人类社会带 来了显著影响：（1）4G/5G，宽带等网络技术迅速普及，提高了信息化 01 应用的潜力；（2）在各类高速通信网络的支持下，云计算正重构信息产 业竞争格局，大数据、人工智能、语义网络等智能技术，正在重构教育 服务的组织方式，各类教育公共服务系统正向大众普遍参与、形成群体 智慧方向发展，云、网、端一体是大势所趋；（3）智能服务正在加速普及， 以人为本（User-centered），信息设备以“不可见”方式嵌入到用户环境 与日常工具中，形成了以泛在感知网络为支撑的无缝的、沉浸式的智能 教育体验。 在此背景下，教育信息化建设将体现出如下特征： （1）教育环境将更加智慧化，主动适应个体的需求。既可以通过无处不 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。 （2）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。 （3）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、 02 智能的连通与协同，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 而达到业务流程的重组和创新服务形态的目的。 （4）优质教育资源将实现按需供给：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智能环境传输 全过程的学习数据成为可能，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。 （5）将实现学习机会的均等供给：教育公平问题一直以来是教育领域的 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，即可将学习的嵌入到正式教育之外的日常生活中， 实现“当技术无处不在，学习也就无处不在”的学习机会人人平等局面。 上述特征的实现有赖于 5G 时代以人工智能、虚拟现实、大数据为 代表的技术的成熟和应用，而 5G 网络环境为上述特征的实现带来最大的 优势是可以最大程度上克服传统网络在实现上述技术创新过程中速度、 延迟、传输容量等的限制，为教育领域的变革提供更强大的动力。尽管 如此，在应用过程中教育领域也面临着如下挑战： （1）通过信息技术构建智能环境促进教学的转型，使得教学从知识的传 递转向学习者的认知建构。 （2）利用 5G 通信技术和数据分析技术打通课内外的数据壁垒，促进线 上线下课程的无缝融合。 （3）通过沉浸式环境的营造使学习者的学习从被动的接受转向主动参与。 （4）利用 5G 的边缘计算技术实现教育管理中的特定需求和业务的智能 管控。 （5）促进教育的决策由经验导向转向数据驱动。 （6）利用 5G 和智能技术从根本上进行重新设计的学校，使得未来的学 校形态由统一走向个性化和自组织。 03 1.3 智能时代的基础架构 5G 时代要实现智慧的教育，需要整合各类智能技术建立 "