“5G+智慧教育”发展及产业图谱白皮书

“5G+智慧教育”发展及产业图谱白皮书 0 “5G+智慧教育”发展及产业图谱白皮书 “5G+智慧教育”发展及产业图谱白皮书 版权声明 本白皮书版权属于5G应用产业方阵和中国互联网协会，并受法律保护。转载、摘编或利用其它方式使用本白皮书文字或者观点的，应注明“来源：5G应用产业方阵和中国互联网协会”。违反上述声明者，将追究其相关法律责任。 1 “5G+智慧教育”发展及产业图谱白皮书 目录 前言3 一、“5G+智慧教育”发展背景及现状4 1.15G与教育融合的意义4 1.2“5G+智慧教育”国外发展现状5 1.3“5G+智慧教育”国内发展现状7 1.4小结8 二、“5G+智慧教育”技术发展情况9 2.1技术架构概述9 2.2终端层10 2.3网络层10 2.4平台层13 2.5应用层14 2.6网络和信息安全15 三、“5G+智慧教育”典型应用场景17 3.15G+智慧教学17 3.25G+智慧考试27 3.35G+智慧评价33 3.45G+智慧校园36 3.55G+区域教育管理40 四、“5G+智慧教育”产业图谱及产业发展情况43 4.1产业图谱43 4.2产业发展情况45 五、“5G+智慧教育”发展面临的挑战及建议50 5.1“5G+智慧教育”发展面临的挑战分析50 5.2促进“5G+智慧教育”发展的策略分析51 2 “5G+智慧教育”发展及产业图谱白皮书 前言 当前，以5G为代表的新型基础设施成为经济社会数字化、网络化、智能化转型的关键支撑。教育关系国计民生，是培育人才、提升国家竞争力的重要基石，智慧教育是教育在信息时代的新升华，也是5G赋能的重要领域。“5G+智慧教育”促进教育模式变革，推动教育体系重构，助力教育数字化战略行动开展，有力支撑教育高质量发展，受到业界普遍关注，供给侧和用户侧积极探索，技术和应用不断创新。 随着“5G+智慧教育”融合持续深入，为研究最新发展情况，由5G应用产业方阵和中国互联网协会共同组织，中国信息通信研究院联合产学研用产业链主要单位，编制《“5G+智慧教育”发展及产业图谱白皮书》。报告分析5G与教育融合的意义，梳理国内外“5G+智慧教育”的发展态势，研究最新技术进展，归纳总结“5G+智慧教育”的典型应用场景，征集汇编各场景的代表性案例，绘制产业图谱，并分析产业最新发展情况。 本白皮书主要参编单位：中国信息通信研究院，中国电信集团有限公司，中国移动通信集团有限公司，中国联合网络通信有限公司，北京市教育委员会，北京市教育科学研究院，深圳大学，华侨大学，江南大学，华北电力大学，北京航空航天大学，国家开放大学，清华大学，北京邮电大学，江苏金智教育信息股份有限公司，腾讯云计算（北京）有限责任公司，网易有道信息技术（北京）有限公司，北京同方艾威康科技有限公司，讯飞幻境（北京）科技有限公司，长春吉大正元信息技术股份有限公司，华为技术有限公司，中兴通讯股份有限公司，中教云智数字科技有限公司，北京微呼科技有限公司，广东智慧教育研究院，北京世纪好未来教育科技有限公司，北京猿辅导线上学科培训学校，北京爱学习博乐教育科技有限公司，上海松鼠云上人工智能技术有限公司，三盟科技股份有限公司，中关村互联网教育创新中心，天立泰科技股份有限公司，山西云时代智慧城市技术发展有限公司，深圳市洲明科技股份有限公司，二六三网络通信股份有限公司，乐跑体育互联网（武汉）有限公司，北京京东方传感技术有限公司 3 “5G+智慧教育”发展及产业图谱白皮书 一、“5G+智慧教育”发展背景及现状 1.15G与教育融合的意义 随着新一代信息通信技术的发展，智慧教育成为推动教育模式变革、促进教育质量提升的重要引擎，追求教育质量、公平、创新，注重个性化教育、能力全面培养已成为当今教育的共同主题。当前，在数字化转型的背景下，我国的智慧教育发展仍面临如下挑战：一是新型教学模式和管理模式的不断创新对网络性能提出更高要求，虚拟仿真实验/训、全息课堂、智慧校园的安防升级和低碳环保等应用，需要更强的网络灵活性和承载支撑能力。二是数据驱动的过程性教育评价仍待加强，目前教育评价以测试、考试成绩等结果性评价为主，缺少对学生认知、行为、能力等多方面数据的采集，难以开展立体式综合素养评价。三是随着经济发展和国力提升，我国教育事业已取得重大进步，但是依然面临着区域、城乡、校际、群体之间的教育资源分配不均、以及数字鸿沟导致的教育发展不均衡发展等问题。 5G作为新一代信息通信技术的代表，已成为创新最活跃、跨界融合发展最广泛，技术体系中最具活力和增长潜力的领域，5G与教育教学深度融合，可以丰富智慧教育教学模式、教育管理、教学评价等内涵，能够有效助力解决上述挑战，对全面推动教育数字化转型、支撑教育高质量发展具有重要意义。 5G丰富教育教学手段，提升教学效果。5G的大带宽、广连接、低延时特性，为增强现实 （AR）和虚拟现实（VR）、4K/8K高清直播、全息等技术手段融入教学过程提供了有力的支撑。由5G+AR/VR等技术打造的互动教室，可以帮助学生更加直观的观察和理解有关理论，能够在没有风险的前提下进行危险物质的虚拟实验；由5G+4K/8K等技术搭建的在线课堂，可以有效改善网络延时卡顿、画面不清晰等问题，为师生的在线交流和互动提供较好的体验和便捷的手段；由5G+全息技术实现的远程教学，具有较强的临场感、真实感和即时感，可以推动课堂教学模式的创新。5G进一步丰富了教育教学手段，为学生带来了情景化和沉浸式的学习体验，能够有效助力教学效果和教育质量的提升。 5G助力校园管理和服务，提升师生体验。5G可以打通校园网络传输方面的屏障，广连接特性使“万物互联”的实现成为可能。借助于5G、物联网等技术，学校的网络、硬件等各类基础设施能够全面升级，实现智慧感知、虚实融合的智慧教室等智能学习空间和教学环境。5G技术可在视频监控、校舍安全、校车管理、安消协同、环境监测、能耗监控、数字班牌、智能签到和场馆管理等方面发挥积极作用，打造自动、节能、绿色、安全的校园管理，师生、校内管理人员 4 “5G+智慧教育”发展及产业图谱白皮书 可以获得更好的网络服务、计算服务、智能服务，带来更丰富便捷的体验效果。 5G促进教育评价改革，提高评价精准性。5G与人工智能（AI）、大数据等技术结合，通过各类数据终端采集，对整个教学过程进行观测和跟踪，能够记录课内与课外、线上与线下、现实与虚拟等诸多场景中的学生痕迹和数据，并进行传输、保存和分析，实现对学生综合素质的多维评价和全面考察。在5G技术加持下，基于视频直播互动的远程面试能够打破时间、空间的限制，满足疫情常态化需求，基于云计算、AI等技术的云考场能够实现考试全程有据可查，确保考试公平。5G技术支撑的新型评价方式，能够进一步助力教育评价方式的变革和创新，提高评价的智能化、个性化、客观性和精准性。 5G优化资源分配，促进教育公平。5G在线教学、5G双师课堂、5G全息投影等教学模式，为教育帮扶提供了新方法。5G网络的大带宽、低时延等特性，能为偏远地区学生提供画面清晰、无抖动的学习资源，保障了学生享受优质教育资源的权利；通过5G网络，可以帮助落后地区学校开齐开足国家规定课程资源，学生同步学习优质校本课程，教师也能借助5G网络跨区域实时参与线上教研活动，从而促进教师专业发展，缩小教学质量差距，助力教育公平。 1.2“5G+智慧教育”国外发展现状 当前，全球多个国家和地区持续推进智慧教育建设，随着5G在全球商用范围不断扩大，许多国家开始探索5G技术与智慧教育的结合。 美国积极尝试5G技术在智慧教育多场景中的应用。Verizon、T-Mobile、AT&T等基础电信运营企业通过与学校合作、举办大赛、扶持初创企业、合作研发等多种方式，积极面向中小学、高校等不同学段开展多样化尝试。2019年，Verizon公司在俄亥俄州克利夫兰的BreakthroughSchools'EPrepCliffs校区设立了全美首个5GVerizon创新学习实验室，开展AR/VR在教育场景应用的实验，并计划在未来五年内增加4亿美元的新投资，将5G带到100所学校。Verizon与纽约媒体实验室合作举办Verizon5GEdTech挑战赛，旨在利用5G技术提升学生专注力、开展教师培训并满足特殊学生群体的学习需求。同时，Verizon设立5G孵化基地，对利用5G技术打造教育解决方案的初创企业进行培育，例如纽约大学未来现实实验室的初创团队就在此基地研发出开源的AR学习工具ChalkTalk。T-Mobile与堪萨斯大学合作，研发综合利用5G、AI等技术的远程护士培训解决方案，涵盖大学、实验室、郊区诊所及大型医院不同培训场景。从2019年开始，AT&T陆续与普渡大学、得克萨斯农工大学合作开发5G测试床，并在康涅狄格大学、 5 “5G+智慧教育”发展及产业图谱白皮书 迈阿密大学、田纳西大学诺克斯维尔分校等开展了5G技术教育场景的开发应用。2021年，AT&T与知名3D和AR阅读应用Bookful合作，共同推出基于5G网络的大量AR童书，提升孩子们的阅读体验。尽管美国开展了多种“5G+智慧教育”尝试，但是目前未在全美范围内进行推广和部署，还停留在介于初始规划、试验和部署之间，教育领域应用场景仍有限。 韩国侧重打造5G+AR/VR的沉浸式和5G+AI的交互式教育应用场景。韩国在“5G+战略”中针对教育和文化领域提出了（沉浸式教育）为地方和职业学校提供基于5G、VR和AR的远程教育和培训。在“5G+智慧教育”实践方面，韩国重点围绕5G+AR/VR和远程教育开展。2018年12月，韩国首尔延世大学宣布与电信公司KT合作推出全球首个5G演进网络开放平台，通过5G商业网络连接延世大学首尔新村主校区和仁川松岛国际校区，支撑师生开展基于5G+AR的牙科治疗和室内建筑设计等学科的研究和教学。2019年，基础电信运营企业SKTelecom与韩国陆军学校合作，基于5G网络打造智慧陆军学校，将5G+AR/VR技术导入军事训练，提升训练沉浸感。2020年，SKTelecom与光州教育厅合作，将采用5G网络结合AI技术打造双向交互式远程教室，为光州312所学校的20万名学生提供5G交互式远程教育服务。2021年，韩国文化体育观光部宣布将依托5G连接平台，在100多所学校设立虚拟运动室，今后将使用虚拟运动室定期举办校际比赛。 英国聚焦5G测试床研究以及5G+AR/VR在多学段学校的应用探索。英国在《下一代移动技术：英国5G战略》中，提出在教育领域重点发展5G支持的增强和虚拟现实应用程序，可以让学生通过更加互动的方式以全新的方式学习。2019年，布里斯托大学基于5G网络，成功举办了连接伦敦音乐家和布里斯托音乐爱好者的音乐课，通过5G技术实现了两地音乐合奏。2020年英国考文垂大学采用沃达丰5G网络，开展5G+AR/VR沉浸式教学，让学生充分体验交互式线上学习。2021年英国首个5G沉浸式教室落户苏格兰坎波诺尔德当地一所小学。 其他主要国家也开始探索5G在校园中的应用。2018年底，KDDI、三星和日本国际先进电信研究所合作，在东京一所小学实现了基于5G的超高清教学。2019年11月，不列颠哥伦比亚大学联合罗杰斯通信公司，打造了加拿大首个5G智慧校园，校园内的5G基站和边缘计算数据中心支持师生进行5G应用测试。2020年9月，加拿大滑铁卢大学也与罗杰斯通信公司合作，开始建设5G智慧校园。 6 “5G+智慧教育”发展及产业图谱白皮书 1.3“5G+智慧教育”国内发展现状 政策支持引导，促进5G等信息技术与智慧教育融合发展。国务院、教育部、工信部等多部门和地方政府分别从国家层面、部委层面和地方层面，持续出台相关政策，促进5G、AI、大数据等信息技术与教育深度融合，推动教育向更加公平、更高质量的方向发展。国家层面，2022年，二十大报告提出“深入实施科教兴国战略”、“加快建设高质量教育体系”、“推进教育数字化”。部委层面，2020年3月，国家发改委、工信部印发《关于组织实施2020年新型基础设