摘  要：随着教育信息化的不断深入，各种新兴信息技术与高校教育、教学业务深度融合，高校教育已逐步走向“智慧教育”的新阶段，而智慧校园正是其发展方向。艺术院校在教育教学过程中自身的特色使得其智慧校园建设过程呈现新的特点与难点。2019年中国率先发放5G商用牌照，标志着在中国5G技术正式进入应用，其在校园的推广运用能够应对艺术院校教育信息化的众多难点问题，将促进艺术院校产生众多新的艺术类教学与管理应用场景，为艺术院校的智慧校园建设赋能。

关键词：5G技术;智慧校园建设;艺术院校教育信息化

中图分类号：TP399      文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2019）21-0120-04

Abstract：With the continuous deepening of education informatization，the deep integration of various emerging information technologies and college education and teaching business，college education has gradually moved to a new stage of “smart education”，and the smart campus is its development direction. The characteristics of art colleges in the process of education and teaching make their smart campus construction process present new features and difficulties. In 2019，China took the lead in issuing 5G commercial licenses，marking the official entry of 5G technology in China. Its promotion and use on campus can cope with many difficult problems in the education of art colleges and universities，and will promote the creation of numerous new art teaching in art colleges and management application scenarios，empowering the intelligent campus construction of art colleges.

Keywords：5G technology;smart campus construction;education informatization of art colleges

0  引  言

教育信息化是教育现代化的核心动力。而智慧校园建设则是教育信息化的高级阶段。未来，智慧校园的建设将会表现出教育环境智慧化、教育信息无缝流通、教育业务智能协同、教育资源智能分配等特征。而上述特征的实现将依托于5G时代以物联網、大数据、虚拟现实、人工智能、云计算等为代表的技术的成熟和应用，5G本身所能提供的高带宽、低时延的网络环境也将为智慧校园的建设提供极为强大的助力。

本文第一节将阐述智慧校园的内涵，提出智慧校园建设的分层基础构架;第二节对5G概念进行描述，并分析5G技术与智慧校园建设之间的关联;第三节提出5G赋能下的艺术院校智慧校园建设的几个典型应用场景;最后对全文进行总结，并且对下一步的研究工作进行展望。

1  智慧校园内涵

随着“智慧地球”“智慧城市”等概念的提出，“智慧校园”的概念也随之出现。浙江大学在信息化“十二五”规划中首次提出了建设“智慧校园”的概念，这是教育信息化发展的必然趋势[1]，其核心是“以人为本”，依托云计算、物联网、大数据、移动互联网等新一代信息技术，使用全面覆盖的智能终端对校园的人、物实现全面智能感知，对校内大数据进行科学分析，以泛在网络为基础，为管理员、教师、学生等人员提供各种个性化的智慧教育、教学服务及更为舒适便利的校园生活环境。

实现智慧校园的建设，需要整合各类智能技术建立智慧校园体系的分层基础架构，层次的具体划分如图1所示。基于物联网和智能感知终端，以泛在网络为通信基础，汇聚校园内众多数据资源，提供统一入口及基础数据，覆盖包括智慧管理、智慧教学、智慧学习、智慧科研等多种业务的智慧应用，为学校管理者、教师、学生、教辅人员等人员提供智慧化服务。而5G技术与智慧校园体系的分层基础架构中的每一层均有千丝万缕的联系，将为智慧校园的建设提供极大助力。

2  5G与智慧校园

2.1  5G概述

5G即第五代移动通信技术，是最新一代蜂窝移动通信技术，与前几代的移动网络相比，5G网络的能力将有质的提升[2，3]：10Gbps的峰值数据速率，比4G提升数百倍;最低传输时延可达1ms，而4G手机的网络延时则约为30～70ms;频谱效率可比4G提高3至5倍;每平方公里千兆的连接密度、每平方公里的业务密度可达10Tbps、功效将提升100倍。

总而言之，5G将引入更为先进的技术，通过更高的频谱效率、更多的频谱资源等满足移动业务流量高速增长的需求，应对4G网络难以解决的问题。5G将为用户提供超越光纤的接入速率，“零”时延的应用体验，超大规模设备的连接能力，超高流量密度和超高移动性支持等多种场景的服务，同时，网络能效将得到百倍提升，而比特成本则百倍降低，最终构建高速率、大容量、低时延、高可靠性的网络社会，实现“信息随心至，万物触手及”的总体愿景[4-6]。

2.2  5G与智慧校园各层的关联

智能感知层：以5G融合网络为通信基础，实现全面的物联网终端布局，实现校园的全面感知，为智慧校园提供数据采集基础。

网络通信层：5G网络将与传统的3G/4G、WIFI等网络实现多网融合与互联，成为智慧校园网络环境的基础，提供不分时地、泛在的通信支撑。

智慧数据层：5G的高速传播将为智慧校园信息数据收集与传输提供强有力的支持，而5G的低时延的特性将为数据的云端处理提供通信基础。

统一平台层：5G融合网络及其他各种信息技术将实现支撑服务的构建，成为智慧校园的各类智慧应用获取统一入口和基础数据的保障，同时，5G边缘端可计算的特性可进行基于安全协议和规范的信息处理，保障平台登录的安全认证。

智慧应用层：5G高速率低时延的特点，将为智慧管理、智慧教学、智慧学习等各种智慧型校园应用采集更为全面和准确的数据，而通过5G技术建立的各个网络节点的私有基站，可实现数据和计算的高速处理，为各类用户提供更为优质、智能的学习、生活、管理等全面的功能服务。

2.3  5G与智慧校园相关的信息技术

智慧校园的建设需要运用多种新興信息技术，而5G往往正是推动这些技术进步的关键力量，下面将对智慧校园建设中可能涉及到的几种主要技术与5G的关联进行分析。

2.3.1  物联网

万物联网将产生海量数据，5G具有高带宽的特点，能够满足物联网超大数据量的需求;5G的低时延特性能够适用于对实时性要求极高的物联网应用场景（如无人驾驶）;5G广泛采用D2D技术使数据采集的智能终端与用户的5G手机能够直接进行数据通信，节省通信时间，且更经济便捷。

2.3.2  云计算与云存储

目前，云计算与云存储无法在移动端大范围推广使用，制约其发展的关键在于云计算服务器端与客户端之间的无线通信，4G网络无法满足云计算低时延的要求，云端产生的运算结果与存储的数据无法及时到达客户端，影响用户的使用体验，而5G的高带宽，低时延可以在极短的时间内传输大量数据，且用户几乎感觉不到延时，这为云计算与云存储的落地提供了网络基础。

2.3.3  大数据

5G高带宽、低时延的特点，将使网络中的数据量急剧增长，而物联网的发展也会带来海量数据。数据量的增加和更为丰富的数据类型为大数据提供了丰富的数据来源;5G的高带宽可以满足大数据对数据传输的需求;大数据对数据的存储与处理速度提出很高的要求，未来的发展趋势是采用云计算、云存储的方式，而这也需要5G的通信支持。

2.3.4  VR/AR

若想获得极佳的VR视觉体验，对视频的清晰程度要求极高，一段几秒钟的高清全景视频便可达几十兆甚至几百兆字节，传统的4G网络无法流畅地观看视频，而5G的高速传输正可以满足使用需求;对于AR体验来说，当识别的景象发生大量的动态变化时，会带来计算工作的增加，终端无法负荷这种庞大的计算量，为此，需将原本由终端进行的计算向云端转移，而此种解决方案依然需要依托5G技术;基于微基站而采用边缘计算机制的5G网络，高效的传输使VR/AR应用在移动终端的时延大大缩短，消除由时延带来的眩晕感，提升移动终端的虚拟体验。

3  5G支持下的艺术院校智慧校园应用场景

5G赋能下的艺术类智慧校园将拥有众多应用前景，5G将极大地推进教学、科研、教育管理、教学评价等业务的智慧化与信息化进程。下面将列举几个最常见的场景进行分析。

3.1  智能校园安防

3.1.1  场景说明

（1）在校园人流密集处、出入口、关键基础设施等地设置高清视频监控，5G将为高清视频的传输提供网络基础。结合人工智能增强的云服务可以提供巨大的存储空间与强大的数据分析服务，从图像、声音和文本中提取大量的数据（人脸识别，车辆、车牌识别或其他视频分析）并进行智能报警。（2）以5G为基础构建的物联网及智能感知终端系统，实时采集校园内的人员、建筑物、硬件设备、道路、车辆等数据，掌控校园状况。（3）使用校园安防智能无人机，利用5G低延迟的特性将无人机的计算能力置于云端，能够借由无人机实现校园无盲点自主巡逻、环境监控、身份识别、车辆识别等。在突发状况发生时，无人机能够及时到达现场并采集高清视频，并利用5G网络实现视频传输。（4）为学生配备智能穿戴设备（如智能腕表），可对学生的情况进行实时监控，保障学生安全。5G的高带宽可支持智能设备大量数据的传输，智能设备的相关的智能软件均驻留在云端，基于5G的低延迟特性让可穿戴设备通过网络充分利用云端人工智能的力量，为学生提供更多智慧支持和安全保障。

3.1.2  应用场景的价值

与普通院校相比，艺术院校更具有开放性：学生可在没有教师指导的情况下自主使用校内众多教室、实验室（如琴房、舞蹈教室）;艺术院校展演众多，每天均有大量的外来参演人员及观众，而每年数次艺考期间，更是人员数量激增，同时，由于艺术院校的教学特点，学生从低年级开始就需频繁地参加各类校外活动，这些均对艺术院校的校园与人员安全提出更高的要求。

以5G为支持的智能校园安防，可随时查看校内高清监控视频信息，结合智能无人机的使用，可以实现24小时无死角的学校安全监控，借助先进的人工智能后台，根据大量数据对校园状况进行智能分析，识别各种异常事件，进行预告警服务和及时响应，能够极大地丰富安保任务内容，提高工作效率。

3.2  智能高清艺术类视频教学

3.2.1  场景说明

（1）教师可利用智慧教室或移动智能终端设备录制高清艺术类教学视频，借由5G网络上传至云端服务器。（2）学生的移动终端安装智能应用，可在线观看艺术类教学视频，5G的高带宽可以支持智能设备传输大量数据。（3）借由5G的低时延特性，在云端利用大数据分析，实现个性化视频推送。

3.2.2  应用场景的价值

艺术院校的高清教学视频包括教师录制的授课视频或是各类展演视频，出于艺术的观赏性和细节性要求，艺术类学习对视频的清晰程度要求很高，而艺术类视频的时间也相对较长，一部完整的高清视频的数据量是很惊人的，这就对网络授课过程中的数据传输提出很高的要求。而5G的高带宽正可以应对这一使用需求。另外，随着艺术院校教育信息化的发展，艺术类网络教学视频的数量与种类将会越来越丰富，与文字不同，视频内容的甄选需要花费更多的时间，借由5G的低时延特性，在云端利用大数据分析，可以帮助学生在海量的教育视频资源中找到最适合的资源，实现个性化学习。

3.3  AR/VR教学

3.3.1  场景说明

将5G与云平台相结合，一方面利用云端的计算能力实现AR/VR应用的运行、渲染、展现和控制，另一方面利用5G网络实现高清AR/VR视频的传输。借由AR/VR云平台的建设，开发诸如虚拟琴房、虚拟舞蹈教室、虛拟艺术史空间等富有艺术院校特色的AR/VR云化应用。将艺术类知识转化为数字化的、可观察可交互的虚拟事物，让学生能够在更为真实的空间中去直观了解所要学习的内容，并可对数字化学习对象进行实际操作。

3.3.2  应用场景的价值

采用AR/VR，教学内容与教学形式将更加生动形象。艺术院校的课程往往具有较强实践性，且对现场感悟的要求比较高。例如舞蹈、书画、乐器修造等专业，传统的网络视频教学方式很难展现细节，学习效果将大打折扣，而借助AR/VR 技术，课堂形式将由2D变为3D，内容更为直观、形象。这种真实情境的体验有助于提升学生的认知和理解，也能够增强学生的互动性与参与性，同时，在AR/VR的学习场景中，学生还可以自由选择学习内容，随时暂停或重复，增强学习的交互性，不仅如此，AR/VR更可以和游戏教学相结合，寓教于乐，大幅增强学生的学习意愿，更能满足艺术院校学生的学习需求。

3.4  智慧科研

3.4.1  场景说明

（1）采用云端大数据分析，个性推荐最适合教师申报的艺术类课题，同时推荐最合适的科研合作者。（2）云端存储海量研究资源，可利用5G的高带宽直接下载至移动智能终端，且能根据申报课题及教师自身特点，借由云端大数据分析进行资源的个性化推荐。（3）借由智慧教室、智能终端等实现艺术类资源的数字化，并可利用5G网络即时上传至教师的校内个人云存储空间。（4）利用云端计算功能，对科研数据进行分析、统计及汇总。

3.4.2  应用场景的价值

科研信息化是数字化校园多年未能解决好的问题，智慧校园建设将极大改变此现状。对于艺术院校的科研而言，无论是课题选取，课题前期参考艺术类资源获取或是科研中期艺术类数字化数据的获取都有较大难度，而后期的项目管理也没有可用的智能应用工具，科研数据的分析统计和汇总等工作基本只能依靠手工进行，效率极为低下。采用5G、大数据和云计算相结合的智能艺术类科研支持，能够帮助艺术类院校教师获得课题申报、科研合作、科研资源获取、课题分析研究等一系列的高效智慧支持。

4  结  论

智慧校园的建设将是大势所趋，智能化、网络化、数字化、开放化、社交化与个性化已成为教育信息化的新要求。5G时代的到来将大大推动智慧校园建设的进程，而5G也将成为各种新技术落地与运用的助力，而这些新兴信息技术将大大促进高校的教育信息化，可以说，5G与智慧校园的融合将改变高校教育、教学与管理的格局。5G也将使艺术院校智慧校园的建设展现全新的面貌，智慧安防、智慧艺术教室、VR艺术课程等应用场景将会逐一实现。

参考文献：

[1] 徐青山，张建华，杨立华.高校智慧校园建设的顶层设计及实践应用——以“智慧北航”为例 [J].现代教育技术，2016，26（12）：112-118.

[2] 刘光毅，黄宇红，丁海煜，等.5G：从概念到试验 [J].光电子技术，2018，38（1）：1-11.

[3] 黄宇红，王晓云，刘光毅.5G移动通信系统概述 [J].电子技术应用，2017，43（8）：3-7.

[4] IMT-2020（5G）PG-White paper on 5g vision and requirements_V1.0 [S].2105.

[5] 秦飞，康绍丽.融合、演进与创新的5G技术路线 [J].电信网技术，2013（9）：11-15.

[6] LEE C S，KNIGHT D.Realization of the next-generation network [J].IEEE Communications Magazine，2005，43（10）：34-41.

作者简介：吴艳洁（1982-），女，汉族，江苏南京人，讲师，硕士，研究方向：信息技术、教育信息化。