5G技术赋能场景教学项目的应用策略研究
——以动漫课程为例

文/汕尾职业技术学院 刘 琼

互联网新技术的迅猛发展,推动了动漫课程的改革。5G通信技术与人工智能技术凭借大宽带、海量机器通信,以及超高速、低延时的特点,逐渐在教育领域中应用和普及,信息化教学向智能教学发展成为必然趋势。《5G应用“扬帆”行动计划(2021-2023)》提出,加快5G教学终端设备及AR/VR教学数字内容的研发,结合VR/AR、全息投影等技术现实场景化交互教学,打造沉浸式课堂。因此,动漫设计必须紧跟5G时代最新发展趋势和动向,搭载5G网络,利用3D视觉交互效果等,使课程更具有生动性,大大提高学生的学习兴趣、求知欲、积极性和课堂参与度,有助于学生主动学习知识,实现教育教学的深度改革(图1)。

图1 5G技术赋能场景教学应用策略总图

一、5G技术赋能场景教学创新研究的意义

5G技术为文化教育产业带来了更高效的教学手段及新型产品,使得传统教学可以增加技术含量,通过5G技术赋能动漫课程场景教学,使专业知识能够在融合中得到内化、渗透,从而适应智能化时代要求。

在动漫领域,以全息技术为代表的新科技对艺术角色动画的辅助设计体现在艺术效果的增强与表现方式上。5G技术高速率、低延时特点加速了数据的精准高效传播,促进了动漫产业和影视动画内容传播渠道的升级,带动了动漫课程的发展。在5G技术的支持下,影视业可以用AI对影视作品进行后期图像及视频画面场景处理,如智能化视频画面场景、智能图像处理等。在AI技术与5G技术加持下,虚拟展示动漫产品、数字空间等表达方式突破线下授课方式,创造出一系列全新的虚拟展示空间。

二、5G技术辅助教学的特点

在5G时代,将人工智能和大数据“互联网+”等在线模型引入教学过程是一场大规模、规范化的教育形式,有利于教育创新,可以进一步推动传统教学改革。

1.教学空间扩大化

5G技术使多媒体资源智能化,教与学的角色、观念、方法、模式等都发生新的变化,知识内容更加广泛,不仅降低成本且提高教学效率。借助5G技术的优势,高校动漫课程教学资源更加多元化,从平面化教学转变为立体化教学,空间连接速度越来越快,未来课堂的时空界限将进一步模糊,逐渐形成以学生为中心的个性化移动“小课堂”。

2.教学资源共享化

5G技术具有泛在网、超快速、万物互联、重构安全的特点,为构建新的信息流通环境提供了条件,促进教学资源的共享,为超大规模、万物可联提供了可能性。高校动漫课程教师可利用移动智能网络形式,实现知识信息的流通,让不同的学生快捷获取素材,实现教学资源优化配置。

3.知识流通有效化

5G技术为高校动漫设计课程提供技术保证。首先,视频直播、微课堂等多媒体进一步丰富教学形式,学生共享名师名校网络公开课,学习会更加自主个性。其次,“5G+VR”的应用使学习的场景更趋真实,课程变得相对直观清晰。再次,课后结合教师选定的内容,学生可以更加及时高效地获取最新的专业信息。

4.作品形式创新化

5G技术创造出物理现实世界与虚拟世界的融合场景,在给使用者带来多样化沉浸式体验的同时,又可以调动使用者的多种感官与虚拟世界中的物体进行互动。例如,依托深厚的历史文化底蕴,河南春晚《唐宫夜宴》紧抓自己最闪亮的名片迅速火爆出圈。节目组巧妙利用5G+AR技术让古物“复活”,虚拟场景与现实舞蹈的结合灵活地演绎了14位“唐朝少女”从梳洗打扮到参加夜宴演奏,整个过程如梦如幻。从满天星空到辉煌宫墙,让观众梦回千年,宛若身在画卷中。

三、5G技术赋能场景教学的案例与现状分析

作为连接“技术、媒体、人与环境”的5G技术,对动漫教学而言,5G技术与课程紧密结合,不仅使教学中的无线移动连接成为可能,还让教学媒体的软硬件操作变得更为流畅,功能更加强大,场景更为逼真等,这对传统动漫教学而言无疑是一场巨变。

1.场景互动技术的应用现状

新技术给动漫课程的内容创作带来了新的机遇,也给动漫课程提出了新的要求,在教学方面,以交互式白板营造场景,空间教室被虚拟场景代替。

VR/AR技术目前在交互式电子白板方面应用较为广泛,交互式电子白板、VR/AR均能增强课程的趣味性与互动性,它们利用虚拟场景代替空间教室,营造场景化教学,不同之处在于:①VR技术在课堂场景方面应用效果显著;②AR与电子白板在课堂管理控制方面比VR技术直观,学生能够在较逼真的环境中学习;③经过约10年时间的反复使用,交互式电子白板在小组活动和集体活动中应用比较成熟,但VR/AR在课程教学领域中运用的经验不足;④VR技术和交互式白板技术能够在学校完整、全面实施,AR技术还只针对个人客户端应用,处于试验阶段,它的效果有待于进一步验证。

2.5G技术赋能场景教学的应用现状

大数据、无人机、5G网络、AI技术、智能穿戴、人脸识别等各种新技术为动漫课程场景赋能,有助于帮助动漫专业学生从新的视角重新审视专业发展和行业前景。如2010年上海世博会运用5G全息场景投影技术再现三星堆遗址的文字和图像。5G技术结合VR场景技术可以发挥远程教育优势,能真实呈现3D图形,逼真生动。由于VR教学配备了5G超高速网络,能调动学生参与感,利用其虚拟优势将原本头脑中想象的场景转化为现实,将课堂上创建的场景转化为现实,比传统视频远程直播更能提高学生的创造力。

3.场景教学项目的实施案例

从公立职业技术学校和私立教育培训机构的实践策略和计划来看,他们在场景教学建设方面的共同点都是提高公民的现代化素质,差异点是公立学校在于开发优秀的教学方案,教育培训机构开发的“教育科技产品”将项目成果最大化,以实现盈利为目的,但都是场景教学项目。以浙江大学附属学校为例,学校虽然建设了e校园综合平台、智慧教室两个项目,但是项目建设是由几家单位独立完成,一些数据不能兼容,导致在整体教学实践中,各个系统间的数据不能通用。又如,新东方教育集团经历了在线化、信息化、移动化三个阶段,其场景教学模式经历了黑板教学-多媒体教学-交互式电子白板-远程直播,在这个过程中,由纸质到电子资料,逐渐过渡到新媒体互动平台,课后反馈一步步改进,最终引入交互式电子白板技术,全面实现交互式电子白板教学。

四、5G技术赋能场景教学的应用设计

如今,我们已经处在5G技术赋能各类课程内容、思维重构的智能时代。课题组给教育培训机构及从事动漫场景教学的工作人员发放调查问卷,根据统计结果,分门别类制定相应的的科学应用方案。

1.5G技术对场景互动技术的增强策略

5G技术的超高速赋予AR更快数据体验的优势给现有的移动交互式白板技术、全息投屏技术提供新的机遇,将教学内容呈现方式从2D提升到3D,在实际教学中开辟了教学资源的新维度,潜移默化中更新了教师的教学理念。有了5G技术的支撑,学生在使用自带摄像头的平板时,不仅可以拍照和视频,而且与课程的互动不再局限于与屏幕页面进行点对点的互动,还可以与3D模型进行互动。5G超高频传输技术与MEC云计算能力结合能记录(回播)直播中的全息图像及技术;它通过超高速计算分析与SND/NFV融合检索动漫图像、文本描述,可以分析动漫场景,进行智能建模,同步实现在课程上渲染全息图像;另外,类似Kinect或Leapmotion等传感器的传感功能,能识别动漫角色的3D肢体语言,在全息图像间进行触摸交互。

2.5G技术赋能动漫课程教学的应用设计

近年来,随着5G技术的发展,在情境认知理论和建构主义的支持下,动漫课程尤其是沉浸式体验教学活动更加具有互动性、智能性和生成性;利用媒体进行动漫教学时要求学生理解动漫建模原理,深入分析动漫语言间的关系,用素材做动画成品的时候,由于有大数据和云计算,基本能实现实时检测、渲染,并生成模型成品。例如在动画人物造型设计中,可以选取优秀的国产动画电影《姜子牙》《大圣归来》中的经典人物形象,利用3D在线云平台将动漫场景引入,并在课堂中进行展示。学生根据教师的课堂讲解主动收集素材,通过使用5G技术先进的计算能力,检索图像和视频,在课堂创建动画场景,课后分组交流、探讨,主动发现构建动漫设计过程的意义。教师提供循序渐进的指导,帮助学生发展逻辑思维能力,突破时间和空间的限制,将动漫设计以类似于3D电影的形式展示。

3.5G技术赋能场景教学的应用方案

(1)进行需求识别。场景教学的教师通过定性研究动漫场景的方法,分析、梳理、锁定具体对象,但一些学校场景教学还处于初始摸索阶段,而乡镇学校缺乏专业技术人员指导,一些教师使用设备不熟练。

(2)完善教学应用。5G技术赋能交互式电子白板,通过硬软件接口扩展解决了重新设计和“移植”平板电脑应用程序的问题,进而实现5G+VR眼镜的场景教学。总体而言,交互式电子白板技术、教学资源平台和学生数据系统的应用已逐渐成熟。根据当前5G场景的应用特点,教学应用计划分为:①教学端,每个教学阶段由教学屏幕、教师移动端和学生移动端组成。②管控端:由5G全息投影技术、电子白板+AR眼镜等组成,用于基于技术可行性的课前教学设计和课后学习数据报表管理,如图2所示。

图2 场景教学应用方案

五、5G技术赋能场景教学的创新与挑战

1.以优化教学模式为基础,打破传统局限

海量的信息化教学资源支持泛在学习、课前自主学习,让学生掌握一定的内容后再走进教室,这样能提高课堂教学质量。课中,教师利用媒体教学带给学生沉浸式的上课体验,利用虚拟世界将知识内容可视化、形象化,学生相互讨论、查缺补漏、突破重难点,最后再返回线上通过各种练习题等进行强化学习。高校可以利用互联网让学生更好地体验5G技术赋能的互动学习场景,特别是物联网资源切片、虚拟现实切片等诸多场景切片组织成章节,使教学资源调度更加顺畅。

2.创新沉浸式情景教学

5G技术能帮助教师打破传统模式的束缚,以实际场景等多种方式开展教学,这种创新教学方式能缓解学生的抵触心理,积极融入课堂。例如湖南株洲的清水塘5G+XR爱国主义体验馆利用科技赋能爱国主义教育,体验馆通过虚拟现实技术搭建党建教育平台,利用XR技术展现经典红色故事。5G技术为教学赋能,让学生不只是被动地听讲,成为知识的容器,而是让他们真实地沉浸在课堂中,自如切换身份,从而切身体会、感受知识地魅力。

3.创新教育理念

动漫课程是一门涵盖艺术、技术、文学等各学科知识的综合性课程,随着5G技术的全面应用,在课程教学中,教师可将中国传统文化、本土元素和算法收集到人机模型中,甚至将国外一些经典场景引入自己的“土壤”做好文化传承和创新,让中国文化以动漫的形式走出国门,走向世界。

六、结语

在人工智能时代,动漫课程借助5G技术的优势,充分融合传统教学模式,创新课堂教学方式,基本实现了从“连接”到“赋能”的华丽转身。因此,利用5G技术和“人与人”之间的无缝链接,加上实践中扬长避短,不仅丰富了动漫课程的教学资源,又逐步完善了课程内容,创新了学习考核形式。5G技术赋能场景教学的结果表明,该课程能够实现场景与实践的良好结合,能够充分激发学生的学习兴趣,从而利用教育技术的最大价值实现教育生态系统的转型。