5G技術賦能場景教學項目的應用策略研究
——以動漫課程為例

文/汕尾職業技術學院 劉 瓊

互聯網新技術的迅猛發展,推動了動漫課程的改革。5G通信技術與人工智能技術憑借大寬帶、海量機器通信,以及超高速、低延時的特點,逐漸在教育領域中應用和普及,信息化教學向智能教學發展成為必然趨勢?！?G應用“揚帆”行動計劃(2021-2023)》提出,加快5G教學終端設備及AR/VR教學數字內容的研發,結合VR/AR、全息投影等技術現實場景化交互教學,打造沉浸式課堂。因此,動漫設計必須緊跟5G時代最新發展趨勢和動向,搭載5G網絡,利用3D視覺交互效果等,使課程更具有生動性,大大提高學生的學習興趣、求知欲、積極性和課堂參與度,有助于學生主動學習知識,實現教育教學的深度改革(圖1)。

圖1 5G技術賦能場景教學應用策略總圖

一、5G技術賦能場景教學創新研究的意義

5G技術為文化教育產業帶來了更高效的教學手段及新型產品,使得傳統教學可以增加技術含量,通過5G技術賦能動漫課程場景教學,使專業知識能夠在融合中得到內化、滲透,從而適應智能化時代要求。

在動漫領域,以全息技術為代表的新科技對藝術角色動畫的輔助設計體現在藝術效果的增強與表現方式上。5G技術高速率、低延時特點加速了數據的精準高效傳播,促進了動漫產業和影視動畫內容傳播渠道的升級,帶動了動漫課程的發展。在5G技術的支持下,影視業可以用AI對影視作品進行后期圖像及視頻畫面場景處理,如智能化視頻畫面場景、智能圖像處理等。在AI技術與5G技術加持下,虛擬展示動漫產品、數字空間等表達方式突破線下授課方式,創造出一系列全新的虛擬展示空間。

二、5G技術輔助教學的特點

在5G時代,將人工智能和大數據“互聯網+”等在線模型引入教學過程是一場大規模、規范化的教育形式,有利于教育創新,可以進一步推動傳統教學改革。

1.教學空間擴大化

5G技術使多媒體資源智能化,教與學的角色、觀念、方法、模式等都發生新的變化,知識內容更加廣泛,不僅降低成本且提高教學效率。借助5G技術的優勢,高校動漫課程教學資源更加多元化,從平面化教學轉變為立體化教學,空間連接速度越來越快,未來課堂的時空界限將進一步模糊,逐漸形成以學生為中心的個性化移動“小課堂”。

2.教學資源共享化

5G技術具有泛在網、超快速、萬物互聯、重構安全的特點,為構建新的信息流通環境提供了條件,促進教學資源的共享,為超大規模、萬物可聯提供了可能性。高校動漫課程教師可利用移動智能網絡形式,實現知識信息的流通,讓不同的學生快捷獲取素材,實現教學資源優化配置。

3.知識流通有效化

5G技術為高校動漫設計課程提供技術保證。首先,視頻直播、微課堂等多媒體進一步豐富教學形式,學生共享名師名校網絡公開課,學習會更加自主個性。其次,“5G+VR”的應用使學習的場景更趨真實,課程變得相對直觀清晰。再次,課后結合教師選定的內容,學生可以更加及時高效地獲取最新的專業信息。

4.作品形式創新化

5G技術創造出物理現實世界與虛擬世界的融合場景,在給使用者帶來多樣化沉浸式體驗的同時,又可以調動使用者的多種感官與虛擬世界中的物體進行互動。例如,依托深厚的歷史文化底蘊,河南春晚《唐宮夜宴》緊抓自己最閃亮的名片迅速火爆出圈。節目組巧妙利用5G+AR技術讓古物“復活”,虛擬場景與現實舞蹈的結合靈活地演繹了14位“唐朝少女”從梳洗打扮到參加夜宴演奏,整個過程如夢如幻。從滿天星空到輝煌宮墻,讓觀眾夢回千年,宛若身在畫卷中。

三、5G技術賦能場景教學的案例與現狀分析

作為連接“技術、媒體、人與環境”的5G技術,對動漫教學而言,5G技術與課程緊密結合,不僅使教學中的無線移動連接成為可能,還讓教學媒體的軟硬件操作變得更為流暢,功能更加強大,場景更為逼真等,這對傳統動漫教學而言無疑是一場巨變。

1.場景互動技術的應用現狀

新技術給動漫課程的內容創作帶來了新的機遇,也給動漫課程提出了新的要求,在教學方面,以交互式白板營造場景,空間教室被虛擬場景代替。

VR/AR技術目前在交互式電子白板方面應用較為廣泛,交互式電子白板、VR/AR均能增強課程的趣味性與互動性,它們利用虛擬場景代替空間教室,營造場景化教學,不同之處在于:①VR技術在課堂場景方面應用效果顯著;②AR與電子白板在課堂管理控制方面比VR技術直觀,學生能夠在較逼真的環境中學習;③經過約10年時間的反復使用,交互式電子白板在小組活動和集體活動中應用比較成熟,但VR/AR在課程教學領域中運用的經驗不足;④VR技術和交互式白板技術能夠在學校完整、全面實施,AR技術還只針對個人客戶端應用,處于試驗階段,它的效果有待于進一步驗證。

2.5G技術賦能場景教學的應用現狀

大數據、無人機、5G網絡、AI技術、智能穿戴、人臉識別等各種新技術為動漫課程場景賦能,有助于幫助動漫專業學生從新的視角重新審視專業發展和行業前景。如2010年上海世博會運用5G全息場景投影技術再現三星堆遺址的文字和圖像。5G技術結合VR場景技術可以發揮遠程教育優勢,能真實呈現3D圖形,逼真生動。由于VR教學配備了5G超高速網絡,能調動學生參與感,利用其虛擬優勢將原本頭腦中想象的場景轉化為現實,將課堂上創建的場景轉化為現實,比傳統視頻遠程直播更能提高學生的創造力。

3.場景教學項目的實施案例

從公立職業技術學校和私立教育培訓機構的實踐策略和計劃來看,他們在場景教學建設方面的共同點都是提高公民的現代化素質,差異點是公立學校在于開發優秀的教學方案,教育培訓機構開發的“教育科技產品”將項目成果最大化,以實現盈利為目的,但都是場景教學項目。以浙江大學附屬學校為例,學校雖然建設了e校園綜合平臺、智慧教室兩個項目,但是項目建設是由幾家單位獨立完成,一些數據不能兼容,導致在整體教學實踐中,各個系統間的數據不能通用。又如,新東方教育集團經歷了在線化、信息化、移動化三個階段,其場景教學模式經歷了黑板教學-多媒體教學-交互式電子白板-遠程直播,在這個過程中,由紙質到電子資料,逐漸過渡到新媒體互動平臺,課后反饋一步步改進,最終引入交互式電子白板技術,全面實現交互式電子白板教學。

四、5G技術賦能場景教學的應用設計

如今,我們已經處在5G技術賦能各類課程內容、思維重構的智能時代。課題組給教育培訓機構及從事動漫場景教學的工作人員發放調查問卷,根據統計結果,分門別類制定相應的的科學應用方案。

1.5G技術對場景互動技術的增強策略

5G技術的超高速賦予AR更快數據體驗的優勢給現有的移動交互式白板技術、全息投屏技術提供新的機遇,將教學內容呈現方式從2D提升到3D,在實際教學中開辟了教學資源的新維度,潛移默化中更新了教師的教學理念。有了5G技術的支撐,學生在使用自帶攝像頭的平板時,不僅可以拍照和視頻,而且與課程的互動不再局限于與屏幕頁面進行點對點的互動,還可以與3D模型進行互動。5G超高頻傳輸技術與MEC云計算能力結合能記錄(回播)直播中的全息圖像及技術;它通過超高速計算分析與SND/NFV融合檢索動漫圖像、文本描述,可以分析動漫場景,進行智能建模,同步實現在課程上渲染全息圖像;另外,類似Kinect或Leapmotion等傳感器的傳感功能,能識別動漫角色的3D肢體語言,在全息圖像間進行觸摸交互。

2.5G技術賦能動漫課程教學的應用設計

近年來,隨著5G技術的發展,在情境認知理論和建構主義的支持下,動漫課程尤其是沉浸式體驗教學活動更加具有互動性、智能性和生成性;利用媒體進行動漫教學時要求學生理解動漫建模原理,深入分析動漫語言間的關系,用素材做動畫成品的時候,由于有大數據和云計算,基本能實現實時檢測、渲染,并生成模型成品。例如在動畫人物造型設計中,可以選取優秀的國產動畫電影《姜子牙》《大圣歸來》中的經典人物形象,利用3D在線云平臺將動漫場景引入,并在課堂中進行展示。學生根據教師的課堂講解主動收集素材,通過使用5G技術先進的計算能力,檢索圖像和視頻,在課堂創建動畫場景,課后分組交流、探討,主動發現構建動漫設計過程的意義。教師提供循序漸進的指導,幫助學生發展邏輯思維能力,突破時間和空間的限制,將動漫設計以類似于3D電影的形式展示。

3.5G技術賦能場景教學的應用方案

(1)進行需求識別。場景教學的教師通過定性研究動漫場景的方法,分析、梳理、鎖定具體對象,但一些學校場景教學還處于初始摸索階段,而鄉鎮學校缺乏專業技術人員指導,一些教師使用設備不熟練。

(2)完善教學應用。5G技術賦能交互式電子白板,通過硬軟件接口擴展解決了重新設計和“移植”平板電腦應用程序的問題,進而實現5G+VR眼鏡的場景教學?？傮w而言,交互式電子白板技術、教學資源平臺和學生數據系統的應用已逐漸成熟。根據當前5G場景的應用特點,教學應用計劃分為:①教學端,每個教學階段由教學屏幕、教師移動端和學生移動端組成。②管控端:由5G全息投影技術、電子白板+AR眼鏡等組成,用于基于技術可行性的課前教學設計和課后學習數據報表管理,如圖2所示。

圖2 場景教學應用方案

五、5G技術賦能場景教學的創新與挑戰

1.以優化教學模式為基礎,打破傳統局限

海量的信息化教學資源支持泛在學習、課前自主學習,讓學生掌握一定的內容后再走進教室,這樣能提高課堂教學質量。課中,教師利用媒體教學帶給學生沉浸式的上課體驗,利用虛擬世界將知識內容可視化、形象化,學生相互討論、查缺補漏、突破重難點,最后再返回線上通過各種練習題等進行強化學習。高?？梢岳没ヂ摼W讓學生更好地體驗5G技術賦能的互動學習場景,特別是物聯網資源切片、虛擬現實切片等諸多場景切片組織成章節,使教學資源調度更加順暢。

2.創新沉浸式情景教學

5G技術能幫助教師打破傳統模式的束縛,以實際場景等多種方式開展教學,這種創新教學方式能緩解學生的抵觸心理,積極融入課堂。例如湖南株洲的清水塘5G+XR愛國主義體驗館利用科技賦能愛國主義教育,體驗館通過虛擬現實技術搭建黨建教育平臺,利用XR技術展現經典紅色故事。5G技術為教學賦能,讓學生不只是被動地聽講,成為知識的容器,而是讓他們真實地沉浸在課堂中,自如切換身份,從而切身體會、感受知識地魅力。

3.創新教育理念

動漫課程是一門涵蓋藝術、技術、文學等各學科知識的綜合性課程,隨著5G技術的全面應用,在課程教學中,教師可將中國傳統文化、本土元素和算法收集到人機模型中,甚至將國外一些經典場景引入自己的“土壤”做好文化傳承和創新,讓中國文化以動漫的形式走出國門,走向世界。

六、結語

在人工智能時代,動漫課程借助5G技術的優勢,充分融合傳統教學模式,創新課堂教學方式,基本實現了從“連接”到“賦能”的華麗轉身。因此,利用5G技術和“人與人”之間的無縫鏈接,加上實踐中揚長避短,不僅豐富了動漫課程的教學資源,又逐步完善了課程內容,創新了學習考核形式。5G技術賦能場景教學的結果表明,該課程能夠實現場景與實踐的良好結合,能夠充分激發學生的學習興趣,從而利用教育技術的最大價值實現教育生態系統的轉型。