本文來自微信公眾號“數(shù)字經(jīng)濟雜志”，作者/張晶。
5G時代，信息通信技術與教育教學過程深度融合，不斷促進教育應用情景及教學模式持續(xù)變革創(chuàng)新。本文重點分析了在音樂教育領域，5G技術依托其網(wǎng)絡特性在輔助音樂教育教學質量提升、教學資源管理模式升級方面提供的有效賦能。
引言
5G作為新一輪科技革命和產業(yè)變革的代表性、引領性技術，正在與各行各業(yè)深度融合，為經(jīng)濟發(fā)展注入新動能、帶來新機遇。5G商用以來，在運營商、產業(yè)界及全社會的共同努力下，技術產業(yè)、網(wǎng)絡建設、融合應用等方面取得了積極成效。截至目前，我國5G基站已建設近150萬個，占全球比例約為70%；5G手機終端用戶連接數(shù)達5.3億，占全球比例超過80%。中國已初步建成全球最大規(guī)模的5G移動網(wǎng)絡。5G技術具備端到端可定制化的全新網(wǎng)絡能力，依托其超高速、低延遲、高可靠、大連接等優(yōu)勢特點，推動教育行業(yè)智能技術的融合發(fā)展，并與教育教學過程深度融合，推進教育的數(shù)字化和智能化轉型，帶來了教育智能技術的迭代升級，促進教育應用情景不斷顛覆以及教學模式持續(xù)變革與創(chuàng)新。
政策驅動，5G為傳統(tǒng)教育行業(yè)數(shù)字化轉型帶來新機遇
隨著教育信息化發(fā)展的不斷深入，信息技術已滲透到教育的各個領域，國家從政策層面相繼出臺多項指導方案推動信息化技術與傳統(tǒng)教育領域進行融合探索。在《河北“十四五”信息化規(guī)劃》文件中提到，要充分發(fā)揮新一代信息技術深度賦能民生服務數(shù)字化升級，助力教育、醫(yī)療、醫(yī)保、社保、出行、文化、旅游、就業(yè)、救助、養(yǎng)老等領域信息化建設邁上新臺階，信息化對保障和改善民生的支撐性和帶動性作用日益增強，有力推動便民惠民服務創(chuàng)新優(yōu)化提升，促進社會公共服務均等化、普惠化、便捷化。在《教育部等六部門關于推進教育新型基礎設施建設構建高質量教育支撐體系的指導意見》中提到：要依托“互聯(lián)網(wǎng)+教育”大平臺，創(chuàng)新教學、評價、研訓和管理等應用，促進信息技術與教育教學深度融合。
教育部等十一部門聯(lián)合印發(fā)《關于促進在線教育健康發(fā)展的指導意見》，持續(xù)強化信息與通信技術在教育中的突出作用，努力建設“人人皆學、處處能學、時時可學”的學習型社會。政策導向為傳統(tǒng)教育行業(yè)數(shù)字化轉型創(chuàng)造良好條件。音樂教育作為教育領域里一種重要且特殊的門類，具備學科和藝術的綜合屬性，在信息化的浪潮里也迎來了新的機遇和挑戰(zhàn)。
5G時代下，音樂教育數(shù)智化轉型需求分析
音樂教育是指通過對受教育者傳授音樂知識與技能來改變其審美意識，陶冶情操，開發(fā)思維能力，使其成為全面發(fā)展的社會成員的教育活動。音樂教育可以粗略地劃分為“普通”音樂教育和“專業(yè)”音樂教育。“普通”音樂教育主要是以培養(yǎng)人的音樂素質、提高對音樂的審美能力為目標的教育。將音樂作為審美和文化教育的手段，通過音樂學習實踐活動培養(yǎng)學生審美素養(yǎng)，使學生身心得到全面和諧的發(fā)展。“專業(yè)”音樂教育的培養(yǎng)目標是培養(yǎng)高等音樂技術應用型人才，簡言之可以成為音樂家的教育。目前，傳統(tǒng)音樂教育仍存在較為明顯的問題，普遍存在教育資源分配不均、教育教學信息化水平低等特點；大部分校園現(xiàn)有網(wǎng)絡容量小，無法保障VR/AR、高清視頻回傳等業(yè)務的帶寬需求，日常使用會出現(xiàn)卡頓、丟幀和分辨率低等不良體驗的現(xiàn)象；同時，校園網(wǎng)絡傳輸時延高、穩(wěn)定性差，無法滿足VR/AR互動教學業(yè)務的高可靠低時延要求。5G時代的到來使音樂教育模式轉型創(chuàng)新成為必然。
5G技術助力音樂教育質量升級
隨著信息技術與互聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，傳統(tǒng)教育模式已逐步向網(wǎng)絡化、廣泛化進行轉變。在“互聯(lián)網(wǎng)+教育”時就已經(jīng)出現(xiàn)許多不受時空限制的教學方式，微課、慕課、翻轉課堂等形式層出不窮，卻因資源或技術限制難以達到最佳效果。受疫情常態(tài)化影響，促進教育需求由線下向線上轉變，教育教學組織形式真正發(fā)生了改變，無論是學校還是機構都涌現(xiàn)出大量在線教育，云視訊、釘釘、騰訊會議等應用為遠程教育提供了平臺，全國范圍都涌現(xiàn)了多學科多模式的視頻直播網(wǎng)課。
5G技術的發(fā)展和應用場景的不斷成熟，為線上教育的資源廣泛傳播和教學時效性提供了新的解決方案。5G技術具備端到端可定制化的全新網(wǎng)絡能力，依托其超高速、低延遲、高可靠、大連接等優(yōu)勢場景，提供網(wǎng)絡切片、邊緣計算等差異化網(wǎng)絡工程，有效推動音樂教育智能技術的融合發(fā)展，并與教育教學過程深度融合，推進數(shù)字化和智能化轉型，帶來了教育智能技術的迭代升級，促進教育應用情景不斷顛覆以及教學模式持續(xù)變革與創(chuàng)新。
(1)5G三大場景，提升音樂教學品質
在4G時代，網(wǎng)絡平均下載速率約為20Mbps~50Mbps，上傳速度約為6Mbps。在5G網(wǎng)絡下，5G的理論速度可達到10Gbps，在現(xiàn)實5G公網(wǎng)環(huán)境的實測數(shù)據(jù)中，一般情況下可達500Mbps-1Gbps，實際體驗速度是4G的30倍左右。如學生使用VR虛擬現(xiàn)實進行課程學習，VR入門體驗對網(wǎng)絡速率的要求需達到100Mbps,而要達到良好體驗需要達到900Mbs。如教師使用高清媒體直播教學，公網(wǎng)上行速率不能滿足高清晰度視頻源的上傳需求，可面向特定應用場景進行5G專網(wǎng)的定制化方案，通過使用5G頻段中上下行幀結構的配比變化或多頻段的載波復用等技術提供差異化的5G專網(wǎng)能力，實現(xiàn)超級上行服務，目前上行速率實測可達700Mbps以上。
隨著5G標準的迭代和技術的優(yōu)化，實測數(shù)據(jù)還在不斷地上升。依托5G網(wǎng)絡可隨時隨地進行超高清視頻媒體的上傳，在異地實時授課中，聲音采樣和視頻品質都會因網(wǎng)絡速度的突破而大大提升，有效解決視頻業(yè)務因上行帶寬不足導致的卡頓、丟問題和AR/VR互動教學類業(yè)務需要的低時延需求，為音樂教學與演示的感染力和表現(xiàn)力進行極致增強。5G的大連接場景可以提供每平方公里100萬的數(shù)據(jù)連接，為后續(xù)數(shù)據(jù)多樣化采集提供網(wǎng)絡基礎。在面向專業(yè)化音樂教學的場景，無論是對音樂表演、樂器或是對演奏者的可穿戴設備進行數(shù)據(jù)采樣，可對樂器觸摸時長、力度、方式、角度、聲波等關鍵信息進行實時的收集分析，為音樂教師提供數(shù)據(jù)可視化的教學輔助信息，對學生制定個性化、針對性的教學指導方案。
(2)兩大核心技術，保障教學資源安全、穩(wěn)定、高效。
5G為行業(yè)提供差異化服務能力還有兩大核心技術利器：網(wǎng)絡切片和邊緣計算。同樣，兩個技術的運用為傳統(tǒng)音樂教學領域的轉型也提供了諸多便利。
5G網(wǎng)絡切片技術可以將一個物理網(wǎng)絡分為多個虛擬邏輯網(wǎng)絡，每個虛擬網(wǎng)絡對應一種應用場景。網(wǎng)絡切片可為特定業(yè)務需求提供端到端的業(yè)務隔離、業(yè)務質量保障需求。如音樂大師課直播現(xiàn)場，為保障視頻音頻的高質量傳遞效果，可通過5G教育專網(wǎng)為課程直播進行定制化保障，通過預設專用網(wǎng)絡切片，對承載在該網(wǎng)絡切片內的直播業(yè)務提供靜態(tài)或動態(tài)調整的網(wǎng)絡資源預留，通過QoS參數(shù)設置業(yè)務優(yōu)先級、時延、抖動、速率保障等網(wǎng)絡特性，有效保障課程直播效果流暢穩(wěn)定。
邊緣計算技術可通過將5G核心網(wǎng)用戶面網(wǎng)元設備部署在校園內部，并針對特定用戶提供特定場景下校園網(wǎng)接入功能，避免通過5G訪問的非授信用戶訪問到校內資源，保障校內資源的安全。實現(xiàn)核心教學資源數(shù)據(jù)在學校內部實現(xiàn)安全隔離、無感知的業(yè)務分流本地回環(huán)，有效保障了教學資源的超低時延傳輸及數(shù)據(jù)安全可靠不出校園。
5G+算力+應用賦能音樂教學模式的變革與創(chuàng)新
5G作為新型基礎設施的代表，提供了高速、移動、安全、泛在的通信連接服務。在5G技術的基礎上，持續(xù)加快與云計算、人工智能、大數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實等多種技術集成融合實現(xiàn)系統(tǒng)創(chuàng)新以“連接+算力+能力”等一系列數(shù)字化技術與傳統(tǒng)教育模式融合，更能發(fā)揮技術優(yōu)勢有效推進音樂教育的數(shù)智化轉型。
(1)提升教學互動及時性
首先音樂教育相對于其他普通學科的教育一直是比較特殊的一個門類。音樂課堂教學的師生互動性非常強，并非像普通專業(yè)課堂那樣大部分時間由老師一個人講課或者演示，音樂表演專業(yè)類教師會在學生一遍又一遍的表演實踐中提出問題并做出正確示范，因此雙方都需要有相對完備的網(wǎng)絡技術支持。其次，由于音樂是聲音的藝術，課堂上的表演訓練要求對人聲或者樂器的聲音做出深度剖析。所以，無論教師端還是學生端對于音質的要求都相當之高。
傳統(tǒng)的在線教學模式，由于網(wǎng)絡傳輸及視頻模式限制，畫面角度、質量與清晰度不足，無法滿足音樂教育的互動性需求。隨著5G和VR虛擬現(xiàn)實技術的不斷成熟，互動教學有了更豐富的解決方案。5G+VR創(chuàng)造實現(xiàn)多類沉浸式教學場景，滿足各學段教育信息化、現(xiàn)代化、智慧化的深度把抽象的知識點與VR技術有效結合，使學生能夠在虛擬場景中獲得真實的“代入式”“沉浸式”“實踐式”學習體驗。
5G+VR智慧教學依靠5G網(wǎng)絡提供“低時延、高帶寬、大連接”的數(shù)據(jù)傳輸條件，利用VR技術沉浸式、交互式的教學特點，結合多種創(chuàng)新技術融入音樂教學模式，將教與學模式升級。目前5G+VR模式可提供兩種虛擬現(xiàn)實的場景模式，第一種為定點接入，360度觀摩模式，參觀者通過VR眼鏡可從一個點接入，向周圍進行360度沉浸式觀摩；第二種為多視角觀摩定點模式，參觀者可以通過調整視角，從360度對某一定點進行環(huán)繞式觀測。面向音樂教學，學生可通過VR設備從多維度選擇最佳視角觀察教師的示范動作要領，避免因觀摩位置、角度的差距帶來的教學內容傳遞的誤差，有效地提升了教學效率與準確程度。教師也可通過視頻設備切換觀測不同的學生表演演奏動作是否準確。同時，網(wǎng)絡容量及VR設備性能的提升，可供多路聽課學生接入，有效地提升了課堂容量，解決了教學地域與空間限制。
(2)實現(xiàn)音樂教學模式個性化
在音樂教育中，學生是主體，教師是主導。在傳統(tǒng)音樂教學模式中，教師作為核心角色，負責對教育教學模式做整體把控，但因教學環(huán)境受限，教師更偏向于集中教學，以統(tǒng)一的教材、統(tǒng)一的模式、統(tǒng)一的課程進度來教授每個學生。但人是具有個體差異的，每個人的客觀情況不可能完全相同，而這種客觀存在的差異也會深刻影響到每個人的主觀情況，表現(xiàn)為每個人的主觀心理世界亦存在著極大的差距。
2018年4月教育部出臺《教育信息化2.0行動計劃》，提出探索在信息化條件下實現(xiàn)差異化教學、個性化學習、精細化管理、智能化服務的典型途徑。隨著5G、互聯(lián)網(wǎng)的普及,AI和大數(shù)據(jù)技術在教育場景的深度應用,每個人都成為獨一無二的學習有機體,都具備平等的受教權,低成本、大規(guī)模的個性化教育成為發(fā)展趨勢。
(3)優(yōu)化音樂鑒賞素養(yǎng)新模式
在素質教育的背景下，提升學生音樂素養(yǎng)也是音樂教育的重要任務之一。音樂鑒賞作為提升素質的核心課程，有助于學生開闊眼界，豐富音樂審美，促進以音樂為核心的綜合素質提升。傳統(tǒng)的音樂鑒賞，形式較為單一，感受與傳遞音樂的情感更多依靠言語描述和意會，無法形象具體地讓學生感受到音樂的表現(xiàn)內容和魅力。隨著5G、數(shù)字音像技術、人工智能技術、VR虛擬現(xiàn)實仿真技術與多媒體技術等現(xiàn)代數(shù)字化技術手段在音樂教育和教學實踐中的積極應用，把聲音、想象、觸控、影像整合已成為音樂表達的新方式方法。比如在學習體會音樂意境與表達的方式上，通過聽覺和視覺的體驗讓聽眾身臨其境地體會音樂的意境，將學生帶入虛擬世界，了解當時的創(chuàng)作環(huán)境，能夠感受到音樂傳達的文化內涵與思想情感，最優(yōu)化地將音樂的原始質感傳達給學生，充分調動學生對音樂鑒賞的主動性與積極性，更深層次地獲得鑒賞感受。
總結
隨著5G技術不斷成熟，數(shù)字化技術與傳統(tǒng)領域的相互融合為音樂教育提供了新的研究范式。5G網(wǎng)絡技術優(yōu)勢解決了傳統(tǒng)音樂教學中的諸多難點，為音樂教育提供了多維度、多時間、多層次、多空間、多感官等技術支持，音樂教育正通過網(wǎng)絡的開放性、互動性、高效性重塑音樂教育的新模式。同時，教育數(shù)智化升級也為5G技術應用開辟了廣闊的發(fā)展空間，對5G產業(yè)發(fā)展也產生了積極的推動作用。
（文︱張晶 河北經(jīng)貿大學）
