本文来自微信公众号“数字经济杂志”，作者/张晶。
5G时代，信息通信技术与教育教学过程深度融合，不断促进教育应用情景及教学模式持续变革创新。本文重点分析了在音乐教育领域，5G技术依托其网络特性在辅助音乐教育教学质量提升、教学资源管理模式升级方面提供的有效赋能。
引言
5G作为新一轮科技革命和产业变革的代表性、引领性技术，正在与各行各业深度融合，为经济发展注入新动能、带来新机遇。5G商用以来，在运营商、产业界及全社会的共同努力下，技术产业、网络建设、融合应用等方面取得了积极成效。截至目前，我国5G基站已建设近150万个，占全球比例约为70%；5G手机终端用户连接数达5.3亿，占全球比例超过80%。中国已初步建成全球最大规模的5G移动网络。5G技术具备端到端可定制化的全新网络能力，依托其超高速、低延迟、高可靠、大连接等优势特点，推动教育行业智能技术的融合发展，并与教育教学过程深度融合，推进教育的数字化和智能化转型，带来了教育智能技术的迭代升级，促进教育应用情景不断颠覆以及教学模式持续变革与创新。
政策驱动，5G为传统教育行业数字化转型带来新机遇
随着教育信息化发展的不断深入，信息技术已渗透到教育的各个领域，国家从政策层面相继出台多项指导方案推动信息化技术与传统教育领域进行融合探索。在《河北“十四五”信息化规划》文件中提到，要充分发挥新一代信息技术深度赋能民生服务数字化升级，助力教育、医疗、医保、社保、出行、文化、旅游、就业、救助、养老等领域信息化建设迈上新台阶，信息化对保障和改善民生的支撑性和带动性作用日益增强，有力推动便民惠民服务创新优化提升，促进社会公共服务均等化、普惠化、便捷化。在《教育部等六部门关于推进教育新型基础设施建设构建高质量教育支撑体系的指导意见》中提到：要依托“互联网+教育”大平台，创新教学、评价、研训和管理等应用，促进信息技术与教育教学深度融合。
教育部等十一部门联合印发《关于促进在线教育健康发展的指导意见》，持续强化信息与通信技术在教育中的突出作用，努力建设“人人皆学、处处能学、时时可学”的学习型社会。政策导向为传统教育行业数字化转型创造良好条件。音乐教育作为教育领域里一种重要且特殊的门类，具备学科和艺术的综合属性，在信息化的浪潮里也迎来了新的机遇和挑战。
5G时代下，音乐教育数智化转型需求分析
音乐教育是指通过对受教育者传授音乐知识与技能来改变其审美意识，陶冶情操，开发思维能力，使其成为全面发展的社会成员的教育活动。音乐教育可以粗略地划分为“普通”音乐教育和“专业”音乐教育。“普通”音乐教育主要是以培养人的音乐素质、提高对音乐的审美能力为目标的教育。将音乐作为审美和文化教育的手段，通过音乐学习实践活动培养学生审美素养，使学生身心得到全面和谐的发展。“专业”音乐教育的培养目标是培养高等音乐技术应用型人才，简言之可以成为音乐家的教育。目前，传统音乐教育仍存在较为明显的问题，普遍存在教育资源分配不均、教育教学信息化水平低等特点；大部分校园现有网络容量小，无法保障VR/AR、高清视频回传等业务的带宽需求，日常使用会出现卡顿、丢帧和分辨率低等不良体验的现象；同时，校园网络传输时延高、稳定性差，无法满足VR/AR互动教学业务的高可靠低时延要求。5G时代的到来使音乐教育模式转型创新成为必然。
5G技术助力音乐教育质量升级
随着信息技术与互联网技术的发展，传统教育模式已逐步向网络化、广泛化进行转变。在“互联网+教育”时就已经出现许多不受时空限制的教学方式，微课、慕课、翻转课堂等形式层出不穷，却因资源或技术限制难以达到最佳效果。受疫情常态化影响，促进教育需求由线下向线上转变，教育教学组织形式真正发生了改变，无论是学校还是机构都涌现出大量在线教育，云视讯、钉钉、腾讯会议等应用为远程教育提供了平台，全国范围都涌现了多学科多模式的视频直播网课。
5G技术的发展和应用场景的不断成熟，为线上教育的资源广泛传播和教学时效性提供了新的解决方案。5G技术具备端到端可定制化的全新网络能力，依托其超高速、低延迟、高可靠、大连接等优势场景，提供网络切片、边缘计算等差异化网络工程，有效推动音乐教育智能技术的融合发展，并与教育教学过程深度融合，推进数字化和智能化转型，带来了教育智能技术的迭代升级，促进教育应用情景不断颠覆以及教学模式持续变革与创新。
(1)5G三大场景，提升音乐教学品质
在4G时代，网络平均下载速率约为20Mbps~50Mbps，上传速度约为6Mbps。在5G网络下，5G的理论速度可达到10Gbps，在现实5G公网环境的实测数据中，一般情况下可达500Mbps-1Gbps，实际体验速度是4G的30倍左右。如学生使用VR虚拟现实进行课程学习，VR入门体验对网络速率的要求需达到100Mbps,而要达到良好体验需要达到900Mbs。如教师使用高清媒体直播教学，公网上行速率不能满足高清晰度视频源的上传需求，可面向特定应用场景进行5G专网的定制化方案，通过使用5G频段中上下行帧结构的配比变化或多频段的载波复用等技术提供差异化的5G专网能力，实现超级上行服务，目前上行速率实测可达700Mbps以上。
随着5G标准的迭代和技术的优化，实测数据还在不断地上升。依托5G网络可随时随地进行超高清视频媒体的上传，在异地实时授课中，声音采样和视频品质都会因网络速度的突破而大大提升，有效解决视频业务因上行带宽不足导致的卡顿、丢问题和AR/VR互动教学类业务需要的低时延需求，为音乐教学与演示的感染力和表现力进行极致增强。5G的大连接场景可以提供每平方公里100万的数据连接，为后续数据多样化采集提供网络基础。在面向专业化音乐教学的场景，无论是对音乐表演、乐器或是对演奏者的可穿戴设备进行数据采样，可对乐器触摸时长、力度、方式、角度、声波等关键信息进行实时的收集分析，为音乐教师提供数据可视化的教学辅助信息，对学生制定个性化、针对性的教学指导方案。
(2)两大核心技术，保障教学资源安全、稳定、高效。
5G为行业提供差异化服务能力还有两大核心技术利器：网络切片和边缘计算。同样，两个技术的运用为传统音乐教学领域的转型也提供了诸多便利。
5G网络切片技术可以将一个物理网络分为多个虚拟逻辑网络，每个虚拟网络对应一种应用场景。网络切片可为特定业务需求提供端到端的业务隔离、业务质量保障需求。如音乐大师课直播现场，为保障视频音频的高质量传递效果，可通过5G教育专网为课程直播进行定制化保障，通过预设专用网络切片，对承载在该网络切片内的直播业务提供静态或动态调整的网络资源预留，通过QoS参数设置业务优先级、时延、抖动、速率保障等网络特性，有效保障课程直播效果流畅稳定。
边缘计算技术可通过将5G核心网用户面网元设备部署在校园内部，并针对特定用户提供特定场景下校园网接入功能，避免通过5G访问的非授信用户访问到校内资源，保障校内资源的安全。实现核心教学资源数据在学校内部实现安全隔离、无感知的业务分流本地回环，有效保障了教学资源的超低时延传输及数据安全可靠不出校园。
5G+算力+应用赋能音乐教学模式的变革与创新
5G作为新型基础设施的代表，提供了高速、移动、安全、泛在的通信连接服务。在5G技术的基础上，持续加快与云计算、人工智能、大数据、虚拟现实等多种技术集成融合实现系统创新以“连接+算力+能力”等一系列数字化技术与传统教育模式融合，更能发挥技术优势有效推进音乐教育的数智化转型。
(1)提升教学互动及时性
首先音乐教育相对于其他普通学科的教育一直是比较特殊的一个门类。音乐课堂教学的师生互动性非常强，并非像普通专业课堂那样大部分时间由老师一个人讲课或者演示，音乐表演专业类教师会在学生一遍又一遍的表演实践中提出问题并做出正确示范，因此双方都需要有相对完备的网络技术支持。其次，由于音乐是声音的艺术，课堂上的表演训练要求对人声或者乐器的声音做出深度剖析。所以，无论教师端还是学生端对于音质的要求都相当之高。
传统的在线教学模式，由于网络传输及视频模式限制，画面角度、质量与清晰度不足，无法满足音乐教育的互动性需求。随着5G和VR虚拟现实技术的不断成熟，互动教学有了更丰富的解决方案。5G+VR创造实现多类沉浸式教学场景，满足各学段教育信息化、现代化、智慧化的深度把抽象的知识点与VR技术有效结合，使学生能够在虚拟场景中获得真实的“代入式”“沉浸式”“实践式”学习体验。
5G+VR智慧教学依靠5G网络提供“低时延、高带宽、大连接”的数据传输条件，利用VR技术沉浸式、交互式的教学特点，结合多种创新技术融入音乐教学模式，将教与学模式升级。目前5G+VR模式可提供两种虚拟现实的场景模式，第一种为定点接入，360度观摩模式，参观者通过VR眼镜可从一个点接入，向周围进行360度沉浸式观摩；第二种为多视角观摩定点模式，参观者可以通过调整视角，从360度对某一定点进行环绕式观测。面向音乐教学，学生可通过VR设备从多维度选择最佳视角观察教师的示范动作要领，避免因观摩位置、角度的差距带来的教学内容传递的误差，有效地提升了教学效率与准确程度。教师也可通过视频设备切换观测不同的学生表演演奏动作是否准确。同时，网络容量及VR设备性能的提升，可供多路听课学生接入，有效地提升了课堂容量，解决了教学地域与空间限制。
(2)实现音乐教学模式个性化
在音乐教育中，学生是主体，教师是主导。在传统音乐教学模式中，教师作为核心角色，负责对教育教学模式做整体把控，但因教学环境受限，教师更偏向于集中教学，以统一的教材、统一的模式、统一的课程进度来教授每个学生。但人是具有个体差异的，每个人的客观情况不可能完全相同，而这种客观存在的差异也会深刻影响到每个人的主观情况，表现为每个人的主观心理世界亦存在着极大的差距。
2018年4月教育部出台《教育信息化2.0行动计划》，提出探索在信息化条件下实现差异化教学、个性化学习、精细化管理、智能化服务的典型途径。随着5G、互联网的普及,AI和大数据技术在教育场景的深度应用,每个人都成为独一无二的学习有机体,都具备平等的受教权,低成本、大规模的个性化教育成为发展趋势。
(3)优化音乐鉴赏素养新模式
在素质教育的背景下，提升学生音乐素养也是音乐教育的重要任务之一。音乐鉴赏作为提升素质的核心课程，有助于学生开阔眼界，丰富音乐审美，促进以音乐为核心的综合素质提升。传统的音乐鉴赏，形式较为单一，感受与传递音乐的情感更多依靠言语描述和意会，无法形象具体地让学生感受到音乐的表现内容和魅力。随着5G、数字音像技术、人工智能技术、VR虚拟现实仿真技术与多媒体技术等现代数字化技术手段在音乐教育和教学实践中的积极应用，把声音、想象、触控、影像整合已成为音乐表达的新方式方法。比如在学习体会音乐意境与表达的方式上，通过听觉和视觉的体验让听众身临其境地体会音乐的意境，将学生带入虚拟世界，了解当时的创作环境，能够感受到音乐传达的文化内涵与思想情感，最优化地将音乐的原始质感传达给学生，充分调动学生对音乐鉴赏的主动性与积极性，更深层次地获得鉴赏感受。
总结
随着5G技术不断成熟，数字化技术与传统领域的相互融合为音乐教育提供了新的研究范式。5G网络技术优势解决了传统音乐教学中的诸多难点，为音乐教育提供了多维度、多时间、多层次、多空间、多感官等技术支持，音乐教育正通过网络的开放性、互动性、高效性重塑音乐教育的新模式。同时，教育数智化升级也为5G技术应用开辟了广阔的发展空间，对5G产业发展也产生了积极的推动作用。
（文︱张晶 河北经贸大学）
