中国移动“5G网络”赋能让野外实践教学从“千里之外”变的“近在眼前”

“同学们，早上好！欢迎来到巴东野外综合试验场”，8月23日上午，在中国地质大学（武汉）巴东野外综合试验场，该校教育部长江三峡库区地质灾害研究中心熊承仁教授通过视频与远在千里之外的留校同学打了一个招呼后，便带领这些在教室中的学生与在试验场的学生一起走进巴东野外综合试验场，身临其境地给大家上了一堂生动的野外实践课。

图1相距千里的主校区和野外实践基地

地大巴东大型野外综合试验场位于黄土坡滑坡区，是三峡地区体积最大、最具破坏性的滑坡之一。依托巴东大型野外综合试验场为主体，包括秭归马家沟野外试验场、地质灾害地球物理监测站以及覆盖三峡库区全境的流动监测点，建成了湖北巴东地质灾害国家野外科学观测研究站，并获批教育部野外科学观测研究站和湖北省野外科学观测研究站，获批进入国家野外科学观测研究站序列。

熊承仁教授讲授了野外试验场的科学意义、观测研究对象、监测技术手段、原位试验方法，以及重要阶段性研究成果。巴东野外综合试验场位于黄土坡滑坡区，于滑坡体内开拓了观测试验隧洞群，开展大型原位试验，同时采用多种技术手段对黄土坡滑坡进行“天-空-地-深”多维度实时观测，深入研究探讨大型水库滑坡的变形演化规律与长期安全性。黄土坡滑坡是三峡库区最具社会影响和学术影响的滑坡。黄土坡滑坡实际是一个滑坡群，由4个次级滑坡组成，总体积为69×106立方米。高陡地形地貌、顺向坡地质结构以及软硬相间的易滑岩组是黄土坡滑坡形成的基本地质条件。试验场隧洞群建在黄土坡滑坡（群）临江一号滑坡体内，穿越了滑床基岩、滑带（面）和滑体三个结构单元，是一个享誉国际的大型滑坡地下实验室。隧洞群包括一条908米长的主隧洞，5条长度从5米到145米不等的支隧洞，2条试验洞和38个观测窗口。通过隧洞群和多个监测系统，研究人员和参观者可以直接进入滑坡体内，近距离观察基岩、滑带和滑体，并开展科学实验和深部监测，如大型原位力学试验、地下水渗流试验、应力、变形和环境监测等。

熊承仁教授指出，试验场的每个隧洞和试验洞都承担着不同的科研任务，为解决相似条件下巨型涉水滑坡地质灾害防治问题提供研究示范，也为整个三峡库区地质灾害特别是滑坡灾害防控提供基础性长期观测资料。

图2巴东野外综合试验场隧洞群结构图

图3野外实践课程现场

图4野外实践课程现场

据了解，中国移动在巴东野外综合试验场隧道群内建设了5G室内分布系统，通过网络的多DNN无感分流组网方案，构建了灵活、可靠的全连接双域专用网络。5G用户“不换卡、不换号、无感切换”，就可以随时随地、安全便捷地访问互联网和校园内网。现场学生通过手机或PC终端查看实景仿真引擎平台的巴东试验场三维模型，在上课过程中漫游、观察洞内的岩体和相关知识介绍。该方案改变了当前网络的格局，构建灵活的、可扩展的、可靠的全连接专用网络，充分发挥中国移动云网融合和云边端协同优势，在保证数据安全的前提下，拓展智慧园区应用的服务边界与能力，打造端、网、云一体的安全防护措施，提供符合国家等保标准的安全服务，保障数据的安全性。

图5现场的学生通过平板浏览巴东试验场三维模型

图6现场老师调试直录播设备

借助5G技术，地大留校学生通过手机或PC端访问一体化教学平台和实景仿真引擎平台，与试验场师生共同上了一堂野外实践课程。5G网络的高带宽、高并发、低时延的特性让千里之外课堂上的学生，身临其境地来到了巴东野外试验场。他们通过一体化教，学平台实时进行实践课程学习，并与现场的师生进行提问、交流互动，通过实景仿真引擎平台自由漫游近距离观察隧道群内的基岩、滑带和滑体。

图7暑期留校师生远程参加野外实践课程

图8一体化教学平台（屏幕左边）和实景仿真引擎平台（屏幕右边）

2021年底，中国地质大学（武汉）立足学科优势和办学积累，申报的“5G+生态文明教育示范建设”项目被工业和信息化部、教育部立项。项目以“美丽中国 宜居地球”建设为己任，依托5G传输高带宽、低时延等技术，综合运用物联网、大数据、云计算、人工智能、虚拟仿真等信息技术，搭建跨学科、跨时空、融合线上与线下的一体化教学平台、实景仿真引擎和智慧大脑系统，解决传统教育场景中因网络延时、交互不便等原因造成线下优势教育资源利用不充分、线上教学效果不佳等痛点，为5G场景下开展生态文明教育提供示范和应用平台，助推生态文明建设。

图9 5G+生态文明教育建设总体架构

本次野外实践教学由中国地质大学（武汉）学校办公室和信息化工作办公室牵头，教育部长江三峡库区地质灾害研究中心提供教学资源，中国移动湖北分公司提供网络保障，科大讯飞及中科星图等公司提供教育教学支撑平台。中国地质大学（武汉）信息化工作办公室副主任李琪说：“本次野外实践互动教学展现了‘5G+生态文明教育示范建设’项目的建设成果，对建成的双域专网、一体化教学平台和实景仿真引擎做了联动与测试，充分展现了项目组前期工作的成果”。

图10 5G+野外实践互动教学技术架构

中国地质大学（武汉）有校级、院级实习基地200多个，依托自建实验中心、实习基地、大学生创新基地和校企共建产学研基地，构建了包括实验、实习、学生课外科技活动三个部分，涵盖认识实习、教学实习、生产实习、毕业实习四个层次的“横三纵四”多维度本科专业教育实践教学体系。中国地质大学（武汉）党委副书记王林清指出：“学校高度重视信息技术对教育教学的革命性影响，把教育信息化建设纳入学校事业发展整体战略，本次野外实践互动教学通过5G网络、人工智能、虚拟化等技术将野外实践课程拉进了大学教室，让实习活动摆脱了时间和空间的束缚，探索了新技术支持下的教育模式变革，大力推动智慧教育创新研究和示范建设。”