資策會 FIND科技報─智邦公益電子報

enews.url.com.tw · May 16,2024

以網路取代馬路，偏鄉教育的一道曙光

FIND研究員：陳加欣

臺灣，除了貧富差距外，另一項更加嚴重的問題是先天性地理條件所帶來的教育落差。早在十年前，政府就已注意到偏鄉地區教育問題對社會發展所帶來的隱憂，除了先後提出許多解決方案外，專法也於民國106年就已正式上路。用於改善偏鄉地區教育的大量經費，其中有一大部分用於教師薪資的加給與額外獎金，為的就是希望盡可能穩住原本流動率高、良莠不齊的師資問題。

而有另一部分的經費，則是用在硬體設備的修繕與購置上。在經歷三級警戒、遠距授課需求大增的疫情時代後，隨著推動數位學習而出現的「班班有網路、生生用平板」政策，正是希望能藉此改善偏鄉地區的教育問題。

偏鄉教育的結構性問題

政策有了，經費也有了，偏鄉教育問題是否已大大地得到改善？答案卻不盡然。原先就存在的結構性問題並未獲得正視，為推動遠距教學而祭出的政策反倒可能加劇城鄉地區數位落差，軟體資源追不上硬體載具，原先備受期待的嶄新設備淪為了偏鄉校園中的裝飾品。網路連線不穩定、教師授課意願低落等障礙，使得偏鄉地區的數位教育進度停滯不前。

然而，這並非代表數位教育政策在偏鄉地區是一項失敗的改革。為從根本改善偏鄉教育的結構性問題，首先應該被正視的應是最底層的網路瓶頸。

延續前瞻教育，落實數位教學

在前述政策的既有設備基礎下，利用5G科技力量活化閒置設備，使資源得到有效運用，是現階段偏鄉教育的重要目標。

5G網路技術具備了低延遲、高頻寬的特性，突破4G在技術上的限制，無論是在效率、頻寬、抑或是整體的連接密度上，比起4G時代都有著巨大的進步，能夠幫助實現更加穩定快速的數據傳輸。

圖1：5G數位教育應用

資料來源：本文作者自行拍攝編撰

5G數位教育為偏鄉學童開了一扇窗

除了基本的穩定連線外，透過5G技術更可以在偏鄉學校導入XR、VR、AR等應用，實現進一步的教學效果。這些針對偏鄉教育所開發的各種實境與沈浸式應用，對於網路的處理效能有著更高的要求，也是過往4G所無法負荷的。有了5G基地台，偏鄉校區便有了與科技接軌的有力跳板，學生能夠更簡單地獲取都市資源，更得以消弭地理環境所帶來的求學不便。例如，透過遠端虛擬共學服務，學生只要戴上頭盔，便能像是實際到了趟台北一樣，直接進行一場博物館實境場景導覽。透過5G技術的力量，學生能夠獲得更加接近真實、更高度沉浸的體驗感受，真正地連結異地教學資源，將都市學習資源拉進偏鄉校區，創造異地共學的學習環境。

5G數位教育為學生提供了更多樣性的學習方式，利用玩中學的有感體驗課程，使每位學生都能獲得新形態數位學習機會，強化了知識傳遞的可能性。不過，教育之路仍很漫長，打造良好的數位學習環境仍需仰賴產業界與教育界之間的攜手合作，並且不停地探索與修正，找出最適切的教學模式，奠定臺灣5G數位教育的根基。

封面圖片來源：本文作者自行繪製

資料來源：

1. 制定《偏遠地區學校教育發展條例》—落實教育機會實質平等

https://www.ey.gov.tw/Page/5A8A0CB5B41DA11E/42e700cc-3741-4c04-9d44-50df30dd5fe3

2.教育部所屬111年度單位預算評估報告

https://www.ly.gov.tw/Pages/List.aspx?nodeid=45192

3.台灣偏鄉學童的教育問題

https://icef.org.tw/2018/10/05/%E5%8F%B0%E7%81%A3%E5%81%8F
%E9%84%89%E5%AD%B8%E7%AB%A5%E7%9A%84%E6%95%99%
E8%82%B2%E5%95%8F%E9%A1%8C/

4.「生生用平板」直擊現場3大問題關卡

https://flipedu.parenting.com.tw/article/007779

5.留住孩子及老師別讓偏鄉小校成「華麗空城」

https://udn.com/news/story/6885/7453994

整合建築物建模、數據分析，打造英國數位雙生城市應用

FIND研究員：唐子婕

為了協助英國發展智慧城市，新加坡劍橋高級研究與教育中心(The Cambridge Centre for Advanced Research and Education in Singapore, 以下稱CARES)為劍橋大學第一個海外研究中心，是劍橋大學與新加坡研究機構之間的合作平台，之前進行的試驗計畫包含了運用數位雙生技術協助減少工業碳足跡的排放及製程。CARES現在透過了數位雙生技術進行試驗，希望可以透過數據及動態的資訊圖來呈現數位世界，稱為The World Avatar計畫。

【服務流程】

透過感測器蒐集的數據資訊，建構建築物模型

透過The World Avatar計畫，結合自行開發的搜尋引擎進行大數據學習，描述建築物的幾何形狀和特徵，包含建築物擺設、佈局、感測器位置、管線等，建立成知識圖譜，應用包含使用有關環境濕度和室外空氣溫度的即時數據，來調節實驗室中溫度，例如可以透過將感測器整合到儲存化學品的倉庫或廠區，來監控易燃化學品。

從一個區域出發，逐步建構整個城市數位雙生模型

The World Avatar計畫不僅能夠建構單一建築物，更透過數位雙生模型，建構整個城市。該項方法被應用於優化德國萊茵蘭-普法茲邦皮爾馬森斯鎮供熱供應商的運作。利用數位技術進行最佳化，找出最有效益的解決方式，可以將區域供熱生產的天然氣用量減少45%，從而將供熱成本降低23%，並減少每年至少約3,500噸的二氧化碳排放量。

圖1：建立城鎮模型

圖片來源：WEF Case Library

打造一個數位雙生的智慧城市

The World Avatar計畫還可用於了解城市動態、完善城市數據以及整合城市規劃。該計畫建立了一套具數位知識管理的數據平台，整合了不同類型的城市相關數據（建築形式、交通流量、地下基礎設施、濕度或溫度），透過這樣的平台，可以幫助城市規劃者或設計師資料收集和處理、將不同部門的城市規劃概念整合，建立一個智慧城市的情境。

運用數位雙生協助訂立國家級策略

The World Avatar計畫透過3D建模得出的建築物平面圖，給出了地理空間及基礎建設的配置，並帶入英國電力與天然氣數據，以掌握進入傳輸的氣體流量，利用天然氣輸送系統、天然氣消耗數據和氣候觀測三部分的結合，盤點出從燃氣加熱轉換為熱能所需耗費的能源及相關的碳排量。從數據蒐集、交叉分析、數位雙生技術監控管理等這樣的結果，後續再提出能源相關的政策規劃及擬定。

圖2：英國各地區燃料供給狀況分析圖

圖片來源：WEF Case Library

【應用效益及成果】

根據世界經濟論壇(World Economic Forum, WEF)的預測，在2024年有25%的新興物聯網應用將與數位雙生的功能結合；而專門研究資料通訊技術市場的ABI Research預測，2025年將有超過500個城市以數位雙生技術應用於城市規劃，顯示數位雙生技術可廣泛運用在城市的發展及治理，而各國的學研機構也逐漸成立專門研究室進行模擬及試煉，期望可以透過數位雙生計畫，有效改善都市面臨的各種問題。

封面圖片來源：Unsplash

資料來源：

1、https://initiatives.weforum.org/digital-twin-city/case-library

2、https://www.abiresearch.com/press/new-urban-use-cases-drive-over-500-cities-adopt-digital-twins-2025/