“5G+”教學模式的探索與構建

張 可，李艷艷

1 “5G+”教學的提出背景

5G是第五代移動通信技術的簡稱，是新一輪科技和產業變革的重要支撐技術。5G作為4G的延伸，是當代移動通信技術的制高點，具有高速度、泛在網、低功耗、低時延、萬物互聯和重構安全等特點，有望推動信息技術的融合，促進多樣化場景下的豐富性應用，助力萬物互聯成為現實。在建設人人皆學、處處能學、時時可學的學習型社會的號召下，大數據、人工智能、5G網絡等前沿技術將為教學賦予新動能，成為未來教學發展的新引擎。2019年11月，首屆世界5G大會中，多名教育學家與技術專家齊聚一堂，就5G技術對教學帶來的新變革展開熱議，可見5G技術將肩負起發展教育現代化的艱難使命，對傳統的教與學產生強烈的沖擊，以全新的技術姿態開拓出前所未有的“5G+”教學模式。當前，我國正在大力推進教育信息化2.0的建設,在“三個轉變”目標的驅動下，信息技術如何更好地服務于教學，是21世紀領航人才培養的重要議題。正如祝智庭教授所言，教育教學目標的實現不再是單純地依托于傳統形態的教學，而需要新興技術創新性地探索教學領域的新空間、新機會[1]。毫無疑問，在對技術的熱切需求下，5G技術為時代服務，是教學邁向信息化墊腳石。

目前，已經有一部分學者就5G技術在教學領域的應用前景展開熱烈的探討?？疾煲延械奈墨I可以發現，學者們主要從實用主義出發，詳細研究5G技術給教學領域對教學場景帶來的變化，提出了物聯協作互動和云端協作互動等在線學習方式[2]；同時，豐富與延伸了傳統教學理論，對行為主義理論、情境認知理論等有了全新的認識[3]。但是，5G作為最新一代蜂窩移動臺通信技術，目前尚未在大范圍、大面積內投入使用。國內外的學者在“5G+”教學領域的研究尚少，所覆蓋的范圍具有局限性，對于“5G+”教學模式認知與接受態度的影響因素的研究更是處于空白。本文就5G的技術特點，對教學模式進行討論，旨在構建一種“5G+”教學模式，為教學經驗與教學科學、教學理論與教學實踐之間搭建橋梁，為未來的教學發展提供新的可能。

2 5G技術下教學應用的特點

當前，相當部分的學校與機構都試圖從行業性平臺來建設、發展5G產業。2018年6月，百度VR教室在安徽合肥習友路小學正式上線，主要用于幫助三至六年級學生的科學課堂教學。2019年4月，中國移動發布《5G智慧教育白皮書》，與北京師范大學、華為等40余家單位構筑5G智慧教育教學合作聯盟，共繪5G智慧教育教學的新藍圖。Ivanova等人將5G移動網絡的發展趨勢總結為高速率、低時延、移動性、低功耗和廣覆蓋五個特點[4]，這些特點使得其在教學領域的擁有潛力無限的應用場景。

2.1 高速率

相比較于4G網絡1Gbit/s的峰值下行速率,5G網絡的峰值下行速率將達到20Gbit/s，是4G的20倍。高速率為數字教學資源形態的選擇與使用提供了幫助，4K/8K超高清視頻、VR/AR應用、云計算等技術都能夠運用到教學當中，極大地豐富了教學資源的儲存和呈現方式。其典型的教學案例表現在利用5G技術獲取教學數據或者資源時，可以快捷傳輸給師生。

2.2 低時延

5G對于時延的要求是≤1ms，人體視覺感知時延為≤10ms，因此5G能夠符合VR/AR/MR應用對網絡的苛刻要求。在人類視覺感知延時高于網絡延時的情況下，教學體驗具有身臨其境的特點。典型的教學應用場景表現在5G技術助力構建VR/AR沉浸式的互動學習模式，學習者佩戴AR眼鏡來進行虛擬課程的學習。如蘇州大學醫學部臨床醫學專業的同學們在360教室，頭戴VR眼鏡，配合耳機，進行手術課程遠程直播教學。在這類教學場景應用中，VR與AR技術的使用能夠將抽象化的知識轉為可視化、具象化，搭建了現實與虛擬的橋梁，學習環境仿真化、具體化。

2.3 移動性

移動性是移動通信系統最重要的特征，是指在滿足雙方保持通信的前提下，通信雙方最大的相對移動速度。移動性體現在：一是高速移動的場域作為通信移動的載體，二是基站存在更便攜，三是云服務器中資源傳輸與運算。在教學領域，移動性助力泛在學習發展，艱難阻遏的環境將不再是學習的羈絆，便攜式基站使得極端環境也有可能成為學習場所。此外，隨著便攜式基站的不斷豐富，無處不在的教學場景將為學生提供個性化、定制化、多樣化的學習方式。

2.4 低功耗

5G要支持大規模物聯網應用，必須具備低功耗的條件，方可長期使用且無需充電，這也是移動性和泛在網兩個特點的要求。其典型的教學應用表現在高效、低耗、持久地收集教學過程中產生的師生數據，在云計算技術的幫助下，在線大規模的數字化學習成為學習發展新趨勢，教師與學習者亦能根據教學過程中產生的數據進行互相評估與反饋，推進“5G+”教學的發展。

2.5 廣覆蓋

5G的廣覆蓋是指基站之間距離短，結構密集，無線網絡覆蓋范圍廣，從而實現萬物互聯。該特點體現在5G結合物聯網技術，物件具備智能性，教與學的場景具備智能化，能夠支持泛在學習，學習者隨時隨地都能夠開展學習活動，也為智慧校園管理帶來了契機?？傮w而言，5G技術的特點相互聯系，相得益彰，在教學活動中具有豐富靈活的應用前景，推動教學活動朝智能化、智慧化、信息化的方向發展。

3 “5G+”教學模式的內涵與要素

3.1 教學模式的概念

國內外學者對教學模式的定義有所不同。美國學者喬伊斯與威爾在《教學模式（Models of Teaching）》一書中將教學模式理解為學習模式，目的在與提高學生的知識技能，并培養他們的學習能力[5]。我國的教育學者結合國內教學改革實踐并借鑒國外學者的現有理論后提出了對教學模式的獨特見解。李秉德在《教學論》一書中將教學模式定義為一種基于一定的教學思想，圍繞一定的教學主題所形成的系統化、理論化、穩定化的教學范型[6]。學者張人杰認為教學模式是一種基于某種教學思想或者教學理論的較為穩定的活動框架或程序[7]。

可見，教學模式基于一定的教學思想或理論所形成的系統化、整體化，用以指導教學安排與設計，使之達到教學目標或任務的程序或結構。

3.2 教學模式的構成要素

教育學家黃甫全提出，一個完整的教學模式具備理論基礎、教學目標、操作程序、實現條件和教學評價五個要素[8]。教學理論基礎起指導作用，是建立教學模式的理論與思想。教學目標發揮評價作用，是教師在開展教學活動前對效果的預測與評估。操作程序是一種邏輯程序或操作步驟，發生于教學活動中。實現條件是促使教學模式發揮出最佳效果的策略或方法。教學評價的目的在評價并改進教學模式使其發揮出最大效力。本文構建的“5G+”教學模式著眼于知識的傳授，將教學模式視作技術驅動下創造性的信息加工、傳播和反饋的程序。

4 “5G+”教學模式的提出與構建

依據喬伊斯和威爾的觀點，教學模式可以分為四種類型，分別是：信息加工教學模式、個性發展模式、社會交往教學模式和修正行為模式。本文所提到的“5G+”教學模式著眼于知識的傳授和發展，因此主要借鑒信息加工教學模式，將“5G+”教學模式看作是一種創造性的信息加工和傳播過程。

4.1 理論基礎

美國心理學家Csikszentmihalyi于1975年提出沉浸體驗理論（Flow Theory），用于解釋人們忘乎所有地陶醉于某個情景或活動時的沉浸狀態。5G技術與虛擬現實技術、人工智能技術等信息技術相結合，創造出形象化、具體化、多樣化教學資源與教學情境，創造沉浸體驗。學習者可以借助眼動儀、穿戴式智能眼鏡等感知儀器，結合VR/AR技術產生全面、具體的情景化的認知空間。書本上晦澀抽象的知識變得具體化、感知化、立體化和多維度，學習者能夠更輕松地理解知識，在“5G+”教學模式過程中營造“所見即所得”的教學空間。

此外，在5G技術的支持下，能夠全方位、多角度、長時間地獲取學習者的具體認知情況，精準刻畫學習者的知識畫像，定制個性化的學習資源，以期更好地進行知識的傳授。

4.2 教學目標

“5G+”教學模式構建的出發點是將技術與教學作為促進知識傳播的手段，以便更好地傳授知識，因此教學目標要求學習者在5G技術的幫助下有效地理解與學習知識。任務技術匹配理論認為，只要高績效的信息技術使用行為才具備效力。因此，在“5G+”教學模式中，教學目標的達成相當于高績效的信息技術使用行為，即學習者高效能地獲取并理解知識。

4.3 操作程序

操作程序是教學活動在時間上開展的步驟與程序，既包含了教材內容的展開順序，教學評估的規則條例，又涵蓋了復雜的心理活動等，其要求相對來說是比較穩定的。在本文中，“掌握知識”的“5G+”教學過程中的一般程序為：借助5G技術提供教學應用→個性化定制知識教學→知識單元性檢測→已掌握者鞏固、拓展知識（未掌握者基于云計算和智能推薦接受矯正→再次測驗，直至認可）→進行下一單元的知識學習。操作程序是否順利影響到教學目標是否達成，也體現學習者對信息技術的認可程度，基于此，在本文中任務技術匹配理論還指“5G+”教學技術與教學程序的匹配。

4.4 實現條件

5G技術與大數據、云計算、人工智能、區塊鏈等技術的結合，在教學領域的應用場景豐富多樣，能夠為師生提供豐富的學習體驗。根據前文所提到的5G技術的五個特點，5G網絡教學核心技術是實現本模式的重要條件，能夠有效地解決各類教學需求。遠程教學、VR實驗環境、高清立體顯示、學習活動追蹤、智能教學系統、學分銀行、現場直播系統等教學應用在存儲、整合和傳送教學資源中充分體現出優勢，能最大程度地促使教學模式發揮效力，實現信息的有效溝通。因此，在本文所構建的“5G+”教學模式當中，實現條件是“5G+”教學模式中所支持的各類學習資源。

4.5 教學評價

教學評價是為了檢驗教學的成果，對教學過程、教學目標進行反饋和調整。在大數據技術的幫助下，5G技術能夠教學活動中持續不斷地收集教師和學生學習活動數據并進行分析。通過數據分析能夠得出教學優良結論，師生雙方就此結果展開探討，提出解決方案。學生反饋在學習活動中教學知識的接觸難易程度、理解程度和行為達成度，教師反饋在備課、授課、課后中的活動情況等，能夠有效地提升教學完成度。

根據上述對“5G+”教學模式組成要素的分析，結合“5G+”教學的發展現狀與實際需求，本文梳理并提出“5G+”教學模式的模型框架，如圖1所示。

圖1 1“5G+”教學模式

5 “5G+”教學的未來展望

“5G+”教學模式的提出是5G時代教學的創新性發展，其超快網絡速度、智能感應能力、大數據分析和多元化的教學應用場景等特點成為教學活動的新優勢?！?G+”教學模式作為一種程序性、技術引導的教學模式，配合應用到傳統的教學中，提高教學質量，增添趣味性、娛樂性。5G技術因其低時延、大寬帶等優勢，將成為教學領域的引領性技術。近一兩年在國內外的研究逐漸增多，我國作為走在5G技術發展前沿的大國，在建設教育強國的目標下，在不遠的將來將致力于研究與建設對5G技術在教學領域的發展。因此，本文在傳播學視角下，為了探索“5G+”教學模式的傳播效果以便更好地服務于未來的“5G+”教學應用。鑒于5G技術尚未普及，本文僅從理論角度創造性地提出“5G+”教學模式，還未得到實證數據的支持和實踐應用的檢驗。只有更加全面、真實、深入地進行調研，探究用戶對5G通信技術應用于教學領域的認知與行為意愿，才能有效科普、傳播“5G+”教學模式，幫助廣大人民群眾對“5G+”教學有較為全面的了解，順利地從4G時代過渡到5G時代。也只有充分了解了用戶的態度與需求，才能有針對性地促進“5G+”教學更好地服務于受眾，助力我國邁進教育強國行列。

與此同時，文中所提出的“5G+”教學模式僅是將5G技術作為創造性發展教學模式的敲門磚，并非完全依賴于5G技術來構建教學模式。因此，在鼓勵使用技術完善教學活動的同時，我們也要警惕唯技術論給教學帶來的惡劣影響。唯有發揮主觀能動性，將“5G+”教學模式同實際需求結合起來充分利用，才能更好地服務于學習。