教學(xué)組織形式的變遷及其未來趨向
——基于5G技術(shù)的發(fā)展

孫川惠

(北華大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院，吉林吉林，132013)

《中國教育現(xiàn)代化2035》指出，在信息化時代背景下，建設(shè)智能校園，創(chuàng)新教育服務(wù)業(yè)態(tài)，推進教育治理方式變革。本文從闡釋技術(shù)介入教學(xué)組織形式的歷史發(fā)展入手，結(jié)合5G技術(shù)的發(fā)展，探究教學(xué)組織形式的未來趨向。

一、歷次工業(yè)革命背景下教學(xué)組織形式的變遷

生產(chǎn)力的發(fā)展、社會形態(tài)的變遷和科學(xué)技術(shù)的進步，是推動教學(xué)組織形式變遷的根本力量。

(一)蒸汽機時代

18世紀下半葉，英國開始了第一次工業(yè)革命，蒸汽機取代人力與畜力成為主要生產(chǎn)工具，社會對科技人才的需求增加，以口頭講授的簡單形式傳遞生產(chǎn)知識無法支持產(chǎn)業(yè)的持續(xù)革新。教會學(xué)校、星期日學(xué)校逐漸興起，夸美紐斯的班級授課制極大地提高了教學(xué)效率?？梢哉f，這是一個“工業(yè)化”過程，機器化大生產(chǎn)的思想向教育領(lǐng)域滲透，使學(xué)校成為能夠按照社會要求“批量化”生產(chǎn)人才的重要機構(gòu)。

(二)電氣化時代

19世紀下半葉，第二次工業(yè)革命興起。隨著社會內(nèi)部分工的精細化，學(xué)校教育開始向中產(chǎn)階層與工人階層開放，班級內(nèi)學(xué)生數(shù)量增多，導(dǎo)致教師教學(xué)任務(wù)繁重，學(xué)生學(xué)業(yè)成績參差不齊。班級授課制存在局限性，不但不能適應(yīng)工業(yè)社會對創(chuàng)新人才的需求，而且機械化教學(xué)不利于因材施教與良好個性的發(fā)展。[1]分層教學(xué)強調(diào)學(xué)生的自主選擇性，金格爾以能力為分組標志，創(chuàng)辦了“曼海姆能力班”。[2]20世紀上半葉，進步主義教育運動推動個別化分層教學(xué)廣泛傳播。以文納特卡制、道爾頓制為代表，進步主義教育運動主張以學(xué)生為中心，教室不僅僅是學(xué)生學(xué)習(xí)的靜態(tài)場所，還是學(xué)生開展實踐活動的動態(tài)場所，學(xué)生能夠自發(fā)地按照自己的興趣、速度和能力完成每一個任務(wù)。[3]

(三)信息化時代

20世紀下半葉，以信息技術(shù)為代表的第三次工業(yè)革命興起。教師不僅要傳授知識，還要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)造能力與批判精神，積極推行混合教學(xué)、小組合作學(xué)習(xí)、互動教學(xué)等以學(xué)生為主體的生態(tài)課堂，充分運用多元化的教育信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)科技、大眾傳播媒介等手段適應(yīng)第三次工業(yè)革命的需要。[4]

(四)智能化時代

智能時代的重要技術(shù)包括以5G為代表的通信技術(shù)、以人工智能為代表的智能技術(shù)以及以大數(shù)據(jù)為代表的信息技術(shù)，都是推動智能教育發(fā)展的關(guān)鍵力量。以數(shù)據(jù)驅(qū)動為核心，以人工智能為關(guān)鍵技術(shù)，智能時代能夠進行大規(guī)模的個性化、精準化、差異化及智能化教學(xué)。第一，利用人工智能進行個性化教學(xué)，可以為學(xué)生推薦合適的學(xué)習(xí)途徑與學(xué)習(xí)資源，客觀地評估教學(xué)質(zhì)量，幫助教師更好地調(diào)整和改進教學(xué)策略和課程設(shè)計。第二，利用人工智能進行精確教學(xué)，可以準確定位和糾正學(xué)生知識體系中的薄弱環(huán)節(jié)，使學(xué)生從根本上理解和掌握知識。第三，利用人工智能進行差異化教學(xué)，可以根據(jù)學(xué)生的優(yōu)缺點設(shè)計課程，教師可以真正實現(xiàn)因材施教。第四，利用人工智能進行智能化教學(xué)，教師可以通過智能技術(shù)深入了解每位學(xué)生的具體情況，并根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣和知識掌握程度，制訂相應(yīng)的課程計劃，進行有針對性的人才培養(yǎng)?？梢?，先進的智能技術(shù)將會引發(fā)新一輪的教育變革，5G技術(shù)的誕生進一步引導(dǎo)人類向智慧教育階段轉(zhuǎn)型。

二、5G的概念及其基本特征

(一)5G的概念

第五代移動通信技術(shù)(5th Generation Mobile Networks，簡稱5G或5G技術(shù))是最新一代蜂窩移動通信技術(shù)，憑借容量大、速度快、低延遲等特點能夠同時與多個大規(guī)模設(shè)備連接。[5]

(二)5G技術(shù)的基本特征

1.高速度

5G網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸速率一般可達1.25Gbs，比4G蜂窩網(wǎng)絡(luò)快百倍。而毫米波技術(shù)的應(yīng)用不僅解決了頻譜資源有限的難題，而且提高了頻譜利用率，使得5G網(wǎng)絡(luò)的速度更加穩(wěn)定。[6]如華為公司首次發(fā)布的5G商用芯片巴龍5G01，其在理論上可實現(xiàn)最高2.3Gbps的下載速率。[7]

2.泛在網(wǎng)

泛在網(wǎng)是指5G網(wǎng)絡(luò)橫向的廣泛覆蓋與縱向的深度連接。通過建立小基站消解高頻導(dǎo)致的信號衰減問題，實現(xiàn)萬物互聯(lián)。小基站可以被建在任何場所，甚至包括圖書館、辦公室等信號難以接收的地方。[8]

3.低延遲

5G技術(shù)具有較低的網(wǎng)絡(luò)延遲與快速的響應(yīng)時間的特點，其延遲低于1毫秒，而4G技術(shù)延遲一般為90毫秒—100毫秒。

4.低能耗

低能耗是5G技術(shù)的核心，高頻段通信、超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)、波束成形等都為其提供了技術(shù)支撐。結(jié)合超精益設(shè)計與虛擬的網(wǎng)絡(luò)功能，5G技術(shù)能保證用戶在高速移動中正常通信，并減少設(shè)備中的能量消耗。[9]

三、教學(xué)組織形式的未來趨向

將5G技術(shù)運用于學(xué)校教育已成為必然趨勢，教育部2018年印發(fā)的《教育信息化2.0行動計劃》中指出，推動人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)支持下的教育模式變革和生態(tài)重構(gòu)。[10]5G技術(shù)不僅意味著網(wǎng)絡(luò)速度的提升和網(wǎng)絡(luò)容量的擴大，而且作為物物互聯(lián)的基礎(chǔ)，更意味著自動化與智能化，虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實、混合現(xiàn)實等都將成為常態(tài)。5G技術(shù)能夠為教師和學(xué)生創(chuàng)造出與傳統(tǒng)媒體、電化教學(xué)媒體不同的環(huán)境，教學(xué)組織形式在時間與空間上不受限制；教師由孤立教學(xué)轉(zhuǎn)向多元主體教學(xué)，由線下教學(xué)轉(zhuǎn)向?qū)崟r教學(xué)；學(xué)生由人與人的交流學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向人與萬物交互學(xué)習(xí)，由單一的文本學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向情境化體驗學(xué)習(xí)。

(一)教學(xué)在時空上拓展

1.時間

以5G技術(shù)為依托，通過智能云端云服務(wù)、移動學(xué)習(xí)終端與云學(xué)習(xí)中心等媒介，教師可隨時與學(xué)生進行線上交流，利用云端反饋機制對學(xué)生進行監(jiān)督與評價，提升教學(xué)過程的靈活性，既可以向前延伸，了解知識的結(jié)構(gòu)與內(nèi)容，又可以向后延伸，掌握知識的重點與難點。

2.空間

虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality，簡稱VR)能夠通過計算機、圖形工作站以及其他相關(guān)設(shè)備生成虛擬環(huán)境，并借助頭戴顯示器使學(xué)習(xí)者獲得良好的沉浸感。[11]VR技術(shù)支持的教學(xué)不同于傳統(tǒng)教學(xué)中主要基于教科書和數(shù)字符號的一維形式，也不同于主要基于教學(xué)視頻和語音的二維形式。[12]以VR為教學(xué)的技術(shù)媒體，能讓學(xué)生置身在聽覺、觸覺、視覺等多種傳感器的相互作用之下。

與僅允許學(xué)生看到虛擬環(huán)境的虛擬現(xiàn)實技術(shù)相比，增強現(xiàn)實(Augmented Reality，簡稱AR)技術(shù)可以使學(xué)生同時感受虛擬和現(xiàn)實環(huán)境。一些學(xué)者將AR技術(shù)歸類為一種教育產(chǎn)品，包括AR閱讀、教學(xué)演示、動作指導(dǎo)、教育游戲和開發(fā)工具五種類型。[13]在實際教學(xué)中，生動的示范和游戲可以更好地引起學(xué)生的注意和興趣。例如，當一個人想了解“恐龍”這一概念時，通過增強現(xiàn)實技術(shù)，就可以準確地利用Earth 3D復(fù)制虛擬恐龍，讓真實情況與虛擬世界連接起來。

5G作為低延遲的本地平臺，可以使學(xué)習(xí)者在與世界零距離接觸的情況下?lián)碛姓鎸嵉母兄w驗。例如，長時間佩戴VR和AR頭盔會引起頭暈，而5G網(wǎng)絡(luò)可以消除與延遲相關(guān)的影響，并為學(xué)習(xí)者提供真正無縫和身臨其境的學(xué)習(xí)體驗。[14]

作為一種快速發(fā)展的新交互技術(shù)，混合現(xiàn)實(Mixed Reality，簡稱MR)技術(shù)已合并并創(chuàng)新了虛擬現(xiàn)實技術(shù)和增強現(xiàn)實技術(shù)。在擴展設(shè)備的支持下，MR允許教師和學(xué)生使用手勢、體感、注視和觸摸，與虛擬或真實對象進行交互并提供多種反饋的方式。[15]混合現(xiàn)實技術(shù)促進了虛擬教學(xué)環(huán)境與真實教學(xué)環(huán)境之間的聯(lián)系。

(二)從教師角度分析

1.由孤立教學(xué)轉(zhuǎn)向多元主體教學(xué)

一位教師面對多位學(xué)生的固定班級教學(xué)存在著諸多問題。例如，課堂教學(xué)過程固定化與形式化，不能容納與適應(yīng)更多的教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法，教師作為課堂的支配者，擁有絕對話語權(quán)，學(xué)生的主動性與創(chuàng)造性受到限制。隨著教育信息化的發(fā)展，5G技術(shù)優(yōu)化與創(chuàng)新了課堂教學(xué)，即使教師與學(xué)生相隔萬里，利用5G網(wǎng)絡(luò)進行信息傳遞，也能實現(xiàn)大范圍的教學(xué)資源共享，讓教師由孤立教學(xué)轉(zhuǎn)向多元主體教學(xué)。首先，教師的角色被賦予新的內(nèi)涵，教師由原來的“教書匠”成為學(xué)生心靈的“培育者”與“引導(dǎo)者”，更加關(guān)注學(xué)生的情感需求，體現(xiàn)多元主體課堂不同的價值與意義。其次，在具體的教學(xué)情境中，教師與學(xué)生共同擁有多種信息、任務(wù)與問題的選擇，彼此能夠進行協(xié)商性對話。最后，多元主體教學(xué)不再局限于固定的課本，生成性的動態(tài)知識也將受到重視。例如，華中師范大學(xué)附屬中學(xué)借助5G網(wǎng)絡(luò)與全息投影技術(shù)，使位于福州的蔣老師與位于武漢的蘇老師連線，共同為學(xué)生展示了“光與通信的奇妙旅程”一課。

2.由線下教學(xué)轉(zhuǎn)向?qū)崟r教學(xué)

傳統(tǒng)的班級授課制要求學(xué)生在同一時間進入固定教室進行學(xué)習(xí)，只能通過調(diào)整教室內(nèi)桌椅的順序來實現(xiàn)更好的教學(xué)效果，如秧田形、馬蹄形以及圓形等。[16]如今，智能信息技術(shù)讓課堂教學(xué)從固定不變的線下模式變?yōu)殡S時交流的線上模式，使教學(xué)活動走出固定教室。高速度與廣覆蓋的5G網(wǎng)絡(luò)讓偏遠地區(qū)的學(xué)生也能接受高質(zhì)量的教育。

(三)從學(xué)生角度分析

1.由人與人的交流學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向人與萬物交互學(xué)習(xí)

目前，學(xué)生主要通過師生交流、生生交流這種聯(lián)動進行課堂交互，但這只是局限于人與人之間。在5G技術(shù)的支持下，學(xué)生在課堂上接觸到的對象可以是萬物。萬物互聯(lián)是5G信息技術(shù)時代的主要特點，學(xué)習(xí)過程是指人與物之間的協(xié)作，不僅包括學(xué)習(xí)者之間的人際互動，還包括圖書館、實習(xí)場所與實驗室等組成的所有事物之間的相互作用，使傳統(tǒng)的課堂教學(xué)從人與人之間的狹窄學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向人與萬物智能交互的學(xué)習(xí)。[17]

2.由單一的文本學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向情境化體驗學(xué)習(xí)

單一的文本學(xué)習(xí)不再是提高學(xué)生認知與思維能力的唯一途徑，真實課堂與虛擬環(huán)境相互交融，能夠為學(xué)習(xí)者提供豐富多彩的情境化體驗，在一定程度上改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式。利用5G技術(shù)能夠提升虛擬現(xiàn)實的真實感，優(yōu)化增強現(xiàn)實的畫面感，使混合現(xiàn)實的交互方式更加自然，學(xué)生學(xué)習(xí)與周圍環(huán)境緊密聯(lián)系，第一體驗式學(xué)習(xí)將成為未來課堂的主要方式。例如，在認識24個字母的課上，教師可以利用混合現(xiàn)實技術(shù)將24個字母以3D的形式懸浮呈現(xiàn)，讓學(xué)生使用聲音、手勢或動作與每個字母進行互動。