5G對(duì)高職高專教育模式的探索

張雨迪

【摘要】5G作為一項(xiàng)顛覆性網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，必將深刻挑戰(zhàn)現(xiàn)有的學(xué)習(xí)方式、教學(xué)手段和師生生涯發(fā)展，從而引起教育生態(tài)的變化。本論文從不同方面闡述5G對(duì)高職高專教育模式的探索，希望為研究5G技術(shù)對(duì)高職高專教育模式影響的專家和學(xué)者提供理論參考依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】5G? 高職高專教育模式? 研究

在移動(dòng)通信技術(shù)迅猛發(fā)展的這幾十年間，移動(dòng)通信從單一的一種通信方式變化成了多樣且能融入到各行各業(yè)的生活方式，而5G是現(xiàn)在人們最關(guān)心和最向往的通信技術(shù)。自進(jìn)入 2020年，第五代移動(dòng)通信技術(shù)將會(huì)在我國擴(kuò)大其使用范圍，但在教育事業(yè)的發(fā)展這一塊卻還沒有相對(duì)統(tǒng)一的認(rèn)知。教育信息化是現(xiàn)代化教育的動(dòng)力核心。西方發(fā)達(dá)國家對(duì)于教育信息化這塊略先于我國，我國也在近年來對(duì)教育信息化這方面大力發(fā)展、迎頭趕上。以現(xiàn)在5G技術(shù)為代表的世界先進(jìn)技術(shù)，它擁有巨大的使用潛能，有望在未來很長一段時(shí)間成為我國教育信息現(xiàn)代化的建設(shè)基礎(chǔ)。

1、5G移動(dòng)通信技術(shù)

5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與早期的2G、3G和4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)一樣，5G網(wǎng)絡(luò)是數(shù)字蜂窩網(wǎng)絡(luò)，在這種網(wǎng)絡(luò)中，供應(yīng)商覆蓋的服務(wù)區(qū)域被劃分為許多被稱為蜂窩的小地理區(qū)域。表示聲音和圖像的模擬信號(hào)在手機(jī)中被數(shù)字化，由模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換并作為比特流傳輸。蜂窩中的所有5G無線設(shè)備通過無線電波與蜂窩中的本地天線陣和低功率自動(dòng)收發(fā)器（發(fā)射機(jī)和接收機(jī)）進(jìn)行通信。收發(fā)器從公共頻率池分配頻道，這些頻道在地理上分離的蜂窩中可以重復(fù)使用。本地天線通過高帶寬光纖或無線回程連接與電話網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)連接。與現(xiàn)有的手機(jī)一樣，當(dāng)用戶從一個(gè)蜂窩穿越到另一個(gè)蜂窩時(shí)，他們的移動(dòng)設(shè)備將自動(dòng)“切換”到新蜂窩中的天線。5G網(wǎng)絡(luò)的主要優(yōu)勢在于，數(shù)據(jù)傳輸速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于以前的蜂窩網(wǎng)絡(luò)，最高可達(dá)10Gbit/s，比當(dāng)前的有線互聯(lián)網(wǎng)要快，比先前的4G LTE蜂窩網(wǎng)絡(luò)快100倍。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是較低的網(wǎng)絡(luò)延遲（更快的響應(yīng)時(shí)間），低于1毫秒，而4G為30-70毫秒。由于數(shù)據(jù)傳輸更快，5G網(wǎng)絡(luò)將不僅僅為手機(jī)提供服務(wù)，而且還將成為一般性的家庭和辦公網(wǎng)絡(luò)提供商，與有線網(wǎng)絡(luò)提供商競爭。以前的蜂窩網(wǎng)絡(luò)提供了適用于手機(jī)的低數(shù)據(jù)率互聯(lián)網(wǎng)接入，但是一個(gè)手機(jī)發(fā)射塔不能經(jīng)濟(jì)地提供足夠的帶寬作為家用計(jì)算機(jī)的一般互聯(lián)網(wǎng)供應(yīng)商？。

2、5G的內(nèi)涵及典型教育應(yīng)用

2.1高速率。其典型教學(xué)案例體現(xiàn)在5G與機(jī)器人或無人機(jī)等大數(shù)據(jù)處理量設(shè)備的應(yīng)用。機(jī)器人和無人機(jī)一旦用于教育場景都會(huì)面臨大數(shù)據(jù)量運(yùn)算、存儲(chǔ)和傳遞問題。為了減少數(shù)據(jù)運(yùn)算量，若將數(shù)據(jù)運(yùn)算采取固化的形式，那么就可能導(dǎo)致機(jī)器人與學(xué)習(xí)者的交互性差，自適應(yīng)能力低，不利于開展個(gè)性化學(xué)習(xí)。而無人機(jī)雖然不牽涉大的運(yùn)算量，但主要問題體現(xiàn)在大數(shù)據(jù)量的存儲(chǔ)和傳遞上。5G能較好地解決這兩大困境，在數(shù)據(jù)運(yùn)算上可以借助云計(jì)算的形式，甚至可以將學(xué)習(xí)者的行為數(shù)據(jù)、小組合作數(shù)據(jù)共同分析，提供個(gè)性化的教學(xué)策略，使機(jī)器人更具“人情味”。

2.2低延遲。通訊延遲指通訊端到另一端的傳輸時(shí)間，5G通信技術(shù)已將延時(shí)特性降低到5毫秒級(jí)別。其典型性應(yīng)用體現(xiàn)在5G與VR/AR以及全息技術(shù)的教育應(yīng)用。VR/AR技術(shù)運(yùn)用到教學(xué)領(lǐng)域，可以讓抽象場景變得更生動(dòng)形象，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的沉浸性和臨場感，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和能力?，F(xiàn)有的開放教育形式無論是虛擬教室還是虛擬校園，主要通過教師的干預(yù)實(shí)現(xiàn)。5G時(shí)代新的移動(dòng)通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備將不斷促使學(xué)生通過探索、發(fā)現(xiàn)和同儕互助學(xué)習(xí) 。另一個(gè)典型應(yīng)用體現(xiàn)在觸覺互聯(lián)網(wǎng)（ tactile internet） 。為了體驗(yàn)更真實(shí)的學(xué)習(xí)場景，除環(huán)境的模擬外還需要提高觸覺感知，5G的低延遲性為其他傳感器設(shè)備帶來大量新機(jī)遇，觸覺互聯(lián)網(wǎng)將借助傳感器和5G的實(shí)時(shí)傳輸功能，使觸覺能遠(yuǎn)程傳輸，這將使得教育實(shí)驗(yàn)的遠(yuǎn)程控制設(shè)備和遠(yuǎn)程協(xié)作成為現(xiàn)實(shí)。

2.3移動(dòng)性。5G的移動(dòng)性教育應(yīng)用是互惠互利的，體現(xiàn)在兩方面： 一是讓泛在學(xué)習(xí)成為可能。大量場館甚至是偏遠(yuǎn)地區(qū)都會(huì)因地制宜地開設(shè)學(xué)習(xí)體驗(yàn)活動(dòng)，便攜式基站將會(huì)讓極端環(huán)境地區(qū)成為學(xué)習(xí)體驗(yàn)場所?？梢灶A(yù)測，在5G的推動(dòng)下，未來的學(xué)習(xí)場景及評(píng)估方式會(huì)更多考慮學(xué)習(xí)過程的行為、體驗(yàn)和感知。二是越來越多的學(xué)習(xí)需要借助移動(dòng)基站時(shí)，同樣會(huì)促進(jìn)個(gè)性化移動(dòng)基站技術(shù)的發(fā)展和推進(jìn)。未來便攜式基站的發(fā)展主要依靠應(yīng)用場景的設(shè)置和變化，而教育的應(yīng)用場景和模式較為豐富，兩者相互促進(jìn)、共同發(fā)展將成為可能。特別是5G借助人工智能的機(jī)器算法后，會(huì)隨時(shí)隨地運(yùn)算和反饋學(xué)習(xí)者的表情識(shí)別、語音識(shí)別、筆跡識(shí)別等，對(duì)學(xué)生在不同場域內(nèi)的情感、行為進(jìn)行分析和判斷。

3、5G時(shí)代下的教育挑戰(zhàn)

目前，很多學(xué)校都已經(jīng)逐漸向數(shù)字化教學(xué)轉(zhuǎn)型深入，各網(wǎng)絡(luò)和創(chuàng)新型應(yīng)用正推向教育的信息化。傳授者和受教者也期望能獲得更好的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和各種優(yōu)質(zhì)的教育資源，其中當(dāng)然也包括線上學(xué)習(xí)等，但對(duì)比現(xiàn)在供給卻不能達(dá)到傳授者和受教者所期望的期望值，特別是對(duì)新型的教育業(yè)務(wù)。超清、超高清直播課堂、VR/AR課堂等教育資源還處于較低的水平;而對(duì)于生活中個(gè)人數(shù)據(jù)的安全、隱私和被泄露的風(fēng)險(xiǎn)仍然可能會(huì)因?yàn)?G時(shí)代的教育出現(xiàn)大流量大數(shù)據(jù)而涉及更嚴(yán)重的安全風(fēng)險(xiǎn);再者就是建設(shè)和運(yùn)營維護(hù)的成本還是很高，在教育信息系統(tǒng)建成以后，運(yùn)營維護(hù)會(huì)相對(duì)于之前幾代移動(dòng)通信系統(tǒng)而言費(fèi)用會(huì)高昂，雖然以現(xiàn)在的4G完全能夠滿足高清教育視頻的傳送和接收，但是不能滿足超清、超高清和 VR/AR教育視頻等更加優(yōu)質(zhì)的教育資源和教育方式，特別是想要在完成零延時(shí)的互動(dòng)和及時(shí)的數(shù)據(jù)反饋，都需要在將來有望能突破現(xiàn)在教育網(wǎng)所面臨的挑戰(zhàn)。

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