5G時代教育面臨的新機遇新挑戰(zhàn)

莊榕霞 楊俊鋒 黃榮懷

摘要：人類社會正在邁向5G時代，5G和人工智能等新一代信息技術(shù)構(gòu)成的智能互聯(lián)網(wǎng)將引發(fā)新的信息技術(shù)革命。當(dāng)前，5G技術(shù)與產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，將催生智慧教育新生態(tài)，為未來教育帶來新機遇新挑戰(zhàn)。5G具有超高數(shù)據(jù)速率、大規(guī)模連接、低時延、高可靠性等技術(shù)特征，在教育領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，能夠優(yōu)化智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，提升學(xué)習(xí)體驗。我國教育未來將面臨如何利用國家5G發(fā)展戰(zhàn)略加快5G教育創(chuàng)新應(yīng)用研發(fā)、依托5G技術(shù)提升教育信息化基礎(chǔ)設(shè)施、憑借5G泛在虛實融合場景延展教育教學(xué)空間、借力在線教育優(yōu)勢和經(jīng)驗優(yōu)化資源配置并促進教育均衡等四大戰(zhàn)略機遇。同時，也面臨應(yīng)用場景拓展、師生自然互動、隱私和數(shù)據(jù)安全、專業(yè)人才缺乏、教育治理優(yōu)化等五大戰(zhàn)略挑戰(zhàn)。5G時代的教育發(fā)展需要加強5G教育應(yīng)用場景探索、加強5G測試環(huán)境建設(shè)和5G集成技術(shù)研發(fā)、加快5G基礎(chǔ)設(shè)施部署和5G公共服務(wù)平臺構(gòu)建，以及加快5G技術(shù)知識傳播，尤其要重視5G技術(shù)促進鄉(xiāng)村教育發(fā)展的部署。

關(guān)鍵詞：5G技術(shù);5G+教育;智慧教育;機遇與挑戰(zhàn)

中圖分類號：G434

文獻標(biāo)識碼：A

從語言、文字、印刷術(shù)、無線電、電視機到互聯(lián)網(wǎng)，人類經(jīng)歷了多次信息技術(shù)革命，目前正面對著新的信息技術(shù)革命，即智能互聯(lián)網(wǎng)。以人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實等為代表的智能技術(shù)正在推動整個社會轉(zhuǎn)型，人類社會將迎來人機協(xié)同、跨界融合、共創(chuàng)分享為特征的智能時代。智能教育作為未來教育的基本特征正逐漸形成共識[1]，智慧教育新生態(tài)正在逐漸形成。5G是新一代信息通信技術(shù)演進升級的重要方向，其迅速推廣也使得人類社會逐步步5G時代。5G將人與人之間的通信連接，拓展到人與物、物與物之間的全連接，是實現(xiàn)萬物互聯(lián)的關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施[2];5G的應(yīng)用已從“經(jīng)典的流量服務(wù)模式”向“全要素生態(tài)鏈模式”轉(zhuǎn)變[3]。5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境可以最大程度上克服傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)在實現(xiàn)智能技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用過程中所遇到的速度、延遲和傳輸容量等限制，為教育領(lǐng)域的變革和教育生態(tài)的重構(gòu)提供更強大的動力[4]，這也使得5G時代的教育面臨著新機遇和新挑戰(zhàn)。

一、5G技術(shù)催生智慧教育新生態(tài)

1.國內(nèi)外大力推進5G發(fā)展

世界上許多國家將5G作為戰(zhàn)略競爭制高點和未來社會發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)，加快5G戰(zhàn)略布局。截至2019年6月30日，全球已有20個國家的33個運營商推出了商用5G網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)，中國首次成為最早采用新一代移動通信技術(shù)的國家之一;在2019年4月，韓國率先推出5G商用網(wǎng)絡(luò)和首個增強型移動寬帶（eMBB）服務(wù)，美國也推出了5G和eMBB服務(wù)，中國在2019年6月頒發(fā)了5G商用牌照;早期的5G應(yīng)用還包括沙特、芬蘭、奧地利、瑞士、英國、澳大利亞等國運營商推出的5G網(wǎng)絡(luò)[5]。

中國將發(fā)展5G定為國家戰(zhàn)略，加快推進5G標(biāo)準(zhǔn)制定、研發(fā)與應(yīng)用。2013年，工信部、發(fā)改委與科技部聯(lián)合推動成立IMT-2020（5G）推進組，研究5G概念、主要技術(shù)場景、技術(shù)架構(gòu)等[6];2016年，《國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略綱要》提出，到2020年第五代移動通信（5G）技術(shù)研發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)取得突破性進展[7];同年《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》也提出要大力推進第五代移動通信（5G）聯(lián)合研發(fā)、試驗和預(yù)商用試點[8]。2019年7月30日，中共中央政治局會議提出要加快推進信息網(wǎng)絡(luò)等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，加快5G商用步伐[9]。2019年①黃榮懷為本文通訊作者。6月6日，我國工信部正式向中國移動、中國聯(lián)通等4家企業(yè)發(fā)放5G商用牌照，10月31日，三大電信運營商共同宣布5G商用服務(wù)啟動，因此2019年被稱為5G商用元年[10]。2020年3月4日召開的中共中央政治局常務(wù)委員會會議強調(diào)，要加快5G網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進度。2020年的《政府工作報告》也明確要加強新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，發(fā)展新一代信息網(wǎng)絡(luò)，拓展5G應(yīng)用[11]。

5G作為構(gòu)筑經(jīng)濟社會數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵技術(shù)，正在推動數(shù)字經(jīng)濟創(chuàng)新發(fā)展。中國信息通信研究院《5G經(jīng)濟社會影響白皮書》測算結(jié)果顯示，2030年SG帶動的直接產(chǎn)出和間接產(chǎn)出將分別達到6.3萬億和10.6萬億元，直接和間接創(chuàng)造的就業(yè)機會將達800萬個和1150萬個[12]。高通委托，市場咨詢公司IHS Markit獨立研究的《5G經(jīng)濟》指出，到2035年，5G將創(chuàng)造價值高達13.2萬億美元的商品和服務(wù)，創(chuàng)造多達2230萬個工作崗位[13]。隨著SG網(wǎng)絡(luò)普及和終端多樣化，5G終端業(yè)務(wù)將加快向垂直產(chǎn)業(yè)延伸拓展。5G在遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程教育、智慧城市、智慧交通等行業(yè)的應(yīng)用將逐漸豐富，促進各行業(yè)數(shù)字化、智能化發(fā)展。

2.5G及智能技術(shù)支持的智慧教育新生態(tài)

教育的發(fā)展與生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)進步密切相關(guān)。從農(nóng)耕時代、工業(yè)時代到信息時代，隨著社會生產(chǎn)力的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進步，教育的形態(tài)和功能逐漸發(fā)生了改變。農(nóng)耕時代，教育重視德育、倫理教育和綜合教育，基本上都是精英教育;工業(yè)時代，班級授課制和學(xué)校誕生，教育普及程度逐漸提升;進入信息時代以來，技術(shù)開始與教育逐漸融合，教育信息化發(fā)展取得了突破性進展。然而縱觀國內(nèi)外，目前的教育形式仍然停留在工業(yè)時代，尚未形成與信息時代相適應(yīng)的教育形態(tài)。此外， “個性化、高質(zhì)量的教育”和“公平、均衡的教育”，既是我國教育追求的目標(biāo)，也是當(dāng)前教育領(lǐng)域面臨的主要需求[14]。但優(yōu)質(zhì)師資短缺、城鄉(xiāng)教育失衡、次生數(shù)字鴻溝等現(xiàn)實問題亟待解決，教育供給難以滿足人們?nèi)找嬖鲩L的優(yōu)質(zhì)教育訴求，而教育發(fā)展的不充分和不均衡問題首當(dāng)其沖。

在5G時代，通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)、云計算和人工智能等智能技術(shù)融合發(fā)展，滲透應(yīng)用于社會各個領(lǐng)域，也推動著教育生態(tài)的變革。隨著5G標(biāo)準(zhǔn)的提出和基站的部署，5G與相關(guān)無線移動通信技術(shù)的密切結(jié)合，正在構(gòu)成新一代泛在移動信息網(wǎng)絡(luò)[15]，5G移動通信網(wǎng)絡(luò)的高速率、低延遲和高可靠性、移動性、低成本和低能耗、用戶數(shù)量巨大等發(fā)展趨勢[16]，將進一步優(yōu)化用戶的使用體驗。5G通訊技術(shù)為云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施的融合提供強有力支撐，為智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)建、新型教育和教學(xué)模式的實施提供基礎(chǔ)通訊條件。智能技術(shù)為在校際、區(qū)域、國家和全球范圍內(nèi)收集、分析教育數(shù)據(jù)提供了可能，為促進和管理區(qū)域之間、城鄉(xiāng)之間和校際之間的教育均衡提供了條件[17]。5G屬于通信傳播技術(shù)，從傳播學(xué)的角度看，它主要從三個方面促進教育變革：一是拓展教育信息傳播路徑，創(chuàng)新教育傳播內(nèi)容和傳播方式;二是提升了教育信息傳播速度，大容量、超高清、超高速的教育信息傳播即將成為現(xiàn)實[18];三是改變了信息交互方式和人們的傳播行為，新興學(xué)習(xí)方式不斷涌現(xiàn)。5G及智能技術(shù)與教育的融合發(fā)展，將促進教育硬件和軟件的升級，推動物理和虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的融合，讓個性化、情景化、數(shù)據(jù)驅(qū)動的學(xué)習(xí)成為常態(tài)，從而建立人機融合的智慧教育新生態(tài)。

“教育是培養(yǎng)人的各種社會活動”[19]，教育生態(tài)探討教育與周圍生態(tài)環(huán)境（如自然、社會、經(jīng)濟、技術(shù)等）之間的相互聯(lián)系和相互作用，而技術(shù)是影響教育生態(tài)的關(guān)鍵因素之一。5G及智能技術(shù)在教育中的應(yīng)用不僅是對教育生態(tài)的沖擊，它們還與教育生態(tài)中的其他要素相互作用，促進了各要素間關(guān)系的重塑。5G及智能技術(shù)借助適應(yīng)性、自進化性和互動性等特征，豐富了教學(xué)環(huán)境、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式的內(nèi)涵。它們的應(yīng)用不僅能夠改變教育生態(tài)中教育教學(xué)信息傳播的方式和特征，還能夠擴展各教育主體（包括學(xué)生、教師和管理者）的行為，實現(xiàn)“人機融合、智能化模擬與真人參與融合的新的教育形式、新型學(xué)習(xí)共同體”[20]，推動教育系統(tǒng)變革。5G及智能技術(shù)等將使教育生態(tài)呈現(xiàn)出情境化、個性化和數(shù)據(jù)驅(qū)動的特征，有助于實現(xiàn)各教育主體在不同情境下獲得個性化支持（這是教育生態(tài)的重要目標(biāo)之一）。在智能技術(shù)等的影響下，人類世界由二元空間變成了三元空間（即人類社會空間、物理空間和信息空間），引起信息流的變化[21]，教育生態(tài)系統(tǒng)也將呈現(xiàn)出新的結(jié)構(gòu)（如下頁圖1所示）。5G時代，在三元空間背景下，5G及智能技術(shù)等與社會、教育以及教育主體（教師、學(xué)生和管理者）將共同組成教育生態(tài)系統(tǒng)的核心要素，且各要素之間相互聯(lián)系、相互作用，各教育主體的行為及相互關(guān)系出現(xiàn)新變化，教育生態(tài)也呈現(xiàn)出情境化、個性化和數(shù)據(jù)驅(qū)動的新特征，共同促進智能社會中人的全面發(fā)展。

二、5G技術(shù)優(yōu)化智慧學(xué)習(xí)環(huán)境

1.5G技術(shù)特征及其教育應(yīng)用

5G技術(shù)憑借著超高速率、低時延、低功耗、大規(guī)模連接、高可靠性等特征，將滲透到人類社會的各個領(lǐng)域，推動信息交互方式的升級，將構(gòu)建起以用戶為中心的全方位的信息生態(tài)系統(tǒng)[23]。國際電信聯(lián)盟（ITU）明確了5G技術(shù)的三大主要應(yīng)用領(lǐng)域：（1）增強型移動寬帶（eMBB），利用高速帶寬的特點發(fā)展3D、超高清視頻等大流量增強移動寬帶業(yè)務(wù)，主要滿足用戶對多媒體內(nèi)容、服務(wù)和數(shù)據(jù)等的訪問需求;（2）大規(guī)模機器類型通信（mMTC），實現(xiàn)海量物聯(lián)，滿足具有低成本、低功耗、小流量通信網(wǎng)絡(luò)需求的業(yè)務(wù)場景;（3）超可靠低延遲通信（uRLLC），滿足超高可靠超低時延連接通訊需求，實現(xiàn)無人駕駛或遠(yuǎn)程管控等場景[24]。

5G在教育領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用場景。其與虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實和物聯(lián)網(wǎng)的融合（即5G+VR/AR+IoT），可以滿足交互與沉浸學(xué)習(xí)的現(xiàn)實需要?；?G技術(shù)構(gòu)建的智慧校園和智慧教室，可以打造“萬物互聯(lián)”的智能教學(xué)環(huán)境，提供集中化智能化的支持服務(wù)，更有利于實現(xiàn)個性化學(xué)習(xí)、學(xué)生無線背包和“無墻”教室等場景。其中，智慧校園可以實現(xiàn)泛在無線接入，打造隨需隨用的移動式遠(yuǎn)程教學(xué);通過多模態(tài)數(shù)據(jù)實時傳輸，打造遠(yuǎn)程自然式交互教學(xué);通過超高清視頻數(shù)據(jù)邊緣計算，達到智慧平安校園;通過高清音視頻實時交互，打造AR沉浸式互動教學(xué);等等。

5G及智能技術(shù)的教育應(yīng)用，也促生了對教育基礎(chǔ)設(shè)施、智能教學(xué)環(huán)境與教育模式等的創(chuàng)新升級需求，推動著教育的變革。各種技術(shù)不斷突破空間限制，并借助專家智能系統(tǒng)使教學(xué)法呈現(xiàn)出多樣化與針對性的特點，滿足個性化與差異性教學(xué)的需求，實現(xiàn)因材施教與有教無類。在5G賦能AI與大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，運用大規(guī)模常態(tài)化且高精準(zhǔn)度的教學(xué)環(huán)境、教學(xué)模式等，能塑造高質(zhì)量的自適應(yīng)個性化學(xué)習(xí)。5G與虛擬技術(shù)（如VR、AR、MR等）的融合，增強了交互情境，提高遠(yuǎn)程沉浸式教學(xué)情境的應(yīng)用能力?；诮逃髷?shù)據(jù)，教師還可以迭代挖掘?qū)W習(xí)者畫像，提升教學(xué)能力，深度探析教育研究范式。5G和教育大數(shù)據(jù)等的融合還有利于促進教育治理現(xiàn)代化。

2.5G賦能智慧學(xué)習(xí)環(huán)境

學(xué)習(xí)環(huán)境的變革是實現(xiàn)學(xué)與教方式變革的基礎(chǔ)。智慧學(xué)習(xí)環(huán)境是數(shù)字學(xué)習(xí)環(huán)境的高端形態(tài)，充分利用智能技術(shù)的功能，創(chuàng)造學(xué)習(xí)社群和教學(xué)社群，識別學(xué)習(xí)的情景，記錄學(xué)習(xí)的過程，分析學(xué)習(xí)的結(jié)果，為教學(xué)和學(xué)習(xí)提供基于數(shù)據(jù)的支撐[25]。智慧學(xué)習(xí)環(huán)境通過對學(xué)習(xí)過程的記錄和分析，為教學(xué)和學(xué)習(xí)提供適切的學(xué)習(xí)資源，匹配合適的學(xué)習(xí)社群，進而為學(xué)習(xí)者提供輕松、投入、有效的智慧學(xué)習(xí)方式。在5G技術(shù)的支持下，智慧學(xué)習(xí)環(huán)境將實現(xiàn)物理與虛擬的適應(yīng)性契合。利用VR、AR等技術(shù)，教與學(xué)環(huán)境將適配于學(xué)習(xí)者特征，構(gòu)建開放性的教與學(xué)環(huán)境，使師生共同體增強對環(huán)境特征的感知，沉浸于深度教與學(xué)中。學(xué)習(xí)環(huán)境的智慧特征將進一步凸顯，主要呈現(xiàn)出個性化、自適應(yīng)、開放共享等特征。

智慧學(xué)習(xí)環(huán)境構(gòu)建仍面臨許多困難或障礙，還需5G及智能技術(shù)的支持。如智能時代海量數(shù)據(jù)的安全問題亟需破解，智能基礎(chǔ)設(shè)施的廣泛連接需要得到重視[26]。大規(guī)模在線學(xué)習(xí)對基礎(chǔ)設(shè)施升級改造、實時高清互動等提出了更迫切的要求。從大規(guī)模在線教育組織的角度看，互聯(lián)網(wǎng)教育有效支撐“停課不停學(xué)”需要具備流暢的通信平臺、適切的數(shù)字資源、便利的學(xué)習(xí)工具等七個關(guān)鍵要素[27]。抗擊新冠疫情期間我國的教育教學(xué)還面臨著平臺多樣化，并發(fā)支撐能力有限，體驗不佳;標(biāo)準(zhǔn)缺乏，互通性差，平臺間難以互動，優(yōu)質(zhì)資源無法共享;千人一面，互動體驗不足，因材施教缺乏抓手等困境。復(fù)課以后智能管理水平亟待升級，疫情后的監(jiān)測、預(yù)警以及應(yīng)急需求對校園智能裝備、應(yīng)急管理水平提出更高要求，管理基礎(chǔ)設(shè)施待升級。智能管理需要依托網(wǎng)隨業(yè)動、安全穩(wěn)定的云網(wǎng)為基礎(chǔ)設(shè)施。破解這些困境及加快推進5G+教育創(chuàng)新應(yīng)用示范項目，亟需營造5G技術(shù)支持的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境。

影響智慧學(xué)習(xí)環(huán)境構(gòu)建的主要障礙有兩個：一是如何對真實情景中的學(xué)習(xí)信息進行記錄和分析[28]。5G技術(shù)支持的萬物互聯(lián)以及傳感器的深度應(yīng)用，將能夠記錄真實情景中的學(xué)習(xí)信息。隨著數(shù)據(jù)分析模型的進化和學(xué)習(xí)分析技術(shù)的深入，智慧學(xué)習(xí)環(huán)境將進一步優(yōu)化，虛實融合的數(shù)據(jù)記錄和分析為“智慧”的學(xué)習(xí)提供智能基礎(chǔ)。二是由于“數(shù)據(jù)孤島”的存在，學(xué)習(xí)應(yīng)用平臺之間的數(shù)據(jù)難以流動，學(xué)生學(xué)習(xí)的畫像難以準(zhǔn)確。隨著5G技術(shù)的部署和應(yīng)用，學(xué)習(xí)大數(shù)據(jù)可以在相關(guān)學(xué)習(xí)平臺之間自由流動，從而真實地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)全貌。同時5G技術(shù)的高速率、低延遲、移動性等特點將擴展學(xué)習(xí)的場景，基于VR/AR的沉浸式學(xué)習(xí)、基于雙向視頻的同步網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、基于固定和移動終端設(shè)備的無縫學(xué)習(xí)等方式的融入將進一步優(yōu)化智慧學(xué)習(xí)環(huán)境。

三、5G時代教育發(fā)展的四大戰(zhàn)略機遇

當(dāng)前社會正處于教育系統(tǒng)變革的關(guān)鍵時期。聯(lián)合國教科文組織提出的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)4（SDG4）可作為各國教育變革的主要方向，即包容和公平的高質(zhì)量教育和面向所有人的終身學(xué)習(xí)機會;《中國教育現(xiàn)代化2035》也強調(diào)要“著力提高教育質(zhì)量，促進教育公平”，要“加快信息化時代教育變革”[29]。而教育信息化是教育現(xiàn)代化的基本內(nèi)涵和顯著特征。當(dāng)下教育變革呈現(xiàn)出多個特性，如學(xué)習(xí)場域的廣泛拓展、新型學(xué)與教方式的形成、教育服務(wù)能力的有效提升等[30]。為更好地應(yīng)對未來教育變革，充分利用5G的技術(shù)特征與優(yōu)勢，需要抓住5G時代的四大戰(zhàn)略機遇。

1.利用國家5G發(fā)展戰(zhàn)略加快5G教育創(chuàng)新應(yīng)用研發(fā)

我國政府將5G視為實施國家創(chuàng)新戰(zhàn)略的重點之一?！吨腥A人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要》《國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略綱要》等戰(zhàn)略規(guī)劃均對推動5G發(fā)展做出了明確部署。2019年的政府工作報告明確提出要“加強新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)”，2020年我國進一步強調(diào)要加快5G網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進度。其中，5G被認(rèn)為是“新基建”的領(lǐng)頭羊，它也是人工智能、大數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域的信息聯(lián)接平臺。當(dāng)前我國5G基站建設(shè)進度超過預(yù)期，累計終端連接數(shù)在2020年7月底達到8800萬[31]。但從5G未來發(fā)展來看，我國還面臨很多挑戰(zhàn)，比如網(wǎng)絡(luò)不夠完善，需要進一步擴大網(wǎng)絡(luò)范圍、覆蓋深度，5G泛終端（例如VR、AR和可穿戴設(shè)備等）開發(fā)需要進一步加強[32]。5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)是個循序漸進的過程，有研究發(fā)現(xiàn)，未來十年4G和5G將共存，預(yù)計2025年5G用戶滲透率為48%[33]。

有研究表明，在5G環(huán)境支持下，智慧教育的演進將呈現(xiàn)出如圖2所示五個階段的發(fā)展趨勢，即從5G開始應(yīng)用、5G標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展成熟與應(yīng)用、5G終端模塊成熟與應(yīng)用、5C教育網(wǎng)絡(luò)成熟與應(yīng)用，發(fā)展到5G支持的教育模式的變革階段。這五個階段反映出隨著5G技術(shù)的不斷發(fā)展，其在每個階段以小步調(diào)的形式促進對教學(xué)、教研、評價、教育管理等業(yè)務(wù)的重構(gòu)，且每個階段各有側(cè)重。當(dāng)前正處于5G技術(shù)的提出和開始應(yīng)用階段，5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境還處于建設(shè)和調(diào)試階段，缺乏5G技術(shù)支持下各類網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和融合的標(biāo)準(zhǔn)[34]，對于5G支持的智慧教育環(huán)境建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)等也處于探索階段。因此，要借助我國5G發(fā)展戰(zhàn)略，一方面探索5G網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)融合的方式，另一方面探索5G教育應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，加快5G教育創(chuàng)新應(yīng)用研發(fā)，推動教育與時俱進。同時還要加強教與學(xué)基本理論研究，加強對智慧學(xué)習(xí)環(huán)境以及線上線下融合教學(xué)的理論和技術(shù)研究，為未來教育變革做好準(zhǔn)備。

2.依托世界先進5G技術(shù)提升教育信息化基礎(chǔ)設(shè)施

信息技術(shù)與教育的深度融合對信息化基礎(chǔ)設(shè)施提出新的訴求。目前我國信息化基礎(chǔ)設(shè)施還不能很好地滿足師生需求，存在地區(qū)信息化硬件設(shè)備發(fā)展不均衡，部分地區(qū)學(xué)生缺少終端工具，網(wǎng)絡(luò)信息傳輸不夠穩(wěn)定通暢等問題。5G技術(shù)發(fā)展能為信息化基礎(chǔ)設(shè)施提升帶來了新契機，未來亟待抓住“數(shù)字基建”機遇[36]。

5G作為通信基礎(chǔ)設(shè)施，為大數(shù)據(jù)中心、人工智能等其他基礎(chǔ)設(shè)施提供了重要的網(wǎng)絡(luò)支撐，各種技術(shù)相互補充，可促進社會各領(lǐng)域的數(shù)字化和智能化發(fā)展[37]。5G等新基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，將推動教育專網(wǎng)建設(shè)，全面改善學(xué)校網(wǎng)絡(luò)和接人條件，加快推動數(shù)字校園全覆蓋，不斷發(fā)展完善泛在交互的智能化教學(xué)環(huán)境，推動人工智能在教育中的全流程應(yīng)用，創(chuàng)設(shè)“虛實統(tǒng)一、人技結(jié)合的一體化教學(xué)環(huán)境”[38]。

教育領(lǐng)域應(yīng)抓住5G發(fā)展的機會，加快基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，促進教育信息化的全面普及和升級改造，推動物聯(lián)網(wǎng)、云計算、虛擬現(xiàn)實等新一代信息技術(shù)在教育領(lǐng)域的規(guī)?；瘧?yīng)用，提升教育服務(wù)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化水平，加速彌合數(shù)字鴻溝、補齊教育短板[39]。

3.憑借5G泛在虛實融合場景延展校園教育教學(xué)空間

抗擊新冠疫情期間開展的大規(guī)模在線教育實踐，促使師生交互從物理空間遷移到虛擬空間，師生知識來源的渠道更加多樣，教育服務(wù)提供主體更加多元，這些變化推動了教育的大規(guī)模社會化協(xié)同，也加速了線上線下教育的互相融合[40]。

5G、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、人工智能等技術(shù)在教育中的應(yīng)用，可以實現(xiàn)泛在虛實融合的教育教學(xué)場景，助力“人一機一物”三元融合教育教學(xué)空間的實現(xiàn)。多種技術(shù)支持的智慧校園建設(shè)有助于實現(xiàn)真實與虛擬學(xué)習(xí)場景相結(jié)合，使學(xué)習(xí)突破時間和空間的限制，實現(xiàn)學(xué)生線上線下虛實融合的分布式學(xué)習(xí)[41]。5G等技術(shù)還能拓展校園的時空維度，打破校園圍墻，強化學(xué)校與家庭、社會的銜接，將學(xué)校、家庭、社區(qū)和場館等學(xué)習(xí)場域相貫通，將課內(nèi)課外、正式學(xué)習(xí)和非正式學(xué)習(xí)、校內(nèi)教育和校外培訓(xùn)相融通，促進學(xué)生的跨場域?qū)W習(xí)，延展了校園教育教學(xué)空間。

4.借力在線教育優(yōu)勢和經(jīng)驗優(yōu)化資源配置并促進教育均衡

教育信息化能夠助推教育均衡發(fā)展。但抗擊新冠疫情期間的大規(guī)模在線教育教學(xué)實踐，也反映出我國極少數(shù)地區(qū)在基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)覆蓋、硬件設(shè)施保障以及軟件資源配置等方面存在著較大差距[42]。在抗擊疫情期間，依托5G網(wǎng)絡(luò)，各地也開展了5G在線課堂、5G遠(yuǎn)程教研、5G+4K視頻傳輸?shù)冉逃虒W(xué)創(chuàng)新應(yīng)用嘗試。

5G網(wǎng)絡(luò)可保障教育資源平臺穩(wěn)定運行，5G與全息技術(shù)、AR/VR技術(shù)等相結(jié)合，使得名師課程、數(shù)字教育資源變得更加生動。借助5G網(wǎng)絡(luò)大帶寬、低時延、廣連接的技術(shù)優(yōu)勢，強調(diào)專門性的“專遞課堂”可以通過雙師課堂等方式，幫助農(nóng)村薄弱學(xué)校和教學(xué)點開齊開足開好國家規(guī)定課程，促進教育公平和均衡發(fā)展;強調(diào)共享性的“名師課堂”可以實現(xiàn)虛擬和沉浸式的教研活動，高效完成跨區(qū)域的教研交流，促進教師專業(yè)發(fā)展;強調(diào)開放性的“名校網(wǎng)絡(luò)課堂”可以通過優(yōu)質(zhì)教育資源在區(qū)域或全國范圍內(nèi)共享，有效縮小區(qū)域、城鄉(xiāng)、校際之間教育質(zhì)量差距，滿足學(xué)生對個性化發(fā)展和高質(zhì)量教育的需求[43]。

此外，新冠疫情期間反映出來的大規(guī)模在線教育優(yōu)勢，以及教育信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中存在的不足，也讓人們意識到覆蓋所有教育階段學(xué)校的教育專網(wǎng)建設(shè)的迫切性和必要性，且教育專網(wǎng)的建設(shè)還能為國家公共安全體系建設(shè)提供有力支撐[44]。5G新基建的建設(shè)則為教育專網(wǎng)建設(shè)打開一個新的視角，但在教育專網(wǎng)的建設(shè)和應(yīng)用過程中，還需重視網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的道德、倫理和安全等問題，要保障和促進青少年學(xué)生身心健康成長。

四、5G時代教育發(fā)展的五大戰(zhàn)略挑戰(zhàn)

5G時代教育發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)主要體現(xiàn)在應(yīng)用場景的拓展、師生的自然互動、隱私與數(shù)據(jù)安全、專業(yè)人才的缺乏、教育治理的優(yōu)化等五個方面。

1.應(yīng)用場景的拓展：對新場景的辨識度與應(yīng)用接受度

2019年被譽為5G元年，2020年中國加快推進5G基站建設(shè)，5G用戶迅速超過1億。5G技術(shù)正在逐步進入云VR/AR、車聯(lián)網(wǎng)、智能制造、智慧能源、無線醫(yī)療、無線家庭娛樂、聯(lián)網(wǎng)無人機、社交網(wǎng)絡(luò)、個人AI輔助和智慧城市等應(yīng)用領(lǐng)域[45]。資源應(yīng)用、環(huán)境設(shè)計、課程開發(fā)、管理細(xì)分、教師培訓(xùn)、學(xué)生學(xué)習(xí)、評價優(yōu)化等成為5G與教育教學(xué)實踐融合創(chuàng)新的重要場景H6J。2019年中國聯(lián)通發(fā)布的《5G+智慧教育典型應(yīng)用場景白皮書》表明[47]，5G+智慧教育主要有五大典型應(yīng)用場景，即5G+虛擬現(xiàn)實教育、5G+遠(yuǎn)程互動教學(xué)、5G+人工智能教育和5G+校園智能管理。當(dāng)前，5G在教育中的應(yīng)用尚處于實踐探索階段，5G高清互動課堂、5SG高清視頻安全監(jiān)控、5G+VR/AR/MR沉浸式教學(xué)等典型應(yīng)用已經(jīng)先行試點并取得了良好的效果，但是尚不能充分發(fā)揮5G的技術(shù)優(yōu)勢，滿足師生的多樣化應(yīng)用場景需求。因而，阻礙了5G在教育中的應(yīng)用與推廣，未來亟需拓展5G的教育應(yīng)用場景，加快5G教育應(yīng)用場景探索，增強對新場景的辨識度和接受度。

2.師生的自然互動：在線教學(xué)中的臨場情感交互

在線教學(xué)中因時空分離所帶來的師生情感交互困難會影響教與學(xué)的效果。5G技術(shù)的特性有利于搭建云一網(wǎng)一端平臺，5G能加速萬物互聯(lián)，改變?nèi)f物交互方式，可以實現(xiàn)VR、AR、MR、AI和IoT的高速率、大容量、低時延交互，也將使得師生的自然互動更加流暢。在各種5G教學(xué)應(yīng)用場景（特別是在線教學(xué)）中，需要重點關(guān)注如何利用5G等技術(shù)推動人一機一物的三元融合，建立師生高速互動的信息通道，增強師生互動的效果，從根本上變革師生互動體驗，促進師生交互自然發(fā)生。5G技術(shù)創(chuàng)新了遠(yuǎn)程視頻交互、全息交互、VR交互、AR交互等新型師生交互方式，增強了在線教學(xué)的臨場感和交互，為解決長期困擾在線教育的臨場感缺失的關(guān)鍵性問題提供了新途徑。未來，需要充分利用5G技術(shù)特性，增強師生的自然交互，強化在線教育的臨場感。

3.隱私和數(shù)據(jù)安全：海量教育數(shù)據(jù)中的個人隱私和多模態(tài)傳輸中的數(shù)據(jù)安全

5G與教育的融合加速了海量教育數(shù)據(jù)的生成，使得多模態(tài)傳輸中的數(shù)據(jù)安全面臨新的挑戰(zhàn)。技術(shù)的濫用、數(shù)據(jù)泄漏、智能教學(xué)機器人的身份與邊界等方面存在倫理挑戰(zhàn)與困境[48]，亟待構(gòu)建人機協(xié)同時代的智能倫理規(guī)范。5G技術(shù)使得海量教育數(shù)據(jù)的高速多模態(tài)傳輸成為可能，由此也增加了泄漏個人隱私的風(fēng)險，多模態(tài)數(shù)據(jù)的采集、處理、分析、應(yīng)用等環(huán)節(jié)將面臨著數(shù)據(jù)泄漏、篡改、濫用等倫理風(fēng)險。5G偽基站、偽造的緊急警報、身份暴露攻擊等使得5G用戶面臨著更多的技術(shù)風(fēng)險。未來，亟待針對5G技術(shù)的風(fēng)險特點，識別安全漏洞，強化網(wǎng)絡(luò)安全防護，建立5G網(wǎng)絡(luò)安全防御體系，加強個人隱私與數(shù)據(jù)安全防護。

4.專業(yè)人才的缺乏：5G技術(shù)融于教育教學(xué)的專業(yè)人才急需培養(yǎng)

據(jù)2017年預(yù)測，未來5G技術(shù)人才缺口將達到2000萬[49]。當(dāng)前，全國加快推進5G戰(zhàn)略，5G產(chǎn)業(yè)蓄勢待發(fā)，5G應(yīng)用加速推進，更凸顯了5G專業(yè)人才的短缺。隨著5G在教育領(lǐng)域中應(yīng)用的深入，尤其缺乏既懂得5G技術(shù)又精通教育理論的專業(yè)人才，未來亟需加快將5G技術(shù)融于教育教學(xué)人才的培養(yǎng)。當(dāng)前，中小學(xué)教師亟需強化5G技術(shù)培訓(xùn)，熟練掌握設(shè)計、開發(fā)、應(yīng)用適應(yīng)5G技術(shù)的數(shù)字教育資源的能力。未來可以通過在信息與通信工程、電子科學(xué)與技術(shù)、教育技術(shù)學(xué)等5G產(chǎn)業(yè)相關(guān)專業(yè)增設(shè)5G技術(shù)課程，以信息技術(shù)應(yīng)用能力提升工程2.0為契機，加快中小學(xué)教師的在職培訓(xùn)等途徑，加快5G專業(yè)人才培養(yǎng)，應(yīng)對5G專業(yè)人才缺乏的挑戰(zhàn)。

5.教育治理的優(yōu)化：教育數(shù)據(jù)和人工智能如何協(xié)同推進教育治理

教育治理現(xiàn)代化是教育現(xiàn)代化的重要建設(shè)內(nèi)容，5G時代教育數(shù)據(jù)與人工智能相融合將會推進教育治理現(xiàn)代化。充分利用5G技術(shù)特性，借力海量教育數(shù)據(jù)的高速傳輸與人工智能技術(shù)支持的智能決策，有助于國家緊急時期的教育治理，確保危機期間教育系統(tǒng)有效運轉(zhuǎn)[50]。5G引發(fā)的變革會帶來教育治理新挑戰(zhàn)[51]，會將教育大數(shù)據(jù)和人工智能更加緊密地聯(lián)系在一起，激發(fā)教育數(shù)據(jù)呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，推動全民教育訴求和教育教學(xué)過程的動態(tài)監(jiān)測，促進建設(shè)全景式教育治理生態(tài)體系。

五、5G時代教育發(fā)展的六項建議

為更好地抓住5G+教育的戰(zhàn)略機遇，應(yīng)對5G+教育的戰(zhàn)略挑戰(zhàn)，在綜合研判分析的基礎(chǔ)上，提出5G時代教育發(fā)展的六項建議：

一是加強5G教育應(yīng)用場景探索，滿足學(xué)習(xí)方式多樣化需求。當(dāng)前，意識領(lǐng)先的教育信息化企業(yè)和學(xué)校已經(jīng)開始探索5G教育應(yīng)用場景，初步形成了5G+智慧校園、SG+智慧教室、5G+直播教學(xué)、5G+全息教學(xué)、5G+VR教學(xué)、5G+仿真實驗等新型教育應(yīng)用場景。但是這還不能很好地滿足學(xué)習(xí)方式多樣化需求，5G+教育還有很大的潛力可以挖掘。未來亟待加快推進5G+教育創(chuàng)新應(yīng)用示范，充分發(fā)揮新一代移動通信網(wǎng)絡(luò)對教育發(fā)展的支撐作用，擴大和升級5G+教育服務(wù)，推動5G+育創(chuàng)意產(chǎn)品發(fā)展。5G作為教育信息化2.0時代促進教育系統(tǒng)變革的關(guān)鍵性技術(shù)，將會變革師生、內(nèi)容、媒體、資源、信息傳播通道等教育教學(xué)構(gòu)成要素及其關(guān)系，重構(gòu)教育教學(xué)生態(tài)系統(tǒng)，加快推進智慧教育創(chuàng)新發(fā)展。

二是加強5G測試環(huán)境建設(shè)，切實服務(wù)教育教學(xué)過程。截至2020年9月，據(jù)《聯(lián)合早報》報道，全球已經(jīng)建成70萬個5G基站，中國已經(jīng)建成超過48萬個5G基站，用戶量突破了7000萬，中國的5G基站數(shù)及用戶數(shù)分別占全球總數(shù)的60%、68.5%。從全球范圍看，我國5G基站建設(shè)處于領(lǐng)先地位，為推進5G商用奠定了良好的基礎(chǔ)設(shè)施，但是在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用測試尚處于初級階段。未來，亟待加快推進5G與WiFi6等的融合，超前部署教育網(wǎng)絡(luò)，率先建成5G教育網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，切實服務(wù)教育教學(xué)過程。通過測試和評估，為教育提供合適的5G技術(shù)解決方案。

三是加強5G集成技術(shù)研發(fā)，攜手VR/AR和AI等共建智能教育環(huán)境。當(dāng)前，適用于5G技術(shù)的終端主要有智能手機、CPE設(shè)備和USB設(shè)備等，針對教育應(yīng)用場景的終端產(chǎn)品匱乏，限制了5G技術(shù)在教育領(lǐng)域中應(yīng)用推廣。未來，亟需加強5G集成技術(shù)研發(fā)，加快5G與VR/AR和AI等技術(shù)的融合，開發(fā)一批適合教育應(yīng)用場景的教育媒體和設(shè)備。通過集成創(chuàng)新，更加有效地利用適切的優(yōu)質(zhì)教育資源。這既是推動5G在教育中深入應(yīng)用的需要，也是推進5G教育產(chǎn)業(yè)發(fā)展的客觀要求。

四是加快5G基礎(chǔ)設(shè)施部署，助力高質(zhì)量建設(shè)“寬帶網(wǎng)絡(luò)校校通”。當(dāng)前，僅有極少數(shù)高校和中小學(xué)部署了5G基站，實現(xiàn)了5G全覆蓋，僅有極少數(shù)的師生擁有5G手機。教育是海量教育數(shù)據(jù)和資源聚集的領(lǐng)域，更需要海量數(shù)據(jù)的高速傳輸，更有利于充分發(fā)揮5G技術(shù)特性。當(dāng)前，亟需以大力推進教育專網(wǎng)建設(shè)為契機，加快5G基礎(chǔ)設(shè)施部署，高質(zhì)量建設(shè)教育寬帶網(wǎng)，進一步擴大優(yōu)質(zhì)教育資源覆蓋面。

五是加快5G公共服務(wù)平臺構(gòu)建，助力創(chuàng)新智慧教育示范區(qū)服務(wù)業(yè)態(tài)。5G在教育中具有廣闊的應(yīng)用前景，但是尚缺乏5G教育應(yīng)用公共服務(wù)平臺，不能支持開展各類5G教育創(chuàng)新實驗。未來，國家、省市政府機構(gòu)有待升級原有教育公共服務(wù)平臺，加快建設(shè)適切的各類數(shù)字教育資源，構(gòu)建5G教育應(yīng)用公共服務(wù)體系。尤其是智慧教育示范區(qū)理應(yīng)率先建設(shè)5G公共服務(wù)平臺，先行探索基于5G技術(shù)的教育服務(wù)模式改革，形成5G教育服務(wù)新業(yè)態(tài)，以點帶面促進教育系統(tǒng)全面改革創(chuàng)新。

六是船快5G技術(shù)知識傳播，特別關(guān)注鄉(xiāng)村教育發(fā)展需要。2020年3月中共中央政治局常務(wù)委員會提出，加快5G網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進度。盡管5G網(wǎng)絡(luò)設(shè)施建設(shè)迅速，但是5G技術(shù)普及率還需要持續(xù)提升，以滿足5G+教育創(chuàng)新應(yīng)用的前瞻性訴求。當(dāng)前，5G基站主要部署在城市區(qū)域，鄉(xiāng)村學(xué)校5G基站匱乏，更需要加強5G技術(shù)知識傳播。5G在推進區(qū)域、城鄉(xiāng)、校際教育均衡發(fā)展方面具有極大的潛力，未來亟待充分發(fā)揮5G技術(shù)優(yōu)勢，促進教育均衡而有質(zhì)量的發(fā)展。鄉(xiāng)村學(xué)?？梢越柚?G微基站、5G直播背包等實現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)的部署，快速搭建微型5G智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)資源的共享，促進城鄉(xiāng)教育均衡發(fā)展。

此外，5G+教育應(yīng)用的相關(guān)研究還比較薄弱，未來應(yīng)采用多學(xué)科跨學(xué)科的思維強化5G教育環(huán)境構(gòu)建、5G應(yīng)用場景探索、5G環(huán)境支持的教育信息傳播規(guī)律、SG環(huán)境支持的新型教育教學(xué)形態(tài)等方面的研究。

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作者簡介：

莊榕霞：副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向為智慧學(xué)習(xí)環(huán)境、教育技術(shù)在職業(yè)教育中的應(yīng)用（zhuangrx@bnu.edu.cn）。

楊俊鋒：教授，主任，研究方向為智慧學(xué)習(xí)環(huán)境、同步網(wǎng)絡(luò)課堂Cyj f@hznu.edu.cn）。

黃榮懷：教授，博士生導(dǎo)師，教育部長江學(xué)者特聘教授，研究方向為智慧學(xué)習(xí)環(huán)境、教育信息化（huangrh@bnu.edu.cn）。