“5G+”教學(xué)模式的探索與構(gòu)建

張 可，李艷艷

1 “5G+”教學(xué)的提出背景

5G是第五代移動(dòng)通信技術(shù)的簡稱，是新一輪科技和產(chǎn)業(yè)變革的重要支撐技術(shù)。5G作為4G的延伸，是當(dāng)代移動(dòng)通信技術(shù)的制高點(diǎn)，具有高速度、泛在網(wǎng)、低功耗、低時(shí)延、萬物互聯(lián)和重構(gòu)安全等特點(diǎn)，有望推動(dòng)信息技術(shù)的融合，促進(jìn)多樣化場景下的豐富性應(yīng)用，助力萬物互聯(lián)成為現(xiàn)實(shí)。在建設(shè)人人皆學(xué)、處處能學(xué)、時(shí)時(shí)可學(xué)的學(xué)習(xí)型社會(huì)的號(hào)召下，大數(shù)據(jù)、人工智能、5G網(wǎng)絡(luò)等前沿技術(shù)將為教學(xué)賦予新動(dòng)能，成為未來教學(xué)發(fā)展的新引擎。2019年11月，首屆世界5G大會(huì)中，多名教育學(xué)家與技術(shù)專家齊聚一堂，就5G技術(shù)對教學(xué)帶來的新變革展開熱議，可見5G技術(shù)將肩負(fù)起發(fā)展教育現(xiàn)代化的艱難使命，對傳統(tǒng)的教與學(xué)產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊，以全新的技術(shù)姿態(tài)開拓出前所未有的“5G+”教學(xué)模式。當(dāng)前，我國正在大力推進(jìn)教育信息化2.0的建設(shè),在“三個(gè)轉(zhuǎn)變”目標(biāo)的驅(qū)動(dòng)下，信息技術(shù)如何更好地服務(wù)于教學(xué)，是21世紀(jì)領(lǐng)航人才培養(yǎng)的重要議題。正如祝智庭教授所言，教育教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)不再是單純地依托于傳統(tǒng)形態(tài)的教學(xué)，而需要新興技術(shù)創(chuàng)新性地探索教學(xué)領(lǐng)域的新空間、新機(jī)會(huì)[1]。毫無疑問，在對技術(shù)的熱切需求下，5G技術(shù)為時(shí)代服務(wù)，是教學(xué)邁向信息化墊腳石。

目前，已經(jīng)有一部分學(xué)者就5G技術(shù)在教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用前景展開熱烈的探討。考察已有的文獻(xiàn)可以發(fā)現(xiàn)，學(xué)者們主要從實(shí)用主義出發(fā)，詳細(xì)研究5G技術(shù)給教學(xué)領(lǐng)域?qū)虒W(xué)場景帶來的變化，提出了物聯(lián)協(xié)作互動(dòng)和云端協(xié)作互動(dòng)等在線學(xué)習(xí)方式[2]；同時(shí)，豐富與延伸了傳統(tǒng)教學(xué)理論，對行為主義理論、情境認(rèn)知理論等有了全新的認(rèn)識(shí)[3]。但是，5G作為最新一代蜂窩移動(dòng)臺(tái)通信技術(shù)，目前尚未在大范圍、大面積內(nèi)投入使用。國內(nèi)外的學(xué)者在“5G+”教學(xué)領(lǐng)域的研究尚少，所覆蓋的范圍具有局限性，對于“5G+”教學(xué)模式認(rèn)知與接受態(tài)度的影響因素的研究更是處于空白。本文就5G的技術(shù)特點(diǎn)，對教學(xué)模式進(jìn)行討論，旨在構(gòu)建一種“5G+”教學(xué)模式，為教學(xué)經(jīng)驗(yàn)與教學(xué)科學(xué)、教學(xué)理論與教學(xué)實(shí)踐之間搭建橋梁，為未來的教學(xué)發(fā)展提供新的可能。

2 5G技術(shù)下教學(xué)應(yīng)用的特點(diǎn)

當(dāng)前，相當(dāng)部分的學(xué)校與機(jī)構(gòu)都試圖從行業(yè)性平臺(tái)來建設(shè)、發(fā)展5G產(chǎn)業(yè)。2018年6月，百度VR教室在安徽合肥習(xí)友路小學(xué)正式上線，主要用于幫助三至六年級(jí)學(xué)生的科學(xué)課堂教學(xué)。2019年4月，中國移動(dòng)發(fā)布《5G智慧教育白皮書》，與北京師范大學(xué)、華為等40余家單位構(gòu)筑5G智慧教育教學(xué)合作聯(lián)盟，共繪5G智慧教育教學(xué)的新藍(lán)圖。Ivanova等人將5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢總結(jié)為高速率、低時(shí)延、移動(dòng)性、低功耗和廣覆蓋五個(gè)特點(diǎn)[4]，這些特點(diǎn)使得其在教學(xué)領(lǐng)域的擁有潛力無限的應(yīng)用場景。

2.1 高速率

相比較于4G網(wǎng)絡(luò)1Gbit/s的峰值下行速率,5G網(wǎng)絡(luò)的峰值下行速率將達(dá)到20Gbit/s，是4G的20倍。高速率為數(shù)字教學(xué)資源形態(tài)的選擇與使用提供了幫助，4K/8K超高清視頻、VR/AR應(yīng)用、云計(jì)算等技術(shù)都能夠運(yùn)用到教學(xué)當(dāng)中，極大地豐富了教學(xué)資源的儲(chǔ)存和呈現(xiàn)方式。其典型的教學(xué)案例表現(xiàn)在利用5G技術(shù)獲取教學(xué)數(shù)據(jù)或者資源時(shí)，可以快捷傳輸給師生。

2.2 低時(shí)延

5G對于時(shí)延的要求是≤1ms，人體視覺感知時(shí)延為≤10ms，因此5G能夠符合VR/AR/MR應(yīng)用對網(wǎng)絡(luò)的苛刻要求。在人類視覺感知延時(shí)高于網(wǎng)絡(luò)延時(shí)的情況下，教學(xué)體驗(yàn)具有身臨其境的特點(diǎn)。典型的教學(xué)應(yīng)用場景表現(xiàn)在5G技術(shù)助力構(gòu)建VR/AR沉浸式的互動(dòng)學(xué)習(xí)模式，學(xué)習(xí)者佩戴AR眼鏡來進(jìn)行虛擬課程的學(xué)習(xí)。如蘇州大學(xué)醫(yī)學(xué)部臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)的同學(xué)們在360教室，頭戴VR眼鏡，配合耳機(jī)，進(jìn)行手術(shù)課程遠(yuǎn)程直播教學(xué)。在這類教學(xué)場景應(yīng)用中，VR與AR技術(shù)的使用能夠?qū)⒊橄蠡闹R(shí)轉(zhuǎn)為可視化、具象化，搭建了現(xiàn)實(shí)與虛擬的橋梁，學(xué)習(xí)環(huán)境仿真化、具體化。

2.3 移動(dòng)性

移動(dòng)性是移動(dòng)通信系統(tǒng)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(dòng)速度。移動(dòng)性體現(xiàn)在：一是高速移動(dòng)的場域作為通信移動(dòng)的載體，二是基站存在更便攜，三是云服務(wù)器中資源傳輸與運(yùn)算。在教學(xué)領(lǐng)域，移動(dòng)性助力泛在學(xué)習(xí)發(fā)展，艱難阻遏的環(huán)境將不再是學(xué)習(xí)的羈絆，便攜式基站使得極端環(huán)境也有可能成為學(xué)習(xí)場所。此外，隨著便攜式基站的不斷豐富，無處不在的教學(xué)場景將為學(xué)生提供個(gè)性化、定制化、多樣化的學(xué)習(xí)方式。

2.4 低功耗

5G要支持大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)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(dòng)性和泛在網(wǎng)兩個(gè)特點(diǎn)的要求。其典型的教學(xué)應(yīng)用表現(xiàn)在高效、低耗、持久地收集教學(xué)過程中產(chǎn)生的師生數(shù)據(jù)，在云計(jì)算技術(shù)的幫助下，在線大規(guī)模的數(shù)字化學(xué)習(xí)成為學(xué)習(xí)發(fā)展新趨勢，教師與學(xué)習(xí)者亦能根據(jù)教學(xué)過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行互相評(píng)估與反饋，推進(jìn)“5G+”教學(xué)的發(fā)展。

2.5 廣覆蓋

5G的廣覆蓋是指基站之間距離短，結(jié)構(gòu)密集，無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣，從而實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)。該特點(diǎn)體現(xiàn)在5G結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，物件具備智能性，教與學(xué)的場景具備智能化，能夠支持泛在學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)者隨時(shí)隨地都能夠開展學(xué)習(xí)活動(dòng)，也為智慧校園管理帶來了契機(jī)?？傮w而言，5G技術(shù)的特點(diǎn)相互聯(lián)系，相得益彰，在教學(xué)活動(dòng)中具有豐富靈活的應(yīng)用前景，推動(dòng)教學(xué)活動(dòng)朝智能化、智慧化、信息化的方向發(fā)展。

3 “5G+”教學(xué)模式的內(nèi)涵與要素

3.1 教學(xué)模式的概念

國內(nèi)外學(xué)者對教學(xué)模式的定義有所不同。美國學(xué)者喬伊斯與威爾在《教學(xué)模式（Models of Teaching）》一書中將教學(xué)模式理解為學(xué)習(xí)模式，目的在與提高學(xué)生的知識(shí)技能，并培養(yǎng)他們的學(xué)習(xí)能力[5]。我國的教育學(xué)者結(jié)合國內(nèi)教學(xué)改革實(shí)踐并借鑒國外學(xué)者的現(xiàn)有理論后提出了對教學(xué)模式的獨(dú)特見解。李秉德在《教學(xué)論》一書中將教學(xué)模式定義為一種基于一定的教學(xué)思想，圍繞一定的教學(xué)主題所形成的系統(tǒng)化、理論化、穩(wěn)定化的教學(xué)范型[6]。學(xué)者張人杰認(rèn)為教學(xué)模式是一種基于某種教學(xué)思想或者教學(xué)理論的較為穩(wěn)定的活動(dòng)框架或程序[7]。

可見，教學(xué)模式基于一定的教學(xué)思想或理論所形成的系統(tǒng)化、整體化，用以指導(dǎo)教學(xué)安排與設(shè)計(jì)，使之達(dá)到教學(xué)目標(biāo)或任務(wù)的程序或結(jié)構(gòu)。

3.2 教學(xué)模式的構(gòu)成要素

教育學(xué)家黃甫全提出，一個(gè)完整的教學(xué)模式具備理論基礎(chǔ)、教學(xué)目標(biāo)、操作程序、實(shí)現(xiàn)條件和教學(xué)評(píng)價(jià)五個(gè)要素[8]。教學(xué)理論基礎(chǔ)起指導(dǎo)作用，是建立教學(xué)模式的理論與思想。教學(xué)目標(biāo)發(fā)揮評(píng)價(jià)作用，是教師在開展教學(xué)活動(dòng)前對效果的預(yù)測與評(píng)估。操作程序是一種邏輯程序或操作步驟，發(fā)生于教學(xué)活動(dòng)中。實(shí)現(xiàn)條件是促使教學(xué)模式發(fā)揮出最佳效果的策略或方法。教學(xué)評(píng)價(jià)的目的在評(píng)價(jià)并改進(jìn)教學(xué)模式使其發(fā)揮出最大效力。本文構(gòu)建的“5G+”教學(xué)模式著眼于知識(shí)的傳授，將教學(xué)模式視作技術(shù)驅(qū)動(dòng)下創(chuàng)造性的信息加工、傳播和反饋的程序。

4 “5G+”教學(xué)模式的提出與構(gòu)建

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

4.1 理論基礎(chǔ)

美國心理學(xué)家Csikszentmihalyi于1975年提出沉浸體驗(yàn)理論（Flow Theory），用于解釋人們忘乎所有地陶醉于某個(gè)情景或活動(dòng)時(shí)的沉浸狀態(tài)。5G技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、人工智能技術(shù)等信息技術(shù)相結(jié)合，創(chuàng)造出形象化、具體化、多樣化教學(xué)資源與教學(xué)情境，創(chuàng)造沉浸體驗(yàn)。學(xué)習(xí)者可以借助眼動(dòng)儀、穿戴式智能眼鏡等感知儀器，結(jié)合VR/AR技術(shù)產(chǎn)生全面、具體的情景化的認(rèn)知空間。書本上晦澀抽象的知識(shí)變得具體化、感知化、立體化和多維度，學(xué)習(xí)者能夠更輕松地理解知識(shí)，在“5G+”教學(xué)模式過程中營造“所見即所得”的教學(xué)空間。

此外，在5G技術(shù)的支持下，能夠全方位、多角度、長時(shí)間地獲取學(xué)習(xí)者的具體認(rèn)知情況，精準(zhǔn)刻畫學(xué)習(xí)者的知識(shí)畫像，定制個(gè)性化的學(xué)習(xí)資源，以期更好地進(jìn)行知識(shí)的傳授。

4.2 教學(xué)目標(biāo)

“5G+”教學(xué)模式構(gòu)建的出發(fā)點(diǎn)是將技術(shù)與教學(xué)作為促進(jìn)知識(shí)傳播的手段，以便更好地傳授知識(shí)，因此教學(xué)目標(biāo)要求學(xué)習(xí)者在5G技術(shù)的幫助下有效地理解與學(xué)習(xí)知識(shí)。任務(wù)技術(shù)匹配理論認(rèn)為，只要高績效的信息技術(shù)使用行為才具備效力。因此，在“5G+”教學(xué)模式中，教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成相當(dāng)于高績效的信息技術(shù)使用行為，即學(xué)習(xí)者高效能地獲取并理解知識(shí)。

4.3 操作程序

操作程序是教學(xué)活動(dòng)在時(shí)間上開展的步驟與程序，既包含了教材內(nèi)容的展開順序，教學(xué)評(píng)估的規(guī)則條例，又涵蓋了復(fù)雜的心理活動(dòng)等，其要求相對來說是比較穩(wěn)定的。在本文中，“掌握知識(shí)”的“5G+”教學(xué)過程中的一般程序?yàn)椋航柚?G技術(shù)提供教學(xué)應(yīng)用→個(gè)性化定制知識(shí)教學(xué)→知識(shí)單元性檢測→已掌握者鞏固、拓展知識(shí)（未掌握者基于云計(jì)算和智能推薦接受矯正→再次測驗(yàn)，直至認(rèn)可）→進(jìn)行下一單元的知識(shí)學(xué)習(xí)。操作程序是否順利影響到教學(xué)目標(biāo)是否達(dá)成，也體現(xiàn)學(xué)習(xí)者對信息技術(shù)的認(rèn)可程度，基于此，在本文中任務(wù)技術(shù)匹配理論還指“5G+”教學(xué)技術(shù)與教學(xué)程序的匹配。

4.4 實(shí)現(xiàn)條件

5G技術(shù)與大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能、區(qū)塊鏈等技術(shù)的結(jié)合，在教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用場景豐富多樣，能夠?yàn)閹熒峁┴S富的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。根據(jù)前文所提到的5G技術(shù)的五個(gè)特點(diǎn)，5G網(wǎng)絡(luò)教學(xué)核心技術(shù)是實(shí)現(xiàn)本模式的重要條件，能夠有效地解決各類教學(xué)需求。遠(yuǎn)程教學(xué)、VR實(shí)驗(yàn)環(huán)境、高清立體顯示、學(xué)習(xí)活動(dòng)追蹤、智能教學(xué)系統(tǒng)、學(xué)分銀行、現(xiàn)場直播系統(tǒng)等教學(xué)應(yīng)用在存儲(chǔ)、整合和傳送教學(xué)資源中充分體現(xiàn)出優(yōu)勢，能最大程度地促使教學(xué)模式發(fā)揮效力，實(shí)現(xiàn)信息的有效溝通。因此，在本文所構(gòu)建的“5G+”教學(xué)模式當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)條件是“5G+”教學(xué)模式中所支持的各類學(xué)習(xí)資源。

4.5 教學(xué)評(píng)價(jià)

教學(xué)評(píng)價(jià)是為了檢驗(yàn)教學(xué)的成果，對教學(xué)過程、教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行反饋和調(diào)整。在大數(shù)據(jù)技術(shù)的幫助下，5G技術(shù)能夠教學(xué)活動(dòng)中持續(xù)不斷地收集教師和學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析。通過數(shù)據(jù)分析能夠得出教學(xué)優(yōu)良結(jié)論，師生雙方就此結(jié)果展開探討，提出解決方案。學(xué)生反饋在學(xué)習(xí)活動(dòng)中教學(xué)知識(shí)的接觸難易程度、理解程度和行為達(dá)成度，教師反饋在備課、授課、課后中的活動(dòng)情況等，能夠有效地提升教學(xué)完成度。

根據(jù)上述對“5G+”教學(xué)模式組成要素的分析，結(jié)合“5G+”教學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀與實(shí)際需求，本文梳理并提出“5G+”教學(xué)模式的模型框架，如圖1所示。

圖1 1“5G+”教學(xué)模式

5 “5G+”教學(xué)的未來展望

“5G+”教學(xué)模式的提出是5G時(shí)代教學(xué)的創(chuàng)新性發(fā)展，其超快網(wǎng)絡(luò)速度、智能感應(yīng)能力、大數(shù)據(jù)分析和多元化的教學(xué)應(yīng)用場景等特點(diǎn)成為教學(xué)活動(dòng)的新優(yōu)勢?！?G+”教學(xué)模式作為一種程序性、技術(shù)引導(dǎo)的教學(xué)模式，配合應(yīng)用到傳統(tǒng)的教學(xué)中，提高教學(xué)質(zhì)量，增添趣味性、娛樂性。5G技術(shù)因其低時(shí)延、大寬帶等優(yōu)勢，將成為教學(xué)領(lǐng)域的引領(lǐng)性技術(shù)。近一兩年在國內(nèi)外的研究逐漸增多，我國作為走在5G技術(shù)發(fā)展前沿的大國，在建設(shè)教育強(qiáng)國的目標(biāo)下，在不遠(yuǎn)的將來將致力于研究與建設(shè)對5G技術(shù)在教學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展。因此，本文在傳播學(xué)視角下，為了探索“5G+”教學(xué)模式的傳播效果以便更好地服務(wù)于未來的“5G+”教學(xué)應(yīng)用。鑒于5G技術(shù)尚未普及，本文僅從理論角度創(chuàng)造性地提出“5G+”教學(xué)模式，還未得到實(shí)證數(shù)據(jù)的支持和實(shí)踐應(yīng)用的檢驗(yàn)。只有更加全面、真實(shí)、深入地進(jìn)行調(diào)研，探究用戶對5G通信技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)領(lǐng)域的認(rèn)知與行為意愿，才能有效科普、傳播“5G+”教學(xué)模式，幫助廣大人民群眾對“5G+”教學(xué)有較為全面的了解，順利地從4G時(shí)代過渡到5G時(shí)代。也只有充分了解了用戶的態(tài)度與需求，才能有針對性地促進(jìn)“5G+”教學(xué)更好地服務(wù)于受眾，助力我國邁進(jìn)教育強(qiáng)國行列。

與此同時(shí)，文中所提出的“5G+”教學(xué)模式僅是將5G技術(shù)作為創(chuàng)造性發(fā)展教學(xué)模式的敲門磚，并非完全依賴于5G技術(shù)來構(gòu)建教學(xué)模式。因此，在鼓勵(lì)使用技術(shù)完善教學(xué)活動(dòng)的同時(shí)，我們也要警惕唯技術(shù)論給教學(xué)帶來的惡劣影響。唯有發(fā)揮主觀能動(dòng)性，將“5G+”教學(xué)模式同實(shí)際需求結(jié)合起來充分利用，才能更好地服務(wù)于學(xué)習(xí)。