基于5G+云計算的融合教育理論研究

王春平　趙國衛(wèi)　孫洪順

摘 要：教育信息化是實現(xiàn)現(xiàn)代化教育的核心力量，當前時代的教育信息化將不僅關注于信息環(huán)境的建設和軟硬件的開發(fā)，更應該結合專業(yè)教育理論，依賴智能技術（包括大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算等技術）推動教育服務行業(yè)的智能化、教育應用的情境化和精準化，實現(xiàn)教育的革命性轉型。本文對5G+云計算結合當代中學實際教育體系融合的教育理論進行研究，以期達到實現(xiàn)更高效、更精準的教育目的。

關鍵詞：5G;云計算;大數(shù)據(jù);中學教育理論

一、研究現(xiàn)狀

隨著人工智能、大數(shù)據(jù)分析、互聯(lián)網(wǎng)、5G等新一輪技術革命的不斷發(fā)展，以個性定制化教育為主題的教學方法探索，已經(jīng)成為教育變革的重要研究方向。采用清華大學數(shù)字圖書館資源依據(jù)“個性化教學”為檢索詞進行查詢，近10年來共發(fā)表相關論文1861篇，在此基礎上又以“大數(shù)據(jù)”和“云課堂”為關鍵詞進行檢索，搜索出近170篇論文?？梢娊柚谠朴嬎愫痛髷?shù)據(jù)分析的個性化教育已經(jīng)開始引起學者的關注，但目前的研究大多是教育方法的探索，還沒有形成系統(tǒng)的理論，且大部分文章是面向高等教育或者職業(yè)教育開展的研究，面向封閉式環(huán)境下中學生個性化教育與課堂教育結合的研究還沒有具體的應用實踐。

國外在大數(shù)據(jù)應用于教育領域的探索相對較早，形成的融合教育理論體系也更為成熟。美國在2002年成立“教育教學研究院”開始探索如何實現(xiàn)精準教育的理論和方法。為了使大數(shù)據(jù)技術應用于在線課堂，促進在線教育的發(fā)展，以便被更多的人使用和學習，哈佛大學和麻省理工學院利用大數(shù)據(jù)學習分析技術對edX課程平臺信息進行分析，研究各國學習者的行為數(shù)據(jù)，并加大對行為評價和學習激勵的研究[1]。澳大利亞通過My University項目，將學生和家長對高等教育課程的評價數(shù)據(jù)分析后對大學進行排名，政府依據(jù)此排名數(shù)據(jù)制定相應的政策。

國外的一些教育培訓公司也在探索大數(shù)據(jù)在教育應用中的價值。美國的Knew ton網(wǎng)上教育利用在線學習工具，應用適配學習技術[2]，通過數(shù)據(jù)收集、推斷、建議三部曲來為學生提供個性化學習方案，為每一位學生的個性化需求進行適配，提供預測性分析與個性化推薦[3]。英國Pearson集團為幫助學生提高學習效率，促進有效教學，追蹤學生的學習路徑，顯示大量的學習成績、課程參與度等數(shù)據(jù)，依靠的正是他們開發(fā)的“課程精靈”系統(tǒng)，讓學習者得到真實的學習數(shù)據(jù)“Dream box”可以通過分析和綜合每位學習者的數(shù)據(jù)，為他們提供適合自身提升的不同路徑與方法[1]。

二、5G+云計算

（一）5G

5G全稱為“第五代移動通信技術”（5th Generation Mobile Communication Technology）。對于5G的應用場景，國際電信聯(lián)盟（ITU）給出的答案為：eMBB（enhanced Mobile Broadband）增強移動寬帶，mMTC （massive Machine Type Communications）大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)，URLLC （Ultra-Reliable and Low Latency Communications）高可靠、低時延。因具備高帶寬、低延遲的特性，5G成為智能網(wǎng)聯(lián)汽車、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、在線學習等領域關注的焦點。

隨著5G時代的到來，尤其是近年來新冠疫情的較大影響，移動學習迎來新的發(fā)展機遇。較為靈活的移動在線課堂將會逐漸取代傳統(tǒng)教學課堂，利用碎片時間進行學習的情況也越來越多。在線學習直播課逐步成為現(xiàn)代教育的主要表現(xiàn)形式，VR/AR的應用將更廣泛，這也會明顯改善學習者的學習體驗及學習的主動性。隨著智能基礎設施的部署及不斷完善，服務于智慧教育領域?；?G自身特點及優(yōu)勢，這為移動學習奠定了網(wǎng)絡基礎，為我國實現(xiàn)教育信息化、現(xiàn)代化提供了契機。

（二）云計算

云計算理論上并不是一種新型網(wǎng)絡技術，而是一種新的網(wǎng)絡應用概念。云計算是以互聯(lián)網(wǎng)為載體，為網(wǎng)站提供數(shù)據(jù)存儲和云計算服務，每位客戶都可通過互聯(lián)網(wǎng)使用巨大的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)資源。

云計算維基百科定義：云計算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計算方法，通過該計算方法，共享的軟硬件資源和信息可以按需提供給各個計算機終端和其他設備。美國國家標準與技術研究所（National Institute of Standards and Technology）對云計算的定義是：云計算是一種能夠方便地按需訪問可配置計算資源共享池的模型，能夠以最小的管理工作或服務快速提供和發(fā)布這些資源。運用云計算技術，可以在極短的時間內完成對海量數(shù)據(jù)的運算處理，從而實現(xiàn)強大的網(wǎng)絡服務。通過教育云，可以將移動學習的硬件、資源虛擬化，最大化移動學習資源的使用效率[4]。云計算具有快速、靈活地提供資源的能力。與傳統(tǒng)模式相比，“云”和“端”都具有無可比擬的優(yōu)勢，它可以實現(xiàn)快速部署和釋放資源。

云計算是基于互聯(lián)網(wǎng)相關服務增加的，是使用交付模式，通常涉及通過互聯(lián)網(wǎng)提供動態(tài)和虛擬化的資源。5G技術的應用會進一步促進教育體系及教育形式的不斷完善。通過低時延、流暢的課程直播，師生間可進行實時狀態(tài)交互，非常接近線下面對面授課的體驗感。與傳統(tǒng)課堂教育不同的是，線上課堂中每個人的角色發(fā)生了變化，學習者既是學習者，又是學習資源的收集者、發(fā)布者，同學之間和師生之間都可以開展雙向互動交流，提高學習效率，使被動灌輸型教育逐漸轉型為主動自發(fā)式探索學習。

三、5G+云計算中學融合教育體系搭建

基于5G+云計算的中學融合教育體系，它是將大數(shù)據(jù)技術融于教學活動的全過程，并分析教學過程所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)（如：每一個學生的已經(jīng)掌握和未掌握知識的信息），教師根據(jù)對產(chǎn)生數(shù)據(jù)的分析以及可視化的處理結果，能夠清楚地了解學生對當前知識的掌握情況，判斷未來學習走向趨勢，以便調整相應教學活動與策略，形成一種個性化教學與共性集中教學相融合的教育方法，達到精準教育的目的。

總體框架（見圖1）：

（一）備課階段，研究制訂集中授課教案與個性特征學案

1.基于教學大綱和學科特點，搭建學科全知識模型;

2.基于云端學生全教學周期個性化知識架構，采用聚類分析算法，提出課堂集中授課教案;

3.基于學生個性化動態(tài)實時素養(yǎng)模型，對比學科全知識模型，研究制訂學生的個性化學案。

（二）上課階段，實現(xiàn)關鍵共性教學與個性化精準教學相結合的創(chuàng)新教學模式

1.基于云計算提出的授課教案，通過教師集中授課，解決大部分學生的知識和素養(yǎng)的提升;

2.基于學生的個性化學案，針對性地輔導，答疑解惑，實現(xiàn)個性化的精準教育。

（三）課后效果評估階段，實現(xiàn)學生精準素養(yǎng)評估，搭建全教學周期的個性化知識架構

1.基于學科教學計劃及學科知識模型，實時提出課后效果評價方案;

2.采用自助閱卷系統(tǒng)，對學生進行實時的教學效果評價;

3.將學生個性化的教學評價結果上傳云端，實時建立學生縱向時間維度和橫向課程緯度的知識架構。

（四）學生個性化實時素養(yǎng)模型搭建，構建螺旋上升式教學體系

1.基于云端大數(shù)據(jù)分析計算，搭建學生個性化動態(tài)實時素養(yǎng)模型;

2.將學生個性化實時素養(yǎng)模型動態(tài)反饋至備課階段，構建螺旋上升式教學方法。

結束語

本文以中學實際教育為基礎，充分認識及評價學生知識架構和受學能力的差異，結合當前教育環(huán)境及教育條件，將個性化教育與集中教育有機結合起來，發(fā)展一種創(chuàng)新的融合教育理論?；诘蜁r延、高可靠的5G通信技術以及大數(shù)據(jù)云計算分析方法，實時評測學生的知識架構，搭建學生知識和能力的多維度素養(yǎng)模型，提出共性知識教案和個性知識學案，實現(xiàn)兩者相融合的教育理念。在課堂集中授課下講授共性知識教案，解決大部分同學素養(yǎng)模型與大綱全素養(yǎng)模型的差異，通過對個性化知識學案的培訓，解決學生個體差異，補齊短板，強化差異優(yōu)勢，實現(xiàn)中學精準教育理念。

參考文獻

[1]徐瑛琦.基于大數(shù)據(jù)的個性化教學系統(tǒng)應用研究[D].河北師范大學.

[2]楊現(xiàn)民，唐斯斯，李冀紅.發(fā)展教育大數(shù)據(jù)：內涵、價值和挑戰(zhàn)[J].現(xiàn)代遠程教育研究，2016（1）：50-61.

[3]朱夢濤.“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的智慧課堂構建研究[D].湖南師范大學，2019.

[4]李成.5G視域下云計算在移動學習中的應用研究[J].中國教育技術裝備，2020.（10）：55-57.

作者簡介：王春平（1982—），女，山東冠縣人，本科。研究方向：中學地理教育，中學生教育方法研究。