5G時代對教育的影響探析

周艷芳

摘 要：各國5G商用牌照的陸續(xù)發(fā)放和5G網(wǎng)絡的建設完成標志著5G時代的到來。本文從5G的定義、5G的時代特征和5G對教育的影響進行分析，闡述5G時代對教育的普惠化、教學模式、智慧教育和教師的角色等方面產生的積極影響。

關鍵詞：5G時代;教育;VR;MR;影響

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 文章編號：1673-2596（2021）03-0103-04

中國工業(yè)和信息化部于2019年6月6日向中國聯(lián)通、中國移動等4家企業(yè)正式頒布了5G牌照，標志著5G在中國的正式商用。隨著各國5G商用牌照的陸續(xù)發(fā)放，消費者已經接近實際的5G時代。相較于傳統(tǒng)的移動網(wǎng)絡，5G網(wǎng)絡的功能更強，讓延遲變得更短，更穩(wěn)定，可提供5毫秒以下的延遲時間，比光導纖維速度更快，能穿越全部空間。5G擁有更快網(wǎng)絡的移動數(shù)據(jù)，但是僅僅是速度的提升嗎？對未來教育有什么影響？

一、5G的定義

5G是第五代通信技術的縮寫，也是移動通信的第五個標準，稱為“擴展至毫米波的增強型4G”或“擴展至毫米波的增強型長期演進技術”。毫米波通信技術的一個主要優(yōu)點是可用頻譜帶寬較大，在毫米波段中，移動應用程序可使用的最大帶寬為400兆赫茲，數(shù)據(jù)速率大于或等于10千兆位/秒。其次，在毫米范圍內的另一個特征是空氣中的浮力和彎曲能力減弱。5G技術正在建造一條新的高速信息公路，使信息傳播速度比4G快兩個數(shù)量級，信息傳輸?shù)膶挾龋葱畔⑷萘浚┰黾觾蓚€數(shù)量級，延遲時間減少到半毫秒以下（以前不到1/50），處理速度增加一倍。5G具有高速率、低延遲、高可用性、低功耗和低成本的特性。

二、5G時代特征

5G時代是一個萬物互聯(lián)的時代。5G就是一場革命，它以技術為驅動，從人與人的連接延伸到萬物互聯(lián)，從個人和家庭延伸到社會各個領域，進而為社會經濟、生活帶來革命性的影響。

5G時代是一個高體驗的通訊時代。通過互聯(lián)網(wǎng)連接異地終端，區(qū)塊鏈技術（block chain）、萬物互聯(lián)（IoT）、機器學習（ML）、數(shù)據(jù)傳輸（DL）、云計算（cloud computing）、大數(shù)據(jù)分析（big data）、人工智能（AI）、虛擬仿真（AR/VR）等都得以實現(xiàn)，智慧教育數(shù)字化、智能化的速度全面提升，數(shù)據(jù)的監(jiān)測與傳輸速度更快，精準度更高，網(wǎng)絡容量、頻譜效率得到進一步提高，通信模式更加豐富，終端用戶體驗更加完善。

5G時代是一個實現(xiàn)不同需求的時代。網(wǎng)絡信息的主要目標是讓終端用戶始終處于聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)，它不僅意味著更快的數(shù)據(jù)傳輸速度，更靈活地支持各種不同的設備，更多的數(shù)據(jù)和使用率，也標志著5G網(wǎng)絡能夠更靈活地滿足各種場景的需要。

三、5G對教育的影響

5G寬帶、短時間和廣泛的互聯(lián)技術為科技教育提供了更廣泛的發(fā)展視野和應用空間。2019年，教育部通過“六卓越一拔尖”方案將5G技術放在了關鍵的位置上，那么，5G對教育將產生怎樣的影響？

（一）教育的普惠化

隨著5G技術的逐漸優(yōu)化，為教育+科技的深度融合帶來了新的發(fā)展空間，教育資源不均勻分布、教育地理分布不均勻、農村和遠程教育質量低，缺乏高質量的教育資源等傳統(tǒng)教育的空間和時間限制有關的一些實質性問題，將得到改變。

通過能夠改變時間和空間距離的信息技術，并通過共享在線教育資源，教育是可以普及的。即使在偏遠地區(qū)，只要他們能夠上網(wǎng)，他們也可以在數(shù)千英里以外的地方接受在線教育，從而使所有學習者都能獲得高質量的教育資源。隨著第五代網(wǎng)絡的完成和商業(yè)化，該網(wǎng)絡將無處不在，并將為農村和偏遠地區(qū)的學生接受在線教育奠定基礎。讓貧窮地區(qū)的兒童通過互聯(lián)網(wǎng)了解世界，并接受在線教育，以跨越教育鴻溝。2019年3月，在廣州舉行的“中國首屆5G時代教育發(fā)展論壇”以探討5G時代推動教育創(chuàng)新為主題，倡引因材施教教育方向，集思廣益描繪5G時代下的教育藍圖，展望互聯(lián)網(wǎng)+教育新業(yè)態(tài)下的教育創(chuàng)新，推動中國教育普惠化，智能化，共享教育在5G時代下新的突破性發(fā)展機遇。

教育部最近發(fā)表的白皮書也強調減少教育方面的貧窮，優(yōu)先考慮在貧窮地區(qū)建立基本網(wǎng)絡，使貧窮地區(qū)的兒童能夠通過因特網(wǎng)接受教育。5G+MR總數(shù)將超過教育方面的差距，打破因地區(qū)差異而造成的教育不平等現(xiàn)象，并將傳統(tǒng)教育引入2.0時代。5G+MR遠程教育打破了時間和空間上的限制，即使在偏遠地區(qū)也是如此，只要學習者能夠上網(wǎng)，也可以在網(wǎng)上接受遠程教育。由于移動設備5G的高帶寬和可靠、低延遲的高長期特性使大量當?shù)亓鞒痰靡粤粼谠贫?，因此，遠程教育的硬件配置和最大帶寬不再存在。real MR技術使遠程教育更具活力，提供了廣泛的內容和教學材料，學生和教師之間進行了全面的遠程互動，從而大大提高了教學的效率和質量。5G+VR或消除地理區(qū)域的教育不平等，可以有效地提高教育水平。

（二）教學模式的革新

中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發(fā)的《加快推進教育現(xiàn)代化實施方案（2018-2022年）》提出著力構建基于信息技術的新型教育教學模式、教育服務供給方式以及教育治理新模式。5G正好給學校用戶更快、更好、更流暢的體驗，這種與生俱來的技術和業(yè)務優(yōu)勢，必將帶來教學模式的巨大變革。實施基于5G技術在線教育無限接近線下教育，在線實時交互在經驗方面與離線的“教師場景學生”培訓服務模式相近，同時能夠極好地擴大教學內容的影響，提高教學效率。學生和教師可以在現(xiàn)場直播的任何時候進行有效的互動和反應，這與線下學習的結果非常相似;在第五代時代，在重建網(wǎng)上直播后，課程教師可以監(jiān)測和監(jiān)督學生的學習，通過互聯(lián)網(wǎng)與各種學習平臺可以了解和監(jiān)控學習者的學習內容、學習時間、學習進度、學習效果等，這對提高學習效率和影響至關重要;現(xiàn)場直播的語言環(huán)境以及互動可以使參與者有一種更深的學習感，從而提高參與者的集中程度。光學和語音識別等技術將滲透到所有的在線學習環(huán)節(jié)中，提高學習過程中所有環(huán)節(jié)的效率，技術創(chuàng)新無疑將提升學習體驗。

5G移動通信技術帶來了“教育改革的暴風雨”。5G與虛擬現(xiàn)實技術（Virtual Reality Technology）與教育相統(tǒng)一，它將開辟一種新的教學方法，并在教育領域帶來前所未有的變化。虛擬現(xiàn)實技術顛覆了以往的教學方式，允許孩子們在虛擬環(huán)境中學習知識，從而解決了對傳統(tǒng)班級的弱交互性情況和沉浸狀況。移動通信技術的發(fā)展、5G和VR的啟用以及5G提供的高精度多線程視頻和云整合能力為VR教育的發(fā)展提供了更多的機會。Philippe Coiffet與Burdea G在1994年指出了虛擬現(xiàn)實的三項基本特性：互動性（Interaction）、想象性（Imagination）以及沉浸性（Immersion）等，也就是我們所說的3I特性。想象是利用虛擬現(xiàn)實技術將理性和情感結合在一起，這種技術可以創(chuàng)造出可以幫助人們加深概念和創(chuàng)造想法的假想或想象;互動意味著用戶在不使用鼠標和鍵盤等工具的情況下自然地與虛擬環(huán)境互動，而虛擬環(huán)境可以通過多種感官向用戶提供反饋;匿名性強調用戶身份從監(jiān)視者更改為參與者。用戶可以親自到場，感覺自己是虛擬世界的一部分，并在使用過程中采取更多的主動行動。

研究數(shù)據(jù)顯示，人們對所聽的內容能記住20%，對所見能記住30%，而對參與其中的經歷或模擬內容能記住90%。5G所具有的毫秒級的端到端時延的特性可以極大地滿足VR對數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?，通過轉移到云端的方式，實現(xiàn)大量數(shù)據(jù)傳輸、存儲和計算功能。學生們通過VR場景模擬獲得更加身臨其境的體驗，因此，消極接受所獲得的知識將轉化為更為現(xiàn)實的積極經驗假設情景，在這種假設情景中，可以“想象”教育景觀，從而可以進行傳統(tǒng)課堂無法實現(xiàn)的封閉學習體驗。

虛擬現(xiàn)實有助于在教育中傳授知識，提高知識轉讓和獲取的效率，并增強認知和理解的影響。聯(lián)通學習理論與強調“學習與資源”“節(jié)點與鏈的聯(lián)系”“分銷是聯(lián)通的目的”的觀點非常吻合，在5G培訓應用場景中，一切都是相連的，“大連接”是理論與技術的完美結合，“學習也可以存在于物化應用中”，強調MMTC的連通性。

基于5G網(wǎng)絡的VR技術的教育將創(chuàng)造更多的應用程序：第一，緊急模擬演練，這種演練可能造成以前無法實現(xiàn)的許多情況，例如地震、火災等;第二，許多高成本、高風險的教育課程，如汽車拆卸、飛機駕駛、手術模擬器等，都可以模仿;第三，能夠恢復歷史或其他三維設想，如博物館展覽、史前、深?？茖W、空間科學等;四是模擬真人陪練，如培訓中的語言環(huán)境植入，一對一或一對多的遠程教學，讓學員與模擬真人進行對話。高帶寬、5G低延遲時間、6dof交互式視頻和高分辨率光照率，使學生能夠從不同角度進入世界任何地方的課堂，參與教師的實驗和探索活動，并與教師直接互動。

此外，5G、全息遠程技術、虛擬現(xiàn)實和課堂教學被整合到遠程教學中。通過5G超高速、超低時延的數(shù)據(jù)傳輸，打造異地雙師互動教學模式。

（三）智慧教育的變革

《中國教育現(xiàn)代化2035》指出要加快信息化時代教育變革，建設智能化校園，統(tǒng)籌建設一體化智能化教學、管理與服務平臺。5G時代的到來，教育模式更趨智能化，智慧教育成為了大勢所趨。2019年4月29日，中國移動就聯(lián)合40家通信、互聯(lián)網(wǎng)、教育等領域的企事業(yè)單位、高校和科研機構在杭州宣布成立5G智慧教育合作聯(lián)盟。該聯(lián)盟以在5G網(wǎng)絡范圍內建立一個“教育”“學習”“生產”“開發(fā)”和“投資”的教育合作系統(tǒng)，目的是促進教育技術的發(fā)展和一體化。5G智慧課堂將應用而生。5G智慧課堂是對傳統(tǒng)在線課堂教學互動能力的全面革新，它通過將軟硬件模塊5G化匹配，新一代的智慧課堂將實現(xiàn)從有線網(wǎng)絡、Wi-Fi、藍牙、Zigbee、NB-IoT 等網(wǎng)絡承載到高速率、高可靠、低時延、高安全的5G網(wǎng)絡。同時，5G的延遲將減少到10毫秒以下，借助交互智能平板、智能學習筆等5G化智能終端，將帶來更為流暢的體驗，學習將會變得無處不在，在教育過程中，隨時匯總孩子們的學習參數(shù)，了解他們的理解水平。同時使用可靠的第五代網(wǎng)絡，確保數(shù)據(jù)采集和傳輸過程的穩(wěn)定性和可靠性。您可以在家中或任何地方使用物聯(lián)網(wǎng)和虛擬現(xiàn)實技術，以獲得與真實課堂相同的學習體驗，這在4G時代是無法想象的。5G現(xiàn)代知識教育將具有以下特點和改變：

一是教育環(huán)境將更完善，更能滿足個人的需要?？梢酝ㄟ^提供積極主動的學習環(huán)境、規(guī)劃學習途徑和通過通信網(wǎng)絡推動適應性學習資源，來實現(xiàn)從信息搜索到信息搜索的轉變，而通信網(wǎng)絡是世界各地的傳感器，能夠了解學習者的形象和特點。

二是與教育有關的各種數(shù)據(jù)和信息都將順利流通。數(shù)據(jù)分析是實現(xiàn)智能教育服務的基礎。教育信息化建設將建立一個收集和分析各類數(shù)據(jù)的標準模式，通過了解物理環(huán)境，認識到數(shù)據(jù)的趨同和空間傳輸，加強教育服務的組織能力，以打破時間、空間、內容和媒體方面的限制，并使教育信息能夠不受阻礙地傳播。

三是教育工作能實現(xiàn)智能化。在全世界的智能技術和高速通信環(huán)境中，所有類型的教育服務都可以在任何時間以任何形式方便、快速、有效和智能地提供和協(xié)調。

四是高質量的教育資源將按需提供。通過互聯(lián)網(wǎng)連接異地終端、教室，實現(xiàn)異地同窗或同步教學。區(qū)塊鏈技術、云計算、大數(shù)據(jù)分析、人工智能、智慧教育等促使教學進入到深度學習與個性化學習。智能時代的在線信息傳輸技術允許在整個過程中傳輸學習數(shù)據(jù)，因此，智能學習服務系統(tǒng)能夠對個人進行仔細分析，從而根據(jù)個人的具體需要提供高質量的資源和服務。

五是學習機會的均等供應將得以實現(xiàn)。在教育中應用信息和通信技術使人們能夠通過網(wǎng)絡交流享受高質量教育資源和服務，在這種網(wǎng)絡中，教育可以成為正規(guī)教育之外的日常生活的一個不可分割的組成部分，以實現(xiàn)“技術無處不在，學習無處不在”的平等。

（四）教師的角色的轉變

隨著5G移動互聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，未來基于云端的教學會越來越多被大眾所接受和使用。只要5G網(wǎng)絡可以覆蓋的地方就能享受來自頂尖教育專家的教學指導。教育在這一階段變得更加公平，教育資源的分配可能會打破地理上的限制。隨著云端方案的提供，傳統(tǒng)的教師教學也會發(fā)生改變，可能更多的學校會出現(xiàn)雙師課堂，主體的教學內容通過國家或者省市統(tǒng)一組織專家制作云端課程，而傳統(tǒng)意義上的教師可能會變?yōu)橹?，輔助網(wǎng)絡教學負責給學生答疑并指導后進生轉化，有更多的時間和精力來進行因材施教。

一旦5G+互聯(lián)網(wǎng)的教學模式得到普及，傳統(tǒng)意義的教師必然會受到沖擊，未來只有更加個性化的教師才會有更大的舞臺，而同質化的一些老師則會被技術和人工智能所淘汰。教師也將從傳統(tǒng)的一張嘴、一支粉筆、一套PPT的課堂授課教師轉向多重身份與角色。如：教學資源使用者，學會使用互聯(lián)網(wǎng)上的教學資源，利用資源進行教學、科研、分析，掌握學習理論，根據(jù)學習者的需求構建課程體系與知識框架，提高教學效果;同時，也可以是教學資源的貢獻者，每一位教師都可將自己的優(yōu)秀成果上傳至互聯(lián)網(wǎng)供他人學習與使用，實現(xiàn)“共建共享”;新時代研究者與創(chuàng)新者，探究“問題驅動”的創(chuàng)新教學模式，從新教學語境中出現(xiàn)的新問題出發(fā)，加強對新教學現(xiàn)象的研究，進而構建新的理論;批判型學習者與教學者，能夠發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，培養(yǎng)自己與學生學會學習與終生學習的理念與方法等。只有當一位老師具備了別人不具備的能力和知識時，他才會受到更多學習者的青睞。未來的老師就是在保證追隨時代主流的同時一定要讓自己變得與眾不同，需要不斷地學習、進步才不會被時代拋棄。

結語

5G時代將對目前的教育狀況和教育改革產生重大影響。利用5G通信技術和數(shù)據(jù)分析技術打通課內外的數(shù)據(jù)壁壘，促進線上線下課程的無縫融合。讓每個孩子通過教育獲得美好人生均需要不斷采用新技術，使學習者的學習從被動接受轉變?yōu)榉e極參與。5G是佳音，也是轉折，5G技術將給教育的發(fā)展注入新的活力。

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（責任編輯 賽漢其其格）

An Analysis of the Influence of 5G Era on Education

ZHOU Yan-fang

（School of Foreign Languages， Xiangnan University， Chenzhou 423000， China）

Abstract： With the issuance of 5G commercial licenses in various countries and the completion of the construction of 5G networks， the era of 5G has come. What impact will 5G have on education？ This paper analyzes the definition of 5G， the era characteristics of 5G and the influence of 5G on education. The era of 5G will certainly have a positive and significant impact on the inclusive education， teaching mode， intelligent education and the role of teachers.

Keywords： 5G era; Education; VR; MR; Impact