5G时代的教育场景要素变革与应对之策*

袁 磊 张艳丽 罗 刚

（1.广西师范大学 教育学部，广西桂林 541004；2.东北师范大学 信息科学与技术学院，吉林长春 130117；3.佳木斯大学 教育科学学院，黑龙江佳木斯 154007）

随着信息技术的快速发展，教育教学信息化的日益普及，创客、跨学科以及智慧学习空间的不断出现，学习与知识获取的途径逐步递增。作为信息化时代的学生，对学习内容的多样化、个性化、便捷化、游戏化的学习需求也日益凸显。

进入以智能手机为代表的移动互联时代，基于网络的教育活动与学习已日益普及与多样化。但受目前网络速率与技术等方面的限制，一方面，当前的教学环境，不能及时地为师生、生生的互动交流提供有效支持，教学资源多限于二维的文本、图像、声音、动画、视频等形式，而且较昂贵的流量费，使得学生在脱离Wifi 环境的情况下，不得不舍弃部分教学资源；学生的个性化、差异性学习需求也不能很好地得到满足，最终导致学习体验不佳、学习效果不理想。另一方面，虽然集体验、探究、训练、矫正、交流、创作、游戏等教育功能于一身的虚拟现实（VR）、增强现实（AR）等充满吸引力[1]，将其引入到教学过程中，也能够有效调动学生学习的积极性，提高学习效果。但由于VR/AR 的图像传播与处理，限于当前4G 网络的低带宽、高延迟，带来一些用户体验不佳。上述这些矛盾，我们可以概括为：教育信息化快速发展所需与4G 网络相对供给不足所带来的应用“矛盾”。

近年来，中国、美国、日本、韩国、欧盟等诸国大力推进5G 的研发，华为、三星、爱立信、诺基亚等技术与设备供应商以及科研技术人员，在5G 方面展开了大规模的研究和开发工作。eMBB（增强型移动宽带）、URLLC（超可靠和低时延通信）、mMTC（大规模机器类型通信），将成为5G 愿景中拟使用的三大核心应用场景。5G 大大丰富了网络连接的内涵，IP 多媒体子系统（IMS）的多媒体服务、车联网、公共安全和社交网络、物联网、智能城市、虚拟现实和增强现实，将成为第五代（5G）网络的主要特征[2]。今年4月3日，韩国比美国快一个小时左右，成为世界上第一个使用5G 商用网络的国家，三星首款Galaxy S10 5G 手机正式亮相。虽然“尝鲜”5G 网络体验的感觉没有想象那么完美，但毕竟标志着一个时代的开启。

5G 网络的诞生，不仅改变着我们的生活方式、工作方式和学习方式；而且，它将实现人与物、物与物之间的万物互联、 智能互联，一改以往1G 到4G时代人与人的沟通窘境。我们认为，5G 与大数据、云计算、人工智能等为代表的新兴技术的融合，必将引发教师、学生、学习资源、学习环境等教育场景要素的深刻变革，也将对教师的教育理念、教学方式等产生重大的影响；与此同时，也将带来教学内容和学习方式的重大转变，以满足“人人互联”时代学生各种的学习需求，为学生提供“无限”、舒服的网络学习空间、无与伦比的学习新体验，为学生的个性化、自适应、精准化学习提供有力的技术支持。

总之，5G 的应用，将不断丰富教育场景的维度，促进教育场景的变革，推动教育改革与教育信息化的进程。因此，我们有必要进行相关前瞻性的研究，从而为教育信息化2.0 的顺利推进，提出一些建设性的建议与思考。

一、5G 概念与技术特性

（一）5G 概念

第五代移动通信技术（5G），是4G 之后的延伸[3]。虽然LTE 仍处于相对早期的部署阶段，但该行业已经准备好迈向下一代移动通信的道路。下一代移动通信，通常在业界被称为第五代或5G。实际上，5G应该被视为一个平台，它实现与各类服务的无线连接，包括现有的以及未来未知的服务，从而使无线网络超越移动宽带。它将基本实现随时随地给任何人以及任何事物，提供快捷连接[4]。

（二）5G 关键特性

随着无线移动设备与服务需求的爆炸式增长，仍然存在一些4G 网络时代无法有效解决的挑战，如，更高的容量、更高的数据速率、更低的端到端延迟、大规模的设备连接、更低的成本和持续性的体验质量。而5G 将给我们带来更高的带宽、更低的延迟时间以及更大容量的网络连接，将给予我们随时随地、身临其境的爽快体验。这种体验依赖于5G 的八大关键特性，即峰值数据速率、用户体验数据速率、频谱效率、移动性、延迟时间、连接密度、网络能效和区域通信能力，如图1所示。

我们从图1可以看出，eMBB（增强型移动宽带）的峰值速率将达到10Gbps，某些情况下将高达20Gbps，频谱效率由1x 增加为3x，为三倍的关系，移动性将高达500 公里/小时，延迟时间低至1 毫秒，用户体验数据率达到100 Mbit/s，连接密度每平方公里将高达106，区域通信能力每平方米将达到10 Mbit/s[5]。

图1 5G 关键特性雷达图[5]

（三）5G 关键特性与应用场景的对应关系

5G 关键特性对大部分应用场景和应用领域来说，都是十分重要的。在不同的应用场景与应用领域，某些方面的关键特性表现得尤为显著。表1呈现了大规模机器类型通信（mMTC）、 增强型移动宽带（eMBB）、超可靠和低时延通信（URLLC）等三大应用场景[6]与八大关键特性的对应关系，以及应用领域中相对重要的内容。

表1 5G 关键特性与应用场景的对应关系

虽然教育应用的案例极少，但我们从4G 时代的网络教育、 移动或泛在学习发展与网络技术关系等视角来看，5G 的出现，犹如网络“超极高速公路”，无疑会对教育教学产生诸多的影响，而且这种影响已经显现。比如，2019年2月28日，华中师范大学第一附属中学尝试运用 “5G+全息投影技术+VR 技术”，实现了跨越武汉、福州两地的《光与通信的奇妙旅程》物理公开课，深受广大师生的好评。因此，我们需要充分关注与研究这种潜在影响与作用。

二、5G 支持下的教育场景要素之间的相互作用及关系

今天，在高度依赖网络的时代，基于网络环境的学习，不仅是“数字一代”学生（其实也包括一些青年教师）成长的主要方式，也是信息化教育场景中实现知识学习、人际交往、能力提升、陶冶情操等不可或缺的媒介。5G 技术支持下的教育场景，相比以往，教师、学生、学习环境、学习资源等诸要素之间的相互作用，会产生更加多样的演变，教与学内容也会更加丰富多彩。这里，我们不妨以情境认知理论、活动理论、 具身认知理论以及多模态话语分析理论等作为理论基础，深入分析5G 支持下的教育场景要素之间的相互作用及关系。

（一）相关理论依据

1.情境认知理论

情境认知认为，当学习发生在有意义的情境中，是最有效的，强调情境与学习者经验建立有意义联系，以促进知识、技能和经验提升。情境意识或情境化学习，已经成为有意义学习和促进知识向现实生活迁移的一个重要依据[7]。

情境认知揭示了学习的有效性离不开具体情境，无论这种情境是真实世界还是虚拟空间。5G 技术的应用，无疑为移动互联时代的学生创设了充满情境、 探究与互动的学习氛围，营造更为丰富的环境，有助于探究学习、项目合作学习以及创客学习等的开展，能够充分唤醒学生的主体意识，有利于激发学生的学习兴趣与好奇心，更好地培养学生发现问题、解决问题、团队协作、创新意识等能力。

2.活动理论

活动理论起源于康德和黑格尔的古典德国哲学，采用了马克思辩证唯物主义的活动和意识动态变化的观点[8]。活动理论是基于一种“社会—文化”“社会—历史”的理论视角，设计者通过它可以分析人类活动系统。活动理论认为，有意识的学习是从活动中产生的，而不是有意识学习的前导，它关注人类活动和意识在与其相关的环境情境中的相互作用[9]。活动理论是一个非常有价值的理论框架，为我们提供了另一种观察人类思维和活动方式的视角。

随着5G 技术在教育教学中的应用，可以充分应用网络中的各种学习资源（视频、音频及交互式学习平台等）与现有教学内容、活动进行整合，充分借助3D/4D 打印及游戏化学习元素（比如，角色扮演、教育戏剧）等，营造一个个“增强学生体验、帮助学生深度理解所学知识、 灵活运用所学知识、 解决实际问题”的学习环境，从而增强有效活动，优化学习过程。

3.具身认知理论

关于认知可以理解为“具体的行动”“有机体和环境以多种方式相互融合”，这种观点主要基于以下两点[10]：认知依赖于拥有不同感觉运动能力的身体所带来的各种体验，这些个体的感觉运动能力，本身嵌入在更广泛的生物、 心理和文化情境中。关于具身，一些人认为“具身”是指人的身体体验现象以及由此产生的心理表现； 另一些人则关注在非线性动力学原理下身体活动的组织。在具身认知中，一部分人强调行动对认知的重要性以及身体状态所起的作用，而另一部分人则更普遍地强调认知的基础作用，并将具身认知等同于情境认知[11]。

显然，5G“超极高速公路”一旦与VR/AR 等技术的融合，可以为学生提供一个个身临其境、近乎“真实”的认知、身体与环境有效互动的场景与途径，有助于教学活动、内容根据学科、目标（比如职业技能培训）及学生的不同需求进行动态多元的组合，能够有效促进教与学绩效的提升。

4.多模态理论

多模态理论的代表人物Kress 与Van Leeuwen认为，模态[12]不是关于“表象的绝对真理或非真理”，而是关于一个给定的“命题”（视觉的、口头的或其他的） 是否被表征为真实”。Kress 和Van Leeuwen 在《阅读图像:视觉设计语法》一书中，为描述视觉文本中的模态，提供了一个稳健的框架。他们在工作中，用此框架分析来自艺术、印刷媒体、儿童书籍、学校教科书和广告中的静态图像，以及三维雕塑、网页等功用。随后此框架又被应用到儿童绘本、三维空间、超文本，声音和音乐以及人的发型中。这个框架一直不断地扩展，以适应不同的符号学模式和媒体供给。顾曰国教授认为，多模态[13]为人类通过三个或以上诸如视觉、听觉等感官，跟人、机器、物件、动物等外部环境之间形成多种互动方式。多模态话语的媒体系统[14]，包括语言媒体与非语言媒体，非语言媒体又分为身体与工具、环境等非语言手段。

就此而言，5G 的到来，将大大改变媒体的格局与形态，让我们能够更好地把“文本、图像、声音、视频”等多模态的学习资源，作用于学生的“视觉”“听觉”“触觉”等多种感官，支持教师与学生、学生与学生、学生与学习环境、学生与学习资源之间的多模态互动，让学习过程充满新奇与乐趣。

（二）5G 技术支持下的教育场景要素之间的关系新审视

我们认为，教师、学生、学习资源、学习环境构成为5G 支持下教育场景的四大基本要素，它们之间是相互作用、相互影响的嵌套关系，如图2所示。

图2 5G 支持下的教育场景要素之相互作用

在网络越来越发达的今天，教师应是教与学活动的主导，不再是知识的灌输者；学生则是教与学活动的主体，不再是被动的知识接收者；教师的教与学生的学，将更多的以“VR 课程+AR 课程+游戏化课程”优化组合的学习资源作为载体。在5G 与大数据、人工智能等高度融合所创设的“VR、AR、在线学习、个性化学习”的学习环境中，我们可以更好地完成知识的对话、理解与整合，可以更多地进行跨学科问题探究，可以把教学活动与学习过程从传统课堂，拓展到更多的学习空间（如，博物馆、青少年学习中心甚至植物园等），可以实现虚实融合、自主/群体探究与移动网络关联学习等。

1.教师与学生之间的交互

5G 时代的教师与学生交互，将越来越成为教学活动的“主流”，虽然教学的最终目的依旧是促进学生的学习，但其重心不在于背诵与记忆，而在于使学生掌握“活的知识”、在于寻找知识关联、在于灵活运用所学知识以解决生活中的各种实际问题。可见，5G 时代下的教师与学生之间的交互价值，不再是单向的信息传递，而是一个采取线上与线下、虚拟与现实、静态学习与动态活动等相结合的多元方式，这种互动、交流不仅表现在师生之间的信息交互，而且需要体现在教师与学生个体、教师与学生小组、学生个体与学生个体、 学生个体与学生小组以及学生小组与学生小组之间的多向交互[15]。

2.教师与学习资源的交互

5G 时代学习资源无疑会更加丰富多彩，5G 的应用，也给教师提供了一个全新的学习场域，对于年轻教师来说，需要更多地通过网络平台、网络学习资源、网络交互（比如教师微信群）等获取具有价值的信息与知识，以不断提升自身的教学水平与能力。同时，也需要不断对现有的学习资源、教学内容进行动态设计、整合、调整与补充，优化已有的学习资源。从而更好地与学生的学习表现、学习进度、学习效果等对接，不断促进教师的教学效果。

3.教师与学习环境的交互

5G 时代的学校信息化环境会进一步提升，随着数字校园、智慧校园的不断推进，学习分析+大数据技术在学校中的不断应用，这种“智能化”的学习环境会有助于教师通过5G “超极高速公路”，开展灵活、多样的教学设计、了解教学信息与学生情况，动态化接受学生的反馈信息或掌握“学情”，分析学生对学习资源的需求，调整教学的进度，为学生提供有针对性的学习支持服务，以帮助学生更好地完成学习。

4.学生与学习资源的交互

5G 支持的学习资源会更多分布在云端、平台与相关节点中，这些资源也在网络中“流动”。作为“数字一代”的学生，他们对网络资源（尤其是视频、动画、游戏等）、网络社交等有着天然的亲近感。5G 自然地为学生寻找网络资源、进行网络交流，提供了更为便捷的条件。他们可以根据自己的学习需求以及个人喜好，自主选择适合自己的学习资源与学习方式。同时，一些智能化的网络平台/系统，也会根据学生平时的学习习惯、能力结构等差异，为其“智能化”地推荐、定制具有个性化的学习资源。

5.学生与学习环境的交互

学生在“5G+大数据+人工智能”联合打造的新型学习环境中，交互的形式也会越来越多样。这种交互会提供各种选择性，可以根据自己对所学内容的掌握情况及学习兴趣，选择符合自己的学习环境与场所。比如，对化学、物理等在常规实验室存在安全隐患的一些实验，学生可通过网络虚拟实验室进行反复操作、观察与分析；网络或智能化的学习环境，也会依据学生实验操作流程，对其提出实时的反馈与修正，帮助学生及时纠正错误，从而加深对所学知识的理解，获得别具一格的学习体验。

6.学习环境与学习资源的交互

学习环境的多元化，离不开多样化学习资源的支持，学习资源的运行也离不开学习环境的有力保障。前面提到，5G 的“用户体验数据速率”“延迟时间”等关键特性，以及网络分布式、社会性、情境性、开放性、复合性的学习资源[16]运行等特征，成为5G时代丰富网络学习资源的保证，这种不断生成着的资源，成为正规课堂学习的补充，也是满足学生个性化需求的保证。所以，学习环境与学习资源的交互会成为连接正规教育与非正规教育的一种新形态。

三、5G+教育场景带来的要素变革

（一）教师教学走向智能化

1.由教师向“超级教师”转变

5G 时代的到来，将极大地扩展教师在课堂上的教学能力与组织能力，为教师带来诸多便利。特别是随着智能技术的渗透，我们身边会出现机器人助教，可以帮助教师分析学生的表现，精确捕捉学生的学习状态，为每一个学生制定个性化的学习计划，推送个性化的学习内容，有效优化学生的学习过程。借助于“5G+AI+大数据+学习分析”，可辅助教师从传统的一般教师“升级”为“超级教师”，这种“超级教师”会进行学习分析、会与智能机器人协同工作。

2.教学方式的转变

5G 时代会对教师已有的知识与技能带来越来越多的挑战。进入5G 时代，会重新定义知识的获取与分享方式，知识不再是教科书的内容，也不再是真实空间中的实验室，它更多地“存储”在网络时空中，“数字一代”的学生通过百度搜索方式，可以快速查找、关联到所需信息与知识。同样，教师也不再是“知识的权威者”。当下的学生已经改变了，如果我们的教师依旧用昨天的方式去看待、培养今天的学生，就有可能让学生失去明天。所以，5G 时代的教师，应该转变以往的教学习惯与方式，实现从单一的知识传授转向如何综合运用多元的学习环境或情景，尤其是多样化的网络学习资源，从而让5G 时代的教学充满灵性。

3.教师教育理念的转变

教师的教育理念，一般泛指对诸如教育目的观、教育实践观、 教育对象观和教育课程观等关于教育过程问题的理解[17]。5G 时代带来的不仅仅是优质的信息化环境、网络“超级高速公路”，更多是一种全新教与学方式。这对教师（包括学校管理者）提出了许多新的课题，其中，教师教育理念的转变，是有效利用包括5G 在内的信息化技术的前提。所以，教师需要不断更新自己的教育理念以适应5G 时代教与学的新需求。这种变革需要一个过程，需要国家进行顶层设计，需要与现有的教师信息化能力提升工程等配套。

（二）学生学习趋向自主化

1.学生的学习变得更加自恰

不管用与不用，技术都是客观存在的，它都将真真切切地改变学生周围的一切。5G 时代的来临，会使学生的学习由繁化简与更加自恰。唾手可得的网络信息、丰富的数据资源，VR、AR 等技术的成熟，为学生的自恰学习提供更加便捷舒服的学习环境，有利于激发学生学习兴趣与潜能，为学生的探究质疑与批判性思维等的养成，提供了有力的技术支撑。

2.为学生提供多种学习选择

5G+语音识别等技术的融合与发展，为教与学提供更广阔的空间与更好的互动体验。比如，学生可以通过与“天猫精灵”方糖智能音响对话，以互动游戏的形式学习故事、古诗、英语等；学生可以在超稳定和低时延的5G 通信应用场景支持下，对学习有一个全新的感觉，可以进行多种资料、路径、方式的选择，以更好地发展自己的专长。

3.有利于实践能力等的提升

实践能力是个体运用已有知识与技能解决实际问题所必备的生理和心理特征总和[18]。情境实践能力是实践能力的四个基本要素之一，大规模机器智能+5G 通信应用场景，为未来学校与课堂创设了更多有趣的虚拟学习情境。学生可根据自身能力以及当前需求，在教师的辅导下，聚焦感兴趣的问题，设计与提出解决问题的方案，在与学习同伴的交互中，一边学习思考、 一边动手实践，从而给学生自我动手、实践能力等的提升，提供更多发展空间。

4.促进学习共同体的形成

学习共同体是为完成真实任务或问题，学习者与其他人相互依赖、探究、交流和协作的一种学习方式[19]。共同体的形成源于彼此互通的信仰、目的、意识与情感，共同体的维系与共同体成员之间的沟通联系相关[20]。5G 增强型移动宽带应用场景的网络效能、区域通信能力等特性，将为教师与学生、学生与学生搭建一个更为畅通的相互沟通、 交流与协作的大场域，基于这种大场域丰富的互动及问题探究，不断促进着更多学习共同体的发育与形成。

（三）学习环境日益丰富化

正如前述，最有效的学习环境是使用混合模态对语言和非语言知识的表征[21]，即要充分发挥学生眼、手、脑等多感官的认知与协调能力，通过意义建构，更好地理解所学内容[22]。因此，为学生构建一个以充分调动人体各个感官参与、促进学生持久学习、提升学习效率的学习环境，成为当前教育的一个重要课题。5G 的三大应用场景、八大特性，为构建更丰富、更具有实操性、更接近真实世界、多感官参与的学习，提供强有力的技术支持，可为学生创设一个自恰、自主、体验、探究、合作与交流的学习环境[23]。

1.VR 学习环境仿真化

近年来的实践证明，在教育中使用VR 可以提高学生的学习成绩和表现，可以使抽象符号阐述清楚，进而支持和推进教育过程[24]。在VR 打造的仿真世界中，能够将抽象的知识变得形象、生动，学生可以近距离“触碰”比如微观世界中的生物，帮助学生的理解与消化，充分激发学生参与学习的热情，使学习充满乐趣，并有效提高知识的传递与获取效率。

同样，Oculus Rift、HTC Vive、 三星Gear VR、谷歌Cardboard 等，也为我们的教与学提供了身临其境的全新体验[25]。VR 对图像、视频的要求非常高，带来存储容量的大幅增加，4G 网络尚不能满足VR 使用的需求。而5G 毫秒级的延迟时间、用户体验数据速率等特性，将打破VR 的技术壁垒，有效解决VR 等所面临的网络性能问题，满足VR 对数据的传输要求，支持4K 乃至8K 的分辨率，实现多个设备连接，并将眩晕感逐步削弱或消除。可见，“5G+VR”应用可把真实环境与虚拟环境的实时同步变为现实，将虚拟场景可视化，为学生创设一个实时互动、 触手可及、更富有趣味与真实的学习环境。

2.AR 学习环境具体化

AR 是VR 的延伸，可以清晰地看到真实世界中的虚拟现实形式[26]。AR 介于虚拟现实和真实现实之间，能够将虚拟世界和真实世界相结合，搭建一个跨越现实与虚拟空间的桥梁，构建一个教师与学生都能投入其中的学习环境[27]，也符合情境认知理论所强调的情境意识，可以不断激发学习者的好奇心，增强学习者的兴趣[28]。比如，谷歌的Google Expedition AR，涵盖中小学生的化学、物理与生物等科目，有助于学生深入理解那些晦涩难懂的内容，有利于知识的长时记忆存储，增强学生的学习体验。这与杜威实用主义所强调“做中学[29]”观点相一致。比如，美国弗吉尼亚理工大学将AR 应用到力学教学中[30]，学生在AR 学习环境中有更多的控制权，可以灵活运用场景中的“工具”，这与“学习是一种真实情境体验”的建构主义观点相统一[31]，证实了AR 应用到教育环境中确实会产生学习效果[32]。

可见，5G 为AR 渗透到各类教育场景或学习空间提供了更好的应用空间，“5G+AR” 将成为知识载体的一种新方式，能有效改善传统学习中书本知识的抽象获取方式和思考途径，深度理解自然界的运动和发展规律，有助于学生对学科知识点进行整体把握和建立与相关学科相交叉的个人知识网络。

3.在线学习环境优质化

随着信息技术的飞速发展，学习的发生不再只限于学校范围内，在线学习将成为学习知识的主要途径之一，正逐渐成为传统教育的重要补充，以满足随时随地产生的学习需求。目前的在线学习由于地理、时间或其他限制，无法为学习者提供动态重组、多模态的学习资源与环境[33]。在线学习环境的优质化，成为5G 时代的一个现实问题。相关学习与认知理论为在线学习提供了具体描述学生行为模式和潜在认知过程的方法，在线学习环境有利于学生的自主学习、合作学习与个性化学习的实现[34]。我们认为，在线学习环境的可视化是优质化的方向之一，它克服了书面文本和静态表示的限制，不仅以文本、图形、图像、声音、动画、视频等多种方式传递信息，而且更加吸引学生的注意力与具身感[35]。

另外，当前的流量资费、网络传输延迟、反馈不及时以及偏远山区还没有实现网络全覆盖等问题，一直影响在线学习的推广与普及，限制了在线学习的功能发挥。5G 时代会逐步实现网络全覆盖，网速更快、资费更低、信息传递速率更高，将使得在线学习环境更为优质，助推在线学习的快速发展。

在5G“超级高速网络”中，MOOC 等学习资源、课程学习会更加流畅，即“5G+MOOC”会产生新的叠加效应，不仅提升着在线学习的内涵，也为偏远山区的学生接受优质教育、解决教育资源分布不均衡、跨越“教育鸿沟”等，带来更多的可行途径。

4.个性化学习定制化

随着网络与技术的发展，定单式学习、按需式学习成为如今越来越多学生的首选。个性化学习的价值，在于选择和使用满足自我需求的学习材料，并对自己的学习及过程拥有控制权和所有权，使得学习变得更投入、更有动力[36]。

基于5G 特征所建构的个性化学习环境，遵循多元智力理论所强调的尊重个体差异性[37]。把对学生的基本特征分析，作为实现个性化学习的起点，通过眼动仪、面部表情识别、心电图、肌电图、脑电图等，对学生的眼动数据、脸部表情数据、心理状态数据、脑部状态数据进行搜集与分析，有助于全方位地了解学生的注意力类型、媒体偏好、学习兴趣、心理状态变化、学习风格等基本特征[38]。通过分析与整合学生的学科成绩、学习偏好、学习态度、行为方式、生活习惯、游戏时间、笔记情况、注意力持久度等学生成长记录数据，在尊重学生个体差异的情况下，为学生推送与其认知特点相符的个性化学习内容，提供即时反馈并对学生进行精准指导，以满足学生的个性化学习需求，最大限度地挖掘学生的潜能，增强学生学习的经验和阅历，这正是今后个性化学习走向定制化服务的要义所在。一句话，5G 时代的学生下定单、定制学习内容，会越来越成为一种常态。

（四）学习资源更加多元化

无论是面对面的交流，还是借助于信息化手段的网络交流，都要通过视觉、听觉、嗅觉等感官通道、以言语、表情、手势、文本、图片、视频等信息呈现方式来获取和交换信息[39]。已有的研究表明，多模态效果在大多数场景下要优于单模态效果[40]。因此，学习资源是教育场景中必不可缺的要素之一，学习资源在课前、课中、课后三个阶段都要为教师与学生提供有力的支持。随着网络技术发展，如今学生对多模态学习资源的需求逐渐增多。5G 时代的到来，将助推MOOC、VR/AR 课程以及游戏化教学等的进一步发展，以满足学生对新兴学习资源的需求[41]。

1.VR 课程情境化

近年来，VR 技术已经广泛应用到K12 教育、中职教育、高等教育等教育领域之中，比如，“VR+汽车维修教学”“VR+室内设计教学”“VR+化学教学”“VR+语文教学”“VR+科普教学”等VR 课程，能够增强学习的趣味性，缩减学习的时间，提升学习效率，降低学习成本。同时，VR 课程也被视为一个教育培训和评估比较有效与可靠的方法[42]。

在5G 网络的支持下，4G 网络数据传输速度与大脑反应时间不同步的延迟问题，将得到有效解决。VR 课程作为未来的学习资源，将迎来全新的发展机遇。比如，当讲授远古生物的时候，要提到恐龙这种生物，由于恐龙已消失，我们无法带学生们去动物园观看。而书本上有关“体长、臀部高度、头高、体重”的文字描述会让一些学生感觉茫然，难以在头脑中构建“霸王龙”等的形象。而基于情境认知、具身认知理论[43]的“5G+VR”远古生物课程，可为学生创设一个白垩纪晚期霸王龙生活的学习情境，将霸王龙的相关知识以各种活动、任务或项目的形式，呈现在虚拟的学习情境中，有助于情境学习的开展。学生通过所创设的身临其境般情境中进行协作、反思与实践，全方位地了解霸王龙的体长、头高等信息。学生甚至还可以俯身“测量”霸王龙的大脚印，从而充分调动学生的参与性。在教师指导与实时反馈下，学生在这种情境学习过程中，思维与行动能力均会不断提高，逐渐由一个学习新手转变为一个学习老手[44]。

2.AR 课程具象化

近年来的研究表明，从增强故事书到教育中辅助智力障碍人士的工具，以AR 形式呈现的教育内容，被证明是有效和吸引人的[45]。比如，涵盖初中、高中各个阶段的化学学习课程的Elements 4D，学生可以亲自尝试实验室中未能完成的相关实验，通过虚拟试剂的添加，可近距离感受实验过程。使用AR 进行学习的效果，要好于常规的学习效果[46]，能够有效提升学生的动手能力，可以有效促进学生之间的协作学习与探究活动开展。

“5G+AR”课程，将为学生在学习过程中提供基本的认知工具与学习情境。比如，在地理课上，师生将一同“步入”浩瀚无垠的宇宙之中，近距离地感受我们赖以生存的地球； 教师为学生讲述地球的自转过程，使学生以更直观的形式理解昼夜更替与地球自转的关系，以及时差与地球自转的关系。在生物课上，教师可带学生一起“走进”植物园，为学生讲述草本观叶类、木本观花类、草本观花果类以及藤本观花果类的差异。可见，“5G+AR”课程为学生提供戴尔经验之塔中“直接的、有目的经验”与“实地考察”等情境体验，让学生具身其中，学在其中，乐在其中。学习的趣味性、主动性大大提高。

3.游戏化课程趣味化

近年来，国内外一些教师依据学生对游戏的好奇心，选取游戏作为教师与学生沟通的媒介，以游戏化的方式开展学科知识的学习[47]。不仅激发学生的学习动机，而且可以提高学习的积极性与参与性，培养学生解决问题的能力，提高了学习效果，让学习变得更精彩。比如，VR-ENGAGE[48]是一款融合许多冒险游戏元素、高度互动的虚拟现实游戏，它比非教育游戏应用更有动力和乐趣，深受学生喜爱。River City是教育与游戏相结合的成功案例之一[49]，它以游戏化的方式增加学生的见识、 提高科学素养与解决问题的能力，切实掌握科学研究的必备过程，使学生体验到学习的成功与快乐，增强自信心。因此，游戏化学习成为当今教育领域研究的热点。

如今的学生从小就接触各种数字化游戏，我们需要将游戏元素及机制带入到学习中来，丰富学生的学习体验[50]。5G 与游戏与课程的结合，会提供全新的技术支持，充分发挥游戏化课程快速、高效获取知识的优势。因此，5G+游戏化课程的设计，将以充分考虑学生认知、身体与环境[51]的相互关系以及学生的个性差异为重点。注重学习环境的设计、学习动机的设置、学习内容的选取、学习工具的支持，并将宝藏、奖励、随机惊喜等游戏奖励元素加入进来。进而充分调动学生的视觉、听觉、触觉等多种感官，在游戏化的情境中将文本、图形、图像、声音、动画等多媒体信息与AR、VR、3D/4D 打印等技术相融合，增加学习过程的具身感，实现多模态学习与互动，以充分发挥学生的主体性和进行探究学习。

四、5G 教育应用场景的新审视与对策思考

（一）智能手机在教学中的地位再审视

对于智能手机，一些教育界或社会人士可谓爱恨交加，争议不断。智能手机能否进入课堂或正规学习场所？智能手机能否成为教与学的辅助工具？随着5G 时代的来临，这些问题值得我们再审思。

事实上，近年来智能手机功能的日益完善和移动网络带宽、速度的不断增加，学习类APP 应用在逐渐增多，智能手机已然成为学生学习、交流的重要工具[52]。比如，清华大学的“雨课堂”就是一个以面向高等教育领域为主的网络教学工具，雨课堂中的“不懂”课堂测验、“手机课件”“弹幕式”互动等功能，符合大学生学习的需求。课下，教师通过雨课堂为学生推送语音、课件与视频等资源，便于学生预习；课上，教师与学生则通过雨课堂开展交流与反馈[53]。一些实践表明，雨课堂在一些课程中的实际运用，搭建了课堂内外的沟通之桥，使课堂互动一直在线，大大提升了学习体验，有助于学生的自主学习[54]。

正如前述，5G 在 “用户体验数据速率”“区域通信能力”“延迟时间”等方面进行了极大优化，可以使学生拥有更好地学习体验。可以这样说，在5G 时代的教育应用场景中，以智能手机为载体的移动、交互、体验式学习，将成为“数字一代”学习者的主流学习方式。通畅的信息“超极高速公路”与“云端一体”的资源及环境融合，不仅可以帮助学生随时获取所需的资源，而且可以随时获取教师的指导与反馈，还可以与同学进行互动交流，大大活化课堂教学，提高学习效率，促进学生的自我发展[55]。正因为如此，我们需要重新审视智能手机的学习功能，需要分类、分层指导与管理，而不是一味说“不”。

（二）教育CIO 将成为5G 时代的“VIP”

有学者认为，党的“十九大”是教育信息化1.0转向教育信息化2.0 的分水岭[56]，我们目前正处于教育信息化2.0 时代的初级阶段。5G 的到来，将加速教育信息化2.0 的进程，但5G 时代的教育信息化建设，也将面临着大数据的困惑，即学校的教学、科研、管理、社会服务都产生了海量的数据，如何将这些数据有机整合[57]？ 这就需要我们从战略高度进行规划，在学校专设管理学校信息系统的教育CIO。

20世纪90年代中期，CIO（首席信息官）产生，作为公司的最高信息技术执行官和负责管理信息技术职能的领导，通过监督公司的信息资源，具有为公司的信息技术创造愿景、 重新设计和实现战略发展之功能，并最终创造业务价值[58]。正如前述，5G 时代将实现万物互联，5G 支持下的教育信息化2.0 建设，教育CIO 要从“幕后技术人员”转变为负责管理与利用技术为教育业务提供价值的“创新者”，需要与信息系统的基础设施和战略相匹配。

我们认为，5G 时代的教育CIO 具备为学校信息化战略做出贡献的重要职能，赋予业务流程创新与设计能力，管理和证明IT 成本的专业知识，较强的沟通、谈判与协调的能力等重要特征[59]，能够领导、部署技术的工作与业务，整合学校的教学、科研、管理、社会服务等数据，促进学校信息化建设工作的顺利开展。所以，我们必须以教育CIO 为抓手[60]，充分发挥教育CIO 在学校信息化建设中的重要作用，实现IT 基础设施规划、战略技术控制、IT 架构管理、IT标准制订等功能，重新规划学校的信息化的管理环境，确保学校信息化建设的顺利开展，从而使教育场景中的学习环境与学习资源达到最优化。

（三）教师在5G 时代“技术准备度”值得研究

智能化社会的发展要求学生具备更高的信息素养，如计算思维、编程能力与人机协同工作的技能[61]，而教师的信息素养水平更深刻影响学生信息素养能力以及学生的全面发展。面对5G 时代的挑战，教师的整体“技术准备度”成为一个严峻的现实课题。《教育信息化2.0 行动计划》提出了“大力提升教师信息素养”的要求，并将“人工智能”等新信息素养内容纳入到教师信息素养的提升体系之中[62]。5G 时代的教育场景复杂多变，对教师的信息素养提出了新的要求，除了必备的传统信息素养之外，还赋予了教师信息素养全新的内涵，即数据素养、网络素养、人工智能素养、研究素养、元素养[63]以及媒介素养等。

目前，教师的信息素养水平参差不齐，大部分教师不具备高阶信息素养，而现有的教师信息素养培训大多流于形式，培训方式单一，效果不佳。5G 时代的教师信息素养培训，应该充分考虑教师作为学习者的特征，关注教师的学习需求，将信息素养的培训内容以“初、中、高”三个层次逐级开展，以满足不同信息素养层次教师的学习需求。培训方式应多元化，采取大数据支持的“课堂+MOOC+APP+社交媒体”等线上与线下相结合的混合培训模式； 应在对教师的信息素养水平做整体评估的基础上，以个性化推荐为基本培训思路，让教师在“培训菜单”中自我选择学习的内容和进度，从而切实提升教师的信息素养水平。

（四）5G 时代的MOOC 建设与应用

MOOC 是一种基于网络与移动技术的在线学习形式[64]，MOOC 因其免费，不受时间、地点和参加人数限制，可以在任意设备上随时随地开展学习等特点，而深受广大教师与学生的喜爱。但MOOC 也显现出高注册率、低完成率的尴尬局面，教师不能全面了解学生的个性特征，不知道学生在学习中遇到哪些问题，反馈不及时，学生学习进度缓慢，师生之间缺少或没有互动，学习体验缺失。在4G 时代，这些问题一直没有得到有效的解决。

有研究表明，如果电子学习环境具有良好的设计，并且能够实现面对面的交互，那么这将促进学习的参与性[65]。由于5G 在延迟时间、连接密度、区域通信能力等方面的优化，5G 时代的MOOC，将以混合教学模式的形式存在，我们可以把混合学习和翻转课堂有机结合起来，更加注重学习交互与深度学习，真正实现MOOC 所倡导的“以学生为中心”的个性化学习，成为传统教学的有效补充。

我国知名的“中国大学MOOC、好大学在线、学堂在线”[66]等现有MOOC 学习平台，可通过精心设计的APP 等，让智能手机成为最主流的MOOC 学习工具。可以预见，5G 支持下的MOOC 功能将更强大，学生可以实现手机端视频内容的关键词查找、 同伴互评作业、与教师或同学实时互动交流；教师也可随时查看有关自己的教学数据，不断自我反思、达到自我提升。这种“5G+MOOC”将有效提高学生的保持率，从而助推终身学习和个性化学习的发展。

五、结语

网络是智能化时代的重要载体，但目前的网络并不能满足我们对无线传输以及流量的要求，提升传输技术的实际效果是5G 网络技术最重要的目的[67]。5G网络为我们带来的不仅是网速的提升，而且还促进智慧城市、智慧医疗、智能家居、智慧交通等应用场景的进一步发展。

5G 的用户体验数据速率快、 延迟时间低等特性，将使VR、AR 等的体验更加舒适，区域通信能力特性将实现教育场景众多设备实时互联、 师生之间的广泛互动与交流。同样，5G 对于教育场景的变革将会产生巨大的影响。VR 课程、AR 课程以及游戏化课程，将成为5G 时代的主流学习资源，“5G+AI+大数据分析”等，将引领未来教学形式、教学内容的变革。

目前，现有的VR 课程、AR 课程大多存在内容缺乏完整性与系统性等问题。所以，面向5G 时代，研发涵盖教学目标、教学重难点、教学内容、课后练习与评价等教学环节的VR 课程、AR 课程、 游戏化课程，显得尤为重要。与此同时，我们应该慎重考虑如何在教学中合理使用智能手机、选用学习类APP，如何突显教育CIO 的作用，如何结合各个学校的实际情况有针对性地对教师开展信息素养培训、 构建5G 时代下的教师信息素养评价指标体系以及研发功能齐全、符合学生需求的MOOC 手机端平台。这些均需要业界充分关注并加以解决，以充分应对5G时代教育信息化发展之需求。