5G+教育：自适应学习理论下的在线教育学习空间重塑研究

邵率

摘   要：5G技术的到来使得在线教育可以取得突破性进展。我国位于5G技术研发及应用的第一梯队，充分、合理利用该技术加速发展教育事业，是当前教育技术研究领域关注的热点。它可以在有限的时间内给学习者更丰富的体验，同时，学习者会得到一个更加高效的、更利于自身发展的学习空间。文章对此进行了详细分析。

关键词：第5代通信技术;自适应学习;在线教育学习空间

第5代通信技术（5-Generation）已经进入商用元年，我国在5G技术上已经处于第一技术梯队。2019年6月6日，工业和信息化部正式宣布发放5G运营牌照，我国正式进入5G时代。随着5G商用牌照的开启，各行各业也都将面临着产业升级与技术革新。我国掌握着全世界最好的5G频率，覆盖了低频、中频、高频中所有最优质的频段，这是我国在综合国力、技术创新能力等方面的具体体现，也是为全世界人民贡献出中国智慧的具体体现。随着5G技术的发展，我国的教育现代化也会加速发展，5G技术与教育的不断融合，一定会为我国教育教学创设出更加科学、高效的智慧学习环境。

1    移动在线教育的发展历程

移动通信技术不断发展，从“大哥大”的1G时代步入以GSM技术为代表的2G时代，2000年走进了可以实现多媒体应用的3G时代。在3G时代，通过广播、电视及各大门户网站访问、学习课程，并利用手机的飞信、QQ等应用进行在线讨论，这种学习模式下，学习资源相对匮乏、数据吞吐量无法满足学生要求、平台间兼容性不强等问题都成为在线教育的一大壁垒[1]。2010年为4G元年，短视频爆炸、移动互联网应用爆发、移动在线教育系统如雨后春笋一样映入眼帘，个性化定制的直播课程变成现实。

从1G到4G技术，对移动在线教育的变革影响越来越深刻，但人们对教育者或者说对移动在线教育的要求不仅只满足于得到个性化的课程服务，更多的学习者希望得到更为丰满、高效的学习体验;更多的家长希望孩子得到除了所学到的知识技能以外的更加全面的、高素质的能力培养。因此，在新的时代背景下，移动在线教育要求教育者在为学习者提供个性化服务的基础上，能够提供给学习者与其能力相匹配的学习环境，并引导学习者正确地选择学习方法，将移动在线教育的课堂重心也回归到学生中，将学生从电脑屏幕、手机屏幕前面解放出来，建立全新的学习空间。5G技术的出现，将为实现上述目标提供了技术支持条件。第1代移动通信技术（1G）到第5代移动通信技术（5G）的各代发展情况如图1所示，它们对移动在线教育的支持情况如表1所示。

2    5G技术下自适应学习理论的发展

2.1  自适应学习基本理论

1983年，中国科学院心理研究所认知心理学家朱新明教授首次提出“自适应学习”理论，并在《人的自适应学习—示例学习的理论与实践》一书中，对人通过实例学习获取知识与技能的信息加工过程作了阐述。自适应学习就是学习者在考察具体实例和解决问题的过程中，通过积极的思考和操作获得知识和技能的学习。自适应学习理论将学生所要学习的知识与规则通过示范、案例等方式结合具体的情境呈现出来，学习者获取知識的途径不再是教师的传述，而是自我的建构。目前，自适应学习理论与人工智能相结合，并广泛用于包括教学内容、教学评价、学习者分析、学业预警在内的教学与学习的全过程[2]。它希望学生可以在老师与技术的帮助下，找到适合自己的“学习”，逐渐发展与建构出属于自己的知识体系与方法，将课堂还给学生。这不仅是传统教育形式要解决的问题，而且也是在线教育要解决的问题。

2.2  5G技术推动自适应学习情境化

自适应学习需要能更加真实地为学生创设学习情境，弥补学习者在建构知识结构时对任务以及范例理解不具体、不清楚的短板。5G的诞生让移动通信的价值全面提升，基于5G的研究催生出了3大核心业务场景：首先，是eMBB增强型移动宽带，简单来说，就是大带宽。5G的大带宽让直播技术可以更上一层楼，不仅可以为用户提供4 K，8 K的高清直播，而且让VR，AR直播成为可能。其次，是uRLLC超可靠和低时延通信。5G提供低时延通信的时延低于1 ms，可以为学生创设一个近乎真实的学习情境。最后，是mMTC大规模机器类通信，也就是海量物联。如果说1G是数据的启蒙、2G是数据萌生、3G是数据催化、4G是数据的发展，那么5G就是数据的融合[3]。5G利用移动终端作为数据节点接入实验设备、VR终端以及教学管理系统，进行教学互联。

在结合自适应学习理论进行移动在线教育设计时，要抓住5G的技术优势，紧紧把握围绕学生的认知水平，建构出学生所需要的学习情境。首先，针对发现学习，可以利用AR技术帮助学习者对现有的事例与实验数据进行标记，协助学习者更好地从标记的信息中发现客观规律。其次，在进行解释学习时，借助硬件产品帮助学生在虚拟的环境中，将学习材料中给出的规则凭借自己的理解进行还原，并建构出学习者对其解释、总结出的概念，在不断地修改与完善中建构知识体系。在进行案例与操作学习时，可能基于在线学习的壁垒，无法进行实操，但结合VR与VR直播，教师可以辅助学生在固定的环境下，进行对学习内容的实际操作或考察，教会学生认识世界或解决某种生活中的问题。比如2019年的北京世园会便采用了5G+VR的技术，世园会园区内的无人机通过5G传输技术把世园会的面貌实时传送到场馆内，观众可以佩戴VR眼镜直观地通过视觉听觉感受到世园会全貌。此项技术一旦成熟，不仅可以用于远程教育，而且对特殊人群教育以及解决教育公平问题都有着重大意义。

2.3  5G移动在线教育应用场景

基于自适应学习理论应用于移动在线学习的新构想，可以设想如下教学场景：

场景一，在小学二年级学生在线学习认识图形有关知识时，在线课程由于其课程的自由性与成本的问题，无法为学生提供相应的教具。因此，可以借助VR技术，通过VR眼镜或其他智能设备，将学生置于有虚拟教具的虚拟设备中，加入教师的指导，可以帮助学生弥补空间想象能力不足的问题，循序渐进，加以训练。

场景二，实验操作训练一直是移动在线教育的短板，如学生在进行化学实验训练时，由于传统在线教育无法为学生提供适当的实验材料而仅依靠着视频+讲解的方式，这不利于学生熟练掌握实验技巧，也不利于学科素养的发展。同样，借助VR的虚拟实验台，学习者可以真实地感受到实验场景，可以自由感受化学的魅力，可以进行在现实生活中不可能亲自体验到的实验项目（如三硝基甲苯的合成），实现高效、高质量的学习。

场景三，学生在认识自然的过程中，可以借助VR+AR的方式。AR技术可以为学生看到的现实世界提供合理的解释，当学生想要深入学习时，选择进入VR课堂，这种方式突破电脑、手机屏幕的限制，打破物理空间的壁垒，将学生带到大自然中，给学生近乎真实的体验。在沉浸式的体验过程中，在线授课教师要给予学生引导，鸟语花香中不仅能学习科学知识，也能创设意境，感受文化经典，而且是促进学科融合的新尝试。

3    5G技术条件下的学习空间重塑

自适应学习理论的持续需求促进了5G技术与教育的深度融合，同时，为移动在线教育提供了新思路，这也意味着移动在线教育与传统教育的双向互联也必将打破传统的学习空间界限。特定的时代赋予了传统学习空间的特殊意义，但随着学习者期望的不断提升与学习能力的不断发展，传统学习空间在空间利用率与学习模式上都出现了诸如不够灵活、不便交流、过分依靠教师传授知识、科技元素较少、效率较低等问题，学习空间亟需经历一场重塑与变革。

虚拟的学习空间为学习者建构自己的知识体系提供更多的可能。学习空间不应该只是学习者学习的场所，还应包含教学资源、学习伙伴、教师或指导者等诸多因素，良好的学习空间不仅要提高学习效率与学习质量，还要关注师生交互、同伴关系等对学生发展的影响，而5G的出现解决了这一大问题。

3.1  5G加速智慧校园建设

校园学习空间由正式与非正式学习空间共同组成，学习行为无处不在。随着智慧校园建设的不断深入，校园也慢慢地关注教师和学生这两大主体。在教学上，新时期的智慧校园会更加关注校园内的学生行为与学生成效，对学生的学习行为进行分析，并给家长、老师及时反馈，帮助家长了解学生情况，帮助老师更加个性化地设置教学目标与学习任务。

在双师课堂的基础上，VR技术可以帮助学生打破传统教室的限制，大山的孩子可以走入城市，感受城市的喧嚣;城市的孩子可以进入大山，感受山村的静谧。除此之外，智慧校园的建设不应回避在线学习的问题，学校有义务将学生的学习情况如实反馈至家长端，家长也有权利将学生的学习数据自行处理。本研究做到线上线下的内容有机结合，在课堂内外无缝切换，运用不同的教学方法来提升学习体验，打造混合学习空间。

3.2  5G助力家庭教育体验

现阶段，孩子大部分的家庭学习来自于父母、家教、辅导班与在线教育。基于5G技术，学校以及教育机构可以针对学生作业进行一对一的辅导，学生的问题可以第一时间得到解答，学习趋于自主化。

3.3  5G带动全人教育发展

全人教育是“以社会为本”与“以人为本”两种教育观点的融合，注重社会价值的同时，尊重个人发展，是理想的教育理念。5G让万物互联成为可能，受益于通信、计算以及垂直行业相互融合带来的乘法效应。大数据的充分应用，使社区可以与学校、家庭深度融合，学习者拥有自己的ID，关注世界上的一切事物。万事万物又可以通过5G网络向终端进行反馈并记录用户的关注方向，基于此对学生进行个性化分析，辅助学习者做学业规划。

总而言之，自适应学习理论推动下的5G与教育融合发展为家庭学习空间提供了更好的教学體验与互动体验，为学校提供了数据的强连接与分析，更便于学校因材施教地进行部署;为全人教育提供了更加有效的路径。

5G教育学习共同体是一个多元、高效、优质的教学共同体（见图2），但也有很多的问题亟待解决：首先，技术的过分运用一定会降低部分支持传统教学模式教师的成就感与职业热情，要在新技术与旧观念之间找到平衡与突破。其次，虽然5G的数据更为安全，但大量的数据上传到云端且与社会各个接口共享，必然会为云端治安带来挑战，也会带来一系列科技伦理的问题，需要运营商、企业、政府与社会的通力合作，绿化云端环境。最后，学习环境的过分开放会导致学习者的认知负荷加重，需要教育者为新阶段的教学工作制定新的标准与新的目标，在保证教学资源充分开发利用的基础上，降低学生的认知负荷，提高认知速度。

4    结语

5G技术为在线教育提供了新方向，注入了新生命。在线教育的空前崛起必将为学习空间与学习结构带来新的改变。我国5G技术虽然处于全球领先水平，但在其他方面仍受到技术的制约，科研强国之路还有一段距离要走。要把握5G技术应用的先机，大力发展5G与教育深度融合，推进教育教学改革，促进全人教育的发展。

[参考文献]

[1]佚名.4G元年在线教育迎来爆发期[J].中小学信息技术教育，2014（1）：5.

[2]李家乐.浅谈人工智能与电子信息技术在教育中的应用[J].教育现代化，2019（38）：243-244.

[3]兰国帅，郭倩，魏家财，等.5G+智能技术：构筑“智能+”时代的智能教育新生态系统[J].远程教育杂志，2019（3）：3-16.

Abstract：The arrival of 5G technology can make breakthrough progress in online education. China has been located in the first team of 5G technology research and development and application. Accelerate the development of education use this technology fully and rationally is a hot topic in the field of educational technology research. It can give learners more experience in a limited time. Learners will get a learning space that is more efficient and more conducive to their own development. This paper makes a detailed analysis. 

Key words：5G; adaptive learning; E-learning space