“5G+”教学模式的探索与构建

张 可，李艳艳

1 “5G+”教学的提出背景

5G是第五代移动通信技术的简称，是新一轮科技和产业变革的重要支撑技术。5G作为4G的延伸，是当代移动通信技术的制高点，具有高速度、泛在网、低功耗、低时延、万物互联和重构安全等特点，有望推动信息技术的融合，促进多样化场景下的丰富性应用，助力万物互联成为现实。在建设人人皆学、处处能学、时时可学的学习型社会的号召下，大数据、人工智能、5G网络等前沿技术将为教学赋予新动能，成为未来教学发展的新引擎。2019年11月，首届世界5G大会中，多名教育学家与技术专家齐聚一堂，就5G技术对教学带来的新变革展开热议，可见5G技术将肩负起发展教育现代化的艰难使命，对传统的教与学产生强烈的冲击，以全新的技术姿态开拓出前所未有的“5G+”教学模式。当前，我国正在大力推进教育信息化2.0的建设,在“三个转变”目标的驱动下，信息技术如何更好地服务于教学，是21世纪领航人才培养的重要议题。正如祝智庭教授所言，教育教学目标的实现不再是单纯地依托于传统形态的教学，而需要新兴技术创新性地探索教学领域的新空间、新机会[1]。毫无疑问，在对技术的热切需求下，5G技术为时代服务，是教学迈向信息化垫脚石。

目前，已经有一部分学者就5G技术在教学领域的应用前景展开热烈的探讨。考察已有的文献可以发现，学者们主要从实用主义出发，详细研究5G技术给教学领域对教学场景带来的变化，提出了物联协作互动和云端协作互动等在线学习方式[2]；同时，丰富与延伸了传统教学理论，对行为主义理论、情境认知理论等有了全新的认识[3]。但是，5G作为最新一代蜂窝移动台通信技术，目前尚未在大范围、大面积内投入使用。国内外的学者在“5G+”教学领域的研究尚少，所覆盖的范围具有局限性，对于“5G+”教学模式认知与接受态度的影响因素的研究更是处于空白。本文就5G的技术特点，对教学模式进行讨论，旨在构建一种“5G+”教学模式，为教学经验与教学科学、教学理论与教学实践之间搭建桥梁，为未来的教学发展提供新的可能。

2 5G技术下教学应用的特点

当前，相当部分的学校与机构都试图从行业性平台来建设、发展5G产业。2018年6月，百度VR教室在安徽合肥习友路小学正式上线，主要用于帮助三至六年级学生的科学课堂教学。2019年4月，中国移动发布《5G智慧教育白皮书》，与北京师范大学、华为等40余家单位构筑5G智慧教育教学合作联盟，共绘5G智慧教育教学的新蓝图。Ivanova等人将5G移动网络的发展趋势总结为高速率、低时延、移动性、低功耗和广覆盖五个特点[4]，这些特点使得其在教学领域的拥有潜力无限的应用场景。

2.1 高速率

相比较于4G网络1Gbit/s的峰值下行速率,5G网络的峰值下行速率将达到20Gbit/s，是4G的20倍。高速率为数字教学资源形态的选择与使用提供了帮助，4K/8K超高清视频、VR/AR应用、云计算等技术都能够运用到教学当中，极大地丰富了教学资源的储存和呈现方式。其典型的教学案例表现在利用5G技术获取教学数据或者资源时，可以快捷传输给师生。

2.2 低时延

5G对于时延的要求是≤1ms，人体视觉感知时延为≤10ms，因此5G能够符合VR/AR/MR应用对网络的苛刻要求。在人类视觉感知延时高于网络延时的情况下，教学体验具有身临其境的特点。典型的教学应用场景表现在5G技术助力构建VR/AR沉浸式的互动学习模式，学习者佩戴AR眼镜来进行虚拟课程的学习。如苏州大学医学部临床医学专业的同学们在360教室，头戴VR眼镜，配合耳机，进行手术课程远程直播教学。在这类教学场景应用中，VR与AR技术的使用能够将抽象化的知识转为可视化、具象化，搭建了现实与虚拟的桥梁，学习环境仿真化、具体化。

2.3 移动性

移动性是移动通信系统最重要的特征，是指在满足双方保持通信的前提下，通信双方最大的相对移动速度。移动性体现在：一是高速移动的场域作为通信移动的载体，二是基站存在更便携，三是云服务器中资源传输与运算。在教学领域，移动性助力泛在学习发展，艰难阻遏的环境将不再是学习的羁绊，便携式基站使得极端环境也有可能成为学习场所。此外，随着便携式基站的不断丰富，无处不在的教学场景将为学生提供个性化、定制化、多样化的学习方式。

2.4 低功耗

5G要支持大规模物联网应用，必须具备低功耗的条件，方可长期使用且无需充电，这也是移动性和泛在网两个特点的要求。其典型的教学应用表现在高效、低耗、持久地收集教学过程中产生的师生数据，在云计算技术的帮助下，在线大规模的数字化学习成为学习发展新趋势，教师与学习者亦能根据教学过程中产生的数据进行互相评估与反馈，推进“5G+”教学的发展。

2.5 广覆盖

5G的广覆盖是指基站之间距离短，结构密集，无线网络覆盖范围广，从而实现万物互联。该特点体现在5G结合物联网技术，物件具备智能性，教与学的场景具备智能化，能够支持泛在学习，学习者随时随地都能够开展学习活动，也为智慧校园管理带来了契机。总体而言，5G技术的特点相互联系，相得益彰，在教学活动中具有丰富灵活的应用前景，推动教学活动朝智能化、智慧化、信息化的方向发展。

3 “5G+”教学模式的内涵与要素

3.1 教学模式的概念

国内外学者对教学模式的定义有所不同。美国学者乔伊斯与威尔在《教学模式（Models of Teaching）》一书中将教学模式理解为学习模式，目的在与提高学生的知识技能，并培养他们的学习能力[5]。我国的教育学者结合国内教学改革实践并借鉴国外学者的现有理论后提出了对教学模式的独特见解。李秉德在《教学论》一书中将教学模式定义为一种基于一定的教学思想，围绕一定的教学主题所形成的系统化、理论化、稳定化的教学范型[6]。学者张人杰认为教学模式是一种基于某种教学思想或者教学理论的较为稳定的活动框架或程序[7]。

可见，教学模式基于一定的教学思想或理论所形成的系统化、整体化，用以指导教学安排与设计，使之达到教学目标或任务的程序或结构。

3.2 教学模式的构成要素

教育学家黄甫全提出，一个完整的教学模式具备理论基础、教学目标、操作程序、实现条件和教学评价五个要素[8]。教学理论基础起指导作用，是建立教学模式的理论与思想。教学目标发挥评价作用，是教师在开展教学活动前对效果的预测与评估。操作程序是一种逻辑程序或操作步骤，发生于教学活动中。实现条件是促使教学模式发挥出最佳效果的策略或方法。教学评价的目的在评价并改进教学模式使其发挥出最大效力。本文构建的“5G+”教学模式着眼于知识的传授，将教学模式视作技术驱动下创造性的信息加工、传播和反馈的程序。

4 “5G+”教学模式的提出与构建

依据乔伊斯和威尔的观点，教学模式可以分为四种类型，分别是：信息加工教学模式、个性发展模式、社会交往教学模式和修正行为模式。本文所提到的“5G+”教学模式着眼于知识的传授和发展，因此主要借鉴信息加工教学模式，将“5G+”教学模式看作是一种创造性的信息加工和传播过程。

4.1 理论基础

美国心理学家Csikszentmihalyi于1975年提出沉浸体验理论（Flow Theory），用于解释人们忘乎所有地陶醉于某个情景或活动时的沉浸状态。5G技术与虚拟现实技术、人工智能技术等信息技术相结合，创造出形象化、具体化、多样化教学资源与教学情境，创造沉浸体验。学习者可以借助眼动仪、穿戴式智能眼镜等感知仪器，结合VR/AR技术产生全面、具体的情景化的认知空间。书本上晦涩抽象的知识变得具体化、感知化、立体化和多维度，学习者能够更轻松地理解知识，在“5G+”教学模式过程中营造“所见即所得”的教学空间。

此外，在5G技术的支持下，能够全方位、多角度、长时间地获取学习者的具体认知情况，精准刻画学习者的知识画像，定制个性化的学习资源，以期更好地进行知识的传授。

4.2 教学目标

“5G+”教学模式构建的出发点是将技术与教学作为促进知识传播的手段，以便更好地传授知识，因此教学目标要求学习者在5G技术的帮助下有效地理解与学习知识。任务技术匹配理论认为，只要高绩效的信息技术使用行为才具备效力。因此，在“5G+”教学模式中，教学目标的达成相当于高绩效的信息技术使用行为，即学习者高效能地获取并理解知识。

4.3 操作程序

操作程序是教学活动在时间上开展的步骤与程序，既包含了教材内容的展开顺序，教学评估的规则条例，又涵盖了复杂的心理活动等，其要求相对来说是比较稳定的。在本文中，“掌握知识”的“5G+”教学过程中的一般程序为：借助5G技术提供教学应用→个性化定制知识教学→知识单元性检测→已掌握者巩固、拓展知识（未掌握者基于云计算和智能推荐接受矫正→再次测验，直至认可）→进行下一单元的知识学习。操作程序是否顺利影响到教学目标是否达成，也体现学习者对信息技术的认可程度，基于此，在本文中任务技术匹配理论还指“5G+”教学技术与教学程序的匹配。

4.4 实现条件

5G技术与大数据、云计算、人工智能、区块链等技术的结合，在教学领域的应用场景丰富多样，能够为师生提供丰富的学习体验。根据前文所提到的5G技术的五个特点，5G网络教学核心技术是实现本模式的重要条件，能够有效地解决各类教学需求。远程教学、VR实验环境、高清立体显示、学习活动追踪、智能教学系统、学分银行、现场直播系统等教学应用在存储、整合和传送教学资源中充分体现出优势，能最大程度地促使教学模式发挥效力，实现信息的有效沟通。因此，在本文所构建的“5G+”教学模式当中，实现条件是“5G+”教学模式中所支持的各类学习资源。

4.5 教学评价

教学评价是为了检验教学的成果，对教学过程、教学目标进行反馈和调整。在大数据技术的帮助下，5G技术能够教学活动中持续不断地收集教师和学生学习活动数据并进行分析。通过数据分析能够得出教学优良结论，师生双方就此结果展开探讨，提出解决方案。学生反馈在学习活动中教学知识的接触难易程度、理解程度和行为达成度，教师反馈在备课、授课、课后中的活动情况等，能够有效地提升教学完成度。

根据上述对“5G+”教学模式组成要素的分析，结合“5G+”教学的发展现状与实际需求，本文梳理并提出“5G+”教学模式的模型框架，如图1所示。

图1 1“5G+”教学模式

5 “5G+”教学的未来展望

“5G+”教学模式的提出是5G时代教学的创新性发展，其超快网络速度、智能感应能力、大数据分析和多元化的教学应用场景等特点成为教学活动的新优势。“5G+”教学模式作为一种程序性、技术引导的教学模式，配合应用到传统的教学中，提高教学质量，增添趣味性、娱乐性。5G技术因其低时延、大宽带等优势，将成为教学领域的引领性技术。近一两年在国内外的研究逐渐增多，我国作为走在5G技术发展前沿的大国，在建设教育强国的目标下，在不远的将来将致力于研究与建设对5G技术在教学领域的发展。因此，本文在传播学视角下，为了探索“5G+”教学模式的传播效果以便更好地服务于未来的“5G+”教学应用。鉴于5G技术尚未普及，本文仅从理论角度创造性地提出“5G+”教学模式，还未得到实证数据的支持和实践应用的检验。只有更加全面、真实、深入地进行调研，探究用户对5G通信技术应用于教学领域的认知与行为意愿，才能有效科普、传播“5G+”教学模式，帮助广大人民群众对“5G+”教学有较为全面的了解，顺利地从4G时代过渡到5G时代。也只有充分了解了用户的态度与需求，才能有针对性地促进“5G+”教学更好地服务于受众，助力我国迈进教育强国行列。

与此同时，文中所提出的“5G+”教学模式仅是将5G技术作为创造性发展教学模式的敲门砖，并非完全依赖于5G技术来构建教学模式。因此，在鼓励使用技术完善教学活动的同时，我们也要警惕唯技术论给教学带来的恶劣影响。唯有发挥主观能动性，将“5G+”教学模式同实际需求结合起来充分利用，才能更好地服务于学习。