基于5G+云计算的融合教育理论研究

王春平　赵国卫　孙洪顺

摘 要：教育信息化是实现现代化教育的核心力量，当前时代的教育信息化将不仅关注于信息环境的建设和软硬件的开发，更应该结合专业教育理论，依赖智能技术（包括大数据、人工智能、云计算等技术）推动教育服务行业的智能化、教育应用的情境化和精准化，实现教育的革命性转型。本文对5G+云计算结合当代中学实际教育体系融合的教育理论进行研究，以期达到实现更高效、更精准的教育目的。

关键词：5G;云计算;大数据;中学教育理论

一、研究现状

随着人工智能、大数据分析、互联网、5G等新一轮技术革命的不断发展，以个性定制化教育为主题的教学方法探索，已经成为教育变革的重要研究方向。采用清华大学数字图书馆资源依据“个性化教学”为检索词进行查询，近10年来共发表相关论文1861篇，在此基础上又以“大数据”和“云课堂”为关键词进行检索，搜索出近170篇论文。可见借助于云计算和大数据分析的个性化教育已经开始引起学者的关注，但目前的研究大多是教育方法的探索，还没有形成系统的理论，且大部分文章是面向高等教育或者职业教育开展的研究，面向封闭式环境下中学生个性化教育与课堂教育结合的研究还没有具体的应用实践。

国外在大数据应用于教育领域的探索相对较早，形成的融合教育理论体系也更为成熟。美国在2002年成立“教育教学研究院”开始探索如何实现精准教育的理论和方法。为了使大数据技术应用于在线课堂，促进在线教育的发展，以便被更多的人使用和学习，哈佛大学和麻省理工学院利用大数据学习分析技术对edX课程平台信息进行分析，研究各国学习者的行为数据，并加大对行为评价和学习激励的研究[1]。澳大利亚通过My University项目，将学生和家长对高等教育课程的评价数据分析后对大学进行排名，政府依据此排名数据制定相应的政策。

国外的一些教育培训公司也在探索大数据在教育应用中的价值。美国的Knew ton网上教育利用在线学习工具，应用适配学习技术[2]，通过数据收集、推断、建议三部曲来为学生提供个性化学习方案，为每一位学生的个性化需求进行适配，提供预测性分析与个性化推荐[3]。英国Pearson集团为帮助学生提高学习效率，促进有效教学，追踪学生的学习路径，显示大量的学习成绩、课程参与度等数据，依靠的正是他们开发的“课程精灵”系统，让学习者得到真实的学习数据“Dream box”可以通过分析和综合每位学习者的数据，为他们提供适合自身提升的不同路径与方法[1]。

二、5G+云计算

（一）5G

5G全称为“第五代移动通信技术”（5th Generation Mobile Communication Technology）。对于5G的应用场景，国际电信联盟（ITU）给出的答案为：eMBB（enhanced Mobile Broadband）增强移动宽带，mMTC （massive Machine Type Communications）大规模物联网，URLLC （Ultra-Reliable and Low Latency Communications）高可靠、低时延。因具备高带宽、低延迟的特性，5G成为智能网联汽车、物联网、大数据、人工智能、在线学习等领域关注的焦点。

随着5G时代的到来，尤其是近年来新冠疫情的较大影响，移动学习迎来新的发展机遇。较为灵活的移动在线课堂将会逐渐取代传统教学课堂，利用碎片时间进行学习的情况也越来越多。在线学习直播课逐步成为现代教育的主要表现形式，VR/AR的应用将更广泛，这也会明显改善学习者的学习体验及学习的主动性。随着智能基础设施的部署及不断完善，服务于智慧教育领域。基于5G自身特点及优势，这为移动学习奠定了网络基础，为我国实现教育信息化、现代化提供了契机。

（二）云计算

云计算理论上并不是一种新型网络技术，而是一种新的网络应用概念。云计算是以互联网为载体，为网站提供数据存储和云计算服务，每位客户都可通过互联网使用巨大的网络数据资源。

云计算维基百科定义：云计算是一种基于互联网的计算方法，通过该计算方法，共享的软硬件资源和信息可以按需提供给各个计算机终端和其他设备。美国国家标准与技术研究所（National Institute of Standards and Technology）對云计算的定义是：云计算是一种能够方便地按需访问可配置计算资源共享池的模型，能够以最小的管理工作或服务快速提供和发布这些资源。运用云计算技术，可以在极短的时间内完成对海量数据的运算处理，从而实现强大的网络服务。通过教育云，可以将移动学习的硬件、资源虚拟化，最大化移动学习资源的使用效率[4]。云计算具有快速、灵活地提供资源的能力。与传统模式相比，“云”和“端”都具有无可比拟的优势，它可以实现快速部署和释放资源。

云计算是基于互联网相关服务增加的，是使用交付模式，通常涉及通过互联网提供动态和虚拟化的资源。5G技术的应用会进一步促进教育体系及教育形式的不断完善。通过低时延、流畅的课程直播，师生间可进行实时状态交互，非常接近线下面对面授课的体验感。与传统课堂教育不同的是，线上课堂中每个人的角色发生了变化，学习者既是学习者，又是学习资源的收集者、发布者，同学之间和师生之间都可以开展双向互动交流，提高学习效率，使被动灌输型教育逐渐转型为主动自发式探索学习。

三、5G+云计算中学融合教育体系搭建

基于5G+云计算的中学融合教育体系，它是将大数据技术融于教学活动的全过程，并分析教学过程所产生的数据（如：每一个学生的已经掌握和未掌握知识的信息），教师根据对产生数据的分析以及可视化的处理结果，能够清楚地了解学生对当前知识的掌握情况，判断未来学习走向趋势，以便调整相应教学活动与策略，形成一种个性化教学与共性集中教学相融合的教育方法，达到精准教育的目的。

总体框架（见图1）：

（一）备课阶段，研究制订集中授课教案与个性特征学案

1.基于教学大纲和学科特点，搭建学科全知识模型;

2.基于云端学生全教学周期个性化知识架构，采用聚类分析算法，提出课堂集中授课教案;

3.基于学生个性化动态实时素养模型，对比学科全知识模型，研究制订学生的个性化学案。

（二）上课阶段，实现关键共性教学与个性化精准教学相结合的創新教学模式

1.基于云计算提出的授课教案，通过教师集中授课，解决大部分学生的知识和素养的提升;

2.基于学生的个性化学案，针对性地辅导，答疑解惑，实现个性化的精准教育。

（三）课后效果评估阶段，实现学生精准素养评估，搭建全教学周期的个性化知识架构

1.基于学科教学计划及学科知识模型，实时提出课后效果评价方案;

2.采用自助阅卷系统，对学生进行实时的教学效果评价;

3.将学生个性化的教学评价结果上传云端，实时建立学生纵向时间维度和横向课程纬度的知识架构。

（四）学生个性化实时素养模型搭建，构建螺旋上升式教学体系

1.基于云端大数据分析计算，搭建学生个性化动态实时素养模型;

2.将学生个性化实时素养模型动态反馈至备课阶段，构建螺旋上升式教学方法。

结束语

本文以中学实际教育为基础，充分认识及评价学生知识架构和受学能力的差异，结合当前教育环境及教育条件，将个性化教育与集中教育有机结合起来，发展一种创新的融合教育理论。基于低时延、高可靠的5G通信技术以及大数据云计算分析方法，实时评测学生的知识架构，搭建学生知识和能力的多维度素养模型，提出共性知识教案和个性知识学案，实现两者相融合的教育理念。在课堂集中授课下讲授共性知识教案，解决大部分同学素养模型与大纲全素养模型的差异，通过对个性化知识学案的培训，解决学生个体差异，补齐短板，强化差异优势，实现中学精准教育理念。

参考文献

[1]徐瑛琦.基于大数据的个性化教学系统应用研究[D].河北师范大学.

[2]杨现民，唐斯斯，李冀红.发展教育大数据：内涵、价值和挑战[J].现代远程教育研究，2016（1）：50-61.

[3]朱梦涛.“互联网+”时代的智慧课堂构建研究[D].湖南师范大学，2019.

[4]李成.5G视域下云计算在移动学习中的应用研究[J].中国教育技术装备，2020.（10）：55-57.

作者简介：王春平（1982—），女，山东冠县人，本科。研究方向：中学地理教育，中学生教育方法研究。