“5G+AI”技术场域中的教学形态创新及关键问题分析*

赵瑞斌 杨现民 [通讯作者] 张燕玲 刘彩霞

（1.江苏师范大学 智慧教育学院，江苏徐州 221116；2.滁州学院 计算机与信息工程学院，安徽滁州 239000；3.南京师范大学 教育技术系，江苏南京 210042）

一、研究背景

在教育信息化2.0 阶段，推动新兴技术与教育教学的深度融合具有重大且长远的意义。这既是促进教育教学工作创新发展、提质增效和转型升级的内在需要，也是促使教育更好地适应未来社会学习需求的必然选择。2018年，教育部印发的《教育信息化2.0 行动计划》明确指出：“发挥技术优势，变革传统模式，推动新技术与教育教学的深度融合，不仅实现常态化应用，更要达成全方位创新”[1]。目前，尽管人们正在积极探讨人工智能、虚拟现实、无线传感等技术的教育应用场景和策略，但在实践工作中，这些技术仍存在诸多的应用壁垒，比如，虚拟资源传输慢、智能算法处理慢、远程交互有延迟、多源数据难融合等。也正因如此，这些技术现多用于小范围、特定条件或理想环境中的试验示范，难以很好地满足开放、普适、大众化的教学需求。

在此背景下，当前的教育信息化工作也遇到一些技术瓶颈，特别是在教学活动信息化方面。以远程教学为例，尽管人们正在基于互联网开展大规模直播教学，但却普遍存在画面卡顿、声音失真、临场感不高、交互性不强以及不能即时感知学生的听课状态与真实需求等问题。究其原因：一方面现有网络条件还难以支持大规模、高质量且并发的在线直播教学；另一方面，教师、学生、教学内容、教学资源等要素在远程情况下未能实现深度交融，从而导致“教师在线播、学生隐身听”的状态。基于上述不足，5G技术的出现和普及，有望助力人们突破这类技术瓶颈，进而促进教育教学的创新发展[2]。

二、5G技术及其教育应用

（一）5G技术的核心价值及其对教育的影响

移动通信技术大约每十年经历一次更新换代[3]。以2019年为元年，第五代移动通信技术的兴起显得尤为特殊，其不仅受到产业界的广泛关注，更引起了各国政府在战略层面的高度重视。众所周知，相对于前四代通讯技术，5G技术具有高带宽、低延时、泛连接的优点[4]。然而，从其产生的广泛影响及受到的重视程度可以看出，5G技术带来的不仅仅是网络通信性能的提升，更为重要是通过与人工智能技术的融合形成一个“5G+AI”的技术场域。在此技术场域中，5G 网络会激活物联网（IOT）、扩展现实（XR）等技术，从而实现“人—机—物”环境的全面感知、虚实对象的跨时空组合以及远程的实时操控；同时，再结合AI技术，可进一步实现“人—机—物”的智联智通与深度交融。该技术场域能够深刻影响人们的生活生产方式，并推动教育、医疗、交通等众多行业的创新发展与转型升级[5]。

如图1所示，“5G+AI”技术场域的主要特征体现在：（1）高效通信：即以5G 网络为基础设施，能够提供每秒百兆以上的传输速率、4 毫秒以内的网络延迟，以及每平方公里百万级的设备连接；（2）全面感知：在5G 泛连接特性的支持下，通过物联网传感技术可以实时、动态、全面地感知“人—机—物”环境信息，从而实现万物互联互通；（3）智能分析：5G 结合AI、云计算、边缘计算等技术，可以及时完成信息的智能处理和分析，从而能更好支持“人—机—物”的深度融合和动态创生；（4）虚实融合：5G的高带宽能够有效激活VR 资源，从而能够促进VR 资源的普及应用，并通过虚实融合创设出各类沉浸式混合现实环境；（5）远程交互：基于5G的低延迟特性和新兴的人机交互技术，可对远程场景、事物及仪器进行直接操控，并同步观察和体验操作过程及结果。基于上述特征可见，“5G+AI”技术场域能够显著提高信息化、智能化水平，实现云端预制的资源、远程实时的资源以及身边物理资源的跨时空重组与融合，进而促进教学形态的创新与教学体验的提升。

（二）5G技术在教育领域的应用研究

综上可见，以5G 通信网络为基础，可以衍生出一个新型的技术场域。该技术场域既融通了当前各种主流的信息技术，又突破了这些技术在实践应用中的壁垒，从而能更好地支持“人—机—物”环境信息的全面感知、智能分析、实时共享和深度融合。对教育教学而言，该技术场域为推动创新发展提供了机遇和条件，其不仅有助于突破当前教育信息化领域中存在的技术瓶颈，而且能够促进新兴技术与教育教学活动的深度融合。正因如此，教育界对5G技术的出现，也给予了特别的关注和期待。正如教育部科技司副司长檀勤良所言：“紧紧抓住5G技术带来的发展机遇，推动我国教育信息化融合创新发展，支撑教育理念更新、模式变革和体系重构”[6]。此外，美国高等教育信息化协会发布的《2020 地平线报告：教与学版》也指出，要借助5G、XR、区块链等技术促进教学创新，特别是在线远程教学领域[7]。

目前，国内外教育界正在围绕5G 教育应用积极开展研究与实践工作。例如，黄荣怀梳理了5G技术的教育应用场景和学习方式，并从宏观角度指出了5G时代教育的四大机遇、五项挑战以及六项应对之策[8-9]；李小平针对网络教育，分析了相关核心技术，并提出了5G 支持下的多源异构的课程建构模式以及教学资源的生产与管理模式[10]；余胜泉等探讨了5G技术支持云边融合的教育专网方案和路径[11]；兰国帅等从“5G+人工智能”的视角，探析了5G技术促进教育生态系统变革的图景和路径[12]。此外，国内的相关研究者还围绕5G 支持下的在线协作学习[13]、智适应学习平台[14]、教师支持服务模型[15]等开展了系列研究与实践工作。在国际上，该领域的研究者一方面围绕5G与教学资源开发、教学环境构建、教学体验提升等主题开展理论研究工作[16-17]；另一方面也面向教学需求积极开展实践探索工作。例如，美国电信公司Verizon联合纽约媒体实验室，选拔并资助了一批5G 支持下的教育教学创新项目，其中包括协作式混合现实教室、K-12 机器人实验室、STEM 移动学习环境等[18]。

三、“5G+AI”技术场域中的教学要素创新

（一）激活新型教学资源

教学资源是表征知识、支持认知的媒介。教学资源的形态决定着对知识表征的真实度和有效性，同时也直接影响着人们获取、加工和处理信息的方式与效果。在不同时代、不同技术背景下，会出现不同形态的教学资源。例如，传统教学中使用的书本、教具、实物等物理实体资源，以及当前信息化教学中广泛使用的图像、图形、视频、音频、动画等数字化多媒体资源。如图2所示，在5G 网络的支持下，教学资源将会向着数字化、逼真化、虚实一体化以及增强表征、增强交互、增强感知的方向发展。

第一，激活新型资源，增强知识表征。目前，已经涌现全息影像、立体视频、三维模型、3D打印制品等多种形态的新型教学资源。通常，这类资源以三维立体的形式表征事物的组织结构和形态特征，同时以原型重现或仿真动画的形式，逼真地呈现事物的行为及动态过程。例如，表现人体器官的三维动态模型、记录海洋生物的全息数字影像、呈现真实生产场景的高清全景视频等。显然，这类立体化、动态化的资源能够更逼真地表征教学内容及各类物理对象和物理环境，进而支持人们获得全方位、多通道的感知。然而，这类资源通常具有分辨率高、数据量大的特点，这使得其在传统的网络环境中难以被广泛应用。而5G 网络的出现能够突破这种应用壁垒，具体而言：一方面，5G的高带宽能够保障这类资源的快速传输；另一方面，云边协同的计算模式能够为这类资源的存储、处理及共享提供有力支持。可见，5G 网络将有效激活这类教学资源，使其广泛应用于教育教学实践中。

第二，实现数字孪生，增强交互感知。数字孪生旨在实现物理世界与信息世界的交互与融合，具有实时同步、忠实映射、高保真度等特性[19]。对现实世界中的物理实体，进行形态建模与过程仿真，可以在信息世界中生成完全与之相对应的虚拟模型，即数字孪生体。在此基础上，5G 协同XR、IOT 等技术，整合远程教师、异地学伴、教学内容甚至教学环境、教学情境等教学要素，在生成其全息影像、三维模型、立体视频等媒介基础上，进一步通过虚实融合技术创建它们的数字孪生体。如此，师生便可更真实、更有“意义”地进行交互感知。例如，教学内容“人体的心肺结构”，在构建其三维模型的基础上，进一步通过实时采集学习者真实的血压、心率、呼吸频率等生理数据，驱动肺、心脏三维模型的变化，促使学习者通过调整自己的身体状态进行体验式学习。

总之，在5G时代，教学资源将向着更好地表征知识、更有效地促进认知的方向不断演进，其形态特征也呈现出由静态到动态、由低维到高维、由低分辨率到高分辨率的发展路径。

（二）催生智能教学工具

近年来，人工智能技术的兴起为教育改革与创新提供了很大的想象空间，人们也对此开展了广泛地探讨和实践[20]。然而，对动态、复杂、开放的教学活动而言，人工智能技术带来的实际影响却是有限的。究其原因，在于人工智能算法通常既涉及复杂的处理过程，又需要强大的算力支持。以学习者表情识别为例，首先研究者需要利用云端算力和样本库训练一个稳定的识别模型，然后采集个体表情并通过网络将其传送到云端进行识别，最后将识别结果再次通过网络反馈到教学场景中。在此过程中，终端信息采集质量、网络传输延迟、云端计算效率等因素，均会影响人工智能技术的应用效果和体验。正因如此，当前人工智能在真实教育应用中往往存在一些不足，包括结果不可靠、体验不友好、难以适应动态的教学情境及师生需求。而在“5G+AI”技术场域中，传统的软硬件系统将升级换代，从而催生更加智能化的教学工具。

其一，更加智能、轻便、人性化的终端硬件设备。终端设备主要为学习者提供各类信息的采集、传输、处理、显示等功能，其形态直接影响着学习者的学习方式和学习体验。在4G时代，以智能手机和Pad 为代表的终端设备为移动学习提供了良好支持。到了5G时代，终端设备将向着更加智能化、轻便化和人性化的方向发展，例如，以眼镜、手表、服装、领带等形式出现的穿戴式设备以及折叠式手机、小型机器人、微型无人机等智能终端。

其二，更加可靠、高效、自适应的智能软件系统。在5G时代，借助丰富的终端设备和高速的通信网络能够实现信息的高质量采集和高可靠传输；同时，利用云边协同的智能计算模式可以实现数据的快速处理，从而同步响应动态变化的教学情境和师生需求。同时，这种智能工具能够覆盖教学活动的全要素、全过程，包括师生行为状态的实时采集与分析、教与学需求的分析与预测、学习资源的个性化推荐、学习过程的自适应调解以及精细化的教学评价等[21]。

（三）构建泛在的学习空间

美国学者马克·威士（Weiser M.）于上世纪末提出了普适计算的概念。他强调计算应该是广泛存在且与物理环境自然融为一体的，并指出“最深刻的技术是看似消失的，它们却融入了每天的生活当中以至于不可分辨了”[22]。作为一种新型的计算模式，普适计算能够为人们创造出一个无处不在且以人为本的信息服务新世界[23]。在此模式中，通过将计算设备与技术嵌入到人们日常生活、工作和旅行的身边环境之中，实现了信息空间与物理空间的深度融合，从而支持人们随时随地、方便透明地感知物理世界并获得数字化服务[24]。

可见，基于普适计算技术，可以将一个物理场所重塑为一个数字化的学习空间，并支持泛在学习活动的开展。然而，普适计算的实施对信息采集、处理、传输、显示等环节中的技术设备提出了更高要求。正因如此，普适计算多停留于概念阶段，而鲜有成熟且规模化的应用实例。相应地，泛在学习也大多出现在学者们的研究探讨中。而“5G+AI”技术场域能够为普适计算的落地和泛在学习空间的构建，提供有力支持。具体而言：一方面，借助小微化的传感设备和穿戴式的智能终端，研究者可以实时、多方位地感知物理环境和学习者状态，并以虚实融合的形式呈现信息、促进学习者的认知；另一方面，5G 高速网络和云边协同的智能计算模式，可以支持“人—机—物”环境信息的智能计算、互联互通和深度融合。如此，即可方便地将学习者当前所在的物理场所，改造升级为一个虚实融合且智能互联的学习空间。

（四）赋能教师与学习者

第一，解除传统技术对主体身体的束缚。在当前信息化教学中，师生的典型行为模式是坐在电脑旁通过键盘、鼠标进行操作或者通过移动终端以触屏的方式进行交互。显然，这种交互方式在为师生提供信息支持的同时，也对师生的身体行为带来了一定的限制，即身手难以在自由、自然的状态下进行感知与交互。在5G时代，轻便式穿戴设备、高速无线网络以及基于手势、语言、表情甚至脑机接口的交互技术，能在很大程度上解除传统技术对师生身体的限制，从而赋予其更强的舒适度、灵活性和主动性。

第二，增强主体对外部事物的感知能力。主体对外部事物的感知主要取决于两个方面：主体自身的感知能力和外界事物的呈现方式。在5G 与AI技术支持的教学活动中，学习者可以从这两方面增强主体对外部事物的感知。一方面，通过如前所述的三维、动态、高分辨率的教学资源，增强对事物和知识的呈现；另一方面，基于智能化教学支持设备与工具，增强主体的感知能力以及对信息的加工和处理能力。

第三，提高主体间的交流与协作水平。基于5G高带宽、低延迟的通信网络，学习者可以将不同时空的教师、学习者及任务场景以高清视频的形式融合在一起。高清、流畅的视频通信可以支持师生之间、同伴之间开展亲近、自然、高效的交流对话，同时还能够让他们置身同一任务场景并开展协作式活动。此外，各种智能设备与工具，也有助于进一步提高师生之间的交流与协作水平。

四、“5G+AI”技术场域中的教学形态创新

在推动教学要素创新的基础上，通过这些新型要素的跨时空重组与深度交融，5G 与AI技术将进一步促进教学形态的创新（见图3）。

其中，跨时空重组是指将不同时空、不同模态的教学要素在同一时空进行重新组合。在“5G+AI”技术场域中，师生、环境、资源、工具等要素均能以虚拟的、真实的、远端的、云端的等不同形式呈现，并用不同媒介表示。例如，以全息影像形式呈现的远程教学名师、以高清视频呈现的异地真实教学情境、预先制作并存储在云端的VR/AR 教学资源，以及学习者当前所在物理环境中真实教师、同学、设施、设备等。显然，若能将这些跨时空、多模态的教学要素按需、灵活、自然地进行重组，这势必会推动教学形态的革新。对此，“5G+AI”技术场域提供了有力支持，从而让这种跨时空重组由设想变成现实。一方面，5G 网络可以支持云端资源的快速下载、异地要素的同步获取以及身边物理环境的智能感知；另一方面，5G结合XR、AI 等技术可以将这些要素自然地融合在一起。例如，根据学习者的实际学习需求，将远端的教学名师、云端的教学资源、异地的学习情境，以全息影像、三维模型、高清视频等形式，逼真、自然地融入其当前所处的物理环境之中。这种融合突破了时空与客观条件的限制，能够让师生自主、灵活地选择所需教学要素，构建虚实融合的教学环境，实现远程临场的交流协作，并开展泛在的个性化教学活动。

教学是各要素动态交互、相互影响的过程，教学目标亦是在交互影响的过程中得以达成。正因如此，对不同时空、不同模态的教学要素，不仅要实现形态上的重组，更要实现彼此间的深度交融与动态创生，从而支持教学活动的有效开展。在“5G+AI”技术场域中，信息处理模式、人机交互模态以及用户感知体验均会有很大变化，特别是由全面感知带来的“人—机—物” 智联互通、虚实融合带来的沉浸式交互体验、低延迟支持的远程实时操控，以及云边协同计算驱动的智能分析和快速响应。以此为支撑，各教学要素便可实现深度交融与协同演化。例如，师生对全息影像、三维模型等新型教学资源的多模态感知与交互操作，智能教学工具为师生个性化地推荐教学资源，甚至自适应地调解或生成教学资源。此外，在动态教学过程中，通过全面感知各教学要素的当前状态、准确识别真实的教学需求，能够有效驱动教学要素的有意义交互与联动。例如，一方面，为学习者以虚实融合的形式呈现教学情境、教学内容和教学任务；另一方面，根据学习者的状态和学习需求动态调整教学情境、内容和任务[25]。

综上所述，在“5G+AI”技术场域的支持下，一方面，教学要素将向着精准化、智能化、泛在化和人性化的方向发展，这为教学形态创新奠定了基础；另一方面，通过教学要素的灵活重组和深度交融，可以支持教学环境的自主构建、教学过程的动态创生以及师生教学体验的显著提升。总之，教学形态将形成多维度、深层次的重塑，特别是虚实融合的泛在环境、沉浸式的探究体验、远程临场的交流协作、自适应的智能支持、个性化的教与学活动。

五、“5G+AI”技术场域中的教学实践创新

在具体实践中，结合特定的教学目标、师生需求、设备设施等因素，通过5G、AI、XR 等技术的融合应用，将促进教学实践活动的创新，典型的如全息投影直播教学、虚拟仿真实验教学、情景化远程临场教学以及智能化泛在自主学习等（见图4）。

（一）全息投影直播教学

借助全息成像技术，可以生成真实事物的三维立体影像，包括其几何形状、外表特征以及动态变化过程，从而以数字化形态栩栩如生地记录和再现三维事物。目前，全息投影已经成功应用于舞台搭建、展厅布设、场馆建设等领域，并出现了全息演出、全息展览以及全息饭店、全息教室、全息科技馆等新事物、新业态。借助全息投影技术，不仅能够逼真再现另一时空中的事物、构建虚实融合的沉浸式环境，而且能支持人们在裸眼状态下，进行交互式感知与体验。

然而，全息影像数据量巨大，难以在现有网络中快速传输。目前，大多数的应用场景都采取了离线、异步的方式，即预先制作好全息影像，再将其复制并应用到另一真实场景之中。在5G 高速网络的支持下，将实现同步、直播的应用方式。即，一方面生成全息影像；另一方面将其同步传输并融入到远端的物理时空中。这种方式使得远程全息直播教学成为现实，并已经在国内多所学校得到成功应用。例如，深圳市第二实验学校，通过5G 网络将上海复旦大学教授以全息影像的形式融入到学校课堂。同学们不仅可以惟妙惟肖、栩栩如生地感知到教师，还可以与老师进行实时、自然的交流互动，如图4（a）所示。这种方式能够打破时间与地域限制，实现优质资源共享，极大提升师生教学体验。

事实上，能以全息影像的形式出现在学习者眼前的不仅仅是远端的教师，也可以是另一时空中的学习同伴、学习内容、学习情景等要素。由此可见，5G 结合全息投影技术可以将各类教学要素进行跨时空融合，从而延伸出灵活多样的教学模式。这不仅为优质教学资源的共享提供了支持，更为了未来教育教学提供更多可能和想象空间，例如，双师同堂、校际合作以及多场景同步教学等。

（二）情景化远程临场教学

技术的革新换代不断推动着教学的创新发展。对远程教学而言，其也经历了早期的广播电视教学，后来的互联网教学，以及当前4G时代的移动教学。可以看出，这种创新发展是让教育教学更加合乎规律、更加适应人的发展。例如，网络教学相比电视教学而言，实现了教与学两端的双向互动；移动教学又进一步增强了学习者的自由度和灵活性。尽管如此，当前主流的网络教学和移动教学仍存在诸多不足。例如，在远程直播教学中，普遍存在因网速慢而导致的画面卡顿、声音失真，以及因师生分离而造成的交互性不高、临场感不强的现象。这类问题会直接影响学习投入与学习体验，并导致分心走神、挂机逃课、偷完游戏等状况。

对远程教学而言，情景化和临场感具有重要意义。通过将教学活动置于知识发生和应用的真实情景，可有效提升教学效果与体验。这是因为，一方面知识是情境性的，即知识通常根植于具体、真实的情境中；另一方面，学习也是情境性的，即学习者总是在特定情境中通过实践活动习得知识与技能[26]。然而，在当前的远程教学中，由于受客观条件和技术水平限制，通常难以让学习者在真实情景中体验和学习。在5G 网络的支持下，可以将远端真实的情景或云端预设的情景实时地呈现给学习者，并让他们身临其境地体验和学习。与此同时，低延迟的网络能够让学习者直接进行远程操控，这会大大提高远程教学的临场感。如图4（b）所示，针对室外矿场这种高危场景，以高清视频的形式将施工情境、作业任务、机器装备等同步传输到室内学习者面前，学习者则通过远程操控，一边交互式地完成真实作业任务，一边接受实时反馈、感知情境变化，并最终习得相关知识与技能。

在该模式中，情景、任务、器材、事物等均是真实的，操作过程和操作结果也是真实且可同步感知的。换言之，虽然学习者身在远端，但却是在真实情境中亲身触发、感知并体验着真实的事物及其动态变化过程。可见，通过低成本、高效率地提供丰富多样的交互式真实情景，5G时代的远程教学将在情景化和临场感方面得到显著提升。其可广泛应用于中小学的科学教育、高职高专的职业技能教育以及本科及以上学段的科学研究等方面。

（三）虚拟仿真实验教学

自2013年起，教育部启动了“国家级虚拟仿真实验教学中心”建设项目[27]。2017年，教育部进一步启动了“示范性虚拟仿真实验教学项目建设”计划，旨在“推动现代信息技术与实验教学项目深度融合、拓展实验教学内容广度和深度、延伸实验教学时间和空间、提升实验教学质量和水平”[28]。教育界对虚拟化仿真实验寄予了厚望，期待其能够突破时空及现实条件的限制，在更广的范围内为更多学习者提供安全可靠且深度有效的实验教学条件。然而，目前却存在“有资源、难应用”的局面。究其原因，在于虚拟仿真实验往往需要使用数据量庞大的三维模型来表示实验环境、实验对象、实验内容以及实验过程，而且这些三维模型需要在实验过程中随着学习者的交互式操作而高频率地实时分析和渲染。这对当前的网络带宽和以及计算模式提出了挑战，从而导致了资源下载慢、交互不流畅以及师生不愿用等问题。

在5G 网络的支持下，上述问题可望迎刃而解。其中，云端渲染模式可以提高三维虚拟模型的处理效率，高带宽网络可以支持仿真资源的快速加载，基于手势、语音以及触觉仿真的人机交互，可支持学习者与虚拟仿真系统进行自然交互。可见，5G技术可以有效激活当前的虚拟仿真教学资源，为师生提供丰富多样、开放灵活的虚拟资源和仿真环境，从而支持师生随时随地在沉浸式三维环境中开展实验实践教学，如图4（c）所示。正因如此，国内很多学校正在积极推进5G 虚拟仿真实验室建设，例如，中国联通与南京师范大学已经合作建成了“5G+化学、化工、材料虚拟仿真实验教学中心”。

（四）智能化泛在自主学习

作为一种理想的学习模式，自上世纪末，人们就提出了泛在学习的概念，并对其基本内涵、主要特征以及应用场景进行广泛的讨论[29]。然而，这些年来，泛在学习多停留在研究设想阶段，成熟有效的实践应用却少之又少。究其原因，在于泛在学习强调无处不在、随时随地，即学习活动的开展在时间和空间上具有很强的随意性和灵活性。这一特性，对泛在学习活动的实施提出了很高的技术要求。当学习者置身于新的场景并希望开展学习时，不仅需要准确地感知学习者的学习需求、行为状态甚至身边的物理环境；而且要能够便捷地获取相应的学习资源、教学工具，以便构建学习环境并支持学习活动。

而在“5G+AI”技术场域的支持下，学习者可方便地将其所在物理场所重塑为信息化的学习空间，并自主、高效地开展学习活动。一方面，借助微型化穿戴式设备、随处可见的显示设备以及5G 泛连接网络，可以实现“人—机—物”环境信息的全面感知和互联互通；另一方面，在5G 高带宽的支持下，可以实现云端、远端以及身边物理环境信息的快速传输、共享与融合。不难发现，此模式突破了时空与物理条件的限制，能够以如图4（d）所示形式，将生成车间、工作现场等知识发生和应用的现场甚至博物馆、科技馆、生活场所、旅游地点，变成学习空间，从而支持学习者随时随地开展自主学习。

六、“5G+AI”技术场域促进教学形态创新所面临的关键问题

（一）技术层面:多元化教学要素的跨时空深度融合

在5G技术的支持下，教学要素将会呈现出更加显著的多元化特征。师生、环境、资源、工具等要素均能以虚拟的、真实的、远端的、云端的等不同形式出现，并用不同媒介表示。对5G时代的教学创新而言，如何实现这些多元化教学要素的深度融合是一个关键性问题，其不仅是促进教学形态创新的基本途径，而且直接影响着实际教学效果与教学体验。

然而，在技术层面，多元教学要素的融合并非易事，其不仅需要将不同时空、不同形态的各种要素在同一时空进行重组，而且需要支持师生真实的感知、体验和交互。此外，教学活动是复杂多样且动态变化的过程，5G时代的泛在、个性化学习尤为如此。这意味着，教学要素的融合不仅仅是将其从形式上进行组合，更为重要的是能够满足各种教学需求并支持动态变化的教学过程。例如，根据具体的学习主题、知识类型、师生特点等因素，能够灵活、适切地选择教学资源、工具和情境，并构建个性化教学环境；再如，在教学过程中，能够根据师生的当前状态和学习需求，动态、有意义驱动其它要素的创生和更新。

目前，尽管这种融合是可行的，但对广大师生而言却面临着过高的技术门槛。为此，仍然需要通过持续的技术创新，进一步突破技术的应用壁垒，提升5G 教育应用的便捷性和普惠性，从而更好地满足师生的常态化教学需求。与此同时，也要坚持问题导向、需求驱动，即从教育教学的真实需求和实际问题出发，综合考虑并合理运用新兴信息技术，实现教学要素的有“意义”融合。例如，首先通过传感技术准确采集师生与教学环境的状态信息；然后通过AI技术智能识别真实的教学需求、师生行为以及环境特征；最后从云端或远端按需获取相应的教学资源，并通过混合现实技术将其动态融入真实教学环境之中。

（二）应用层面:优质资源建设与创新实践引领

从本质上讲，5G技术只是为教育教学创新提供了新的机遇和技术支持。要想让机遇变成现实，让5G技术切实促进教育教学的创新发展，人们在实践应用与推广方面还面临一些关键问题。其中优质的教学资源和有效的实践案例尤为重要，前者能够为教学形态创新，提供最基本也最重要的支持元素；后者则可通过引领示范，促进5G技术在教学中的推广应用和可持续发展。

如上所述，5G技术会激活新型教学资源，包括高清视频、全息影像、三维虚拟模型以及三维打印制品等。这些资源能够更全面地表征知识，更有效地促进认知，但却存在较高的技术门槛和制作成本。例如，全息影像和三维模型的制作不仅需要专业的设备设施，而且涉及三维建模与显示相关的专业知识。正因如此，这类资源目前主要由专业公司研发与提供，成本高且数量有限。这显然难以满足广大师生常态化、个性化的应用需求。可以说，高技术门槛导致的优质资源匮乏是当前急需解决的一个现实问题。为此，一方面要在探索学校、企业及师生合作模式的基础上，创新优质资源的开发、供给和应用模式；另一方面，要充分利用新兴技术，例如，基于三维扫描的自动化建模技术，提高教学资源制作的自动化水平。

此外，典型、有效的创新实践案例也至关重要。通过积累经验、提供示范和夸大影响，这类案例能够促进5G技术在教育教学中的推广和普及。为此，需要结合5G技术优势和具体的教学需求，通过创新实践形成一批典型、有效的应用案例。具体而言，可从如下三个角度切入：其一，针对当前信息化教育中存在的技术瓶颈、典型问题和创新需求，例如，借助5G网络和全息技术重塑在线远程教学，并有效解决画面延迟、声音失真以及临场感不高、交互性不强等问题；其二，提高教学效果与教学体验，例如，从教师角度能够更好地支持教学活动的有效组织、精细管理和精准评价，从学习者角度能够更有效地促进深度学习、个性化学习和体验式学习；其三，面向常态化教学应用场景和需求，形成经济、成熟的技术方案以及灵活、普适的应用模式。

（三）伦理层面:科技伦理问题与教育综合治理

数据使用和隐私保护之间存在固有矛盾。在5G时代，IOT、AI、XR 等技术的广泛应用，必将深刻改变现有的数据采集、传输、处理和应用模式，从而使这种矛盾变得更为突出。置身于该富技术环境中，师生的各种信息既可以被轻易、全面的采集；又可以被快速传输、智能分析和广泛共享。例如，通过无处不在的传感设备采集师生的位置轨迹、表情动作甚至生物体征等数据，并通过AI技术分析其内心世界与行为模式。具体而言：一方面，数据的全面采集和智能分析，能够为教育教学创新提供必要支持；但另一方面，这也会让师生变成没有隐私的透明人，进而诱发科技伦理问题。显然，师生的信息透明化，既不符合教育的根本目标，亦与以人为本的伦理观念背道而驰。

与此同时，“5G+AI”场域中的教学形态创新，也进一步在宏观层面对教育综合治理，提出了新的要求和挑战。丰富的教学资源、智能的学习工具、泛在的学习空间，将使得教学活动更加开放、自由、多元且个性化。在此背景下，学习者可以根据自己的需求和特点，自主选择学习资源、组建师生关系、结成学习同伴、构建学习环境，并随时随地开展教学活动。可见，在5G时代，教育教学将进一步突破传统的学校组织与管理模式，并在更广的范围内、更多的主体间配置教学资源，在更开放、更灵活的状态下实施教学活动。这种组织形式与主体关系的变化，会衍生出一系列新的教育治理问题，例如，教学资源如何供给？教学活动如何管理？教学效果如何评价？师生行为如何规范？ 以及各主体间的权责如何界定？ 等等。

为此，在“5G+AI”时代，一方面要在保障师生尊严和基本权利的前提下，通过数据的安全采集与使用驱动教育教学的创新发展；另一方面，也要针对教学形态的新特征，构建与其相匹配的教育治理模式。显然，这种模式既非政府单一主体的权威管理模式，亦非完全开放自由的市场化模式，而应该是政府部门、各级学校、社会组织、师生个体等多元主体参与下的共治模式。在此模式中，既要充分利用“5G+AI”技术场域所提供的全面感知和智能分析的优势，实现教育的精准、精细治理；又要通过完善法律法规、创新多方合作机制、提升个体信息素养等途径，让教育治理合乎规律、体现人性、保障人权。

七、结语

目前，5G技术正处于快速建设和应用推广的关键时期。作为新一代通信网络，5G技术带来的不仅通信性能的提升，更主要的是通过与AI技术的融合，实现“人—机—物”的跨时空智联与交融。如同广播电视、互联网、智能终端的面世一样，“5G+AI”这种新型的技术场域，既会在宏观层面对教育改革与发展带来机遇和影响，也会在微观层促进教学要素、教学形态以及教学模式的创新。这些影响或创新有些是可预见的，然而，教育教学是一个受多因素影响的复杂系统，技术的发展与融合也会在不确定的过程中出现各种新的问题。在后续的研究中，我们既需要重视有效教学模式的引领和示范，也需要客观、理性地剖析潜在的相关问题，特别是“5G+AI”技术场域中的信息安全与信息伦理问题，富技术环境中隐藏的认知陷阱问题，以及个体技术化学习与社会化发展之间的平衡问题等。