5G网络条件下移动学习模式的探索与实践

摘要：随着教育信息技术的快速发展和5G终端设备应用的广泛普及，移动学习已经成为高职院校学生重要的学习方式。课题组围绕以“学习者为中心”，探索移动学习的设计与实践模式为目标，并以内蒙古电子信息职业技术学院为主体，通过调研大学城高职院校移动学习现状，对比分析传统线上教学网络环境和学习模式存在的问题与不足，重点研究5G校园网络环境建设与移动学习模式的条件支撑，构建基于5G技术并适合于高职院校的移动学习模式，解决学生在移动学习过程中的痛点和难点，推动“5G+智慧教育”在校园里落地生根。

关键词：5G技术 移动学习 学习模式 5G+智慧教育

分类号：G2;G20 文献标识码： G

Exploration and Practice of Mobile Learning

ModesuUnder 5G Network Conditions

ENHEe MENDEende1 XU YupingUPING1 ZHANG YanAN2

1.Inner Mongolia Electronic Information Vocational Technical College，Hohhot，Inner Mongolia Autonomous Region ，010070China；2. Hohhot Branch of China Unicom Hohhot Branch，Hohhot，Inner Mongolia Autonomous Region，010010 China

Abstract： With the rapid development of educational information technology and the widespread adoptionuse of 5G terminal devices， mobile learning has become an important learning method for higher vocational college students. The research group aims to focuses on "learner centered" exploration ofe the mobile learning design and practice models of mobile learning with a "learner-centered" approach.，wWith Inner Mongolia Electronic Information Vocational and Technical College as the main body. Through， this paperresearch oninvestigates the current situation of mobile learning in higher vocational colleges in the college town， makes a comparative analysis of the problems and shortcomings of thetraditional online teaching network environment and learning model of traditional online teachings are compared and analyzed. The， focuses is on studying the construction of the 5G campus network environment and the condition support of mobile learning models， and constructsingathe mobile learning model based on 5G technology and suitable for higher vocational colleges， so as to solveing the pain points and difficulties of students in the mobile learning process， and promoteing "5G+smart education" to take root on campus.

Key Words： 5G technology，; Mobile learning，; Learning mode，; 5G+smart education

5G条件下的移动学习是依赖于移动互联网、5G无线通信等技术，使用通信设备实现交互式的一种学习活动，是教育与信息技术相融合的一种教育学习模式。5G网络技术对移动学习的影响主要表现在三个方面。第一，5G网络的高速率特性使得移动学习过程中的数据传输更加快速和稳定。学习者可以随时随地获取丰富的学习资源，无须担心网络延迟或中断对学习效果的影响。第二，5G网络的低时延特性为实时互动和在线协作提供了有力支持。学习者可以通过在线讨论、协作编辑等方式与他人进行实时交流，提升学习体验和学习效果。第三，5G网络的大连接特性使得更多设备可以同时接入网络，实现多设备间的无缝连接和协同工作。与传统线上教学相比较，基于5G网络环境下的这种学习方式充分利用了移动设备的便携性和网络连通的特性，为移动学习者提供了更加优质的网络环境和多样化的学习方式，满足了不同学习者的个性化需求。

1 5G网络与4G网络的移动学习优势比较

从网络环境方面看，5G与4G相比较，虽同属一个网络学习空间，但用户的感知却不一样。在速率方面，5G 是延伸4G之后的第五代移动通信技术，最大的优点是高速度，单个基站的速度是20G，单个用户可能达到的速度是1G，下载速度达500M以上，上传速度达100M左右[1]；在容量方面，5G网络也提供更高的网络容量，能够支持更多的设备连接，是4G网络的1 000倍；在延迟方面，5G网络的延迟比4G更低，为实时互动教学应用提供了更好的支持；在连接密度方面，5G网络可以支持大规模的物联网设备连接；在能耗方面，5G网络在传输相同量的数据时能耗更低，可以延长终端设备的电池寿命。综上所述，5G网络的建设与应用有利促进移动学习模式的成熟与发展，全面提升数字化条件下的教育教学质量，推动课堂革命，赋能高职院校人才培养。

从应用体验方面看，一是5G移动学习提升了教学效率，使在线学习更加流畅，避免因网络不稳定导致的教学中断或学习效率低下的问题，可以开发包括文字、图片、音频、视频等多种形式的优质学习资源，以满足不同学习者的学习风格和兴趣。二是创新了学习模式，在5G的助力下，无论是在城市、乡村还是偏远地区，只要有5G信号的覆盖，学习者都能随时随地访问学校教育资源，同时，教师可以运用大数据和人工智能的教学平台，实时掌握学生的学习过程，并根据学习者的实时表现和反馈，为其提供定制化的学习建议和课程安排，实现精准个性化教学。三是学习体验得到明显增强。学习者极大地缩短了学习资源的下载时间，优化了移动学习的过程，突破了复杂场景下缺乏交互性和真实情境的瓶颈，为真实情境的远程教育和虚拟现实教育提供强有力的支持，使学生能够身临其境地体验到优质课程和实验环境。

2 当前移动学习的状况

为了更好地开展课题研究，课题组面向内蒙古高职园区3所高职院校发放了调查问卷，并进行分析整理，有96.88%的学生愿意使用5G提升网络学习体验，5G终端设备（手机）使用率达到94.1%，大多数学生认为5G网络环境下，移动学习在促进课程创新和推动课程教学方法改革，提高课程实践环节等方面有进一步挖掘的潜力，如图1所示。对5G网络条件下移动学习模式的最大期待是高效的学习体验和更广泛的学习机会，如图２所示，这为开展5G条件下的移动学习奠定了基础。

大学生对新兴事物接受速度快，接受程度高，是移动设备的主要用户群体，也是移动学习的主要体验用户。他们对新技术应用的热情使得其对移动学习的了解程度和接受度都很高[2]，与此同时，当前移动学习主要基于学校的Wi-Fi无线网络和4G网，比较而言，Wi-Fi无线网络受限于校园区域范围内，信号覆盖存在盲区，在移动教学应用方面有一定的局限性。基于4G网络的传统线上教学虽然能够实现师生之间的交互，但在资源访问、实验环节、学习形式等方面受到了局限，在教学场景和学习应用等方面形式单一。与4G相比，5G网络环境为移动学习提供了前所未有的便利性和可能性，使远程教育和在线学习更加流畅、实时性更高，大大提升了学习效果。然而，5G条件下的移动学习也面临着一系列的挑战。从教育教学角度看，学生对移动学习的自主驱动性不强，面临着移动学习环境不佳，学习资源较为分散等现实问题[2]，如何保证在线教育的质量、构建有效的学习评估体系等问题，都是需要解决的关键问题。从技术的角度看，将5G技术全面应用到教育场景还需要克服许多技术难题。虽然5G技术能够为移动学习带来诸多便利，但其并不能完全替代传统的面授教育，如师生间的情感交流、即时反馈等。同时，目前校园5G专网建设大多采用网络切片技术，网络切片是由一组能支持特定场景通信业务需求的网络功能实例和运行这些网络功能实例的计算、存储、网络资源组成，存在着切片内部与外部的安全风险[3]。如何保障数据的安全性和隐私性，如何开发和利用高质量、多样化的学习资源，以满足不同学习者的需求，是需要关注的问题。

3 5G环境下移动学习模式的条件支撑

5G条件下的移动学习模式形成需要综合考虑5G网络环境建设、应用场景、资源构建、应用推广等综合因素，开展一体化建设，促进5G条件下移动学习模式的形成。

3.1 建设一张校园5G专网

校园5G专网是开展移动学习的基本环境。5G专网指的是以5G通信网络及边缘计算技术为基础，在一张5G物理网络上构建学校自身可以独立运行的虚拟网络，满足学校业务连接、高速计算、信息安全等需要，为不同的应用场景提供不同的服务质量和网络能力。作为原有校园有线网络及无线网络的延展与补充，校园5G专网将极大提高校园网络覆盖面。具体在建设实施过程中可依托三大运营商优势，通过5G 技术打造多网融合的泛在基础网络接入层，可实现对感知数据和信息的无缝、高效、实时连接和管理[4]，打通5G网络和校园网之间的壁垒，实现5G网络与校园网络融通，形成泛在化的5G智慧校园学习环境。如图3所示。

3.2 构建“云+端”的教学资源供给服务模式

构建5G教学资源供给服务模式是开展移动学习重要保障。需要综合考虑资源开发、传输、管理、服务以及安全等多个方面，具体要从云端存储到5G终端用户两个层面科学系统的进行资源供给设计，能够为师生提供更加高效、便捷、安全的教学资源服务。

3.2.1资源开发与制作

利用5G技术的高速率和低延迟特性，可以支持大量高清、实时的教学资源的制作和传输，开发新型优质数字化教育资源，如基于虚拟仿真、全息投影、互动视频、数字孪生等新形态的数字教育资源，通过校间合作、校企合作、资源共享课（慕课、爱课程）等多种资源建设和知识供给方式，共建共享教学资源。

3.2.2资源存储与传输

利用5G网络的大容量和高速率特性，构建“云+端”的资源存储和传输系统，确保资源能够迅速、稳定地传送给师生，采用云计算和大数据技术，实现资源的分布式存储和智能调度，提高资源的利用率和可访问性。

3.2.3资源管理与服务

建立统一的资源管理平台，对各类教学资源进行分类、标签化、检索和管理，方便用户查找和使用，提供多种访问方式，如PC端、移动端等，以满足不同用户群体的需求，实现个性化推荐和智能推送功能，根据用户的学习历史和偏好，为其推荐合适的教学资源。

3.2.4用户反馈与优化

建立用户反馈机制，收集用户对教学资源的评价和建议，以便不断优化和改进服务，利用AI技术对用户使用数据进行分析，发现用户的学习需求和行为模式，为资源的优化提供数据支持。

3.2.5安全与隐私保护

加强数据安全和隐私保护措施，确保教学资源的安全性和用户的隐私权益，定期对平台进行安全检查和漏洞修复，防止数据泄露和非法访问。

3.3 形成教学应用场景

应用场景是移动学习模式的载体。目前，我们通过课题研究，总结基于5G技术的主流教学应用场景有全息互动教学、教学辅助AI、自主在线学习3个方面。

（1）5G+全息互动教学有利于建立特色教学模式和提供优质教育资源，能够支持多应用场景，主要通过利用5G网络覆盖和全景摄像头，实现全景视频的互动教学，学生可以通过大屏或VR一体机观看全景直播。而AR/VR虚拟实验则应用3D、AR、VR、全息等现代化计算机图形图像技术，建设虚拟交互体验实验室，提供沉浸式的学习体验。

（2）5G+AI能够提高教学效率，为学生更好地学习增知增智、为教师更好地教学提供服务[5]。可以实现远程教师评测，评测教师可以通过5G网络远程观看老师授课。利用5G网络+AI、物联网技术等实时传输学生的学习数据，可以进行深度的学习分析。具体如教学过程中的AI阅卷、AI学习兴趣分析、AI学习重难点突破等功能，可以帮助学生更好地理解和掌握知识。

（3）5G条件下的自主在线学习进一步打破了校园Wi-Fi学习空间的限制，解决了4G条件下在线学习的一些瓶颈，实现了泛在化的移动学习目标，增强了学习体验。

4 建立移动学习模式

构建一个高效、便捷且适应性强的移动学习框架，需要从多个方面入手，综合考虑师生需求、设计模式、内容策划、技术支持、评价与反馈以及持续更新与优化等因素，为师生提供更好的学习效果。

4.1需求分析

移动学习作为一种非正式的学习方式，学习过程和学习效果受学习者的知识水平、认知能力、信息素养、学习目标和个人兴趣等自身个性化特征的共同影响。移动学习过程中也同样受所处情境因素影响，如学习对象难易程度、学习资源访问人数、网络状况都会对移动学习效率产生影响[2]。通过对高职院校师生的问卷调研了解到，目前，基于固定场所的传统线上教学通过校园Wi-Fi和4G网络环境基本能够得到解决，但在泛在化的自主学习和专业实践课程的线上教学存在很多不足，主要表现在网络信号不稳定，较大资源访问受限，虚拟仿真教学和专业实践操作演示等环节不流畅等问题。

4.2设计模式选择

情境认知理论认为，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[6]，5G条件下的移动学习所强调的是情境式、互动式及参与式。总体而言，教师、学生、学习资源、学习环境构成 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[7]。通过对上述四大要素进行了分析研究，结合日常教育教学工作实际，进行类比和优化，提出基于情境认知理论的5G条件下的两种移动学习模式。

4.2.1实践课程情境交互式学习

利用5G网络的高速率和大连接特性，学生可以在真实或虚拟的情境中进行学习，这种模式基于5G网络的增强现实（Augmented Reality，AR）和虚拟现实（Virtual Reality，VR）技术，通过模拟现实中的场景，让学生在虚拟环境中进行实验、操作，身临其境地体验到各种知识场景，提高学习的兴趣和动力，有助于将理论学习与实践相结合，充分解决专业实践课程线上教学难度大等问题。

4.2.2泛在化的自主移动学习

利用5G网络的低时延、广覆盖的特性，从应用范围角度讲，借助校园5G专网，将资源部署在学校数据中心，访问者在建有5G基站的地方均可访问校内资源，网络的可靠性和稳定性能够得到充分保障，学生的学习空间也从校园延伸到了各个地方，学生可以自主开展学习活动，或参与实时的在线课堂、讨论和协作活动，教师与学生跨越时空实时流畅地进行音视频交流，使得大资源访问、大规模教学的在线开放课程服务于远程教育成为可能。同时，借助平台收集和分析学习者的学习数据，可以为其推荐个性化的学习资源和学习路径，充分尊重学生的个体差异，比较适合学校开展网上课程选修或面对一部分不能来校接受学习的学生，有助于实现因材施教的教育目标，促进了教育公平。

4.3内容策划与制作

移动学习的核心是学习内容。因此，需要精心策划和制作高质量的学习内容。这包括选择合适的学习资源、设计具有吸引力的学习界面以及制定合理的学习路径，同时，要确保内容的更新和维护，以满足学生不断变化的学习需求。

4.4技术支持与平台开发

移动学习模式体系化构建需要依托先进的技术支持和稳定的平台开发。这包括选择合适的技术框架、开发用户友好的学习界面、实现学习数据的实时跟踪与分析等，此外，还需要考虑平台的兼容性、稳定性和安全性等问题。

4.5评价与反馈机制

建立有效的评价与反馈机制是移动学习模式体系化构建的关键环节。通过收集用户的学习数据、分析学习效果以及获取用户的反馈意见，可以不断优化移动学习模式的设计和实施，同时还可以利用这些信息为用户提供个性化的学习建议和资源推荐。

4.6持续更新与优化

移动学习模式体系化构建是一个持续的过程。随着技术的不断发展和师生需求的不断变化，需要定期对移动学习模式进行更新和优化。这包括更新学习资源、优化学习界面、提升用户体验等。

5 结语

5G环境下的移动学习过程，教师由知识的传授者、灌输者转变为学生主动获取信息的帮助者、促进者，学生也由过去知识的被动获取发展成为主动的知识建构，学习过程变成一种全体系的精准的基于“5G+ AI”技术的辅助学习过程，推动移动学习模式发生变革。通过5G移动学习模式的探索与实践，提出构建适用于校园的5G教学应用场景，解决传统线上教学过程中的痛点、难点，丰富师生的教学形式和数字资源构建，大幅提升数字化教学的质量，为未来教育带来更多的可能性，作为教育者和学习者，应该积极面对这一变化，持续探索基于5G技术的移动学习的最佳实践和应用，推动教育的发展和进步。

参考文献

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[3]岳博石.5G 新技术驱动下的网络安全痛点分析及需求和策略研究[J].网络安全技术与应用，2022（10）：74-75.

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[5]吴永和，刘博文，马晓玲.构筑“人工智能+教育”的生态系统[J].远程教育杂志，2017（5）：27-39.

[6]CHOI J I，HANNAFIN M. Situated Cognition and Learning Environments： Roles，Structures，and Implications for Design[J].Educational Tech nology Research and Development，1995，43（2）：53-69.

[7]袁磊.5G时代的教育场景要素变革与应对之策[J].远程教育杂志，2019（3）：27-37.