5G技術(shù)支持下的中小學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)發(fā)展策略探究

陳金玲　曾夢霞　劉凌波

摘要：本文介紹了5G技術(shù)的特點(diǎn)及其對遠(yuǎn)程教育教學(xué)的影響，分析了VR、AR等多媒體技術(shù)為載體的中小學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)的現(xiàn)狀及典型應(yīng)用場景，并從學(xué)習(xí)空間重構(gòu)、教學(xué)模式創(chuàng)新、評價(jià)方式創(chuàng)新三個(gè)方面闡述了5G技術(shù)支持下的中小學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)發(fā)展策略與方法。

關(guān)鍵詞：5G;遠(yuǎn)程教學(xué);雙師課堂;VR;AR

中圖分類號：G434? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 論文編號：1674-2117（2021）17-0000-03

隨著“5G”時(shí)代的到來，人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)的快速發(fā)展對傳統(tǒng)教學(xué)課堂產(chǎn)生顛覆式的變革。教育部在2018年發(fā)布的《教育信息化2.0行動計(jì)劃》中強(qiáng)調(diào)了發(fā)展“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的重要性，倡導(dǎo)“人人皆學(xué)、處處能學(xué)、時(shí)時(shí)可學(xué)”的教學(xué)理念。與此同時(shí)，中國移動在2019年發(fā)布的《5G+智慧教育白皮書》中也提出，利用“5G”網(wǎng)絡(luò)的高速度、高帶寬和低時(shí)延等特性對傳統(tǒng)遠(yuǎn)程教學(xué)模式的變革發(fā)揮重要作用，如在遠(yuǎn)程教學(xué)中通過AR/VR/全息技術(shù)改善學(xué)習(xí)體驗(yàn)，能夠通過推送低時(shí)延、強(qiáng)互動性的沉浸式雙師課堂資源來促進(jìn)教育公平等。[1]因此，對5G技術(shù)支持下的教育應(yīng)用場景進(jìn)行分析并探討相應(yīng)的遠(yuǎn)程教學(xué)發(fā)展策略，有助于推動未來教育模式的變革與創(chuàng)新。

● 5G技術(shù)特點(diǎn)及其對教育的影響

1.5G技術(shù)的內(nèi)涵及其特點(diǎn)

5G即第五代移動通信技術(shù)，是最新一代蜂窩移動通信技術(shù)，通信技術(shù)從1G到4G的不斷發(fā)展，使得“信息高速公路”更寬更快，信息的便捷、可視化給各個(gè)行業(yè)注入活力，促進(jìn)了行業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的改造以及生產(chǎn)作業(yè)方式的改進(jìn)，帶動了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與社會的進(jìn)步，同時(shí)加速了線上教育的發(fā)展。5G技術(shù)不僅是4G的延伸[2]，更是質(zhì)的改變，實(shí)現(xiàn)由“修路”到“造城”的轉(zhuǎn)變，它的高速度、高帶寬、低延時(shí)、廣連接、穩(wěn)定可靠等特性將實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)，使4G的不足得以解決，為教育工作帶來了更廣泛更深層次的探索空間。

2. 5G技術(shù)對未來教育的影響與意義

通信技術(shù)的不斷發(fā)展極大地豐富了線上教育資源，逐步突破了在線教育的技術(shù)壁壘，使遠(yuǎn)程教學(xué)形式多樣化。盡管4G技術(shù)可將網(wǎng)絡(luò)傳遞的教育信息載體從圖文和音頻延伸到視頻，但5G技術(shù)可以更為巧妙地整合線上與線下、軟件與硬件等多方面優(yōu)質(zhì)教育資源，使網(wǎng)絡(luò)資源的共享與交互更為便捷，構(gòu)建更多教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)形式，能較大程度地解決教育資源分布不均衡的問題。[3]5G與人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的結(jié)合，為重構(gòu)當(dāng)下“教學(xué)交互模式”提供了技術(shù)支持，更加明晰了線上線下融合式教學(xué)的未來教育發(fā)展方向，有利于發(fā)展和建立新一代教育生態(tài)系統(tǒng)的創(chuàng)造力。

● 5G技術(shù)支持下中小學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)的典型應(yīng)用場景

1. 5G技術(shù)支持下的雙師課堂

雙師課堂指主講教師基于線上視頻直播平臺進(jìn)行遠(yuǎn)程授課，輔導(dǎo)教師負(fù)責(zé)配合主講教師完成線下課堂管理等工作。[4]近年來，雙師課堂的雙師互動教學(xué)已經(jīng)被應(yīng)用到部分K-12教育機(jī)構(gòu)中，特別是2020年新冠疫情防控期間，“停課不停學(xué)”政策的推廣，催生了多種新型的“雙師課堂”在線教學(xué)模式，如“直播導(dǎo)師+錄播導(dǎo)師”共同合作的“雙師課堂”。[5]但由于網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)存在地區(qū)差異，不少地區(qū)雖然采取了雙師課堂教學(xué)模式，可收效甚微。例如，由于存在網(wǎng)絡(luò)延時(shí)長以及卡頓等問題，上課直播平臺的服務(wù)器承擔(dān)了巨大的壓力，教師與學(xué)生、主講教師與輔導(dǎo)教師的交流互動仍有較大阻礙，影響了教學(xué)效果。而5G時(shí)代下，雙師互動教學(xué)的效率、應(yīng)用效果和應(yīng)用范圍將更為顯著。[6]5G技術(shù)支持下的雙師課堂比較容易部署終端設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)，接入5G通信模塊后即可隨時(shí)使用5G網(wǎng)絡(luò)，能夠有效解決傳統(tǒng)雙師課堂建設(shè)成本高、周期長等問題。[7]

2.5G+VR/AR支持下的遠(yuǎn)程教學(xué)

VR（Virtual Reality，虛擬現(xiàn)實(shí)）技術(shù)能夠用一個(gè)虛擬世界來代替現(xiàn)實(shí)環(huán)境，給人以沉浸式、交互式的體驗(yàn)。AR技術(shù)是VR的延伸，它具有實(shí)時(shí)交互性，能將虛擬世界的信息與真實(shí)世界的信息混合在一起，使用情境性強(qiáng)的場景信息豐富學(xué)習(xí)環(huán)境會給人超越現(xiàn)實(shí)的感官體驗(yàn)。在教學(xué)應(yīng)用中，VR可較為真實(shí)地模擬出一些特定的教學(xué)情境，如地震、火災(zāi)演練、歷史考古、實(shí)驗(yàn)操作等;AR可將抽象的、空間感較強(qiáng)的畫面加強(qiáng)展示，學(xué)生可以通過適當(dāng)?shù)囊曈X、聽覺和觸覺界面整合學(xué)習(xí)資源。[8]VR/AR支持下的遠(yuǎn)程教學(xué)以提供沉浸式體驗(yàn)對教育服務(wù)形式進(jìn)行創(chuàng)新。

在4G技術(shù)支持下，傳感設(shè)備及傳感網(wǎng)絡(luò)還不足以支持獲取并實(shí)時(shí)傳輸物理環(huán)境和教育主體等所產(chǎn)生的各種原始高維數(shù)據(jù)。[9]現(xiàn)階段，VR設(shè)備成像帶來的眩暈感在具有超低時(shí)延的5G技術(shù)下得到了有效降低，為VR/AR教學(xué)應(yīng)用場景的迭代更新創(chuàng)造了更多機(jī)會。5G基礎(chǔ)設(shè)施與邊緣計(jì)算的結(jié)合通過將大容量的場景內(nèi)容存儲至云節(jié)點(diǎn)，在服務(wù)器上執(zhí)行處理能夠減少網(wǎng)絡(luò)流量和網(wǎng)絡(luò)延時(shí)，使遠(yuǎn)程分布在不同位置的學(xué)生共享學(xué)習(xí)體驗(yàn)成為可能。[10]除此之外，結(jié)合全息投影技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以將千里之外的“真人”名師投影至講臺，使之與學(xué)生如面對面般交談，減少了在線遠(yuǎn)程教育師生交流互動上的障礙，并且可應(yīng)用于緩解偏遠(yuǎn)地區(qū)優(yōu)質(zhì)師資缺乏的狀況，大大縮短了城鄉(xiāng)教育差距。

3.5G技術(shù)支持下的超高清視頻遠(yuǎn)程直播互動教學(xué)

視頻遠(yuǎn)程教學(xué)可以使教師和學(xué)生即使身處不同空間，仍能進(jìn)行教學(xué)與學(xué)習(xí)活動，促進(jìn)了教育資源的傳播，而遠(yuǎn)程直播教學(xué)的開放、共享、交互、協(xié)作、實(shí)時(shí)等特點(diǎn)也貼合了運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)促進(jìn)教育改革與發(fā)展的目標(biāo)。

但目前遠(yuǎn)程視頻直播過程中容易受網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、直播設(shè)備和在線人數(shù)等因素影響，仍存在學(xué)生端接收到的視頻清晰度不夠、提問有所延時(shí)、學(xué)生評論區(qū)的回答被連續(xù)覆蓋、教師不易統(tǒng)計(jì)信息和掌握學(xué)生學(xué)習(xí)效果、在連麥互動階段的質(zhì)量較低以及多方連麥雜音較多等問題。

而5G的高速率、低時(shí)延、穩(wěn)定可靠性使得在線遠(yuǎn)程直播能毫無延時(shí)地呈現(xiàn)4K/8K甚至更清晰的課堂畫面，可保證多方順暢交互，在提升學(xué)生視覺感知的同時(shí)，還避免了畫面卡頓給學(xué)生帶來的煩躁感，對模糊線上線下學(xué)習(xí)邊界起到了重要作用。

● 5G技術(shù)支持下的中小學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)發(fā)展策略

1.學(xué)習(xí)空間重構(gòu)

學(xué)校是實(shí)現(xiàn)“5G+智慧教育”的重要場所，學(xué)校在大力支持校園5G網(wǎng)絡(luò)的全面部署與物聯(lián)網(wǎng)硬件設(shè)備升級的同時(shí)，應(yīng)將物理空間與虛擬空間融合，積極迎合未來教育的發(fā)展趨勢，將5G、人工智能等新技術(shù)的優(yōu)勢充分應(yīng)用于智慧教育。在物理空間方面，學(xué)?？稍诮淌以O(shè)計(jì)能自由組合的桌椅，安裝多個(gè)可變屏幕，并在AI技術(shù)支持下制訂個(gè)性化的教學(xué)課堂。在虛擬空間方面，學(xué)校應(yīng)搭建并使用云平臺，教師可根據(jù)學(xué)生的需求上傳網(wǎng)絡(luò)教育資源或開展在線教學(xué)活動，學(xué)生可以自由選擇時(shí)間和空間進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。學(xué)校還可以拓寬優(yōu)質(zhì)資源獲取渠道，通過加強(qiáng)城鎮(zhèn)學(xué)校與片區(qū)內(nèi)其他學(xué)校的交流合作，形成校與校的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)各校優(yōu)質(zhì)教育資源的整合并以開放、共享的形式傳輸至偏遠(yuǎn)農(nóng)村學(xué)校。

2.教學(xué)模式創(chuàng)新

未來的學(xué)習(xí)模式將是一個(gè)國際化、即時(shí)化、虛擬化和交互式的環(huán)境，注重以學(xué)生為中心，以技能為中心，以按需制訂實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué)。[11]當(dāng)下的混合式教學(xué)、啟發(fā)探究式教學(xué)、小組合作教學(xué)多元化融合創(chuàng)新教學(xué)模式雖然改善了傳統(tǒng)教學(xué)模式的弊端，但迫于技術(shù)原因，一些模式只停留在理論創(chuàng)新上，在實(shí)踐領(lǐng)域難以發(fā)揮其優(yōu)勢。5G的出現(xiàn)改變了這一現(xiàn)象，以混合式教學(xué)為例，教師可采用線下教師與遠(yuǎn)程名師雙師協(xié)同的教學(xué)模式，為學(xué)生帶來仿真度高、互動性強(qiáng)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

3.評價(jià)方式創(chuàng)新

傳統(tǒng)的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)以最終成績?yōu)橐罁?jù)，并由此判斷學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，難以呈現(xiàn)教學(xué)過程中所存在的問題，一些影響教學(xué)效果的細(xì)節(jié)因素也會被忽略。所以，應(yīng)構(gòu)建完整的、立體的評價(jià)體系，確保評價(jià)的多元化、數(shù)據(jù)化，從多個(gè)維度并且有深度地剖析教學(xué)過程，將細(xì)節(jié)量化計(jì)數(shù)，保證評價(jià)的準(zhǔn)確性。5G技術(shù)+遠(yuǎn)程課堂將多臺設(shè)備互聯(lián)，利用AI助教工具，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的突出表現(xiàn)抑或不足之處都可被記錄。學(xué)生可以生成自己的課堂監(jiān)測報(bào)告，為查缺補(bǔ)漏提供保障;教師在教師端可以及時(shí)觀察學(xué)生的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，并及時(shí)調(diào)整課程架構(gòu)和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

● 結(jié)語

信息技術(shù)的飛速發(fā)展必然對教育教學(xué)工作帶來積極的影響，教育工作者應(yīng)時(shí)刻以創(chuàng)新的思維、發(fā)展的眼光看待教育事業(yè)，在傳統(tǒng)課堂教學(xué)的基礎(chǔ)上，充分利用5G+人工智能、VR/AR等技術(shù)。新技術(shù)在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域飛速發(fā)展，教師應(yīng)提高自身信息化素養(yǎng)，以學(xué)生為中心，深度思考并挖掘新技術(shù)對教育教學(xué)活動的正面應(yīng)用，與時(shí)俱進(jìn)，做好學(xué)生的引路人。

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作者簡介：陳金玲（1995.12—），女，漢族，廣東湛江人，在讀碩士，研究方向?yàn)榻逃畔⒒?、?chuàng)客教育、信息技術(shù)教育、人工智能教育。