5G时代的在线协作学习形态：特征与模式

2019-10-24李海峰王炜

中国电化教育 2019年9期

李海峰　王炜

摘要：以高速率、低延时和广覆盖为特征的5CJ通信技术，将为在线协作学习发展带来新机遇。5G时代的在线协作学习形态将实现五大学习范式的转变，包括：从信息互动向物联协作互动转变、从虚实互动向在场协作互动转变、从符号互动向沉浸协作互动转变、从人际互动向万物协作互动转变、从终端互动向云端协作互动转变。该文基于5CJ通信技术构建了5CJ时代的在线协作学习基本模式，在线协作学习形成了以协同共创空间为信息枢纽，辐射涵盖实在空间、虚拟空间、家庭空间和教育机构等范围的万物联动、协同共创的在线学习新模式。然而，学习资源、智能终端、学习空间以及教学模式等也存在着急需解决的新问题。

关键词：5CJ;在线协作学习;人工智能;学习模式

中图分类号：CJ434 文献标识码：A

一、5G技术兴起与在线协作学习发展机遇

（一）5G通信技術驱动的万物互联智能世界

自从2016年5月3 1日第一届全球5G大会在北京召开以来，构建5G技术生态成为了当今通讯技术领域的热点话题。“十三五”规划纲要明确指出要积极推进我国5G技术的发展，《中国制造2025》也为全面攻克5G技术瓶颈制定了明确的安排和部署。随着5G通讯技术的研发和发展，5G通信技术将对社会产生深度影响，包括：智能机器人、远程医疗、车辆无人驾驶、4K超高清视频传输、3D通信、云办公、远程虚拟现实、云游戏等。譬如，2019年1月，全球首例基于5G技术的远程动物手术实验在我国福建获得成功，外科医生利用华为5G网络通信技术，通过操控机器人对50公里以外的“小猪”患者成功进行了精准肝小叶切除手术，手术操作几乎实时同步，创口整齐且出血极低。显然，5G通讯技术将会给社会生活带来“颠覆性”变革，特别是在医疗、电视直播、VR娱乐、无人驾驶、无人机、教育以及智慧城市等领域。在英国2018年11月20日召开的第九届全球移动宽带论坛上，华为轮值董事长胡厚崑提出了基于5G技术构建“万物互联的智能世界”畅想。如果说4G通讯技术改变了人们的生活，那么5G通讯技术将改变整个社会，将会形成万物感知、万物互联和万物智能的未来世界。

（二）5G通讯技术赋能在线协作学习新可能

SG通信技术给社会带来的深刻变革必将对在线教育领域产生重要影响，需要重新审视在线协作学习的模式、形态和未来发展。在线学习是当今学习者获取知识、提升技能和培养素养的重要途径和学习方式，通过线上与线下的融合、跨区域的学校连接以及知识内容的便捷获取，促进了不同区域教育资源的均衡发展，扩展了学习者的学习资源汲取途径。5G通信技术将对在线协作学习的内容获取方式、协作互动过程以及协作学习环境等产生重要影响。譬如，从在线学习内容的传递方式看，在线教育的发展历经知识在线化、教学网络化、课程集群化以及学习个性化等阶段。5G通信技术的高速率和低延迟特性将能够实现学习内容的真实情景再现，消解网络平台的信息传输延迟效应，为学习者的情景化学习、认知学徒制式的远程实践参与以及远程协作实验等学习活动提供有力支持。简言之，5G通讯技术赋能在线协作学习，将为具身认知、情境认知、远程精准协作、远程协作实验以及万物智能协同的协作学习范式提供新可能和新视野。

二、5G通讯技术的基本特征

5G是第五代通讯技术标准的简称，由中国、日本、北美、韩国和欧洲等第三代合作伙伴计划组织制定，该组织简称为“3GPP”。自从三星电子在2014年5月宣布开发出首个基于SG技术的传输网络以来，先后有诺基亚、华为、高通和爱立信等公司进行了SG通讯技术的研发和测试。与第四代通讯技术相比，SG通讯技术具有高速率、低延迟和广覆盖等特点。

（一）高速率

三星公司早在2013年就公开宣布，其研发的SG网络在28千兆赫（GHz）波段下的速率已达到了每秒IGbps，明显超越了第四代通讯技术的每秒75Mbps传输速率。此后三星公司进一步宣称，基于SG通讯技术的网络传输速率未来最高可达每秒lOGbps，这意味着移动通讯用户能够在不到一秒时间内瞬间完成一部4K高清视频的数据传输。华为作为全球领先的SG通讯技术公司，在2019年1月24日推出了全球第一个支持SG通讯技术3GPP标准的巴龙5000商用芯片组，其理论网络传输速度高达每秒2.3Gbps。

（二）低延迟

SG是当今领先的超可靠低延迟通信技术，毫秒级别的低延迟充分体现了SG通讯技术数据同步的卓越优势。在2019年1月成功完成的全球首例基于SG通讯技术的手术实验中，外科医生通过控制机器人成功对百里外的“小猪”进行手术操作，视频成像、工具操作和手术实施等几乎同步实时完成，时间延迟低于1毫秒。SG通讯技术的低延迟功能使得远程人机协同、人人协作和智能操控等可以实现精确同步、精准协同、精准定位以及视频“同步传输”。

（三）广覆盖

广覆盖指5G通讯技术网络结构布局较为密集，能够实现万物在线互联感知。首先，5G网络采用微基站的基本结构布局，以消解高频导致的信号衰减问题。微基站会部署在多种场景中，诸如：居民区、超市、图书馆、道路、办公楼或者商业街等。密集型的5G网络结构布局，不仅可以实现数据在基站之间进行快速传输和信息反馈，而且能够实现低于1毫秒的信息往返传播延迟。其次，广覆盖不仅指SG通讯技术能够进行信息密集型的短距传播，而且更重要的是能够唤醒万物，实现万物在线智能互联互通，诸如：智慧城市、终端感知、智能家居、远程医疗、无人驾驶、智慧教室以及VR直播等。

三、5G时代的在线协作学习形态基本转向

在线协作学习囿于通信技术功能而难以实现卓越的在线学习体验，诸如：远程实时人机协同、扩展现实（XR）交互、跨域实时互动协作学习等。SG通讯技术的高速率、低延迟以及广覆盖等特征为解决在线协作学习中遇到的诸多问题提供了有力支持。在SG通讯技术的驱动下，在线协作学习将会向物联协作互动、在场人机协同、沉浸协作互动、万物协作联动、云端协作互动等方向转变。

（一）从信息互动向物联协作互动转变

在1G到4G的移动通讯技术发展阶段，在线协作学习主要以信息互动为主要学习形态，涉及到文本信息、图片信息、音视频信息以及3D信息交互等。所谓信息互动形态的在线学习是指以文字、图片和视频等信息载体支持的在线协作学习方式，学习者以接受学习、发现学习、在线协作知识建构、在线探究以及基于项目的在线学习方式进行信息互动。最具代表性的在线信息互动学习方式主要包括基于博客的信息互动、基于知识论坛的在线协作知识建构、基于Wiki的在线协作编辑等，学习者主要进行信息分享、质疑探讨、概念抽象、知识产品创造等活动。5G通讯技术的到来，将以信息互动为主的在线协作学习推向了物联协作互动学习，在线协作学习将不仅仅是抽象信息符号之间的逻辑建构过程，而且还是符号和具体指涉事物相混合的物联协作互动过程。所谓物联协作互动是指在线学习互动的信息不仅是抽象符号的呈现，更是世界万物属性的动态信息呈现，是具体的、关联的、互动的和逼真的系统体现。譬如，在第五代通讯技术的支持下，小学生可以通过在线学习平台获知某一地方某一棵植物的具体信息，包括高度、类型、外形、生长环境以及其它生物信息等。此时的在线学习已经从抽象符号信息转向了信息和所指实物相混合的学习形态，这得益于5G通讯技术的高速率、低延迟和广覆盖功能为此提供的有力支持。

（二）从虚实互动向在场人机协同转变

5G通讯技术为实现学习者远程在场人机协同提供了强有力的技术支持，弱化了以往虚拟和现实分离抑或难以融合的在线学习模式局限，实现了向多人远程在场协作学习模式的转向。所谓“在场”是指运用通讯技术使事物直接呈现于面前，是面向事物本身的体现。虚拟与现实学习环境的融合为在线学习提供了有力的学习环境技术支持，实现了线上学习共同体的协作知识建构、课程学习、作业指导和线下学习共同体的实践探索、实地调查、实验操作等方面的融合。线上虚拟学习环境和线下实践环境的融合，不仅解决了学习者校外学习无指导、疑问无解答以及兴趣难维持等问题，而且解决了学校教育缺乏实践、教学方法单一以及个性化学习需求难满足等问题。譬如，最具代表性的虚实融合在线协作学习模式是翻转课堂，通过课前导学案和教学视频等完成一定的学习任务，基于在线学习进行课前讨论以解决相应的学习问题[l]。此外，虚实互动也指以传感器为桥梁构建的在线虚拟学习环境与现实学习环境的融合体系，通过互联网进行客观世界、课堂学习以及在线学习等不同场域之间的信息流动[2]。

不可否认，虚实融合的学习环境实现了信息在不同场域之间的流通，但是并未能够实现真正的远程在场协作互动，难以实现学习者远程人机协同操作。5G通讯技术的信息高速率传输和低延迟特征为实现远程在场协作互动提供了理想的技术支持。众所周知，在线学习支持经历了在线资源、在线课程到在线学习社区的基本发展阶段，但是在线学习囿于通讯技术始终难以实现具身认知学习体验。具身认知学习理论认为，学习活动是学习者身体感知的即时性行为与技术工具支持的结构化反思活动的协调运行过程，学习发生于学习者与学习环境相互作用的“感知一行动”这一循环过程中[3]。对具身认知视角下的在线协作学习形态追求是远程教育的重要研究旨趣，诸如：具身认知学习环境设计[4]、具身认知网络学习空间[5]、智慧学习环境[6]等，但是目前的在线协作学习仍然没有超越虚实分离、人机分隔以及符号互动的学习环境或者学习方式局限。庆幸的是SG通讯技术的发展为实现在线具身认知提供了有效的技术支持。在线学习虚拟空间场域不再仅是团队成员协作知识建构的活动空间，而且能够支持来自不同在线空间的学习者进行远程人机协同实践操作，解决了虚实融合环境仅提供信息互动而缺乏实践在场的缺陷，真正能够实现在线虚拟空间和现实实践活动的有机融合，为远程在场进行人机协同任务处理提供有力支撑[7]。譬如，在5G通讯技术的支持下，小学生通过虚拟空间的远程实验操作功能，能够对远端实验设备或者物体进行实时的协同操控，通过远程终端操作系统协同完成相关的实验任务或者学习活动。SG通讯技术支持下的在线协作学习能够实现从虚实环境之间的信息互动向远程群体在场人机协同互动转变。

（三）从符号互动向沉浸协作互动转变

在线协作学习通常以意义载体的各种符号为中介进行协作知识建构，符号类型涉及文字、标记、图片、视频和动画等，学习者之间通过具有意义的符号进行观点分享、探究协商、产品创造以及知识创新等活动。随着虚拟现实技术的发展，在线协作学习逐渐融人了虚拟现实（VR）、增强现实（AR）、扩展现实（XR）等技术。虚拟现实技术在体验设计、情境构造、学习迁移、行为引导等维度上体现出了卓越优势，通过情境、体验、交互和反思的在线协作学习能够实现深度学习[6]。虚拟现实技术在场馆学习中具有突出优势，沉浸式虚拟场馆能够突破学习环境的时空局限，使学生获得全息化的知识、技能、情感和价值观[9]。虚拟现实与脑电的联动为学习者提供了一个全程可控的、精准的、浸润式的、动态的学习环境[10]。

在线协作学习囿于通讯技术而难以实现从符号互动向沉浸协作互动转变[11]，但是5G通讯技术的低延迟、高速率和大带宽为实现在线协作的沉浸式互动提供了技术支撑，将会提升在线虚拟现实的协作学习体验，促进内容呈现形态的多样化，消除现有虚拟现实设备的有线束缚，消解当前虚拟现实（VR）技术对学习者造成的不适感或者眩晕感。张洪忠等人认为，5G通讯技术将会明显弱化制约VR技术发展的带宽和网络传输速度的局限，VR社交将是SG時代社交媒体发展的重要趋势，能够实现交互方式场景化、信息沟通实时性、学习体验沉浸性以及非言语传播的社会性互动[12]。换句话说，基于SG通讯技术的VR社交能够真正实现在线协作学习者之间的“在场社交”，是从人机交互向人机交融社交媒体的质性变革发展，冲破了微信、直播软件以及远程学习平台等学习空间的距离弊端，建构人人互联互通的现实在场协作空间。SG通讯技术驱动的在线协作学习，将会转变当前以视频、文字或图片为主要意义载体的在线知识传播模式，通过构建扩展现实（XR）学习空间将在线协作学习打造成浸润式体验的学习过程。扩展现实（XR）空间将会重塑在线学习体验，XR技术具有感觉代人、情境感知、编辑现实以及自然交互等功能，将赋予在线协作学习交互性、智能性、人本性、生成性和生态性等教育应用特性[13]。

（四）从人际互动向万物协作联动转变

万物协作联动的在线协作学习方式将是5G通讯技术时代的主要特点，高速率和低延迟功能使万物实时互联的期望得以可能。众所周知，当前的在线协作学习方式主要是人际协作，学习共同体基于在线学习平台及协作学习工具，通过人与人之间的分享、交流、协商或者合作以完成相应的学习任务。社会性感知是在线协作学习的突出特征[14]，而任务感知和空间感知对在线学习的效果并不理想。换句话说，在线协作学习主要是人际间的符号互动过程，是个体或者集体运用符号进行解释和表达意义的过程。符号是学习者携带意义的感知，学习者的学习风格[15]、组织管理以及团队组建等是在线协作学习的主要表现[16]。

然而，符号互动束缚了在线协作学习的内涵和形式。学习过程是万物互联的协作联动过程，不仅包括在线学习者的人际互动，而且更应该囊括图书馆、实践场地、实验室、动物园甚至是河流等构成的万物联动，是一个人人连接、人物连接以及物物连接的万物协作联动系统，这将使在线协作学习空间从人际连接的狭隘学习解释向万物联动的智慧学习空间转变。从1G到4G通讯技术，网络通讯技术的功能无法满足物联网1毫秒以内的低延迟需求，难以实现智能汽车自动驾驶、远程手术以及视频实时同步等技术要求，然而5G通讯技术达到了万物互联的海量数据连接带宽和1毫秒低延迟的基本要求。譬如，目前的虚实融合创客空间依然无法实现跨区域的实时人人协作互动[17]，学习者依然通过线下实践和线上讨论的模式开展协作学习活动。尽管学习者可以通过虚拟空间进行在线协作知识建构活动，但是创客实践与在线协作知识建构活动难以实现融合。令人庆幸的是基于SG通讯技术的带宽和高速率能够实现实时同步的万物在线、万物联动和万物协同，在人工智能技术的支持下能够实现虚拟环境与现实环境的真正融合，在线协作学习将成为万物协作联动的新型学习样态。显然，基于SG通讯技术的在线协作学习空间，将不再仅仅包括视频、文字、图片或者动画等媒体信息，而且会成为万物互联的枢纽，能够实时获得各种相关信息，在线学习的人际互动范式也会转向人人互动、人物互动以及物物联动的智慧协作学习方式。

（五）从终端互动向云端协作互动转变

SG时代的在线协作学习终端将更加便捷，客户端的数据处理功能将更多地被转移至云端完成，云端协作互动将成为在线协作学习的主要技术支持特征。现有的在线协作学习，特别是基于虚拟现实技术的终端设备，需要较为先进的硬件和软件支持，这将明显削弱在线协作学习的学习效果和便捷性体验。譬如，国际著名的3D社交社区“第二人生（Second Life）”是典型的在线协作学习软件，学习者能够在社区中创造物体、会话交流、组建团队以及经营生意等多种活动。基于“第二人生”虚拟社区，研究者对在线协作学习进行了多维度探究，包括：虚拟学习社区构建[18]、探究式学习环境设计[19]、问题情境设计[20]以及体验式学习环境设计[21]等。遗憾的是，由于“第二人生”的客户端需要较高的硬件配置而难以脱离空间的束缚，使用范围、学习体验以及普及程度并未取得较好的效果。

“5G+云服务”将会明显降低客户端对用户硬件环境的要求，构建基于云端运行的在线学习服务系统将成为在线协作学习的新转向。“5G+云服务”将显著削弱协作学习软件对客户端的高度依赖，实现在线协作学习的便捷性、快速性以及即时性。譬如，华为公司发布的华为云SG Cloud VR服务为虚拟现实环境下的在线协作互动提供了一个有效的解决途径，虚拟图像的生成将从本地客户端转移至云端完成，学习者终端的成本明显降低，在线协作学习体验将更加流畅和便捷。

四、5G时代的在线协作学习基本模式构建

基于5G通讯技术的在线协作学习将形成以智能云端服务为核心的万物联动、人机协同、虚实共在、协同共创的基本结构模式，涉及实在空间、虚拟空间、教育机构和家庭空间等在内的互联互通学习空间场域。SG通讯技术成为了快速联通不同空间场域的信息神经网络，如下图所示。

（一）智能云端云服务

数据处理云端化是5G云服务的主要功能，将原有学习者客户端的数据处理、虚拟现实、学习资源以及内容编辑等功能全部云端化，学习者的客户端仅负责有限的信息传输、内容呈现和信息存储等功能，智能云端则成为了数据处理中心、存贮中心和信息传输神经网络中心。智能云端5G服务对提升虚拟现实体验、大数据处理与分析、物联网信息处理以及信息编辑等具有突出优势，不仅能够降低客户端的软硬件要求，而且有利于在线学习者进行协作互动和数据处理。

智能云端云服务主要以智能化和云服务为主要特征。云服务意指在线协作学习是基于网络的若干服务的使用、增加与交互模式，通过网络为在线协作学习者提供易扩展的、便捷的、动态的资源与服务。在5G时代，在线协作学习所需的功能、资源以及丁具等几乎存放在云服务器中，学习者通过浏览器或者客户端可以进行便捷的访问、编辑和协作等学习活动。在线协作学习设计者与开发者仅通过修改或者扩展云端的相关软件、功能或者资源等即可按需實现学习者的在线协作学习需求，降低学习者客户端繁杂的软硬件或者技术要求。5G通讯技术是在线协作学习云端服务实现的基础和质量保障，大带宽、高速率和低延迟等为学习者提供了卓越体验。此外，智能化是云端的另一主要功能，是在线协作学习者学习个性化、学习绩效预警、学习行为分析、大数据分析以及智慧学习的重要保障。智能云端是在线协作学习的数据收集、数据分析和数据处理中心，不仅监控着协同共创虚拟空间中的学习状况，而且负责万物互联的数据处理以及为学习者提供智能化服务。

（二）协同共创虚拟空间

协同共创虚拟空间是基于智能云端的在线协作学习场域，涵盖个体学习、小组学习和集体学习等三类学习形式。该空间为个体学习提供了私人学习支持功能，主要包括个性特征资料、学习资源管理、自主学习、主题内容学习、学习行为智能分析以及智慧学伴等。小组学习以学习者个体空间为基础进行构建，学习者可以按照兴趣、需求或者任务要求等进行小组组建，包括小组成员管理、协作学习工具、学习资源、学习任务进度分析、小组学习行为数据分析、成员学习行为动态分析等。集体学习是大规模的群体协作互动，学习者以个体或者小组的形式参与群体性在线协作知识建构活动。与个体学习和小组学习相比，集体学习更强调对知识、问题或者任务的深度剖析、探讨和创造性的解决。

协同共创虚拟空间不仅是一个学习场域，还是一个万物互联的核心枢纽。以协同共创虚拟空间为中心，形成了实在空间、虚拟空间、家庭空间以及教育机构等在内的四大基本空间体系。学习者在协同共创虚拟空间中能够对四大基本空间体系进行远程控制、远程访问和协同操作。协同共创虚拟空间以不同空间、不同群体、不同功能的协同为特点，汇集各个场域的信息，融汇不同群体的智慧以推进在线协作知识建构，实现集体智慧的生成和知识产品的创造。

（三）实在空间

实在空间是实现万物互联、人机协同的主要空间场域，自然界、实验室和实践基地等基于5G通讯技术形成了万物联动的智慧学习空间。在线协作学习将消解虚实分离的局限，在线学习者能够随时访问实在空间的物体并实时控制。对于嵌入传感器并接人5G通讯的自然界物体而言，学习者能够实时监控物体的属性信息、行为变化或者运动状态，这将使在線协作学习从语言符号互动向情境协作互动转变。在人工智能终端、机器人以及5G通讯技术连接的实验室中，协同共创虚拟空间的在线协作学习者能够通过信号和数据传输，对远程实验装备、实验过程以及数据分析等进行人机协同、人际协作和数据实时同步。这种在线协作学习方式为学习共同体从抽象符号互动向远程做中学、具身认知体验、实践与理论相结合的协作学习方式转变提供了重要支持，将会实现在线协作学习的理论讨论与实践操作的无缝衔接。譬如，科学实验可以通过5G通讯技术与人工智能技术的联袂实现远程实在空间的人机协同、人际协作、实时协作。学习者可以通过操控具有视觉、听觉和智能的机器人或者终端设备完成实验任务，实现不同地域的学习者跨域在线协作。5G通讯技术的运用将为那些在课堂或实验室中难以进行实践的学习者提供卓越的学习体验，为实现认知学徒制式的在线协作学习提供技术支持。

（四）虚拟空间

5G通讯技术的低延迟、大带宽和高速率为虚拟现实体验带来了新机遇。虚拟空间是指以虚拟现实、增强现实和扩展现实为基础的在线学习空间场域，以协同共创空间连接远程虚拟现实终端和虚拟产品得以完成。虚拟现实空间主要包括云端虚拟现实空间和远程虚拟现实空间。前者以人工创造的学习空间为代表，主要包括：虚拟实验室、人工智能虚拟助手、教育游戏或者其他虚拟学习产品，它们将为在线协作学习者提供良好的学习体验，减少危险实验操控对身心的伤害，特别是提升了多人在线协作学习体验、互动交流和学习绩效。后者是以增强现实或者扩展现实技术为基础形成的虚实混合学习环境，主要为在线协作学习者提供现实环境体验、事物信息或者虚拟操控等，有助于学习者进行深度实践探究。此外，社交虚拟现实将是SG时代人际交往的主要特征和途径，SG通讯技术为扩展现实提供了有力的技术支撑，满足了虚拟社交的低延时需求。虚拟空间将为学习者提供逼真的具身学习体验，包括：学习环境、学习资源和人际互动等，实现从人机交互学习向人机融合学习方向转变。

（五）家庭空间

家庭空间通过5G通讯技术接人协同共创空间，实现对学习者家庭学习的智能指导，范围包括社区机构、家庭和智慧学伴等。对于中小学学生而言，基于5G通讯技术的家庭空间能够实现家庭、学校和社区的智能联动，共同促进学生学习和身心发展。家庭空间主要包括四大功能，即：学习成绩预警、家校联动辅导、家长教育指导以及智慧学伴。家庭空间可以向家长提供学生课堂学习的实时远程视频跟踪、在线学习行为数据分析、家长与学生进行远程亲子实践活动等功能。

（六）教育机构

教育机构不仅包括宏观层面的学校、博物馆、图书馆、文化馆等场所，而且也指教室、创客空间和实验室等微观学习空间。通过SG通讯技术与协同共创虚拟空间相连，学习者利用教育机构的终端设备能够在协同共创空间中进行个体、小组和集体学习。以协同共创空间为枢纽实现对实在空间的万物联动、虚拟空间的沉浸式协同操控以及家庭空间的学习指引。教育机构空间的主要功能是实现集体探究，根据协同共创虚拟空间的知识建构状态进行问题解决方案探究和知识产品的协商与共建。

互联互通将是5G时代教育机构的重要特征表现。5C通讯技术为各类教育机构的互联互通提供了有力的技术支持，为实现联通主义理论指导下的在线协作学习奠定了坚实的基础。联通主义认为，学习发生于学习者与节点以及与资源建立连接的过程中，保持连接、发现关系、生成多元观点以及信息流通等是学习的重要原则[23]。基于5G通讯技术的教育机构互联互通，打通了信息孤岛，实现了节点与资源的泛在性接人，学习者通过通讯技术、检索引擎以及智能推荐等进行协作学习。譬如，基于SG通讯技术能够实现不同地区的多所学校进行流畅的课堂教学同步，消解了当前远程教学视频同步延迟、质量低劣以及协同数量受限等问题。

五、5G时代的在线协作学习挑战及其展望

在万物在线、万物互联和智慧协同的5G通信技术支持的在线协作学习时代，第五代通讯技术实现了人机协同、远程协作操控、虚实融合以及多态空间连接。然而，5G时代的在线协作学习模式囿于学习资源、智能终端、学习空间以及教学模式等而面临着艰巨的挑战。

（一）学习资源

为了适应SG时代的在线协作学习需求，可供操作的、协同控制的、虚实形态的各种学习资源需要被开发和提供，以满足学习者的情境化学习、远程实践和做中学的需求，诸如：AR/VR资源、3D视频、游戏软件、虚拟实验室、网络课程等。然而，目前在线协作学习资源从数量、质量和学习需求等方面并不能够满足第五代通讯技术支持的教学需求，特别是能够进行远程协同、探究协作、实践操作的教学资源，诸如：人体结构解剖、宇宙探索以及海底解密等相关课程资源。

多源异构的课程框架模式、资源银行管理机制[23]以及“多元主体”的资源开发模式等将会缓解学习资源匮乏的问题。多源异构的课程框架模式以分布式、框架式和异构式实现资源的优化整合。基于SG通讯技术的大带宽、高速率和低延迟功能，充分利用不同地区、不同类型、不同接口的教与学资源，将不同资源供应商、资源制作单位、教师以及学校等连接起来，形成资源的多源异构平台。资源银行管理机制是保障资源供给数量、质量和可持续发展的基础，有利于SG时代教与学资源的健康发展，资源供给与使用产生了虚拟货币交换，资源的社会交换将进一步激励资源开发者的持续贡献动力。此外，构建多元主体的资源开发模式能够进一步加速资源的需求供给，所谓多元主体是指以国家投资建设为主体，汇聚公司、个体、教师以及学校等多元化参与的资源建设方式。

（二）智能终端

智能终端是万物互联、万物感知以及万物协同学习模式的触觉系统和操控系统，需要为在线协作学习者提供数据传感器以进行数据信息的传输，更重要的是需要为在线协作学习者提供远程协作可控的智能机器人或者具有远程操作功能的终端，以实现不同地域的在线学习者能够对物体进行远程实时协同操作，达成在线协作学习的具身认知体验。

智能终端的研发需要以跨界联合、政府主导、多元参与的形式实现，特别是远程人机协同终端、虚拟实验室以及人工智能机器人等高科技技术。跨界联合开发是保障智能终端教育性、科学性、技术性和艺术性等性能的重要基础，需要将教育专家、人工智能专家、计算机专家等汇聚在一起共同研发相关产品。通过跨界联合实现不同领域知识的跨界融合，在跨越个体、跨越领域、跨越组织的过程中实现智能终端的快速研发、精准研发、优质研发和创新研发。智能终端的研发并非学校、个人或者某一部门以一己之力所能及的，需要以国家相关部门为统领，将人工智能公司、物联网公司和计算机公司等组织起来，共同参与智能终端的设计、研发和运行，可以通过招标采购、股份合作以及校企合作等方式进行。

（三）学习空间

学习空间是在线协作学习得以实现的必要场域，需要具备人工智能、学习环境、协作工具、学习分析、智能学伴等功能。从学习空间场域看，虚实混合的学习空间是5G时代急需解决的在线协作学习环境问题。目前在线学习空间主要以字符、视频和图片等组成，难以满足VR社交、虚拟现实以及虚实混合的学习空间要求。因此，学习空间需要开发大量的基于VR、AR以及XR的在线协作学习空间场域，构建指向人机融合的虚实混合空间。基于这一学习空间理念，需要提供相应的虚拟现实终端设备、虚拟现实资源以及人工智能信息处理技术等，这一问题可以通过企业招标采购、校企研发和国家主导的形式得以解决。

（四）教学模式

基于第五代通讯技术构建的万物互联空间将为在线协作学习模式带来巨大影响，将会进一步消解传统教学中教师为中心的教学影响，能够实现课堂远程实时协作探究、跨区域远程人机协同实验、虚实融合的情境学习等。随着第五代通讯技术对在线协作学习的影响，需要构建SG在线协作学习形态下的新型教学模式和教学策略，充分发挥第五代通讯技术在在线协作学习中的优势，以形成SG技术下的万物互联、万物感知和即插即慧的新型学习模式。因此，5G技术支持下的在线协作学习模式需要突破原有教与学过程的基本结构，根据教与学的需求重新组织和构建不同要素的秩序，探究新的教學模式。加强教师的SG通讯技术素养与能力培训，使教师胜任相应的教学工作需求。简言之，基于SG通讯技术将能够重构新型的育人生态，提升师生获得感[24]。

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