5G技术支持下的中小学远程教学发展策略探究

陈金玲　曾梦霞　刘凌波

摘要：本文介绍了5G技术的特点及其对远程教育教学的影响，分析了VR、AR等多媒体技术为载体的中小学远程教学的现状及典型应用场景，并从学习空间重构、教学模式创新、评价方式创新三个方面阐述了5G技术支持下的中小学远程教学发展策略与方法。

关键词：5G;远程教学;双师课堂;VR;AR

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2021）17-0000-03

随着“5G”时代的到来，人工智能、物联网和虚拟现实等技术的快速发展对传统教学课堂产生颠覆式的变革。教育部在2018年发布的《教育信息化2.0行动计划》中强调了发展“互联网+教育”的重要性，倡导“人人皆学、处处能学、时时可学”的教学理念。与此同时，中国移动在2019年发布的《5G+智慧教育白皮书》中也提出，利用“5G”网络的高速度、高带宽和低时延等特性对传统远程教学模式的变革发挥重要作用，如在远程教学中通过AR/VR/全息技术改善学习体验，能够通过推送低时延、强互动性的沉浸式双师课堂资源来促进教育公平等。[1]因此，对5G技术支持下的教育应用场景进行分析并探讨相应的远程教学发展策略，有助于推动未来教育模式的变革与创新。

● 5G技术特点及其对教育的影响

1.5G技术的内涵及其特点

5G即第五代移動通信技术，是最新一代蜂窝移动通信技术，通信技术从1G到4G的不断发展，使得“信息高速公路”更宽更快，信息的便捷、可视化给各个行业注入活力，促进了行业内部结构的改造以及生产作业方式的改进，带动了经济的发展与社会的进步，同时加速了线上教育的发展。5G技术不仅是4G的延伸[2]，更是质的改变，实现由“修路”到“造城”的转变，它的高速度、高带宽、低延时、广连接、稳定可靠等特性将实现万物互联，使4G的不足得以解决，为教育工作带来了更广泛更深层次的探索空间。

2. 5G技术对未来教育的影响与意义

通信技术的不断发展极大地丰富了线上教育资源，逐步突破了在线教育的技术壁垒，使远程教学形式多样化。尽管4G技术可将网络传递的教育信息载体从图文和音频延伸到视频，但5G技术可以更为巧妙地整合线上与线下、软件与硬件等多方面优质教育资源，使网络资源的共享与交互更为便捷，构建更多教学内容的呈现形式，能较大程度地解决教育资源分布不均衡的问题。[3]5G与人工智能、虚拟现实、大数据、物联网等技术的结合，为重构当下“教学交互模式”提供了技术支持，更加明晰了线上线下融合式教学的未来教育发展方向，有利于发展和建立新一代教育生态系统的创造力。

● 5G技术支持下中小学远程教学的典型应用场景

1. 5G技术支持下的双师课堂

双师课堂指主讲教师基于线上视频直播平台进行远程授课，辅导教师负责配合主讲教师完成线下课堂管理等工作。[4]近年来，双师课堂的双师互动教学已经被应用到部分K-12教育机构中，特别是2020年新冠疫情防控期间，“停课不停学”政策的推广，催生了多种新型的“双师课堂”在线教学模式，如“直播导师+录播导师”共同合作的“双师课堂”。[5]但由于网络基础设施建设存在地区差异，不少地区虽然采取了双师课堂教学模式，可收效甚微。例如，由于存在网络延时长以及卡顿等问题，上课直播平台的服务器承担了巨大的压力，教师与学生、主讲教师与辅导教师的交流互动仍有较大阻碍，影响了教学效果。而5G时代下，双师互动教学的效率、应用效果和应用范围将更为显著。[6]5G技术支持下的双师课堂比较容易部署终端设备的网络，接入5G通信模块后即可随时使用5G网络，能够有效解决传统双师课堂建设成本高、周期长等问题。[7]

2.5G+VR/AR支持下的远程教学

VR（Virtual Reality，虚拟现实）技术能够用一个虚拟世界来代替现实环境，给人以沉浸式、交互式的体验。AR技术是VR的延伸，它具有实时交互性，能将虚拟世界的信息与真实世界的信息混合在一起，使用情境性强的场景信息丰富学习环境会给人超越现实的感官体验。在教学应用中，VR可较为真实地模拟出一些特定的教学情境，如地震、火灾演练、历史考古、实验操作等;AR可将抽象的、空间感较强的画面加强展示，学生可以通过适当的视觉、听觉和触觉界面整合学习资源。[8]VR/AR支持下的远程教学以提供沉浸式体验对教育服务形式进行创新。

在4G技术支持下，传感设备及传感网络还不足以支持获取并实时传输物理环境和教育主体等所产生的各种原始高维数据。[9]现阶段，VR设备成像带来的眩晕感在具有超低时延的5G技术下得到了有效降低，为VR/AR教学应用场景的迭代更新创造了更多机会。5G基础设施与边缘计算的结合通过将大容量的场景内容存储至云节点，在服务器上执行处理能够减少网络流量和网络延时，使远程分布在不同位置的学生共享学习体验成为可能。[10]除此之外，结合全息投影技术与虚拟现实技术，可以将千里之外的“真人”名师投影至讲台，使之与学生如面对面般交谈，减少了在线远程教育师生交流互动上的障碍，并且可应用于缓解偏远地区优质师资缺乏的状况，大大缩短了城乡教育差距。

3.5G技术支持下的超高清视频远程直播互动教学

视频远程教学可以使教师和学生即使身处不同空间，仍能进行教学与学习活动，促进了教育资源的传播，而远程直播教学的开放、共享、交互、协作、实时等特点也贴合了运用现代信息技术促进教育改革与发展的目标。

但目前远程视频直播过程中容易受网络状态、直播设备和在线人数等因素影响，仍存在学生端接收到的视频清晰度不够、提问有所延时、学生评论区的回答被连续覆盖、教师不易统计信息和掌握学生学习效果、在连麦互动阶段的质量较低以及多方连麦杂音较多等问题。

而5G的高速率、低时延、稳定可靠性使得在线远程直播能毫无延时地呈现4K/8K甚至更清晰的课堂画面，可保证多方顺畅交互，在提升学生视觉感知的同时，还避免了画面卡顿给学生带来的烦躁感，对模糊线上线下学习边界起到了重要作用。

● 5G技术支持下的中小学远程教学发展策略

1.学习空间重构

学校是实现“5G+智慧教育”的重要场所，学校在大力支持校园5G网络的全面部署与物联网硬件设备升级的同时，应将物理空间与虚拟空间融合，积极迎合未来教育的发展趋势，将5G、人工智能等新技术的优势充分应用于智慧教育。在物理空间方面，学校可在教室设计能自由组合的桌椅，安装多个可变屏幕，并在AI技术支持下制订个性化的教学课堂。在虚拟空间方面，学校应搭建并使用云平台，教师可根据学生的需求上传网络教育资源或开展在线教学活动，学生可以自由选择时间和空间进行自主学习。学校还可以拓宽优质资源获取渠道，通过加强城镇学校与片区内其他学校的交流合作，形成校与校的网络互联，实现各校优质教育资源的整合并以开放、共享的形式传输至偏远农村学校。

2.教学模式创新

未来的学习模式将是一个国际化、即时化、虚拟化和交互式的环境，注重以学生为中心，以技能为中心，以按需制订实现个性化教学。[11]当下的混合式教学、启发探究式教学、小组合作教学多元化融合创新教学模式虽然改善了传统教学模式的弊端，但迫于技术原因，一些模式只停留在理论创新上，在实践领域难以发挥其优势。5G的出现改变了这一现象，以混合式教学为例，教师可采用线下教师与远程名师双师协同的教学模式，为学生带来仿真度高、互动性强的学习体验。

3.评价方式创新

传统的评价标准以最终成绩为依据，并由此判断学生的学习效果，难以呈现教学过程中所存在的问题，一些影响教学效果的细节因素也会被忽略。所以，应构建完整的、立体的评价体系，确保评价的多元化、数据化，从多个维度并且有深度地剖析教学过程，将细节量化计数，保证评价的准确性。5G技術+远程课堂将多台设备互联，利用AI助教工具，学生在学习过程中的突出表现抑或不足之处都可被记录。学生可以生成自己的课堂监测报告，为查缺补漏提供保障;教师在教师端可以及时观察学生的数据统计，并及时调整课程架构和评价标准。

● 结语

信息技术的飞速发展必然对教育教学工作带来积极的影响，教育工作者应时刻以创新的思维、发展的眼光看待教育事业，在传统课堂教学的基础上，充分利用5G+人工智能、VR/AR等技术。新技术在基础教育领域飞速发展，教师应提高自身信息化素养，以学生为中心，深度思考并挖掘新技术对教育教学活动的正面应用，与时俱进，做好学生的引路人。

参考文献：

[1]何洁.利用有效失败促进初中生问题解决能力发展的研究[D].济南：山东师范大学，2019.

[2]张屹，王珏，张莉，等.STEM课程中DBL教学培养小学生计算思维的研究[J].电化教育研究，2020，41（05）：81-88.

[3][7][8]卢向群，孙禹.基于5G技术的教育信息化应用研究[J].中国工程科学，2019，21（06）：120-128.

[4]赵兰兰.运用Scratch软件培养中学生计算思维的研究[D].上海：上海师范大学，2013.

[5]龙西仔，刘小莲，胡小勇.双师课堂：疫情防控期在线教学新模式[J].中小学信息技术教育，2020（05）：12-16.

[6]陈洁.基于学科核心素养的高中信息技术教学设计及应用研究[D].兰州：西北师范大学，2018.

[9]梁瑞娜.国内教育领域中虚拟现实技术研究的可视化分析[J].廊坊师范学院学报：自然科学版，2018，18（03）：31-37.

[10]Baratè A， Haus G， Ludovico L A， et al. 5G Technology for augmented and virtual reality in education[C]//Proceedings of the International Conference on Education and New Developments.2019：512-516.

[11]OPINCARIU M. Education in the 5G and the ai context[J].Educatia Plus， 2019，23（SP IS）：97-103.

作者简介：陈金玲（1995.12—），女，汉族，广东湛江人，在读硕士，研究方向为教育信息化、创客教育、信息技术教育、人工智能教育。