5G+教育：自適應學習理論下的在線教育學習空間重塑研究

邵率

摘 ? 要：5G技術的到來使得在線教育可以取得突破性進展。我國位于5G技術研發及應用的第一梯隊，充分、合理利用該技術加速發展教育事業，是當前教育技術研究領域關注的熱點。它可以在有限的時間內給學習者更豐富的體驗，同時，學習者會得到一個更加高效的、更利于自身發展的學習空間。文章對此進行了詳細分析。

關鍵詞：第5代通信技術;自適應學習;在線教育學習空間

第5代通信技術（5-Generation）已經進入商用元年，我國在5G技術上已經處于第一技術梯隊。2019年6月6日，工業和信息化部正式宣布發放5G運營牌照，我國正式進入5G時代。隨著5G商用牌照的開啟，各行各業也都將面臨著產業升級與技術革新。我國掌握著全世界最好的5G頻率，覆蓋了低頻、中頻、高頻中所有最優質的頻段，這是我國在綜合國力、技術創新能力等方面的具體體現，也是為全世界人民貢獻出中國智慧的具體體現。隨著5G技術的發展，我國的教育現代化也會加速發展，5G技術與教育的不斷融合，一定會為我國教育教學創設出更加科學、高效的智慧學習環境。

1 ? ?移動在線教育的發展歷程

移動通信技術不斷發展，從“大哥大”的1G時代步入以GSM技術為代表的2G時代，2000年走進了可以實現多媒體應用的3G時代。在3G時代，通過廣播、電視及各大門戶網站訪問、學習課程，并利用手機的飛信、QQ等應用進行在線討論，這種學習模式下，學習資源相對匱乏、數據吞吐量無法滿足學生要求、平臺間兼容性不強等問題都成為在線教育的一大壁壘[1]。2010年為4G元年，短視頻爆炸、移動互聯網應用爆發、移動在線教育系統如雨后春筍一樣映入眼簾，個性化定制的直播課程變成現實。

從1G到4G技術，對移動在線教育的變革影響越來越深刻，但人們對教育者或者說對移動在線教育的要求不僅只滿足于得到個性化的課程服務，更多的學習者希望得到更為豐滿、高效的學習體驗;更多的家長希望孩子得到除了所學到的知識技能以外的更加全面的、高素質的能力培養。因此，在新的時代背景下，移動在線教育要求教育者在為學習者提供個性化服務的基礎上，能夠提供給學習者與其能力相匹配的學習環境，并引導學習者正確地選擇學習方法，將移動在線教育的課堂重心也回歸到學生中，將學生從電腦屏幕、手機屏幕前面解放出來，建立全新的學習空間。5G技術的出現，將為實現上述目標提供了技術支持條件。第1代移動通信技術（1G）到第5代移動通信技術（5G）的各代發展情況如圖1所示，它們對移動在線教育的支持情況如表1所示。

2 ? ?5G技術下自適應學習理論的發展

2.1 ?自適應學習基本理論

1983年，中國科學院心理研究所認知心理學家朱新明教授首次提出“自適應學習”理論，并在《人的自適應學習—示例學習的理論與實踐》一書中，對人通過實例學習獲取知識與技能的信息加工過程作了闡述。自適應學習就是學習者在考察具體實例和解決問題的過程中，通過積極的思考和操作獲得知識和技能的學習。自適應學習理論將學生所要學習的知識與規則通過示范、案例等方式結合具體的情境呈現出來，學習者獲取知識的途徑不再是教師的傳述，而是自我的建構。目前，自適應學習理論與人工智能相結合，并廣泛用于包括教學內容、教學評價、學習者分析、學業預警在內的教學與學習的全過程[2]。它希望學生可以在老師與技術的幫助下，找到適合自己的“學習”，逐漸發展與建構出屬于自己的知識體系與方法，將課堂還給學生。這不僅是傳統教育形式要解決的問題，而且也是在線教育要解決的問題。

2.2 ?5G技術推動自適應學習情境化

自適應學習需要能更加真實地為學生創設學習情境，彌補學習者在建構知識結構時對任務以及范例理解不具體、不清楚的短板。5G的誕生讓移動通信的價值全面提升，基于5G的研究催生出了3大核心業務場景：首先，是eMBB增強型移動寬帶，簡單來說，就是大帶寬。5G的大帶寬讓直播技術可以更上一層樓，不僅可以為用戶提供4 K，8 K的高清直播，而且讓VR，AR直播成為可能。其次，是uRLLC超可靠和低時延通信。5G提供低時延通信的時延低于1 ms，可以為學生創設一個近乎真實的學習情境。最后，是mMTC大規模機器類通信，也就是海量物聯。如果說1G是數據的啟蒙、2G是數據萌生、3G是數據催化、4G是數據的發展，那么5G就是數據的融合[3]。5G利用移動終端作為數據節點接入實驗設備、VR終端以及教學管理系統，進行教學互聯。

在結合自適應學習理論進行移動在線教育設計時，要抓住5G的技術優勢，緊緊把握圍繞學生的認知水平，建構出學生所需要的學習情境。首先，針對發現學習，可以利用AR技術幫助學習者對現有的事例與實驗數據進行標記，協助學習者更好地從標記的信息中發現客觀規律。其次，在進行解釋學習時，借助硬件產品幫助學生在虛擬的環境中，將學習材料中給出的規則憑借自己的理解進行還原，并建構出學習者對其解釋、總結出的概念，在不斷地修改與完善中建構知識體系。在進行案例與操作學習時，可能基于在線學習的壁壘，無法進行實操，但結合VR與VR直播，教師可以輔助學生在固定的環境下，進行對學習內容的實際操作或考察，教會學生認識世界或解決某種生活中的問題。比如2019年的北京世園會便采用了5G+VR的技術，世園會園區內的無人機通過5G傳輸技術把世園會的面貌實時傳送到場館內，觀眾可以佩戴VR眼鏡直觀地通過視覺聽覺感受到世園會全貌。此項技術一旦成熟，不僅可以用于遠程教育，而且對特殊人群教育以及解決教育公平問題都有著重大意義。

2.3 ?5G移動在線教育應用場景

基于自適應學習理論應用于移動在線學習的新構想，可以設想如下教學場景：

場景一，在小學二年級學生在線學習認識圖形有關知識時，在線課程由于其課程的自由性與成本的問題，無法為學生提供相應的教具。因此，可以借助VR技術，通過VR眼鏡或其他智能設備，將學生置于有虛擬教具的虛擬設備中，加入教師的指導，可以幫助學生彌補空間想象能力不足的問題，循序漸進，加以訓練。

場景二，實驗操作訓練一直是移動在線教育的短板，如學生在進行化學實驗訓練時，由于傳統在線教育無法為學生提供適當的實驗材料而僅依靠著視頻+講解的方式，這不利于學生熟練掌握實驗技巧，也不利于學科素養的發展。同樣，借助VR的虛擬實驗臺，學習者可以真實地感受到實驗場景，可以自由感受化學的魅力，可以進行在現實生活中不可能親自體驗到的實驗項目（如三硝基甲苯的合成），實現高效、高質量的學習。

場景三，學生在認識自然的過程中，可以借助VR+AR的方式。AR技術可以為學生看到的現實世界提供合理的解釋，當學生想要深入學習時，選擇進入VR課堂，這種方式突破電腦、手機屏幕的限制，打破物理空間的壁壘，將學生帶到大自然中，給學生近乎真實的體驗。在沉浸式的體驗過程中，在線授課教師要給予學生引導，鳥語花香中不僅能學習科學知識，也能創設意境，感受文化經典，而且是促進學科融合的新嘗試。

3 ? ?5G技術條件下的學習空間重塑

自適應學習理論的持續需求促進了5G技術與教育的深度融合，同時，為移動在線教育提供了新思路，這也意味著移動在線教育與傳統教育的雙向互聯也必將打破傳統的學習空間界限。特定的時代賦予了傳統學習空間的特殊意義，但隨著學習者期望的不斷提升與學習能力的不斷發展，傳統學習空間在空間利用率與學習模式上都出現了諸如不夠靈活、不便交流、過分依靠教師傳授知識、科技元素較少、效率較低等問題，學習空間亟需經歷一場重塑與變革。

虛擬的學習空間為學習者建構自己的知識體系提供更多的可能。學習空間不應該只是學習者學習的場所，還應包含教學資源、學習伙伴、教師或指導者等諸多因素，良好的學習空間不僅要提高學習效率與學習質量，還要關注師生交互、同伴關系等對學生發展的影響，而5G的出現解決了這一大問題。

3.1 ?5G加速智慧校園建設

校園學習空間由正式與非正式學習空間共同組成，學習行為無處不在。隨著智慧校園建設的不斷深入，校園也慢慢地關注教師和學生這兩大主體。在教學上，新時期的智慧校園會更加關注校園內的學生行為與學生成效，對學生的學習行為進行分析，并給家長、老師及時反饋，幫助家長了解學生情況，幫助老師更加個性化地設置教學目標與學習任務。

在雙師課堂的基礎上，VR技術可以幫助學生打破傳統教室的限制，大山的孩子可以走入城市，感受城市的喧囂;城市的孩子可以進入大山，感受山村的靜謐。除此之外，智慧校園的建設不應回避在線學習的問題，學校有義務將學生的學習情況如實反饋至家長端，家長也有權利將學生的學習數據自行處理。本研究做到線上線下的內容有機結合，在課堂內外無縫切換，運用不同的教學方法來提升學習體驗，打造混合學習空間。

3.2 ?5G助力家庭教育體驗

現階段，孩子大部分的家庭學習來自于父母、家教、輔導班與在線教育。基于5G技術，學校以及教育機構可以針對學生作業進行一對一的輔導，學生的問題可以第一時間得到解答，學習趨于自主化。

3.3 ?5G帶動全人教育發展

全人教育是“以社會為本”與“以人為本”兩種教育觀點的融合，注重社會價值的同時，尊重個人發展，是理想的教育理念。5G讓萬物互聯成為可能，受益于通信、計算以及垂直行業相互融合帶來的乘法效應。大數據的充分應用，使社區可以與學校、家庭深度融合，學習者擁有自己的ID，關注世界上的一切事物。萬事萬物又可以通過5G網絡向終端進行反饋并記錄用戶的關注方向，基于此對學生進行個性化分析，輔助學習者做學業規劃。

總而言之，自適應學習理論推動下的5G與教育融合發展為家庭學習空間提供了更好的教學體驗與互動體驗，為學校提供了數據的強連接與分析，更便于學校因材施教地進行部署;為全人教育提供了更加有效的路徑。

5G教育學習共同體是一個多元、高效、優質的教學共同體（見圖2），但也有很多的問題亟待解決：首先，技術的過分運用一定會降低部分支持傳統教學模式教師的成就感與職業熱情，要在新技術與舊觀念之間找到平衡與突破。其次，雖然5G的數據更為安全，但大量的數據上傳到云端且與社會各個接口共享，必然會為云端治安帶來挑戰，也會帶來一系列科技倫理的問題，需要運營商、企業、政府與社會的通力合作，綠化云端環境。最后，學習環境的過分開放會導致學習者的認知負荷加重，需要教育者為新階段的教學工作制定新的標準與新的目標，在保證教學資源充分開發利用的基礎上，降低學生的認知負荷，提高認知速度。

4 ? ?結語

5G技術為在線教育提供了新方向，注入了新生命。在線教育的空前崛起必將為學習空間與學習結構帶來新的改變。我國5G技術雖然處于全球領先水平，但在其他方面仍受到技術的制約，科研強國之路還有一段距離要走。要把握5G技術應用的先機，大力發展5G與教育深度融合，推進教育教學改革，促進全人教育的發展。

[參考文獻]

[1]佚名.4G元年在線教育迎來爆發期[J].中小學信息技術教育，2014（1）：5.

[2]李家樂.淺談人工智能與電子信息技術在教育中的應用[J].教育現代化，2019（38）：243-244.

[3]蘭國帥，郭倩，魏家財，等.5G+智能技術：構筑“智能+”時代的智能教育新生態系統[J].遠程教育雜志，2019（3）：3-16.

Abstract：The arrival of 5G technology can make breakthrough progress in online education. China has been located in the first team of 5G technology research and development and application. Accelerate the development of education use this technology fully and rationally is a hot topic in the field of educational technology research. It can give learners more experience in a limited time. Learners will get a learning space that is more efficient and more conducive to their own development. This paper makes a detailed analysis.?

Key words：5G; adaptive learning; E-learning space