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5G时代的教育学习环境日益丰富化
摘要:5G时代的智能化信息环境已经开始影响我们的生活与工作方式,进而扩大到影响我们的学习方式。5G与教育的融合会触发教师、学生、学习环境、学习资源等教育场景诸多要素发生变革。5G技术所具有的峰值数据速率、用户体验数据速率、频谱效率、移动性、延迟时间、连接密度、网络能效和区域通信能力等八大关键特性,与应用场景具有明显的对应关系。通过分析5G时代教育场景中教师、学生、学习环境以及学习资源等诸要素之间的相互作用,阐述了5G视域下的教育场景要素变革。这种变革主要体现在:教师教学走向智能化、学生的学习趋向自主化、学习环境日益丰富化、学习资源更加多元化等方面,并引发智能手机在教学中地位再审视、教育CIO将成为5G时代的“VIP”、教师在5G时代的“技术准备度”等研究,以及5G时代的MOOC建设与应用等思考。
关键词:5G;教育场景;学习环境;学习资源;智能手机;教育CIO;技术准备度
正如前述,最有效的学习环境是使用混合模态对语言和非语言知识的表征[21],即要充分发挥学生眼、手、脑等多感官的认知与协调能力,通过意义建构,更好地理解所学内容[22]。因此,为学生构建一个以充分调动人体各个感官参与、促进学生持久学习、提升学习效率的学习环境,成为当前教育的一个重要课题。5G的三大应用场景、八大特性,为构建更丰富、更具有实操性、更接近真实世界、多感官参与的学习,提供强有力的技术支持,可为学生创设一个自恰、自主、体验、探究、合作与交流的学习环境[23]。
VR学习环境仿真化
近年来的实践证明,在教育中使用VR可以提高学生的学习成绩和表现,可以使抽象符号阐述清楚,进而支持和推进教育过程[24]。在VR打造的仿真世界中,能够将抽象的知识变得形象、生动,学生可以近距离“触碰”比如微观世界中的生物,帮助学生的理解与消化,充分激发学生参与学习的热情,使学习充满乐趣,并有效提高知识的传递与获取效率。
同样,OculusRift、HTCVive、三星GearVR、谷歌Cardboard等,也为我们的教与学提供了身临其境的全新体验[25]。VR对图像、视频的要求非常高,带来存储容量的大幅增加,4G网络尚不能满足VR使用的需求。而5G毫秒级的延迟时间、用户体验数据速率等特性,将打破VR的技术壁垒,有效解决VR等所面临的网络性能问题,满足VR对数据的传输要求,支持4K乃至8K的分辨率,实现多个设备连接,并将眩晕感逐步削弱或消除。可见,“5G+VR”应用可把真实环境与虚拟环境的实时同步变为现实,将虚拟场景可视化,为学生创设一个实时互动、触手可及、更富有趣味与真实的学习环境。
AR学习环境具体化
AR是VR的延伸,可以清晰地看到真实世界中的虚拟现实形式[26]。AR介于虚拟现实和真实现实之间,能够将虚拟世界和真实世界相结合,搭建一个跨越现实与虚拟空间的桥梁,构建一个教师与学生都能投入其中的学习环境[27],也符合情境认知理论所强调的情境意识,可以不断激发学习者的好奇心,增强学习者的兴趣[28]。比如,谷歌的GoogleExpeditionAR,涵盖中小学生的化学、物理与生物等科目,有助于学生深入理解那些晦涩难懂的内容,有利于知识的长时记忆存储,增强学生的学习体验。这与杜威实用主义所强调“做中学[29]”观点相一致。比如,美国弗吉尼亚理工大学将AR应用到力学教学中[30],学生在AR学习环境中有更多的控制权,可以灵活运用场景中的“工具”,这与“学习是一种真实情境体验”的建构主义观点相统一[31],证实了AR应用到教育环境中确实会产生学习效果[32]。
可见,5G为AR渗透到各类教育场景或学习空间提供了更好的应用空间,“5G+AR”将成为知识载体的一种新方式,能有效改善传统学习中书本知识的抽象获取方式和思考途径,深度理解自然界的运动和发展规律,有助于学生对学科知识点进行整体把握和建立与相关学科相交叉的个人知识网络。
3.在线学习环境优质化
随着信息技术的飞速发展,学习的发生不再只限于学校范围内,在线学习将成为学习知识的主要途径之一,正逐渐成为传统教育的重要补充,以满足随时随地产生的学习需求。目前的在线学习由于地理、时间或其他限制,无法为学习者提供动态重组、多模态的学习资源与环境[33]。在线学习环境的优质化,成为5G时代的一个现实问题。相关学习与认知理论为在线学习提供了具体描述学生行为模式和潜在认知过程的方法,在线学习环境有利于学生的自主学习、合作学习与个性化学习的实现[34]。我们认为,在线学习环境的可视化是优质化的方向之一,它克服了书面文本和静态表示的限制,不仅以文本、图形、图像、声音、动画、视频等多种方式传递信息,而且更加吸引学生的注意力与具身感[35]。
另外,当前的流量资费、网络传输延迟、反馈不及时以及偏远山区还没有实现网络全覆盖等问题,一直影响在线学习的推广与普及,限制了在线学习的功能发挥。5G时代会逐步实现网络全覆盖,网速更快、资费更低、信息传递速率更高,将使得在线学习环境更为优质,助推在线学习的快速发展。
在5G“超级高速网络”中,MOOC等学习资源、课程学习会更加流畅,即“5G+MOOC”会产生新的叠加效应,不仅提升着在线学习的内涵,也为偏远山区的学生接受优质教育、解决教育资源分布不均衡、跨越“教育鸿沟”等,带来更多的可行途径。
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