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5G之教育应用:内涵探解与场景创新——兼论新兴信息技术优化育人

作者:admin 来源:未知 发布日期:2019-07-02


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摘要

当前,5G是新一代移动通信技术的引领者。从经典的流量服务模式向全要素生态链模式转变,已经成为业界倡导的重要趋势。该文探索性地提出了5G在教育应用中的内涵和场景,认为当师生习惯于5G带来的新特性时,应采用应用启发的机制反思教育教学,以学生发展为中心聚焦学生未来学习、工作和生活中面临的新的要求、挑战和机遇;资源应用、环境设计、课程开发、管理细分、教师培训、学生学习、评价优化等成为5G与教育教学实践融合创新的重要场景。该文以5G之教育应用为基础,提出了新兴信息技术优化育人生态的新思考,从分析框架、全要素图景、实施路径等方面进行了论述,呼吁构建新型的育人生态,促进师生获得感提升。

关键词:5G;育人生态;新兴信息技术;移动通信技术;人工智能


一、5G之教育应用的内涵探解


当前,5G是新一代移动通信技术的引领者。从经典的流量服务模式向全要素生态链模式转变,已经成为业界倡导的重要趋势。全球范围内很多国家把5G视为这一转变的重要战略机遇,致力于培育新的增长点,形成新的市场优势,推动经济社会发展。频段划分、技术突破、标准引领、基站建设、试商用等成为部署推进5G的重要着力点。我们国家也非常重视5G的发展。中央经济工作会议确定的2019年的重点工作任务中提出“加快5G商用步伐”[1]。5G凭借其eMBB、mMTC、URLLC等三大应用场景[2][3],对各个行业都产生了非常大的影响,教育领域也不例外。一些学者对5G在网络教育中的应用以及5G的核心技术做了分析,并提出了5G环境下的课程建构、资源银行等实现策略[4],这是5G在网络教育应用方面较早进行深入分析的文献,对5G与教育教学实践融合创新具有启示意义。我们认为,5G的总体特征概括起来就是用户对技术的使用体验逼近了人类感知的自然捕获:eMBB改变了人们对3D/超高清视频等的使用体验,终端用户的体验是“超快获取”;mMTC创新了人们对于物物相连等的使用体验,终端用户的体验是“超多连接”;URLLC提升了人们对于操控作业等的使用体验,终端用户的体验是“超强可靠”。


然而,将5G应用到教育领域所带来的改变需要认真考量和积极探索。传统意义上的技术驱动观认为,技术是引发变革的重要因素,技术总是会以更加强劲的力量驱动教育的快速发展,即技术会以驱动的姿态呈现在教育的各个环节和要素中,驱动成为关键的机制。然而,随着5G的不断普及,以往阻碍技术使用的壁垒(比如,速度慢、连接少、有延时、耗能高等)逐渐被攻克,当师生习惯于5G带来的新特性时,并不总是优先考虑将技术驱动的机制直接作用于课堂教学,而是考虑使用技术后会对课堂教学带来的改变,乃至改变后师生重新适应形成课堂教学新秩序所需要付出的努力。虽然两者都是将技术融入课堂教学,但是对于师生获得感而言确实是有差别的。


我们将这种新型的理念称之为应用启发观。应用启发的理念源自于数据驱动和数据启发之间的关系探讨[5],是指在立德树人根本任务的统领下将技术融入具体的课堂教学实践进而获得启发并不断反思改进。技术融入越深入,师生在实际应用中获得的启发就越多,进行反思改进的意识就越强,对学科核心素养的领悟就会越丰富,就会更加聚焦学生未来学习、工作和生活中面临的新的要求、机遇和挑战。应用启发观是信息技术优化育人生态的新思考,这是5G之教育应用在新发展背景下所应有的内涵之解。


二、5G之教育应用的场景创新


(一)资源应用新场景


对于资源应用而言,5G的优势体现在用户对资源传输速度的感知体验上。其实,以往的移动通讯技术并没有影响到师生对常见数字教育资源形态的选择和使用。然而,一些新型的数字教育资源需要从服务器端调用过大视频、高清图像以及复杂交互功能等所附带的延迟、卡壳、低清晰度等现象,让师生在使用过程中产生了诸多不舒适的体验。近几年,VR/AR资源、交互类的虚拟仿真资源和MOOC资源等“忽冷忽热”,和这些不舒适的体验有着很大关系。VR/AR资源由于较难进行多场景应用转换使得师生在常态化课堂教学中的使用成本较为昂贵;交互类的虚拟仿真资源由于交互活动的高并发使得存储在云端的资源调用缓慢从而影响了师生的学习进度;MOOC资源需要复杂的师生互动、生生互动、人机互动以及生成性资源的联接与分享,对资源的技术指标和内容质量提出了很高的要求。5G为解决上述资源应用中出现的现实问题提供了可能性。对于VR/AR资源而言,5G凭借传输速度的提升,实现资源应用的客户端服务模式向云端服务模式转变,扩展了师生应用的常态化场景范围,降低使用成本,提升共享效率;对于交互类的虚拟仿真资源而言,5G提升了云资源的调用速度,学生依据个人实际情况进行学习进度的灵活掌握,更加精准化的个性化学习体验得以生成,基于虚拟工厂等的技能训练模式的效果将会进一步显现;对于MOOC资源而言,5G借助4G覆盖范围大的特点,把速度的优势和便捷的移动性有机结合,让师生能够通过使用知识生成更多知识,使用资源生成更多资源,这种生成性的知识和资源使得MOOC资源具备了深度支持远程学习与教学的特性,更加大规模的个性化教育供给得以实施[6]。


(二)环境设计新场景


近年来,智能化学习环境一直是智慧教育发展的重点探索领域。在教育教学中越来越重视利用智能化工具获取学生数据,但是对于课堂本身的延伸或扩展尚未取得较大进展,超远距离视频双向传输一直是亟待解决的技术问题,由此带来的远程学习中的双向实时交互成为难题,构建能够支持双向实时交互的远程学习环境遇到“瓶颈”。


依据5G的传输速度特性,可以把相距遥远的两个课堂实时连接起来进行师生可视化实时互动交流,还可以把课堂之外的实景通过移动终端直接嵌入到课堂教学的任何环节。这样所形成的课堂场景与外界场景之间的全方位、立体化互动,对学生的学习方式和教师的教学方式带来的影响是巨大的。在未来虚实融合的学习场景中,我们可能很难分清楚哪个场景是实景,哪个场景是虚景,实景和虚景交叉嵌入,共同促进学生学习。国际课堂的开展也会随着技术的进步而变得更加普遍,集团化办学、远程网校、全息式课堂的优势会进一步显现。


此外,还有两个环境设计新场景也会逐渐走向成熟:一是利用5G对区域内所有学校的终端进行远程智能操控更加普及,每个终端所出现的异常情况基本上不用人工到现场解决,而是通过远程智能预警、诊断与操作直接解决问题,物与物之间的连接将会使得这种远程支持服务更加智能化、规模化和便捷化;二是5G促使数字校园的智能程度大幅度提升,智能化校园建设受到重视,柔性屏等技术在终端上的应用进程将会加快,“一键管控全校”的强管理模式将会成为学校管理的常态化模式,学校运行的透明化程度进一步提升,学校治理能力的提升将成为校园环境新场景设计的重要导向。


(三)课程开发新场景


随着新兴信息技术的不断涌现以及应用模态的混合化,具有地方特色的校本课程开发依然是学校课程开发的“短板”,5G的支持为这类课程的开发提供了一种新的理念和实践取向:一是围绕学科核心素养开发课程。学校在课程开发过程中,要围绕学科核心素养这个主线开展,形成对学科核心素养的深度达成。同时,课程在开发过程中,不要就课程说课程,就年级说年级,就班级说班级,要充分体现协同实施的理念,把协作育人、活动育人、文化育人、创新育人的理念贯穿其中,做到让课程真正读懂学生[7];二是采用即取即用的课程开发思路。对于校本课程开发而言,要改变传统课程开发的复杂思路,做到以育人为核心开发课程,人人可用,极简培训[8]。在5G的支持下,即取即用将成为校本课程开发的主要思路,富有启发性、项目性、问题解决性、动手操作性等带有增强核心素养的课程将会更加受到欢迎;三是从用户生成内容转变为用户生成知识。师生不再满足于零散的数据和信息,更加期待获取结构化的、可视化的、情景化的、实践性的知识,他们可以借助这些知识生成更加丰富的知识,完善认知结构,形成更加高阶的思维状态和更加主动的认知投入。


(四)管理细分新场景


5G带给管理上的新变化是数据获取的多样性大幅增加。由于5G的特性,可以连接的终端设备越来越多,从各个终端设备上获得的信息也会增多。评估分析这些数据并提供精准及时的反馈显得非常重要。从师生发展的角度而言,获得的信息越多,数据就会齐全,对师生的画像就会越细致;从技术演化的角度而言,连接的设备越多,管理的难度就会越大,就越需要对管理的场景进行细分,区分不同的场景和层次,优化管理流程,提升管理效率。其实,5G促进管理细分产生的新问题是:我们能否通过画像的办法提炼出老师和学生的优秀特质,从而让管理与服务育人更加精准有效?“好老师”和“好学生”的画像,并不是像网络用户画像那样抽取用户相关属性作为数据标签进行某种行为倾向分析,而是要在立德树人这个根本任务的引领下,对师生的思想、认知、能力、行为等进行全面刻画。连入网络的终端越多,采集的数据信息越丰富,就越要画出师生符合新时代要求和需求的“像”,真正做到让新兴信息技术为师生的发展服务,增强师生的获得感和幸福感。


在这里,我们有必要重视5G给学校管理者带来的进一步挑战:究竟什么样的管理是好的管理?层级式管理和扁平化管理,哪一种管理方式更适合学校优先选择?是不是可能产生一种新型的管理方式,来适应未来学校管理变革的新方向呢?这都值得深入探索。


(五)教师培训新场景


教师培训包括培训什么和如何培训。培训什么是培训内容需要解决的问题,怎么培训是培训方式需要解决的问题。随着培训对象对培训需求的变化,培训内容和培训方式都发生着深刻的变化[9]。新兴信息技术对培训内容和培训方式都有着非常大的影响,5G使得真正意义上的个性化培训成为可能:培训内容更加趋向于那些能够帮助教师解决现实问题的硬招实招;培训方式更加趋向于和真实的专家学者进行直接沟通交流,这样的培训才会成为真正受欢迎的培训。


教师培训要真正发挥作用,关键是教研员、校长、教研组长、骨干教师和普通教师等之间的培训一致性效应要发挥出来,教师、学生、家庭、学校和社会对教育期待[10]的一致性效应要发挥出来,借助5G形成区域内畅通的、本地化的、符合各自学校和师生实际消费需求的培训效果转化体系。如果培训只是针对其中的“一者”,即使花费再高的代价,被培训的人员回到学校实际工作中,将培训效果完全转化到实际教育教学中的效率也会不高,所发挥的作用也会非常有限。


在未来的培训中,借助5G的优势,综合育人水平的提升是培训的重要方向。虚实融合的培训环境、新型的教学模式和组织方式、远程教研都将获得很大的发展,实景传输和实时互动将会变得非常普遍,但是正如我们在以前论述中谈到的,教师培训要针对教师消费的实际需求,把培养学生综合素质的新方式和提升教师育人水平的新途径有机统筹,通过完善教师教育的评价评估体系来促进培训方式和内容的优化[11][12]。


(六)学生学习新场景


借助5G的优势,能够连接的学习空间数量会越来越多,空间连接的速度越来越快,空间中可以运行的应用也会越来越杂,空间中的学习交互,尤其是体现创新思维的高阶交互越来越密,网络学习空间将成为学生学习的新场景。网络学习空间已经逐渐成为一种个体教育活动的生命样式[13]。一些地方的网络学习空间做得非常深入,形成了空间育人的特色。但是,网络学习空间中学习方式与学习应用之间的弱协调性还需得到有效解决。目前,纳入空间的学习应用大部分还不具备开放的特征,都是独立的体系结构,相互之间不能打通,知识点之间也不能相互衔接,学生进入网络学习空间中面对的都是一个个类似“蜂窝”的、具有独立“通道”的学习应用。但是,实际教学中遇到的问题一般都是复杂的、综合的,需要学生在独立学习应用的基础上借助丰富的情景资源和语境线索萌发创新思维,逐渐生成创新能力。所以,灵活无缝的场景切换更加符合学生学习创新的特质。


从长远看,借助5G的优势,网络学习空间中的学习方式与学习应用之间弱协调性的问题将会得到解决。一些学者较早地关注了云卡片[14],也正是要解决这个问题。借助5G的特性,学习应用注入学习空间之后即可耦合通联,形成学生学习的智能个性桌面,学生在桌面通过调取各种应用进行学习,可以随时随地进行切换,保证学生认知和思维的流畅性,而不必担心从这个应用进入,从那个应用出来,产生了思维的中断。智能个性桌面的另外一个功能就是把学生在网络学习空间的学习痕迹和学习过程全部进行记录,让学生更加充分地了解自己,发现自己的潜能。


(七)评价优化新场景


构建德智体美劳全面发展的学校教育评价体系是学校教育评价转段升级的关键环节,也是学校教育落实立德树人根本任务的重要着力点。5G助力学校教育评价优化,主要是利用5G的特性,可以把学生在课内与课外、线上与线下、现实与虚拟等诸多场景中的痕迹和数据能够完整传输、记录和保存,这样便于学校对学生综合素质的发展进行全面考察。5G对考试方式的转变也带来了新的思路。考察的全面性与考题的全面性需要同步开展。可以面向社会征集考题[15],借助5G的特性构建既能及时吸纳社会实际的相关素材、又能引领创新人才培养的高度智能化的云题库,这样把考题、考察与全面发展的时代要求高度统一起来。另外,在5G的支持下,远程考试面试等方式会得到快速发展,基于视频直播互动技术的个性化评价与交流将会更加普遍。


三、新兴信息技术优化育人生态的新思考


世界知识产权组织(World Intellectual Property Organization,简称“WIPO”)最新发布的《2019年技术趋势:人工智能》(Technology Trends 2019:Artificial Intelligence)将人工智能分为三个层次:技术、功能应用和应用领域[16]。这个分析框架虽然是从知识产权层面对人工智能作出分类,其实也反映了业界对新兴信息技术应用共识性的分析思维:技术层面是统计和数学模型“打底”,功能应用层面是利用技术层面的成果实现应用上的突破,应用领域是为技术和功能应用在现实中找到行业应用典型。在此基础上,我们将新兴信息技术在教育中的应用分为三个层次:第一个层次是“物增强物”:即主要通过算法的优化促进技术产品的升级换代,也可以称之为“算法增强”,这和上述报告中提出的“技术”层次是对应的;第二个层次是“物增强人或人增强物”:即主要通过软件和硬件同步优化促进技术产品的升级换代,也可以称之为“算具增强”,这和上述报告中提出的“功能应用”层次基本对应,但是在“人增强物”这一点上略有所不同;第三个层次是“人增强人”,即人借助高度发达的信息技术增强人本身的能力,以“人”育“人”,我们将这个阶段简称为“算力增强”,而这是和上述报告中提出的“应用领域”截然不同的层次,甚至可以说是教育这个应用领域和其他应用领域在面对新兴信息技术的融入时所呈现出的独特之处。


(一)新兴信息技术为优化育人生态提供了新的分析框架


分析框架的不同在一定程度上反映了领域应用的特性。虽然WIPO的分析框架和我们提出的分析框架都是三个层次,但是对于教育应用而言,不同之处也是显而易见:一是WIPO的分析框架不含价值取向,而新兴信息技术应用于教育必须考虑价值取向,要坚持立德树人,以优化育人生态为导向;二是WIPO的分析框架关注“物增强人”,但是没有明确涉及“人增强物”。其实对于一些新兴信息技术应用走在前列的发达国家而言,技术的先进性和人们消费的现实性之间一直是需要平衡的两个方面。“物增强人”和“人增强物”是人机协同的两种类型。当物具备一定的智能时,通过人的帮助,使得物能够更好地服务人,实现“半自动化的智能”,为人的能动性“预留”弹性空间,这也是一种发展趋势;三是WIPO的分析框架没有讨论像教育这样独特领域中“人增强人”的特性,而这也恰好是新兴信息技术应用于教育领域时最需要关注和研究的。由于工业领域和教育领域的目标、对象不同,工业领域更加注重效率和成本,而教育领域更加注重人的培养。新兴信息技术与教育教学实践融合创新最核心的层次不是“算法增强”,也不是“算具增强”,而是“算力增强”,即“人增强人”,是以“育人”为核心的“增强”,让“疏于德”“弱于体美”“缺于劳”得到根本性转变[17],和“智育”一样,都成为学生全面成长和幸福生活的“跑道”,这也是新兴信息技术优化育人生态的本质所在。


(二)新兴信息技术为优化育人生态提供了全要素图景


可以这样认为,互联网颠覆了传统的思维方式,云计算开启了集约化大容量运算存储时代;大数据阐释了人和数据之间存在的映射关系,人工智能放大了人们意识中机器和人的相似度,5G让逼近现实的技术体验有了通道走进了人们的视野。从互联网到云计算,再到大数据、人工智能、5G,看似每个阶段都在倡导一种信息技术,但是从新兴信息技术发展的历程看,是从思维、存储、关系、类人、通道为新兴信息技术优化育人生态提供了一幅全要素图景。而且,这些要素之间呈现出以互联网为发端逐渐向人的现实需求逼近的融合关系。互联网是云计算的重要推动力量,云计算是大数据的重要推动力量,大数据是人工智能的重要推动力量,这些重要推动力量综合作用共同推动5G的发展,反过来说,它们之间又构成了一种依赖关系。目前,我们还无法预判5G能够推动的下一个生态要素是什么,但是如果说传统信息技术为人们认知和探索世界提供视角,那么新兴信息技术则是为人们优化和解决现实问题提供了全要素的生态图景。这种生态图景不断产生聚合,又会为新兴信息技术的发展提供了新的契机。


(三)新兴信息技术为优化育人生态提供了新的实施路径


新兴信息技术促进育人生态优化的实施路径发生了转变:一是从被动适应到主动适应转变。与技术系统不一样,教育系统是一个非常复杂、高度专业化、结构化的系统。未来信息技术将逐渐渗透到教育领域的各个环节。主动适应技术带来的改变是保持育人生态稳定有序协调发展的重要手段;二是从部分参与到全面参与转变。从信息技术与教育教学实践深度融合的历程来看,起步阶段的应用都是有针对性地部分参与。随着信息技术不断发展,信息技术全面参与教育教学的时代已经来临。教育信息化已经成“基因”[18]“共识”,甚至是常识。信息技术给教育教学带来的影响必然是全面的、全方位的;三是从工具生态到育人生态的转变。新兴的信息技术真正需要解决的核心问题是育人生态的优化,从以往强化知识、提升分数的思维方式中解脱出来,把重点转向构建新型的育人生态,促进师生获得感提升。


参考文献:

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