教學組織形式的變遷及其未來趨向
——基于5G技術的發展

孫川惠

(北華大學教育科學學院，吉林吉林，132013)

《中國教育現代化2035》指出，在信息化時代背景下，建設智能校園，創新教育服務業態，推進教育治理方式變革。本文從闡釋技術介入教學組織形式的歷史發展入手，結合5G技術的發展，探究教學組織形式的未來趨向。

一、歷次工業革命背景下教學組織形式的變遷

生產力的發展、社會形態的變遷和科學技術的進步，是推動教學組織形式變遷的根本力量。

(一)蒸汽機時代

18世紀下半葉，英國開始了第一次工業革命，蒸汽機取代人力與畜力成為主要生產工具，社會對科技人才的需求增加，以口頭講授的簡單形式傳遞生產知識無法支持產業的持續革新。教會學校、星期日學校逐漸興起，夸美紐斯的班級授課制極大地提高了教學效率。可以說，這是一個“工業化”過程，機器化大生產的思想向教育領域滲透，使學校成為能夠按照社會要求“批量化”生產人才的重要機構。

(二)電氣化時代

19世紀下半葉，第二次工業革命興起。隨著社會內部分工的精細化，學校教育開始向中產階層與工人階層開放，班級內學生數量增多，導致教師教學任務繁重，學生學業成績參差不齊。班級授課制存在局限性，不但不能適應工業社會對創新人才的需求，而且機械化教學不利于因材施教與良好個性的發展。[1]分層教學強調學生的自主選擇性，金格爾以能力為分組標志，創辦了“曼海姆能力班”。[2]20世紀上半葉，進步主義教育運動推動個別化分層教學廣泛傳播。以文納特卡制、道爾頓制為代表，進步主義教育運動主張以學生為中心，教室不僅僅是學生學習的靜態場所，還是學生開展實踐活動的動態場所，學生能夠自發地按照自己的興趣、速度和能力完成每一個任務。[3]

(三)信息化時代

20世紀下半葉，以信息技術為代表的第三次工業革命興起。教師不僅要傳授知識，還要培養學生的創新意識、創造能力與批判精神，積極推行混合教學、小組合作學習、互動教學等以學生為主體的生態課堂，充分運用多元化的教育信息技術、互聯網科技、大眾傳播媒介等手段適應第三次工業革命的需要。[4]

(四)智能化時代

智能時代的重要技術包括以5G為代表的通信技術、以人工智能為代表的智能技術以及以大數據為代表的信息技術，都是推動智能教育發展的關鍵力量。以數據驅動為核心，以人工智能為關鍵技術，智能時代能夠進行大規模的個性化、精準化、差異化及智能化教學。第一，利用人工智能進行個性化教學，可以為學生推薦合適的學習途徑與學習資源，客觀地評估教學質量，幫助教師更好地調整和改進教學策略和課程設計。第二，利用人工智能進行精確教學，可以準確定位和糾正學生知識體系中的薄弱環節，使學生從根本上理解和掌握知識。第三，利用人工智能進行差異化教學，可以根據學生的優缺點設計課程，教師可以真正實現因材施教。第四，利用人工智能進行智能化教學，教師可以通過智能技術深入了解每位學生的具體情況，并根據學生的學習習慣和知識掌握程度，制訂相應的課程計劃，進行有針對性的人才培養。可見，先進的智能技術將會引發新一輪的教育變革，5G技術的誕生進一步引導人類向智慧教育階段轉型。

二、5G的概念及其基本特征

(一)5G的概念

第五代移動通信技術(5th Generation Mobile Networks，簡稱5G或5G技術)是最新一代蜂窩移動通信技術，憑借容量大、速度快、低延遲等特點能夠同時與多個大規模設備連接。[5]

(二)5G技術的基本特征

1.高速度

5G網絡的數據傳輸速率一般可達1.25Gbs，比4G蜂窩網絡快百倍。而毫米波技術的應用不僅解決了頻譜資源有限的難題，而且提高了頻譜利用率，使得5G網絡的速度更加穩定。[6]如華為公司首次發布的5G商用芯片巴龍5G01，其在理論上可實現最高2.3Gbps的下載速率。[7]

2.泛在網

泛在網是指5G網絡橫向的廣泛覆蓋與縱向的深度連接。通過建立小基站消解高頻導致的信號衰減問題，實現萬物互聯。小基站可以被建在任何場所，甚至包括圖書館、辦公室等信號難以接收的地方。[8]

3.低延遲

5G技術具有較低的網絡延遲與快速的響應時間的特點，其延遲低于1毫秒，而4G技術延遲一般為90毫秒—100毫秒。

4.低能耗

低能耗是5G技術的核心，高頻段通信、超密集異構網絡、波束成形等都為其提供了技術支撐。結合超精益設計與虛擬的網絡功能，5G技術能保證用戶在高速移動中正常通信，并減少設備中的能量消耗。[9]

三、教學組織形式的未來趨向

將5G技術運用于學校教育已成為必然趨勢，教育部2018年印發的《教育信息化2.0行動計劃》中指出，推動人工智能、大數據、物聯網等新興技術支持下的教育模式變革和生態重構。[10]5G技術不僅意味著網絡速度的提升和網絡容量的擴大，而且作為物物互聯的基礎，更意味著自動化與智能化，虛擬現實、增強現實、混合現實等都將成為常態。5G技術能夠為教師和學生創造出與傳統媒體、電化教學媒體不同的環境，教學組織形式在時間與空間上不受限制；教師由孤立教學轉向多元主體教學，由線下教學轉向實時教學；學生由人與人的交流學習轉向人與萬物交互學習，由單一的文本學習轉向情境化體驗學習。

(一)教學在時空上拓展

1.時間

以5G技術為依托，通過智能云端云服務、移動學習終端與云學習中心等媒介，教師可隨時與學生進行線上交流，利用云端反饋機制對學生進行監督與評價，提升教學過程的靈活性，既可以向前延伸，了解知識的結構與內容，又可以向后延伸，掌握知識的重點與難點。

2.空間

虛擬現實(Virtual Reality，簡稱VR)能夠通過計算機、圖形工作站以及其他相關設備生成虛擬環境，并借助頭戴顯示器使學習者獲得良好的沉浸感。[11]VR技術支持的教學不同于傳統教學中主要基于教科書和數字符號的一維形式，也不同于主要基于教學視頻和語音的二維形式。[12]以VR為教學的技術媒體，能讓學生置身在聽覺、觸覺、視覺等多種傳感器的相互作用之下。

與僅允許學生看到虛擬環境的虛擬現實技術相比，增強現實(Augmented Reality，簡稱AR)技術可以使學生同時感受虛擬和現實環境。一些學者將AR技術歸類為一種教育產品，包括AR閱讀、教學演示、動作指導、教育游戲和開發工具五種類型。[13]在實際教學中，生動的示范和游戲可以更好地引起學生的注意和興趣。例如，當一個人想了解“恐龍”這一概念時，通過增強現實技術，就可以準確地利用Earth 3D復制虛擬恐龍，讓真實情況與虛擬世界連接起來。

5G作為低延遲的本地平臺，可以使學習者在與世界零距離接觸的情況下擁有真實的感知體驗。例如，長時間佩戴VR和AR頭盔會引起頭暈，而5G網絡可以消除與延遲相關的影響，并為學習者提供真正無縫和身臨其境的學習體驗。[14]

作為一種快速發展的新交互技術，混合現實(Mixed Reality，簡稱MR)技術已合并并創新了虛擬現實技術和增強現實技術。在擴展設備的支持下，MR允許教師和學生使用手勢、體感、注視和觸摸，與虛擬或真實對象進行交互并提供多種反饋的方式。[15]混合現實技術促進了虛擬教學環境與真實教學環境之間的聯系。

(二)從教師角度分析

1.由孤立教學轉向多元主體教學

一位教師面對多位學生的固定班級教學存在著諸多問題。例如，課堂教學過程固定化與形式化，不能容納與適應更多的教學內容與教學方法，教師作為課堂的支配者，擁有絕對話語權，學生的主動性與創造性受到限制。隨著教育信息化的發展，5G技術優化與創新了課堂教學，即使教師與學生相隔萬里，利用5G網絡進行信息傳遞，也能實現大范圍的教學資源共享，讓教師由孤立教學轉向多元主體教學。首先，教師的角色被賦予新的內涵，教師由原來的“教書匠”成為學生心靈的“培育者”與“引導者”，更加關注學生的情感需求，體現多元主體課堂不同的價值與意義。其次，在具體的教學情境中，教師與學生共同擁有多種信息、任務與問題的選擇，彼此能夠進行協商性對話。最后，多元主體教學不再局限于固定的課本，生成性的動態知識也將受到重視。例如，華中師范大學附屬中學借助5G網絡與全息投影技術，使位于福州的蔣老師與位于武漢的蘇老師連線，共同為學生展示了“光與通信的奇妙旅程”一課。

2.由線下教學轉向實時教學

傳統的班級授課制要求學生在同一時間進入固定教室進行學習，只能通過調整教室內桌椅的順序來實現更好的教學效果，如秧田形、馬蹄形以及圓形等。[16]如今，智能信息技術讓課堂教學從固定不變的線下模式變為隨時交流的線上模式，使教學活動走出固定教室。高速度與廣覆蓋的5G網絡讓偏遠地區的學生也能接受高質量的教育。

(三)從學生角度分析

1.由人與人的交流學習轉向人與萬物交互學習

目前，學生主要通過師生交流、生生交流這種聯動進行課堂交互，但這只是局限于人與人之間。在5G技術的支持下，學生在課堂上接觸到的對象可以是萬物。萬物互聯是5G信息技術時代的主要特點，學習過程是指人與物之間的協作，不僅包括學習者之間的人際互動，還包括圖書館、實習場所與實驗室等組成的所有事物之間的相互作用，使傳統的課堂教學從人與人之間的狹窄學習轉向人與萬物智能交互的學習。[17]

2.由單一的文本學習轉向情境化體驗學習

單一的文本學習不再是提高學生認知與思維能力的唯一途徑，真實課堂與虛擬環境相互交融，能夠為學習者提供豐富多彩的情境化體驗，在一定程度上改變學生的學習方式。利用5G技術能夠提升虛擬現實的真實感，優化增強現實的畫面感，使混合現實的交互方式更加自然，學生學習與周圍環境緊密聯系，第一體驗式學習將成為未來課堂的主要方式。例如，在認識24個字母的課上，教師可以利用混合現實技術將24個字母以3D的形式懸浮呈現，讓學生使用聲音、手勢或動作與每個字母進行互動。