5G技術下翻轉課堂教學效果評價體系研究

徐劍波，劉玲

[摘 要] 第五代移動通信網絡技術（5G）具有超高速率、超高連通性、超高移動性、低時延、低功耗等特性。翻轉課堂教學方式重新調整了課程學習順序，徹底顛覆了傳統課堂教學結構與教學流程，引發了課程模式、管理模式、教師角色、學生角色的一系列變革。關注5G技術對在線教育產生的影響，從教與學兩方面對5G技術下的線上翻轉課堂場景和指標進行設計，對第五代移動網絡教育的核心技術進行深入分析，提出5G技術下翻轉課堂評價體系的設計原則和構建。

[關鍵詞] 5G;教學效果;翻轉課堂;評價體系

[基金項目] 2018年度湖南省普通高等學校教學改革研究項目“高校‘互聯網+翻轉課堂的教與學理論研究”（湘教通〔2018〕436 號文，876號）;2020年度湖南省普通高等學校教學改革研究項目“‘SPOC在線教育+雙創背景下跨越式人才培養模式的探索和實踐”（HNJG-2020-1127）;2016年度湖南省教育科學“十三五”規劃課題“‘后MOOC時期應用型本科院校基于SPOC的混合式教學模式研究”（XJK016BGD003）

[作者簡介] 徐劍波（1978—），男，湖南長沙人，工學碩士，湖南財政經濟學院信息技術與管理學院講師，主要從事嵌入式系統、數據庫與高等教育研究;劉 玲（1980—），女，湖南株洲人，工學碩士，湖南財政經濟學院信息技術與管理學院講師，主要從事人工智能、高等教育研究。

[中圖分類號] G642.0? ?[文獻標識碼] A? ?[文章編號] 1674-9324（2021）46-0089-04? ? [收稿日期] 2021-05-27

一、研究問題及背景

2019年底突發的新冠肺炎疫情使得全國高校在新學期不得不開展大規模在線教學，對于絕大多數學校而言尚屬首次，對于大多數教師來說也是“被迫”開啟線上直播，轉換成“主播”在線教學，學生通過手機、計算機完成課程出勤、學習任務、課程考核。而翻轉課堂是一種采用視頻來進行教學的新型授課模式，這種模式既符合疫情防控要求，也能響應教育部停課不停學的號召。翻轉課堂的視屏教學其實屬于在線學習的一種形式，教師將授課課程的內容、知識點編輯成視頻（錄屏或課程實錄），安排學生在課前進行觀看學習，這種學習方式最大好處就是形象生動、方便記憶，學生可以自由掌控節奏，不斷地學習、反復學習。課前、課后看視頻學習、鞏固新知識點，翻轉課堂的模式從某種意義上來說解決了因材施教的傳統課堂教學的難題。翻轉課堂存在的問題是，雖然將學習新知識的掌控權給了學生，但學生普遍不善于提問且缺乏主動性，這樣直接影響了翻轉課堂的教學效果。而且在疫情防控這一特殊情況下，缺少了課堂教學部分，怎樣量化教師教學效果和學生學習狀況，成為翻轉課堂等在線學習教學評價的當務之急。

二、翻轉課堂的教與學

早在2000年，美國邁阿密大學教師在“經濟學”授課時采用“翻轉教學”的教學模式，并取得了不錯的效果。2007年，美國Woodland Park High School的教師使用視頻軟件錄制PPT并配上講解課程的聲音，將錄制的視頻上傳到網絡，然后進行了創新性的嘗試，開始以學生在家看課程視頻、聽課程新知識點講解為基礎，回到課堂上，教師的工作是對學生的問題進行輔導，對學生完成相關實驗的過程進行指導。與此同時，互聯網的迅速發展和普及，為翻轉課堂教學方法在美國教育體系中流行奠定了技術上的基礎。

翻轉課堂重新調整了課程學習順序，學習的決定權轉移給了學生。翻轉課堂過程中，學生可以通過討論、答疑獲得對新知識重難點新的深層次的理解，甚至通過這種形式共同研究該課程解決現實世界種種問題的方式。課堂的時間不再用來講授課程知識，對學生在課前完成自主學習的要求比傳統的預習要求更高更具體，通過看視頻演示、閱讀課程電子書、聽教師的講解，同時可以在網絡上與其他同學討論，查閱與課程相關的各種資料。在這種模式下教師基本上能與每個學生討論、答疑。課堂教學完成后，學生自行完成對課程學習內容、學習成果的總結，通過實踐來鞏固學習到的新知識。翻轉課堂模式屬于大教育的一部分，這種模式讓學生學習方式更加靈活、主動。互聯網和移動互聯網技術不斷發展也推動了翻轉課堂教與學的模式發展。這種教學模式完全改變了傳統教學的結構與流程，引發了課程模式、管理模式、教師角色、學生角色的一系列變革。

20世紀50年代，有許多國家的廣播電視教育就是利用視頻實施教學，由此可見多年前人們就摸索使用過視屏教學，然而這種模式并沒有流行并推廣。在2020年疫情期間全國中小學進行了短暫的廣播電視教學，結果表明教學效果并不理想。迄今為止這種形式的廣播電視教育也逐漸消失了。但為什么同樣是屬于視屏教學的“翻轉課堂”卻截然相反，迅速在各個國家推廣流行，主要是因為“翻轉課堂”與傳統的廣播電視教學相比有以下優點。

第一，教學視頻短而精。翻轉課堂的課程教學視屏共同的特點就是短小而精悍。每個教學小視頻都對應一個課程知識點，內容簡練著重說明一兩個問題，這樣更有利于學習吸收。通過長期的研究實驗，人類學習時注意力集中的時間在5～25分鐘，較短的視頻學習時長符合人們的生理特性。此外由于計算機網絡的特征，上傳的各種教學視頻，可以由學生自我控制、調節，一般都具有回放、暫停、定位、下載（不在需要網絡狀態下進行學習）等多種功能，方便學生自主自覺地進行學習。

第二，翻轉課堂重新建構了學習流程。在原有的教學過程中，學習由兩個部分組成：一是“課程信息教學”部分，在教師與學生、學生與學生之間的互動活動下完成;二是“課程信息自我吸收”部分，由學生自己課后完成。但是不可避免地是在個人主動性差異、學習環境不同、外界干擾差異等因素的影響下，“課程信息自我吸收”部分會讓一些學習吸收效果不太好的學生失去學習課程的動力，產生挫敗感。而“翻轉課堂”對學生的學習過程進行了重構。

第三，翻轉課堂復習檢測更為方便快捷。學生學習翻轉課堂課程視頻后，教師會根據新授知識點提出有針對性的課后問題，通過對學生問題解答情況的分析，檢測學生新知識的掌握程度。當對問題的回饋不夠理想時，學生就能及時反復學習該知識點，并可以對理解的困難知識點尋求教師與同學的幫助。教師根據學生回答問題情況，及時進行問題匯總，了解各個學生的學習情況。課程教學視頻也更方便學生課程學習后的復習。

三、5G技術帶來的變革

5G技術是人類跨時代全新的通信技術，5G技術將開啟物聯網時代，并滲透至各行各業。將和大數據、云計算、人工智能等迎來通訊大時代信息交換的黃金10年。與前幾代移動網絡相比，5G網絡的能力將有飛躍發展[1]。5G移動通信技術的超高速率、超大容量和低延遲的優點，為教育變革提供了更強大的動力和支持[2]。“5G+教育”，有哪些影響和應用場景的變革，主要體現在以下幾個方面。

（一）VR/AR沉浸式教學

虛擬現實技術VR是Virtual Reality的縮寫，也稱靈境或人工環境。增強現實技術AR是Augmented Realityde的簡稱。充分利用VR/AR技術能實現在現實環境中不能達到的場景，沒有時空等約束，能完成各類虛擬的實驗[3]。通過AR與VR體驗虛擬世界的感知性、交互性、自主性、存在感，可完全實現沉浸式教學，在體驗情景化中學習和交流。要實現VR/AR沉浸式教學，只有當網絡延時小于人類視覺延時，才能有身臨其境的學習體驗。5G的理論下載速度是4G的10倍，端到端的傳送時延低至1ms，可以消除網絡延時的影響，擴大視頻內容的容量，讓沉浸式教學有了可行性。利用AR/VR也可以設計游戲化教學內容，提升學習意愿、激發學習興趣，提高學習效果。

（二）5G高清互動課堂

4K/8K高清視頻交互分析，超高速、低延時的分布式存儲。將這些技術特征與教育進行匹配，“5G+教育”的應用場景就會清晰可見。5G高清互動課堂是對傳統教學課堂完全的升級，5G技術上的絕對優勢，升級后的課堂將不再受限于網絡，教學中的各種設備都可接入5G網絡[4]。在這種課堂之下交互更加的多元化、實時化。教與學的效率得到空前的提升。5G高清互動課堂中的顯示設備還可以輕松實現4K/8K級別的畫面效果，使遠程教學和直播教學效果有了質的提升。

（三）整合教育教學數據

教育無時無刻不在產生數據，比如，全國每天都會產生1億個小時的課時，但這些數據并沒有得到有效地利用，主要原因有兩點：一是大部分的數據都是非結構化數據（視頻、音頻、文本），處理和分析需要借助AI技術;二是視頻數據傳輸對網絡的速度、帶寬、延遲有較高的要求。5G技術完全可以創建、整合學校教學、科研、專業建設、學生學習狀態、學生學習興趣等個性化的數據庫[5]。5G技術可以高效對海量數據和信息進行實時傳輸，同時通過電腦、手機、平板、傳感器和攝像頭等設備進行全校的物聯網布局，實現在課堂教學、課外學習和教育管理的全面應用。高清視頻、虛擬現實等大數據量傳輸有利于優質教育資源的共享，促進了教育均衡發展。

四、5G技術下高校翻轉課堂教學效果評價體系的構建

翻轉課堂充分利用了豐富的信息資源，要檢驗其教學效果，促進翻轉課堂進一步普及，必須修改現有評價體系。打破由任課教師主觀評價學生學習狀況、學習成績的傳統做法，建立一種新的翻轉課堂評價體系。新的評價體系的建立對網絡的速率、延遲和容量等性能指標提出了更高的要求。為了滿足構建高校翻轉課堂教學效果評價體系的要求，迫切需要在技術上提供有力的支持，而5G技術能滿足實現這一需求。翻轉課堂教學效果評價指標體系的環節分為課前、課中和課后評價三個部分。

（一）課前評價

課前評價指的是在翻轉課堂教學開始之前對教師和學生兩個主體課前教學資料準備和學習情況進行評價。課前學生根據教師安排的教學任務，自主學習課程資料[6]。翻轉課堂自主學習具有多樣性的特點，登錄學習網站觀看學習視頻、網絡檢索資料、學習文本資料、課前班級學生討論等。由于各種電子設備都可接入5G網絡，交互更加多元化、實時化。學習效率得到空前的提升。方便學生深入了解課程相關知識，翻轉課堂課前評價對學生主體而言就是對其在課前學習痕跡的評價。對教師來言，在翻轉課堂模式下要充分體現學生為主、教師為輔的特點，主動將課堂交給學生，變成引導者、促進者。翻轉課堂課前評價對教師主體而言就是對課前課程學習資料準備情況及對學生課前學習情況掌握的評價。此外，通過5G技術在各種教學平臺采集學生相關課前學習數據，了解學生課前學習課程的內容、進度和自主學習程度，發現學習中的問題，掌握其對課程的理解程度，及時調整課堂教學。

（二）課中評價

課中評價是對所學課程知識進行消化吸收程度的重要衡量部分，由于學生不可避免地存在個體差異、基礎知識掌握程度差異，因此，課中學習是學生向教師提出課前課程學習中存在的問題，由教師進行一對一答疑教學指導的過程。對學生的課中評價主要體現在：是否完整地學習了新的知識點，是否通過提出的問題體現其掌握的具體情況。對教師的課中評價主要體現在：教師是否做好了充分的課程新知識的相關準備，引導學生敢于并善于提出不同的關于課程新知識的問題，這對教師提出了更高的要求，教師能及時對不同的學習理論做出回應，樹立學生學習的信心。利用5G技術，實時記錄下教學的全過程，提供客觀、具體的教學數據，再結合大數據、AI視頻技術對課中教育教學進行全面的評測。5G技術可以打通課堂學習數據，全方位立體評測課中學習效果，再根據個性化的學習報告（學習興趣、專注力分析）有針對性開展學習輔導，將提升教學的效率。課中過程評價有助于從“唯結果論”到過程性評價的轉變，學生健康評價（坐姿是否彎腰駝背、視力疲勞狀況）還可以有助于學生預防近視。無論是學習還是健康，過程性評價為第一時間發現問題、及時解決問題提供了可能。

（三）課后評價

翻轉課堂的課后評價是指在課程學習結束后對課程的教與學的評價。對學生而言，通過課前、課中的學習根據對本節課堂重難點知識掌握程度、課程學習后的體會與總結、對后續課程中知識展望等以課程實驗報告、知識小結等方式進行課后的總結。對教師而言可以通過點評的方式對課程學習結束后的教與學進行全面評價，布置的課后作業可以根據評價結果體現差異性和層次性，利用5G技術知識圖譜技術，可以據每位學生的學習進度和知識點掌握情況，在云端調取題庫、知識庫實現個性化學習推薦和輔導，對每一個學生的課后作業情況做出評閱和判斷[7]。在不斷完善過程中增強學生的信心、培養其自主學習的能力。教師還可以根據課后評價的情況進一步調整后續課程教學的計劃和方式。

五、總結

全面推進線上教育、開展翻轉課堂對高校來說，是未來教育改革的方向，也是高校教育的大勢所趨。疫情防控加速了教育模式的改革，充分利用現代通信技術可以改善線上教育的教學效果，提高學習效率，更重要的是新的通信技術給新型課堂的教學效果評價帶來了更多的方法，相信至少能為高校課程的教改提供借鑒。

參考文獻

[1]周一青，潘振崗，翟國偉，等.第五代移動通信系統5G標準化展望與關鍵技術研究[J].數據采集與處理，2015，30（4）：714-724.

[2]Everything You Need to Know About 5G[EB/OL].[2021-05-05].https：//www.qualcomm.com/5g/what-is-5g.

[3]楊凌，高楠.5G移動通信關鍵技術及應用趨勢[J].電信技術，2017（5）：30+33.

[4]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，2019，37（3）：3-16.

[5]趙興龍，許林，李雅瑄.5G之教育應用：內涵探解與場景創新——兼論新興信息技術優化育人生態的新思考[J].中國電化教育，2019（4）：5-9.

[6]中國移動.5G+智慧教育白皮書[Z].2019.

[7]余甜.5G到來，教育將發生哪些深刻變化？[EB/OL].（2019-09-07）[2021-04-30].https：//www.iyiou.com/analysis/20190907111782.

Research on the Evaluation System of Flipped Classroom Teaching Effect under the Background of 5G Technology

XU Jian-bo， LIU Ling

（Information Technology and Management Institute， Hunan University of Finance and Economics， Changsha， Hunan 410205， China）

Abstract： The fifth-generation mobile communication network technology （5G） has the characteristics of ultra-high speed， ultra-high connectivity， ultra-high mobility， short delay time， and low power consumption. Flipped classroom teaching method has re-adjusted the order of course learning， completely subverted the traditional classroom teaching structure and the teaching process， and triggered a series of changes in the curriculum model， the management model， the teachers role， and the students role. This paper focuses on the impact of 5G technology on online education， designs the scenarios and indicators of online flipped teaching under the background of 5G from the aspects of both teaching and learning. It also conducts an in-depth analysis of the core technologies of the fifth generation of mobile network education， and puts forward the principles of design and construction of the flipped classroom evaluation system.

Key words： 5G; teaching effect; flipped classroom; evaluation system