艾 倫 張 鵬

2019年8月22日，以“促進信息化技術(shù)與教育教學(xué)融合應(yīng)用”為主題的第六屆ITE平臺峰會在昌平舉行。本次會議留下的懸念是：5G技術(shù)在教育信息化中的作用到底應(yīng)該怎樣體現(xiàn)？這個問題困擾著與會代表，直至?xí)h結(jié)束也沒達成共識。

該問題的提出反映了三個方面的認知阻力：第一，人們對教育信息化的本質(zhì)并沒有形成統(tǒng)一的、完整的、充分的認識，在此基礎(chǔ)上判斷5G技術(shù)在教育信息化中的作用便遇到了很大障礙；第二，在教育現(xiàn)代化的進程中，人們雖已跨入了智能化時代，但其思維方式還停滯在信息化時代，用信息化時代的經(jīng)驗來預(yù)測智能化時代5G這種新技術(shù)的應(yīng)用就會出現(xiàn)問題；第三，一種新技術(shù)的出現(xiàn)并非意味著能用“拿來主義”的辦法直接應(yīng)用于教育教學(xué)，歷史上除了粉筆與黑板以外，大多數(shù)教育裝備所使用的技術(shù)都是在實踐相對穩(wěn)定和成熟后，從其他領(lǐng)域借鑒或引用過來的，當(dāng)前確實存在一股將新科技馬上推廣到教育教學(xué)應(yīng)用上的熱情與沖動，而這正是人們在未對教育信息化的實際效果進行科學(xué)測量和評價的情況下，盲目地認為其必有顯著作用的又一突出表現(xiàn)。

一、教育信息化的本質(zhì)

教育信息化的本質(zhì)是教育資源的信息化，特別是作為教育人工資源中物力資源部分的教育裝備的信息化。教育資源包括教育的自然資源、人力資源、人工資源，而人工資源又可以分為物力資源(教育裝備)和智力資源(教育理論、課程等)，教育信息化主要是對它們造成影響(如圖1所示)。其中對教育人力資源的信息化，主要體現(xiàn)在教師、學(xué)生、教育管理者等主體在使用信息化裝備的熟練程度和技術(shù)水平以及對信息技術(shù)裝備的依賴和習(xí)慣的潛在需求(信息素養(yǎng))等方面。

圖1 教育資源構(gòu)成

2010年7月29日，《國家中長期教育改革與發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》正式發(fā)布，其第十九章《加快教育信息化進程》中非常明確地指出了教育信息化的具體建設(shè)內(nèi)容和發(fā)展目標(biāo)，后者被非常形象地稱為“三通兩平臺”，其中“三通”就是教育網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，即教育物力資源的建設(shè)；“兩平臺”則是指教學(xué)內(nèi)容資源建設(shè)和教育管理資源建設(shè)。2018年4月13日，教育部印發(fā)了《教育信息化2.0行動計劃》，其中心內(nèi)容是提出到2022年要基本實現(xiàn)“三全兩高一大”的發(fā)展目標(biāo)?！叭笔侵附虒W(xué)應(yīng)用覆蓋全體教師、學(xué)習(xí)應(yīng)用覆蓋全體適齡學(xué)生、數(shù)字校園建設(shè)覆蓋全體學(xué)校；“兩高”是指信息化應(yīng)用水平和師生信息素養(yǎng)普遍提高；“一大”是指建成“互聯(lián)網(wǎng)+教育”大平臺。其中，對“三全”的描述顯然是要讓信息化了的教育物力資源(信息技術(shù)裝備)的應(yīng)用覆蓋全體教師、學(xué)生和校園；對“兩高”的說明是強調(diào)師生對信息化裝備的應(yīng)用水平和潛在的需求意識(信息素養(yǎng))；對于“一大”的解釋則引入“平臺+教育”服務(wù)模式，實現(xiàn)教學(xué)資源平臺、教育管理平臺的互通、銜接與開放，實現(xiàn)國家數(shù)字教育資源公共服務(wù)體系，這顯然是“兩平臺”作用的最大化，依然關(guān)乎教育資源利用的問題。

所以教育信息化從本質(zhì)上考慮的是對教育資源的信息化，進一步看可以發(fā)現(xiàn)是要落實到教育裝備(教育的物力資源)的信息化上。于是對5G技術(shù)在教育信息化中應(yīng)用的討論與關(guān)注就應(yīng)該聚焦到其對教育裝備發(fā)展與技術(shù)水平提高的作用方面，而空想其對泛指教育的作用是沒有任何實際意義的，正所謂“似花還似非花”。

二、人工智能裝置對5G技術(shù)的依賴

人類在經(jīng)歷了數(shù)千年的農(nóng)牧業(yè)社會，走過了數(shù)百年的工業(yè)化社會，穿越了數(shù)十年的信息化社會之后，正快步進入智能化社會。教育現(xiàn)代化在經(jīng)過信息化發(fā)展后也必須開始認真面對智能化問題。但是，智能化設(shè)備在發(fā)展中出現(xiàn)了瓶頸，其最大問題是計算量、數(shù)據(jù)量對設(shè)備硬件的要求十分苛刻?，F(xiàn)以無人駕駛車輛(轎車)為例來做出解釋。

無人駕駛汽車是人工智能技術(shù)的一個最為突出的應(yīng)用，在這一應(yīng)用中，人工智能將取代人類司機而使汽車完全智能化。無人駕駛汽車的車載計算機系統(tǒng)要完成對所有傳感器獲得大量數(shù)據(jù)的實時處理，要做快速的智能判斷，要執(zhí)行大量人工智能算法的運算等，所以對車載計算機系統(tǒng)的要求十分高，這些要求使得目前的車載計算機重量普遍達到120千克到160千克，相當(dāng)于兩三個人的重量，而它的體積幾乎占據(jù)了汽車的整個后備箱，這一情況嚴重地影響了無人駕駛汽車的實際應(yīng)用。解決這個問題最為有效的方法是將數(shù)據(jù)和智能運算都放到網(wǎng)絡(luò)云端的服務(wù)器上，那里有巨大的服務(wù)器群可供使用，將運算結(jié)果傳去和傳回到汽車端，此時車載計算機就僅僅是一臺虛擬計算機，體積和重量都可能只有一個手機大小。但是數(shù)據(jù)傳輸必須依靠快速的通信方式，其數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣缺仨毰c計算機主板上總線的傳輸速度相當(dāng)，人工智能控制才得以實現(xiàn)，而5G技術(shù)擔(dān)負起了這一重任。當(dāng)然，如果有更加高速的6G技術(shù)、7G技術(shù)，效果將會更加明顯。5G技術(shù)在這里承擔(dān)著計算機快速總線一樣的關(guān)鍵作用，是4G技術(shù)、Wi-Fi等無線通信技術(shù)無法達到的。無人駕駛汽車的真正實際應(yīng)用要依賴V2X(vehicle to everything，車輛對外界的信息交換)的實現(xiàn)，而圖2則顯示了V2X與云端智能充分而密切的互聯(lián)。

圖2 無人駕駛汽車示意圖

三、 教育裝備在5G技術(shù)應(yīng)用方面的設(shè)想

5G技術(shù)是Fifth Generation的意思，即指第5代通信技術(shù)，它意味著網(wǎng)絡(luò)信息通信的速率急速提高。傳統(tǒng)的教育信息化其實對5G技術(shù)應(yīng)用的需求并不明顯，例如我們用手機播放網(wǎng)絡(luò)視頻教學(xué)節(jié)目，4G(Fourth Generation，第4代通信技術(shù))已經(jīng)能夠很好地滿足教學(xué)需求了，視頻流暢、畫質(zhì)清晰、沒有卡頓，而使用5G技術(shù)播放，會發(fā)現(xiàn)效果與4G技術(shù)基本相同，看不出什么差異。

如果希望直接將5G技術(shù)用于教育領(lǐng)域，最可靠的設(shè)計思路應(yīng)該是將該技術(shù)用于教育裝備的智能化發(fā)展。目前學(xué)校教學(xué)要求智能化的教育裝備必須具有可移動、重量輕、體積小、功能全以及“渺無痕跡”和“智能涌現(xiàn)”等特點，實現(xiàn)這些要求的方法必然是將教育裝備設(shè)計成一個云終端設(shè)備，所有的復(fù)雜智能運算都依靠云端服務(wù)器群去完成，而與云服務(wù)器之間的連接就要依靠快速的5G技術(shù)了，因為5G技術(shù)的傳輸速率已經(jīng)達到了1～4.5 Gbps(Gbps表示每秒109bit)，是Wi-Fi速率的幾十倍到上百倍，并且Wi-Fi是多個設(shè)備共享帶寬，而5G是獨享帶寬。這就是5G技術(shù)在教育裝備智能化與信息化中的關(guān)鍵作用，也就是其在教育信息化中的應(yīng)用體現(xiàn)?？梢姡瑐鹘y(tǒng)教育信息化可以沒有5G技術(shù)，但教育裝備智能化缺少了5G技術(shù)目前就已難前行；5G技術(shù)是為智能化而誕生，與傳統(tǒng)信息化無涉。

通過上述分析我們可以得出結(jié)論，5G技術(shù)用于教育信息化時，教育裝備必須滿足以下3個必要條件：

(1)智能性。教育裝備只有在智能化需求的情況下才會考慮使用5G技術(shù)，這在上面已有解釋，不再贅述。

(2)現(xiàn)場性。教育裝備必須在教育教學(xué)場合下需要對現(xiàn)場采集到的各種信息數(shù)據(jù)進行實時的智能化處理，數(shù)據(jù)量之大和處理速度之快使得現(xiàn)場計算機性能遠不能達到要求，而必須依賴云端服務(wù)器群提供的大數(shù)據(jù)和并行計算進行處理，此時5G技術(shù)甚至高于5G技術(shù)速度的傳輸方式才具有實際意義。

(3)移動性。5G技術(shù)本身就是在移動通信領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)的，它的出現(xiàn)是要解決移動設(shè)備信息的快速傳輸問題，所以當(dāng)沒有設(shè)備的移動性需求時，光纖、Wi-Fi都是比5G技術(shù)更好的選擇。

此次ITE平臺峰會有很多企業(yè)提供了教育信息化設(shè)備和軟件應(yīng)用系統(tǒng)產(chǎn)品，這些產(chǎn)品中有不少采用了人工智能技術(shù)，但是它們都不具有上述3個必要條件，于是也就都沒有表現(xiàn)出對5G技術(shù)的運用。例如，在《北京市教育信息化建設(shè)整體布局》的報告中并未涉及教育裝備(含軟件)的智能化問題，而且所提及的信息化設(shè)備都僅僅是被布置在校園之中而沒有滿足移動性需求；所以5G技術(shù)的應(yīng)用在近期的北京市教育信息化整體布局中尚未得到體現(xiàn)。又例如，在新產(chǎn)品新技術(shù)的展示中的“AI英語中高考復(fù)習(xí)系統(tǒng)”是一個典型的智能化教育裝備產(chǎn)品，但是，該產(chǎn)品對用戶端設(shè)備的移動性沒有要求；另外，該產(chǎn)品的所有大數(shù)據(jù)分析和智能運算都事先部署在了云端，該軟件在應(yīng)用時無需利用智能化處理現(xiàn)場的問題，或者說現(xiàn)場由教師或?qū)W生以及學(xué)生家長提出問題的需求之簡單，完全不必使用智能化處理，只要將少量數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器上即可，而服務(wù)器端早已將所要求的其他條件處理和預(yù)設(shè)好，所以5G技術(shù)在此也沒有得到體現(xiàn)。

四、結(jié)語

關(guān)于5G技術(shù)在教育信息化中作用的討論沒有達成共識，恰恰說明目前對5G技術(shù)的了解、把握及科學(xué)預(yù)估仍存在未知領(lǐng)域，所以在面對此項新技術(shù)滿懷欣喜與崇拜的同時，不應(yīng)忘記對教育教學(xué)應(yīng)有的敬畏與初心。教育現(xiàn)代化的進程已經(jīng)證明，教育科技發(fā)展勢頭迅猛，在推進教育教學(xué)急速前行的同時，“科技黑洞”產(chǎn)生的“吸附吞噬”現(xiàn)象也客觀存在。因此，駕馭并引導(dǎo)5G技術(shù)等教育科技尊崇和維護教育公平這一基本教育倫理，辦好讓人民滿意的教育，就務(wù)必處理好技術(shù)變革與教育教學(xué)、教育公平三者關(guān)系，使之處于有利、有益的位置，希望人們不要為領(lǐng)會這個真理而付出昂貴的代價。