莊榕霞 楊俊鋒 黃榮懷

摘要：人類社會正在邁向5G時代，5G和人工智能等新一代信息技術(shù)構(gòu)成的智能互聯(lián)網(wǎng)將引發(fā)新的信息技術(shù)革命。當前，5G技術(shù)與產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，將催生智慧教育新生態(tài)，為未來教育帶來新機遇新挑戰(zhàn)。5G具有超高數(shù)據(jù)速率、大規(guī)模連接、低時延、高可靠性等技術(shù)特征，在教育領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，能夠優(yōu)化智慧學習環(huán)境，提升學習體驗。我國教育未來將面臨如何利用國家5G發(fā)展戰(zhàn)略加快5G教育創(chuàng)新應(yīng)用研發(fā)、依托5G技術(shù)提升教育信息化基礎(chǔ)設(shè)施、憑借5G泛在虛實融合場景延展教育教學空間、借力在線教育優(yōu)勢和經(jīng)驗優(yōu)化資源配置并促進教育均衡等四大戰(zhàn)略機遇。同時，也面臨應(yīng)用場景拓展、師生自然互動、隱私和數(shù)據(jù)安全、專業(yè)人才缺乏、教育治理優(yōu)化等五大戰(zhàn)略挑戰(zhàn)。5G時代的教育發(fā)展需要加強5G教育應(yīng)用場景探索、加強5G測試環(huán)境建設(shè)和5G集成技術(shù)研發(fā)、加快5G基礎(chǔ)設(shè)施部署和5G公共服務(wù)平臺構(gòu)建，以及加快5G技術(shù)知識傳播，尤其要重視5G技術(shù)促進鄉(xiāng)村教育發(fā)展的部署。

關(guān)鍵詞：5G技術(shù);5G+教育;智慧教育;機遇與挑戰(zhàn)

中圖分類號：G434

文獻標識碼：A

從語言、文字、印刷術(shù)、無線電、電視機到互聯(lián)網(wǎng)，人類經(jīng)歷了多次信息技術(shù)革命，目前正面對著新的信息技術(shù)革命，即智能互聯(lián)網(wǎng)。以人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實等為代表的智能技術(shù)正在推動整個社會轉(zhuǎn)型，人類社會將迎來人機協(xié)同、跨界融合、共創(chuàng)分享為特征的智能時代。智能教育作為未來教育的基本特征正逐漸形成共識[1]，智慧教育新生態(tài)正在逐漸形成。5G是新一代信息通信技術(shù)演進升級的重要方向，其迅速推廣也使得人類社會逐步步5G時代。5G將人與人之間的通信連接，拓展到人與物、物與物之間的全連接，是實現(xiàn)萬物互聯(lián)的關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施[2];5G的應(yīng)用已從“經(jīng)典的流量服務(wù)模式”向“全要素生態(tài)鏈模式”轉(zhuǎn)變[3]。5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境可以最大程度上克服傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)在實現(xiàn)智能技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用過程中所遇到的速度、延遲和傳輸容量等限制，為教育領(lǐng)域的變革和教育生態(tài)的重構(gòu)提供更強大的動力[4]，這也使得5G時代的教育面臨著新機遇和新挑戰(zhàn)。

一、5G技術(shù)催生智慧教育新生態(tài)

1.國內(nèi)外大力推進5G發(fā)展

世界上許多國家將5G作為戰(zhàn)略競爭制高點和未來社會發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)，加快5G戰(zhàn)略布局。截至2019年6月30日，全球已有20個國家的33個運營商推出了商用5G網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)，中國首次成為最早采用新一代移動通信技術(shù)的國家之一;在2019年4月，韓國率先推出5G商用網(wǎng)絡(luò)和首個增強型移動寬帶（eMBB）服務(wù)，美國也推出了5G和eMBB服務(wù)，中國在2019年6月頒發(fā)了5G商用牌照;早期的5G應(yīng)用還包括沙特、芬蘭、奧地利、瑞士、英國、澳大利亞等國運營商推出的5G網(wǎng)絡(luò)[5]。

中國將發(fā)展5G定為國家戰(zhàn)略，加快推進5G標準制定、研發(fā)與應(yīng)用。2013年，工信部、發(fā)改委與科技部聯(lián)合推動成立IMT-2020（5G）推進組，研究5G概念、主要技術(shù)場景、技術(shù)架構(gòu)等[6];2016年，《國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略綱要》提出，到2020年第五代移動通信（5G）技術(shù)研發(fā)和標準取得突破性進展[7];同年《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》也提出要大力推進第五代移動通信（5G）聯(lián)合研發(fā)、試驗和預商用試點[8]。2019年7月30日，中共中央政治局會議提出要加快推進信息網(wǎng)絡(luò)等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，加快5G商用步伐[9]。2019年①黃榮懷為本文通訊作者。6月6日，我國工信部正式向中國移動、中國聯(lián)通等4家企業(yè)發(fā)放5G商用牌照，10月31日，三大電信運營商共同宣布5G商用服務(wù)啟動，因此2019年被稱為5G商用元年[10]。2020年3月4日召開的中共中央政治局常務(wù)委員會會議強調(diào)，要加快5G網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進度。2020年的《政府工作報告》也明確要加強新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，發(fā)展新一代信息網(wǎng)絡(luò)，拓展5G應(yīng)用[11]。

5G作為構(gòu)筑經(jīng)濟社會數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵技術(shù)，正在推動數(shù)字經(jīng)濟創(chuàng)新發(fā)展。中國信息通信研究院《5G經(jīng)濟社會影響白皮書》測算結(jié)果顯示，2030年SG帶動的直接產(chǎn)出和間接產(chǎn)出將分別達到6.3萬億和10.6萬億元，直接和間接創(chuàng)造的就業(yè)機會將達800萬個和1150萬個[12]。高通委托，市場咨詢公司IHS Markit獨立研究的《5G經(jīng)濟》指出，到2035年，5G將創(chuàng)造價值高達13.2萬億美元的商品和服務(wù)，創(chuàng)造多達2230萬個工作崗位[13]。隨著SG網(wǎng)絡(luò)普及和終端多樣化，5G終端業(yè)務(wù)將加快向垂直產(chǎn)業(yè)延伸拓展。5G在遠程醫(yī)療、遠程教育、智慧城市、智慧交通等行業(yè)的應(yīng)用將逐漸豐富，促進各行業(yè)數(shù)字化、智能化發(fā)展。

2.5G及智能技術(shù)支持的智慧教育新生態(tài)

教育的發(fā)展與生產(chǎn)力和科學技術(shù)進步密切相關(guān)。從農(nóng)耕時代、工業(yè)時代到信息時代，隨著社會生產(chǎn)力的發(fā)展和科學技術(shù)的進步，教育的形態(tài)和功能逐漸發(fā)生了改變。農(nóng)耕時代，教育重視德育、倫理教育和綜合教育，基本上都是精英教育;工業(yè)時代，班級授課制和學校誕生，教育普及程度逐漸提升;進入信息時代以來，技術(shù)開始與教育逐漸融合，教育信息化發(fā)展取得了突破性進展。然而縱觀國內(nèi)外，目前的教育形式仍然停留在工業(yè)時代，尚未形成與信息時代相適應(yīng)的教育形態(tài)。此外， “個性化、高質(zhì)量的教育”和“公平、均衡的教育”，既是我國教育追求的目標，也是當前教育領(lǐng)域面臨的主要需求[14]。但優(yōu)質(zhì)師資短缺、城鄉(xiāng)教育失衡、次生數(shù)字鴻溝等現(xiàn)實問題亟待解決，教育供給難以滿足人們?nèi)找嬖鲩L的優(yōu)質(zhì)教育訴求，而教育發(fā)展的不充分和不均衡問題首當其沖。

在5G時代，通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)、云計算和人工智能等智能技術(shù)融合發(fā)展，滲透應(yīng)用于社會各個領(lǐng)域，也推動著教育生態(tài)的變革。隨著5G標準的提出和基站的部署，5G與相關(guān)無線移動通信技術(shù)的密切結(jié)合，正在構(gòu)成新一代泛在移動信息網(wǎng)絡(luò)[15]，5G移動通信網(wǎng)絡(luò)的高速率、低延遲和高可靠性、移動性、低成本和低能耗、用戶數(shù)量巨大等發(fā)展趨勢[16]，將進一步優(yōu)化用戶的使用體驗。5G通訊技術(shù)為云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施的融合提供強有力支撐，為智慧學習環(huán)境的構(gòu)建、新型教育和教學模式的實施提供基礎(chǔ)通訊條件。智能技術(shù)為在校際、區(qū)域、國家和全球范圍內(nèi)收集、分析教育數(shù)據(jù)提供了可能，為促進和管理區(qū)域之間、城鄉(xiāng)之間和校際之間的教育均衡提供了條件[17]。5G屬于通信傳播技術(shù)，從傳播學的角度看，它主要從三個方面促進教育變革：一是拓展教育信息傳播路徑，創(chuàng)新教育傳播內(nèi)容和傳播方式;二是提升了教育信息傳播速度，大容量、超高清、超高速的教育信息傳播即將成為現(xiàn)實[18];三是改變了信息交互方式和人們的傳播行為，新興學習方式不斷涌現(xiàn)。5G及智能技術(shù)與教育的融合發(fā)展，將促進教育硬件和軟件的升級，推動物理和虛擬學習環(huán)境的融合，讓個性化、情景化、數(shù)據(jù)驅(qū)動的學習成為常態(tài)，從而建立人機融合的智慧教育新生態(tài)。

“教育是培養(yǎng)人的各種社會活動”[19]，教育生態(tài)探討教育與周圍生態(tài)環(huán)境（如自然、社會、經(jīng)濟、技術(shù)等）之間的相互聯(lián)系和相互作用，而技術(shù)是影響教育生態(tài)的關(guān)鍵因素之一。5G及智能技術(shù)在教育中的應(yīng)用不僅是對教育生態(tài)的沖擊，它們還與教育生態(tài)中的其他要素相互作用，促進了各要素間關(guān)系的重塑。5G及智能技術(shù)借助適應(yīng)性、自進化性和互動性等特征，豐富了教學環(huán)境、教學內(nèi)容和教學模式的內(nèi)涵。它們的應(yīng)用不僅能夠改變教育生態(tài)中教育教學信息傳播的方式和特征，還能夠擴展各教育主體（包括學生、教師和管理者）的行為，實現(xiàn)“人機融合、智能化模擬與真人參與融合的新的教育形式、新型學習共同體”[20]，推動教育系統(tǒng)變革。5G及智能技術(shù)等將使教育生態(tài)呈現(xiàn)出情境化、個性化和數(shù)據(jù)驅(qū)動的特征，有助于實現(xiàn)各教育主體在不同情境下獲得個性化支持（這是教育生態(tài)的重要目標之一）。在智能技術(shù)等的影響下，人類世界由二元空間變成了三元空間（即人類社會空間、物理空間和信息空間），引起信息流的變化[21]，教育生態(tài)系統(tǒng)也將呈現(xiàn)出新的結(jié)構(gòu)（如下頁圖1所示）。5G時代，在三元空間背景下，5G及智能技術(shù)等與社會、教育以及教育主體（教師、學生和管理者）將共同組成教育生態(tài)系統(tǒng)的核心要素，且各要素之間相互聯(lián)系、相互作用，各教育主體的行為及相互關(guān)系出現(xiàn)新變化，教育生態(tài)也呈現(xiàn)出情境化、個性化和數(shù)據(jù)驅(qū)動的新特征，共同促進智能社會中人的全面發(fā)展。

二、5G技術(shù)優(yōu)化智慧學習環(huán)境

1.5G技術(shù)特征及其教育應(yīng)用

5G技術(shù)憑借著超高速率、低時延、低功耗、大規(guī)模連接、高可靠性等特征，將滲透到人類社會的各個領(lǐng)域，推動信息交互方式的升級，將構(gòu)建起以用戶為中心的全方位的信息生態(tài)系統(tǒng)[23]。國際電信聯(lián)盟（ITU）明確了5G技術(shù)的三大主要應(yīng)用領(lǐng)域：（1）增強型移動寬帶（eMBB），利用高速帶寬的特點發(fā)展3D、超高清視頻等大流量增強移動寬帶業(yè)務(wù)，主要滿足用戶對多媒體內(nèi)容、服務(wù)和數(shù)據(jù)等的訪問需求;（2）大規(guī)模機器類型通信（mMTC），實現(xiàn)海量物聯(lián)，滿足具有低成本、低功耗、小流量通信網(wǎng)絡(luò)需求的業(yè)務(wù)場景;（3）超可靠低延遲通信（uRLLC），滿足超高可靠超低時延連接通訊需求，實現(xiàn)無人駕駛或遠程管控等場景[24]。

5G在教育領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用場景。其與虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實和物聯(lián)網(wǎng)的融合（即5G+VR/AR+IoT），可以滿足交互與沉浸學習的現(xiàn)實需要?；?G技術(shù)構(gòu)建的智慧校園和智慧教室，可以打造“萬物互聯(lián)”的智能教學環(huán)境，提供集中化智能化的支持服務(wù)，更有利于實現(xiàn)個性化學習、學生無線背包和“無墻”教室等場景。其中，智慧校園可以實現(xiàn)泛在無線接入，打造隨需隨用的移動式遠程教學;通過多模態(tài)數(shù)據(jù)實時傳輸，打造遠程自然式交互教學;通過超高清視頻數(shù)據(jù)邊緣計算，達到智慧平安校園;通過高清音視頻實時交互，打造AR沉浸式互動教學;等等。

5G及智能技術(shù)的教育應(yīng)用，也促生了對教育基礎(chǔ)設(shè)施、智能教學環(huán)境與教育模式等的創(chuàng)新升級需求，推動著教育的變革。各種技術(shù)不斷突破空間限制，并借助專家智能系統(tǒng)使教學法呈現(xiàn)出多樣化與針對性的特點，滿足個性化與差異性教學的需求，實現(xiàn)因材施教與有教無類。在5G賦能AI與大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，運用大規(guī)模常態(tài)化且高精準度的教學環(huán)境、教學模式等，能塑造高質(zhì)量的自適應(yīng)個性化學習。5G與虛擬技術(shù)（如VR、AR、MR等）的融合，增強了交互情境，提高遠程沉浸式教學情境的應(yīng)用能力?；诮逃髷?shù)據(jù)，教師還可以迭代挖掘?qū)W習者畫像，提升教學能力，深度探析教育研究范式。5G和教育大數(shù)據(jù)等的融合還有利于促進教育治理現(xiàn)代化。

2.5G賦能智慧學習環(huán)境

學習環(huán)境的變革是實現(xiàn)學與教方式變革的基礎(chǔ)。智慧學習環(huán)境是數(shù)字學習環(huán)境的高端形態(tài)，充分利用智能技術(shù)的功能，創(chuàng)造學習社群和教學社群，識別學習的情景，記錄學習的過程，分析學習的結(jié)果，為教學和學習提供基于數(shù)據(jù)的支撐[25]。智慧學習環(huán)境通過對學習過程的記錄和分析，為教學和學習提供適切的學習資源，匹配合適的學習社群，進而為學習者提供輕松、投入、有效的智慧學習方式。在5G技術(shù)的支持下，智慧學習環(huán)境將實現(xiàn)物理與虛擬的適應(yīng)性契合。利用VR、AR等技術(shù)，教與學環(huán)境將適配于學習者特征，構(gòu)建開放性的教與學環(huán)境，使師生共同體增強對環(huán)境特征的感知，沉浸于深度教與學中。學習環(huán)境的智慧特征將進一步凸顯，主要呈現(xiàn)出個性化、自適應(yīng)、開放共享等特征。

智慧學習環(huán)境構(gòu)建仍面臨許多困難或障礙，還需5G及智能技術(shù)的支持。如智能時代海量數(shù)據(jù)的安全問題亟需破解，智能基礎(chǔ)設(shè)施的廣泛連接需要得到重視[26]。大規(guī)模在線學習對基礎(chǔ)設(shè)施升級改造、實時高清互動等提出了更迫切的要求。從大規(guī)模在線教育組織的角度看，互聯(lián)網(wǎng)教育有效支撐“停課不停學”需要具備流暢的通信平臺、適切的數(shù)字資源、便利的學習工具等七個關(guān)鍵要素[27]?？箵粜鹿谝咔槠陂g我國的教育教學還面臨著平臺多樣化，并發(fā)支撐能力有限，體驗不佳;標準缺乏，互通性差，平臺間難以互動，優(yōu)質(zhì)資源無法共享;千人一面，互動體驗不足，因材施教缺乏抓手等困境。復課以后智能管理水平亟待升級，疫情后的監(jiān)測、預警以及應(yīng)急需求對校園智能裝備、應(yīng)急管理水平提出更高要求，管理基礎(chǔ)設(shè)施待升級。智能管理需要依托網(wǎng)隨業(yè)動、安全穩(wěn)定的云網(wǎng)為基礎(chǔ)設(shè)施。破解這些困境及加快推進5G+教育創(chuàng)新應(yīng)用示范項目，亟需營造5G技術(shù)支持的智慧學習環(huán)境。

影響智慧學習環(huán)境構(gòu)建的主要障礙有兩個：一是如何對真實情景中的學習信息進行記錄和分析[28]。5G技術(shù)支持的萬物互聯(lián)以及傳感器的深度應(yīng)用，將能夠記錄真實情景中的學習信息。隨著數(shù)據(jù)分析模型的進化和學習分析技術(shù)的深入，智慧學習環(huán)境將進一步優(yōu)化，虛實融合的數(shù)據(jù)記錄和分析為“智慧”的學習提供智能基礎(chǔ)。二是由于“數(shù)據(jù)孤島”的存在，學習應(yīng)用平臺之間的數(shù)據(jù)難以流動，學生學習的畫像難以準確。隨著5G技術(shù)的部署和應(yīng)用，學習大數(shù)據(jù)可以在相關(guān)學習平臺之間自由流動，從而真實地反映學生的學習全貌。同時5G技術(shù)的高速率、低延遲、移動性等特點將擴展學習的場景，基于VR/AR的沉浸式學習、基于雙向視頻的同步網(wǎng)絡(luò)學習、基于固定和移動終端設(shè)備的無縫學習等方式的融入將進一步優(yōu)化智慧學習環(huán)境。

三、5G時代教育發(fā)展的四大戰(zhàn)略機遇

當前社會正處于教育系統(tǒng)變革的關(guān)鍵時期。聯(lián)合國教科文組織提出的可持續(xù)發(fā)展目標4（SDG4）可作為各國教育變革的主要方向，即包容和公平的高質(zhì)量教育和面向所有人的終身學習機會;《中國教育現(xiàn)代化2035》也強調(diào)要“著力提高教育質(zhì)量，促進教育公平”，要“加快信息化時代教育變革”[29]。而教育信息化是教育現(xiàn)代化的基本內(nèi)涵和顯著特征。當下教育變革呈現(xiàn)出多個特性，如學習場域的廣泛拓展、新型學與教方式的形成、教育服務(wù)能力的有效提升等[30]。為更好地應(yīng)對未來教育變革，充分利用5G的技術(shù)特征與優(yōu)勢，需要抓住5G時代的四大戰(zhàn)略機遇。

1.利用國家5G發(fā)展戰(zhàn)略加快5G教育創(chuàng)新應(yīng)用研發(fā)

我國政府將5G視為實施國家創(chuàng)新戰(zhàn)略的重點之一?！吨腥A人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要》《國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略綱要》等戰(zhàn)略規(guī)劃均對推動5G發(fā)展做出了明確部署。2019年的政府工作報告明確提出要“加強新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)”，2020年我國進一步強調(diào)要加快5G網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進度。其中，5G被認為是“新基建”的領(lǐng)頭羊，它也是人工智能、大數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域的信息聯(lián)接平臺。當前我國5G基站建設(shè)進度超過預期，累計終端連接數(shù)在2020年7月底達到8800萬[31]。但從5G未來發(fā)展來看，我國還面臨很多挑戰(zhàn)，比如網(wǎng)絡(luò)不夠完善，需要進一步擴大網(wǎng)絡(luò)范圍、覆蓋深度，5G泛終端（例如VR、AR和可穿戴設(shè)備等）開發(fā)需要進一步加強[32]。5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)是個循序漸進的過程，有研究發(fā)現(xiàn)，未來十年4G和5G將共存，預計2025年5G用戶滲透率為48%[33]。

有研究表明，在5G環(huán)境支持下，智慧教育的演進將呈現(xiàn)出如圖2所示五個階段的發(fā)展趨勢，即從5G開始應(yīng)用、5G標準發(fā)展成熟與應(yīng)用、5G終端模塊成熟與應(yīng)用、5C教育網(wǎng)絡(luò)成熟與應(yīng)用，發(fā)展到5G支持的教育模式的變革階段。這五個階段反映出隨著5G技術(shù)的不斷發(fā)展，其在每個階段以小步調(diào)的形式促進對教學、教研、評價、教育管理等業(yè)務(wù)的重構(gòu)，且每個階段各有側(cè)重。當前正處于5G技術(shù)的提出和開始應(yīng)用階段，5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境還處于建設(shè)和調(diào)試階段，缺乏5G技術(shù)支持下各類網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和融合的標準[34]，對于5G支持的智慧教育環(huán)境建設(shè)標準等也處于探索階段。因此，要借助我國5G發(fā)展戰(zhàn)略，一方面探索5G網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)融合的方式，另一方面探索5G教育應(yīng)用標準，加快5G教育創(chuàng)新應(yīng)用研發(fā)，推動教育與時俱進。同時還要加強教與學基本理論研究，加強對智慧學習環(huán)境以及線上線下融合教學的理論和技術(shù)研究，為未來教育變革做好準備。

2.依托世界先進5G技術(shù)提升教育信息化基礎(chǔ)設(shè)施

信息技術(shù)與教育的深度融合對信息化基礎(chǔ)設(shè)施提出新的訴求。目前我國信息化基礎(chǔ)設(shè)施還不能很好地滿足師生需求，存在地區(qū)信息化硬件設(shè)備發(fā)展不均衡，部分地區(qū)學生缺少終端工具，網(wǎng)絡(luò)信息傳輸不夠穩(wěn)定通暢等問題。5G技術(shù)發(fā)展能為信息化基礎(chǔ)設(shè)施提升帶來了新契機，未來亟待抓住“數(shù)字基建”機遇[36]。

5G作為通信基礎(chǔ)設(shè)施，為大數(shù)據(jù)中心、人工智能等其他基礎(chǔ)設(shè)施提供了重要的網(wǎng)絡(luò)支撐，各種技術(shù)相互補充，可促進社會各領(lǐng)域的數(shù)字化和智能化發(fā)展[37]。5G等新基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，將推動教育專網(wǎng)建設(shè)，全面改善學校網(wǎng)絡(luò)和接人條件，加快推動數(shù)字校園全覆蓋，不斷發(fā)展完善泛在交互的智能化教學環(huán)境，推動人工智能在教育中的全流程應(yīng)用，創(chuàng)設(shè)“虛實統(tǒng)一、人技結(jié)合的一體化教學環(huán)境”[38]。

教育領(lǐng)域應(yīng)抓住5G發(fā)展的機會，加快基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，促進教育信息化的全面普及和升級改造，推動物聯(lián)網(wǎng)、云計算、虛擬現(xiàn)實等新一代信息技術(shù)在教育領(lǐng)域的規(guī)?；瘧?yīng)用，提升教育服務(wù)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化水平，加速彌合數(shù)字鴻溝、補齊教育短板[39]。

3.憑借5G泛在虛實融合場景延展校園教育教學空間

抗擊新冠疫情期間開展的大規(guī)模在線教育實踐，促使師生交互從物理空間遷移到虛擬空間，師生知識來源的渠道更加多樣，教育服務(wù)提供主體更加多元，這些變化推動了教育的大規(guī)模社會化協(xié)同，也加速了線上線下教育的互相融合[40]。

5G、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、人工智能等技術(shù)在教育中的應(yīng)用，可以實現(xiàn)泛在虛實融合的教育教學場景，助力“人一機一物”三元融合教育教學空間的實現(xiàn)。多種技術(shù)支持的智慧校園建設(shè)有助于實現(xiàn)真實與虛擬學習場景相結(jié)合，使學習突破時間和空間的限制，實現(xiàn)學生線上線下虛實融合的分布式學習[41]。5G等技術(shù)還能拓展校園的時空維度，打破校園圍墻，強化學校與家庭、社會的銜接，將學校、家庭、社區(qū)和場館等學習場域相貫通，將課內(nèi)課外、正式學習和非正式學習、校內(nèi)教育和校外培訓相融通，促進學生的跨場域?qū)W習，延展了校園教育教學空間。

4.借力在線教育優(yōu)勢和經(jīng)驗優(yōu)化資源配置并促進教育均衡

教育信息化能夠助推教育均衡發(fā)展。但抗擊新冠疫情期間的大規(guī)模在線教育教學實踐，也反映出我國極少數(shù)地區(qū)在基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)覆蓋、硬件設(shè)施保障以及軟件資源配置等方面存在著較大差距[42]。在抗擊疫情期間，依托5G網(wǎng)絡(luò)，各地也開展了5G在線課堂、5G遠程教研、5G+4K視頻傳輸?shù)冉逃虒W創(chuàng)新應(yīng)用嘗試。

5G網(wǎng)絡(luò)可保障教育資源平臺穩(wěn)定運行，5G與全息技術(shù)、AR/VR技術(shù)等相結(jié)合，使得名師課程、數(shù)字教育資源變得更加生動。借助5G網(wǎng)絡(luò)大帶寬、低時延、廣連接的技術(shù)優(yōu)勢，強調(diào)專門性的“專遞課堂”可以通過雙師課堂等方式，幫助農(nóng)村薄弱學校和教學點開齊開足開好國家規(guī)定課程，促進教育公平和均衡發(fā)展;強調(diào)共享性的“名師課堂”可以實現(xiàn)虛擬和沉浸式的教研活動，高效完成跨區(qū)域的教研交流，促進教師專業(yè)發(fā)展;強調(diào)開放性的“名校網(wǎng)絡(luò)課堂”可以通過優(yōu)質(zhì)教育資源在區(qū)域或全國范圍內(nèi)共享，有效縮小區(qū)域、城鄉(xiāng)、校際之間教育質(zhì)量差距，滿足學生對個性化發(fā)展和高質(zhì)量教育的需求[43]。

此外，新冠疫情期間反映出來的大規(guī)模在線教育優(yōu)勢，以及教育信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中存在的不足，也讓人們意識到覆蓋所有教育階段學校的教育專網(wǎng)建設(shè)的迫切性和必要性，且教育專網(wǎng)的建設(shè)還能為國家公共安全體系建設(shè)提供有力支撐[44]。5G新基建的建設(shè)則為教育專網(wǎng)建設(shè)打開一個新的視角，但在教育專網(wǎng)的建設(shè)和應(yīng)用過程中，還需重視網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的道德、倫理和安全等問題，要保障和促進青少年學生身心健康成長。

四、5G時代教育發(fā)展的五大戰(zhàn)略挑戰(zhàn)

5G時代教育發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)主要體現(xiàn)在應(yīng)用場景的拓展、師生的自然互動、隱私與數(shù)據(jù)安全、專業(yè)人才的缺乏、教育治理的優(yōu)化等五個方面。

1.應(yīng)用場景的拓展：對新場景的辨識度與應(yīng)用接受度

2019年被譽為5G元年，2020年中國加快推進5G基站建設(shè)，5G用戶迅速超過1億。5G技術(shù)正在逐步進入云VR/AR、車聯(lián)網(wǎng)、智能制造、智慧能源、無線醫(yī)療、無線家庭娛樂、聯(lián)網(wǎng)無人機、社交網(wǎng)絡(luò)、個人AI輔助和智慧城市等應(yīng)用領(lǐng)域[45]。資源應(yīng)用、環(huán)境設(shè)計、課程開發(fā)、管理細分、教師培訓、學生學習、評價優(yōu)化等成為5G與教育教學實踐融合創(chuàng)新的重要場景H6J。2019年中國聯(lián)通發(fā)布的《5G+智慧教育典型應(yīng)用場景白皮書》表明[47]，5G+智慧教育主要有五大典型應(yīng)用場景，即5G+虛擬現(xiàn)實教育、5G+遠程互動教學、5G+人工智能教育和5G+校園智能管理。當前，5G在教育中的應(yīng)用尚處于實踐探索階段，5G高清互動課堂、5SG高清視頻安全監(jiān)控、5G+VR/AR/MR沉浸式教學等典型應(yīng)用已經(jīng)先行試點并取得了良好的效果，但是尚不能充分發(fā)揮5G的技術(shù)優(yōu)勢，滿足師生的多樣化應(yīng)用場景需求。因而，阻礙了5G在教育中的應(yīng)用與推廣，未來亟需拓展5G的教育應(yīng)用場景，加快5G教育應(yīng)用場景探索，增強對新場景的辨識度和接受度。

2.師生的自然互動：在線教學中的臨場情感交互

在線教學中因時空分離所帶來的師生情感交互困難會影響教與學的效果。5G技術(shù)的特性有利于搭建云一網(wǎng)一端平臺，5G能加速萬物互聯(lián)，改變?nèi)f物交互方式，可以實現(xiàn)VR、AR、MR、AI和IoT的高速率、大容量、低時延交互，也將使得師生的自然互動更加流暢。在各種5G教學應(yīng)用場景（特別是在線教學）中，需要重點關(guān)注如何利用5G等技術(shù)推動人一機一物的三元融合，建立師生高速互動的信息通道，增強師生互動的效果，從根本上變革師生互動體驗，促進師生交互自然發(fā)生。5G技術(shù)創(chuàng)新了遠程視頻交互、全息交互、VR交互、AR交互等新型師生交互方式，增強了在線教學的臨場感和交互，為解決長期困擾在線教育的臨場感缺失的關(guān)鍵性問題提供了新途徑。未來，需要充分利用5G技術(shù)特性，增強師生的自然交互，強化在線教育的臨場感。

3.隱私和數(shù)據(jù)安全：海量教育數(shù)據(jù)中的個人隱私和多模態(tài)傳輸中的數(shù)據(jù)安全

5G與教育的融合加速了海量教育數(shù)據(jù)的生成，使得多模態(tài)傳輸中的數(shù)據(jù)安全面臨新的挑戰(zhàn)。技術(shù)的濫用、數(shù)據(jù)泄漏、智能教學機器人的身份與邊界等方面存在倫理挑戰(zhàn)與困境[48]，亟待構(gòu)建人機協(xié)同時代的智能倫理規(guī)范。5G技術(shù)使得海量教育數(shù)據(jù)的高速多模態(tài)傳輸成為可能，由此也增加了泄漏個人隱私的風險，多模態(tài)數(shù)據(jù)的采集、處理、分析、應(yīng)用等環(huán)節(jié)將面臨著數(shù)據(jù)泄漏、篡改、濫用等倫理風險。5G偽基站、偽造的緊急警報、身份暴露攻擊等使得5G用戶面臨著更多的技術(shù)風險。未來，亟待針對5G技術(shù)的風險特點，識別安全漏洞，強化網(wǎng)絡(luò)安全防護，建立5G網(wǎng)絡(luò)安全防御體系，加強個人隱私與數(shù)據(jù)安全防護。

4.專業(yè)人才的缺乏：5G技術(shù)融于教育教學的專業(yè)人才急需培養(yǎng)

據(jù)2017年預測，未來5G技術(shù)人才缺口將達到2000萬[49]。當前，全國加快推進5G戰(zhàn)略，5G產(chǎn)業(yè)蓄勢待發(fā)，5G應(yīng)用加速推進，更凸顯了5G專業(yè)人才的短缺。隨著5G在教育領(lǐng)域中應(yīng)用的深入，尤其缺乏既懂得5G技術(shù)又精通教育理論的專業(yè)人才，未來亟需加快將5G技術(shù)融于教育教學人才的培養(yǎng)。當前，中小學教師亟需強化5G技術(shù)培訓，熟練掌握設(shè)計、開發(fā)、應(yīng)用適應(yīng)5G技術(shù)的數(shù)字教育資源的能力。未來可以通過在信息與通信工程、電子科學與技術(shù)、教育技術(shù)學等5G產(chǎn)業(yè)相關(guān)專業(yè)增設(shè)5G技術(shù)課程，以信息技術(shù)應(yīng)用能力提升工程2.0為契機，加快中小學教師的在職培訓等途徑，加快5G專業(yè)人才培養(yǎng)，應(yīng)對5G專業(yè)人才缺乏的挑戰(zhàn)。

5.教育治理的優(yōu)化：教育數(shù)據(jù)和人工智能如何協(xié)同推進教育治理

教育治理現(xiàn)代化是教育現(xiàn)代化的重要建設(shè)內(nèi)容，5G時代教育數(shù)據(jù)與人工智能相融合將會推進教育治理現(xiàn)代化。充分利用5G技術(shù)特性，借力海量教育數(shù)據(jù)的高速傳輸與人工智能技術(shù)支持的智能決策，有助于國家緊急時期的教育治理，確保危機期間教育系統(tǒng)有效運轉(zhuǎn)[50]。5G引發(fā)的變革會帶來教育治理新挑戰(zhàn)[51]，會將教育大數(shù)據(jù)和人工智能更加緊密地聯(lián)系在一起，激發(fā)教育數(shù)據(jù)呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，推動全民教育訴求和教育教學過程的動態(tài)監(jiān)測，促進建設(shè)全景式教育治理生態(tài)體系。

五、5G時代教育發(fā)展的六項建議

為更好地抓住5G+教育的戰(zhàn)略機遇，應(yīng)對5G+教育的戰(zhàn)略挑戰(zhàn)，在綜合研判分析的基礎(chǔ)上，提出5G時代教育發(fā)展的六項建議：

一是加強5G教育應(yīng)用場景探索，滿足學習方式多樣化需求。當前，意識領(lǐng)先的教育信息化企業(yè)和學校已經(jīng)開始探索5G教育應(yīng)用場景，初步形成了5G+智慧校園、SG+智慧教室、5G+直播教學、5G+全息教學、5G+VR教學、5G+仿真實驗等新型教育應(yīng)用場景。但是這還不能很好地滿足學習方式多樣化需求，5G+教育還有很大的潛力可以挖掘。未來亟待加快推進5G+教育創(chuàng)新應(yīng)用示范，充分發(fā)揮新一代移動通信網(wǎng)絡(luò)對教育發(fā)展的支撐作用，擴大和升級5G+教育服務(wù)，推動5G+育創(chuàng)意產(chǎn)品發(fā)展。5G作為教育信息化2.0時代促進教育系統(tǒng)變革的關(guān)鍵性技術(shù)，將會變革師生、內(nèi)容、媒體、資源、信息傳播通道等教育教學構(gòu)成要素及其關(guān)系，重構(gòu)教育教學生態(tài)系統(tǒng)，加快推進智慧教育創(chuàng)新發(fā)展。

二是加強5G測試環(huán)境建設(shè)，切實服務(wù)教育教學過程。截至2020年9月，據(jù)《聯(lián)合早報》報道，全球已經(jīng)建成70萬個5G基站，中國已經(jīng)建成超過48萬個5G基站，用戶量突破了7000萬，中國的5G基站數(shù)及用戶數(shù)分別占全球總數(shù)的60%、68.5%。從全球范圍看，我國5G基站建設(shè)處于領(lǐng)先地位，為推進5G商用奠定了良好的基礎(chǔ)設(shè)施，但是在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用測試尚處于初級階段。未來，亟待加快推進5G與WiFi6等的融合，超前部署教育網(wǎng)絡(luò)，率先建成5G教育網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，切實服務(wù)教育教學過程。通過測試和評估，為教育提供合適的5G技術(shù)解決方案。

三是加強5G集成技術(shù)研發(fā)，攜手VR/AR和AI等共建智能教育環(huán)境。當前，適用于5G技術(shù)的終端主要有智能手機、CPE設(shè)備和USB設(shè)備等，針對教育應(yīng)用場景的終端產(chǎn)品匱乏，限制了5G技術(shù)在教育領(lǐng)域中應(yīng)用推廣。未來，亟需加強5G集成技術(shù)研發(fā)，加快5G與VR/AR和AI等技術(shù)的融合，開發(fā)一批適合教育應(yīng)用場景的教育媒體和設(shè)備。通過集成創(chuàng)新，更加有效地利用適切的優(yōu)質(zhì)教育資源。這既是推動5G在教育中深入應(yīng)用的需要，也是推進5G教育產(chǎn)業(yè)發(fā)展的客觀要求。

四是加快5G基礎(chǔ)設(shè)施部署，助力高質(zhì)量建設(shè)“寬帶網(wǎng)絡(luò)校校通”。當前，僅有極少數(shù)高校和中小學部署了5G基站，實現(xiàn)了5G全覆蓋，僅有極少數(shù)的師生擁有5G手機。教育是海量教育數(shù)據(jù)和資源聚集的領(lǐng)域，更需要海量數(shù)據(jù)的高速傳輸，更有利于充分發(fā)揮5G技術(shù)特性。當前，亟需以大力推進教育專網(wǎng)建設(shè)為契機，加快5G基礎(chǔ)設(shè)施部署，高質(zhì)量建設(shè)教育寬帶網(wǎng)，進一步擴大優(yōu)質(zhì)教育資源覆蓋面。

五是加快5G公共服務(wù)平臺構(gòu)建，助力創(chuàng)新智慧教育示范區(qū)服務(wù)業(yè)態(tài)。5G在教育中具有廣闊的應(yīng)用前景，但是尚缺乏5G教育應(yīng)用公共服務(wù)平臺，不能支持開展各類5G教育創(chuàng)新實驗。未來，國家、省市政府機構(gòu)有待升級原有教育公共服務(wù)平臺，加快建設(shè)適切的各類數(shù)字教育資源，構(gòu)建5G教育應(yīng)用公共服務(wù)體系。尤其是智慧教育示范區(qū)理應(yīng)率先建設(shè)5G公共服務(wù)平臺，先行探索基于5G技術(shù)的教育服務(wù)模式改革，形成5G教育服務(wù)新業(yè)態(tài)，以點帶面促進教育系統(tǒng)全面改革創(chuàng)新。

六是船快5G技術(shù)知識傳播，特別關(guān)注鄉(xiāng)村教育發(fā)展需要。2020年3月中共中央政治局常務(wù)委員會提出，加快5G網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進度。盡管5G網(wǎng)絡(luò)設(shè)施建設(shè)迅速，但是5G技術(shù)普及率還需要持續(xù)提升，以滿足5G+教育創(chuàng)新應(yīng)用的前瞻性訴求。當前，5G基站主要部署在城市區(qū)域，鄉(xiāng)村學校5G基站匱乏，更需要加強5G技術(shù)知識傳播。5G在推進區(qū)域、城鄉(xiāng)、校際教育均衡發(fā)展方面具有極大的潛力，未來亟待充分發(fā)揮5G技術(shù)優(yōu)勢，促進教育均衡而有質(zhì)量的發(fā)展。鄉(xiāng)村學?？梢越柚?G微基站、5G直播背包等實現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)的部署，快速搭建微型5G智慧學習環(huán)境，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)資源的共享，促進城鄉(xiāng)教育均衡發(fā)展。

此外，5G+教育應(yīng)用的相關(guān)研究還比較薄弱，未來應(yīng)采用多學科跨學科的思維強化5G教育環(huán)境構(gòu)建、5G應(yīng)用場景探索、5G環(huán)境支持的教育信息傳播規(guī)律、SG環(huán)境支持的新型教育教學形態(tài)等方面的研究。

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作者簡介：

莊榕霞：副教授，碩士生導師，研究方向為智慧學習環(huán)境、教育技術(shù)在職業(yè)教育中的應(yīng)用（zhuangrx@bnu.edu.cn）。

楊俊鋒：教授，主任，研究方向為智慧學習環(huán)境、同步網(wǎng)絡(luò)課堂Cyj f@hznu.edu.cn）。

黃榮懷：教授，博士生導師，教育部長江學者特聘教授，研究方向為智慧學習環(huán)境、教育信息化（huangrh@bnu.edu.cn）。