第五代移动通信网络技术的教育领域应用及其发展趋势

林晓峰 谢康

摘 要：本研究通过对移动通信网络技术发展历程的梳理及对5G技术特征的分析，结合当前移动通信网络技术在教育教学过程中的应用探索，认为第五代移动通信网络（5G）将在远程教育、课堂直播、在线课程以及智慧校园的构建等教育领域中得到更为广泛的应用。最后，分别从教学设备、教学手段、学习方式和学习资源等方面对5G技术教育领域应用发展趋势展开探讨，展望5G教育应用的未来。

关键词：第五代移动通信网络;移动通信技术;智慧校园

中图分类号：G4 文献标志码：A 文章编号：2096-0069（2019）06-0026-04

收稿日期：2019-05-26

基金项目：赣南师范大学研究生创新专项基金项目“5G移动通信技术视域下教学媒体的特征与发展研究”（YCX18A032）

作者简介：林晓峰（1993— ），男，广东信宜人，硕士研究生，研究方向为教学媒体的理论与实践、教育信息化;谢康（1971— ），男，江西赣州人，教授，硕士生导师，研究方向为信息技术课程与教学论、课程信息化。

一、引言

第五代移动通信网络（The Fifth Generation Mo-bile Communication Network，简称5G）是为满足2020年以后人们日益增长的移动通信网络的需求和发展的新一代无线移动网络系统[1]。本研究将基于移动通信网络技术发展历程以及5G技术的特征分析，结合目前移动通信网络技术在教育教学中应用的探索，推测未来5G技术广泛应用的教育教学领域。最后，对5G技术的教育应用发展趋势进行探讨与展望。

二、移动通信网络技术

（一）移动通信网络技术发展历程

20世纪60年代，以模拟蜂窝为技术基础的第一代移动通信网络（1G）概念及理论在美国贝尔实验室诞生，但由于当时设备的限制，1G直到80年代初才被正式推广，其业务仅限于语言通话[2]。后来经过研究人员十多年的探索，20世纪90年代初以数字蜂窝技术为基础的第二代移动通信网络（2G）“横空出世”，人类社会由此进入“移动互联网时代”。而随着人们移动通信需求急剧上升，1G和2G已经无法满足人们通信上网的需求，到21世纪初以宽带CDMA为基础的第三代移动通信网络（3G，IMT 2000）诞生并开启了“视频对话时代”。从2010年起移动用户数量爆炸式增长，人们在告别1G时代的同时，以全IP网络为代表的第四代移动通信网络（4G）正式被推广。2018年年初在第二代移动通信网络（2G）逐步被关闭后，“5G时代”的步伐也悄然而至，我国新一代移动通信网络（5G，IMT 2020）也在加紧调试，2019年进入预商用阶段，力争在2020年实现正式商用[3]。

（二）5G技术特征及国内政策分析

如果说4G技术的应用标志人类进入无线宽带时代，那么5G技术则将引领人类社会走向“万物互联”的世界。第五代移动通信网络与之前几代移动通信网络相比，具有网络速率快、设备连接数密度高和网络时延低三大基本特征。从数据上比较，5G的网络速率是4G的10～100倍，设备连接密度是4G的10～100倍，端到端时延将达到1毫秒[4]。

5G是引领世界新一代科技革命的一项关键技术，为掌握移动通信网络发展的主动权，占据科技革命的制高点，我国政府在2016年发布的《国家信息化发展战略纲要》文件中将5G技术的研发列为重要战略目标之一[5]。其后，我国政府也不断推出关于发展第五代移动通信网络的通知、指导意见及实施方案等具体政策。目前在相关部门及研究人员的共同努力下，我国在5G的研发过程中不断掌握着自主核心技术，并且使我国5G技术在国际上保持领先水平。

三、5G技术的教育领域应用

通过对移动通信网络技术发展历程的梳理及对5G技术基本特征的分析，结合目前移动通信网络技术在教育领域中的应用情况，笔者认为5G技术将在远程教育、课堂直播、在线课程和智慧校园等教育领域得到更为广泛的应用。

（一）远程教育

远程教育是指教师和学生在时空分离情况下的教育活动[6]。在信息技术日新月异的今天，远程教育仍然建立在以应用双向交互电子通信技术为基础的远距离学习模式上。但随着移动通信网络技术的整体优势超越以往的有线网络技术，其势必对第三代远程教育的技术基础起到一定的颠覆作用，从而进入以高速移动通信技术为主的远程教育。例如，基于移动终端的远程教育模式将逐步成熟与普及，以移动学习为主的远程教育将成为5G时代最受人们喜爱的学习方式，学习者只需通过一键上网，就能浏览教师整理好的网络学习资源，或者直接与教师进行面对面视频学习。

（二）课堂直播

课堂直播一直是教育工作者想突破的难题。由于课堂直播不仅需投入大量资金进行设施建设，还对网络条件有极高的要求，即使可以使用光纤网络，但课堂直播效果还是存在时延、画面不清晰等问题。5G的零时延、高速率和建设成本更低的特点，则刚好可使课堂直播摆脱当前的困境，不断打破课堂的时空界限，让更多优质的教学资源传送到更偏远的地区。同时还可以有效改善教育资源的地域分布“不均衡”现象。例如，在传统教学过程中基本都是一个班的几十个学生在接受一个优秀教师授课，良好的教学资源被小部分学习者占有，而通过5G技术，可将优秀教师的优秀课程全程直播，全国各地同阶段的学生皆可同时观看，让众多学子同上一门课，享受同等的、更优质的教育教学资源。

（三）在线课程

移动通信网络技术的更新换代以及移动终端的普及，让优质的课程资源更容易获取，从而使在线课程备受学习者的青睐。但目前移动通信網络环境下在线课程的播放仍会出现信息时延、画面不清晰等情况，给学习者造成一定的困扰，影响学习者的学习质量。而伴随第五代移动通信网络技术不断应用，其无处不在、低时延的高速网络环境将为学习者学习在线课程时带来极佳的画面感和良好的学习体验。基于手机和iPad等移动终端的在线课程将成为人们参与在线课程学习的首选。同时，在5G技术所构建的泛在学习环境下，学习者对知识的学习和选择等方面也将更具针对性与个性化。

（四）智慧校园

在目前智慧校园建设的进程中，网络技术的搭建日益成为其至关重要的环节。智慧校园中的校园基础网、安防监控网、高清立体显示及课堂学生行为追踪挖掘等环节所产生的数据存储、传输和分析处理操作无不依靠着强大的通信网络技术支撑。同时，在建设过程中，要搭建各种各样的网络线路，校方不仅要花费大量的财力、物力去架设智慧校园网络，线路的铺设还会造成一定的公共资源浪费等。但随着未来5G技术的广泛使用，上面的问题都将迎刃而解。而5G也将进一步推动智慧校园的构建，使智慧校园更“智慧”。

四、5G技术的教育应用发展趋势

在分析归纳5G技术的特点及其在教育领域中的应用预测基础上，展望5G技术教育应用的未来。5G技术的教育应用将使教学设备趋于无线化、智能化，教学手段趋于网络化、直播化，学习方式趋于移动化、自主化，学习资源趋于虚拟化、云端化。

（一）教学设备趋于无线化、智能化

在如今教育信息化步伐不断推进的过程中，智能移动终端进教室、进课堂逐渐成为常态。当5G技术不断地在教育领域中深入应用，常规的、笨重的和线路连接的教学设备将逐步转变为以移动通信网络连接方式为主的无线化、智能化的移动终端。以现有的多媒体教室为例，如今的多媒体教室中的教学设备基本上都是以线路连接的方式进行数据传输，大多的教学设备存在占据空间大、网络连接不方便、不易携带和组件多等众多不足。伴随着5G技术在教育领域中的应用，日常的教学设备将发生巨大的改变，以简单易携的智能移动终端（如手机、手提电脑、iPad等）取代现有的笨重的台式电脑等设备。智能移动终端通过5G网络将教学信息发送到显示屏上，或者现有的智能白板可以直接连接移动网络，无须通过物理线路连接上网，从而使教学设备能摆脱线路、体积与组件的限制，更具便携性。同时，移动终端进课堂的应用价值不仅体现在提供大量的教学资源和丰富的交互方式上，还体现在可生成并存储教育大数据，为管理者和师生提供教学和学习的情况反馈[7]。因此随着5G时代的到来，教学设备的无线化、智能化将成为未来的发展趋势，最终将引发教学空间的新一轮重构。

（二）教学手段趋于网络化、直播化

由于移动通信网络技术和智能移动终端的普及，移动网络的数据传输速度越来越快，基于移动网络的各类小视频和直播平台异军突起，成了时下人们传播教学内容和学习新知的手段之一。如何将教学内容变为更加短小精悍的小视频，以及如何通过直播的方式来更好地传递优质课堂，等等，都应当成为研究者们探索的方向。现如今也有相当一部分的教育培训机构在不断探索教学网络化、直播化的模式，通过搭建自主网络平台或直接通过社交媒体平台，通过媒体宣传招生，进行网络直播教学。经过近几年的发展，这种类型的培训机构已经形成了较大的规模并取得了一定的成绩。但培训机构网络直播模式的不足之处也是比较突出的：一方面由于网络的虚拟性，难以甄别，学习者容易上当受骗;另一方面直播的教师及教学内容良莠不齐，严重影响学习者的学习质量。

反观我们的学校教学，在利用网络平台进行直播教学方面较培训机构来说显得有些“滞后”。在社会培训机构利用移动终端进行直播教学时，我们的学校更多的是利用“移动终端+社交平台”来促进对学生的管理或者家校之间的沟通。但也有部分学校在积极探索如何通过移动终端进行教学的方法。

（三）学习方式趋于移动化、自主化

随着移动通信网络技术的广泛应用及移动网络不断走进大众的生活中，人们的学习方式较传统的学习方式逐步发生了转变，移动学习成了人们接受新知的新方式和主流。可以预见，伴随5G技术不断应用以及移动设备的普遍，未来社会的学习方式将更趋于移动化和自主化。学习者的学习行为可随时随地发生，遇到问题可随时直接通过移动通信网络和移动终端进行答案查阅。除此之外，由于移动学习行为的发生大多是在问题式探究的基础上自主产生的，因此在使用移动智能终端时，人们的信息素养也在逐步提高，移动学习将逐步成为人们学习生活的主要方式，人们的学习自主性也将不断得到强化。因而在5G的大环境下，人们的学习方式将朝着移动化和自主化的方向发展。

（四）学习资源趋于虚拟化、云端化

學习资源不断数字化的当下，大量的数据存放于各类设备的存储空间中。但在学习资源数字化进程中，人们逐渐发现数据存放于硬盘中的众多问题，如众多学习资源数据占据大量存储空间、数据存储冗余及数据容易丢失等。未来在5G技术、大数据和云计算技术共同作用之下，各类数字化学习资源将从各类教学设备的硬盘中“解放出来”，所有的教学、学习资源都可上传存储在虚拟的“云端”之中，人们可以通过移动通信网络对学习资源进行下载和学习。而具备强大数据传输能力的5G技术则成了连接云端与教学学习设备的“快速通道”，被虚拟化、云端化的学习资源随传随学，让学习者更方便快捷地获取存储于虚拟云端中的学习资源。而目前的移动通信网络的上传及下载的速度还达不到人们随传随学的“理想状态”，因而学习资源“虚拟化、云端化”的发展在一定程度上受当前通信网络技术的限制。但伴随5G“万物互联”时代的来临，技术限制之墙将被推倒，学习资源“虚拟化、云端化”将成为未来教育领域的常态。

五、结语

本研究通过对移动通信网络技术发展历程的梳理以及对5G技术特征的分析，结合当前移动通信网络技术在教育教学过程中的应用探索，认为5G将在远程教育、课堂直播、在线课程以及智慧校园的构建等教育领域中得到更为广泛的应用。最后，分别从未来教学设备、教学手段、学习方式和学习资源四个方面对5G技术教育应用发展趋势展开探讨，展望5G教育应用的未来，认为未来5G技术的教育应用将使教学设备趋于无线化、智能化，教学手段趋于网络化、直播化，学习方式趋于移动化、自主化，学习资源趋于虚拟化、云端化。

参考文献

[1]尤肖虎，潘志文，高西奇，等.5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J].中国科学：信息科学，2014，44（5）：551-563.

[2]环球通信.1G到4G的标准历程[EB/OL].（2018-03-29）[2019-04-23].http：//baijiahao.baidu.com/s？id=1596253921523085899&wfr=spider&for=pc.

[3]赵志辉，马迎.基于5G的高校信息化分析与应用研究[C]//中国计算机用户协会网络应用分会.中国计算机用户协会网络应用分会2018年第二十二届网络新技术与应用年会论文集.苏州：北京联合大学北京市信息服务工程重点实验室，2018：246-248.

[4]赵国锋，陈婧，韩远兵，等.5G移动通信网络关键技术综述[J].重庆邮电大学学报（自然科学版），2015，27（4）：441-452.

[5]中共中央办公厅，国务院办公厅.国家信息化发展战略纲要[EB/OL].（2016-07-27）[2019-04-23].http：//www.gov.cn/xinwen/2016-07/27/content_5095336.htm.

[6]陈丽.远程教育[M]. 北京：高等教育出版社，2011：76-78.

[7]孟志远，谭维智.移动终端进课堂：价值、挑战与应对策略[J].现代教育技术，2019，29（2）：33-38.

（责任编辑 孙震华）