5G技术下翻转课堂教学效果评价体系研究

徐剑波，刘玲

[摘 要] 第五代移動通信网络技术（5G）具有超高速率、超高连通性、超高移动性、低时延、低功耗等特性。翻转课堂教学方式重新调整了课程学习顺序，彻底颠覆了传统课堂教学结构与教学流程，引发了课程模式、管理模式、教师角色、学生角色的一系列变革。关注5G技术对在线教育产生的影响，从教与学两方面对5G技术下的线上翻转课堂场景和指标进行设计，对第五代移动网络教育的核心技术进行深入分析，提出5G技术下翻转课堂评价体系的设计原则和构建。

[关键词] 5G;教学效果;翻转课堂;评价体系

[基金项目] 2018年度湖南省普通高等学校教学改革研究项目“高校‘互联网+翻转课堂的教与学理论研究”（湘教通〔2018〕436 号文，876号）;2020年度湖南省普通高等学校教学改革研究项目“‘SPOC在线教育+双创背景下跨越式人才培养模式的探索和实践”（HNJG-2020-1127）;2016年度湖南省教育科学“十三五”规划课题“‘后MOOC时期应用型本科院校基于SPOC的混合式教学模式研究”（XJK016BGD003）

[作者简介] 徐剑波（1978—），男，湖南长沙人，工学硕士，湖南财政经济学院信息技术与管理学院讲师，主要从事嵌入式系统、数据库与高等教育研究;刘 玲（1980—），女，湖南株洲人，工学硕士，湖南财政经济学院信息技术与管理学院讲师，主要从事人工智能、高等教育研究。

[中图分类号] G642.0   [文献标识码] A   [文章编号] 1674-9324（2021）46-0089-04    [收稿日期] 2021-05-27

一、研究问题及背景

2019年底突发的新冠肺炎疫情使得全国高校在新学期不得不开展大规模在线教学，对于绝大多数学校而言尚属首次，对于大多数教师来说也是“被迫”开启线上直播，转换成“主播”在线教学，学生通过手机、计算机完成课程出勤、学习任务、课程考核。而翻转课堂是一种采用视频来进行教学的新型授课模式，这种模式既符合疫情防控要求，也能响应教育部停课不停学的号召。翻转课堂的视屏教学其实属于在线学习的一种形式，教师将授课课程的内容、知识点编辑成视频（录屏或课程实录），安排学生在课前进行观看学习，这种学习方式最大好处就是形象生动、方便记忆，学生可以自由掌控节奏，不断地学习、反复学习。课前、课后看视频学习、巩固新知识点，翻转课堂的模式从某种意义上来说解决了因材施教的传统课堂教学的难题。翻转课堂存在的问题是，虽然将学习新知识的掌控权给了学生，但学生普遍不善于提问且缺乏主动性，这样直接影响了翻转课堂的教学效果。而且在疫情防控这一特殊情况下，缺少了课堂教学部分，怎样量化教师教学效果和学生学习状况，成为翻转课堂等在线学习教学评价的当务之急。

二、翻转课堂的教与学

早在2000年，美国迈阿密大学教师在“经济学”授课时采用“翻转教学”的教学模式，并取得了不错的效果。2007年，美国Woodland Park High School的教师使用视频软件录制PPT并配上讲解课程的声音，将录制的视频上传到网络，然后进行了创新性的尝试，开始以学生在家看课程视频、听课程新知识点讲解为基础，回到课堂上，教师的工作是对学生的问题进行辅导，对学生完成相关实验的过程进行指导。与此同时，互联网的迅速发展和普及，为翻转课堂教学方法在美国教育体系中流行奠定了技术上的基础。

翻转课堂重新调整了课程学习顺序，学习的决定权转移给了学生。翻转课堂过程中，学生可以通过讨论、答疑获得对新知识重难点新的深层次的理解，甚至通过这种形式共同研究该课程解决现实世界种种问题的方式。课堂的时间不再用来讲授课程知识，对学生在课前完成自主学习的要求比传统的预习要求更高更具体，通过看视频演示、阅读课程电子书、听教师的讲解，同时可以在网络上与其他同学讨论，查阅与课程相关的各种资料。在这种模式下教师基本上能与每个学生讨论、答疑。课堂教学完成后，学生自行完成对课程学习内容、学习成果的总结，通过实践来巩固学习到的新知识。翻转课堂模式属于大教育的一部分，这种模式让学生学习方式更加灵活、主动。互联网和移动互联网技术不断发展也推动了翻转课堂教与学的模式发展。这种教学模式完全改变了传统教学的结构与流程，引发了课程模式、管理模式、教师角色、学生角色的一系列变革。

20世纪50年代，有许多国家的广播电视教育就是利用视频实施教学，由此可见多年前人们就摸索使用过视屏教学，然而这种模式并没有流行并推广。在2020年疫情期间全国中小学进行了短暂的广播电视教学，结果表明教学效果并不理想。迄今为止这种形式的广播电视教育也逐渐消失了。但为什么同样是属于视屏教学的“翻转课堂”却截然相反，迅速在各个国家推广流行，主要是因为“翻转课堂”与传统的广播电视教学相比有以下优点。

第一，教学视频短而精。翻转课堂的课程教学视屏共同的特点就是短小而精悍。每个教学小视频都对应一个课程知识点，内容简练着重说明一两个问题，这样更有利于学习吸收。通过长期的研究实验，人类学习时注意力集中的时间在5～25分钟，较短的视频学习时长符合人们的生理特性。此外由于计算机网络的特征，上传的各种教学视频，可以由学生自我控制、调节，一般都具有回放、暂停、定位、下载（不在需要网络状态下进行学习）等多种功能，方便学生自主自觉地进行学习。

第二，翻转课堂重新建构了学习流程。在原有的教学过程中，学习由两个部分组成：一是“课程信息教学”部分，在教师与学生、学生与学生之间的互动活动下完成;二是“课程信息自我吸收”部分，由学生自己课后完成。但是不可避免地是在个人主动性差异、学习环境不同、外界干扰差异等因素的影响下，“课程信息自我吸收”部分会让一些学习吸收效果不太好的学生失去学习课程的动力，产生挫败感。而“翻转课堂”对学生的学习过程进行了重构。

第三，翻转课堂复习检测更为方便快捷。学生学习翻转课堂课程视频后，教师会根据新授知识点提出有针对性的课后问题，通过对学生问题解答情况的分析，检测学生新知识的掌握程度。当对问题的回馈不够理想时，学生就能及时反复学习该知识点，并可以对理解的困难知识点寻求教师与同学的帮助。教师根据学生回答问题情况，及时进行问题汇总，了解各个学生的学习情况。课程教学视频也更方便学生课程学习后的复习。

三、5G技术带来的变革

5G技术是人类跨时代全新的通信技术，5G技术将开启物联网时代，并渗透至各行各业。将和大数据、云计算、人工智能等迎来通讯大时代信息交换的黄金10年。与前几代移动网络相比，5G网络的能力将有飞跃发展[1]。5G移动通信技术的超高速率、超大容量和低延迟的优点，为教育变革提供了更强大的动力和支持[2]。“5G+教育”，有哪些影响和应用场景的变革，主要体现在以下几个方面。

（一）VR/AR沉浸式教学

虚拟现实技术VR是Virtual Reality的缩写，也称灵境或人工环境。增强现实技术AR是Augmented Realityde的简称。充分利用VR/AR技术能实现在现实环境中不能达到的场景，没有时空等约束，能完成各类虚拟的实验[3]。通过AR与VR体验虚拟世界的感知性、交互性、自主性、存在感，可完全实现沉浸式教学，在体验情景化中学习和交流。要实现VR/AR沉浸式教学，只有当网络延时小于人类视觉延时，才能有身临其境的学习体验。5G的理论下载速度是4G的10倍，端到端的传送时延低至1ms，可以消除网络延时的影响，扩大视频内容的容量，让沉浸式教学有了可行性。利用AR/VR也可以设计游戏化教学内容，提升学习意愿、激发学习兴趣，提高学习效果。

（二）5G高清互动课堂

4K/8K高清视频交互分析，超高速、低延时的分布式存储。将这些技术特征与教育进行匹配，“5G+教育”的应用场景就会清晰可见。5G高清互动课堂是对传统教学课堂完全的升级，5G技术上的绝对优势，升级后的课堂将不再受限于网络，教学中的各种设备都可接入5G網络[4]。在这种课堂之下交互更加的多元化、实时化。教与学的效率得到空前的提升。5G高清互动课堂中的显示设备还可以轻松实现4K/8K级别的画面效果，使远程教学和直播教学效果有了质的提升。

（三）整合教育教学数据

教育无时无刻不在产生数据，比如，全国每天都会产生1亿个小时的课时，但这些数据并没有得到有效地利用，主要原因有两点：一是大部分的数据都是非结构化数据（视频、音频、文本），处理和分析需要借助AI技术;二是视频数据传输对网络的速度、带宽、延迟有较高的要求。5G技术完全可以创建、整合学校教学、科研、专业建设、学生学习状态、学生学习兴趣等个性化的数据库[5]。5G技术可以高效对海量数据和信息进行实时传输，同时通过电脑、手机、平板、传感器和摄像头等设备进行全校的物联网布局，实现在课堂教学、课外学习和教育管理的全面应用。高清视频、虚拟现实等大数据量传输有利于优质教育资源的共享，促进了教育均衡发展。

四、5G技术下高校翻转课堂教学效果评价体系的构建

翻转课堂充分利用了丰富的信息资源，要检验其教学效果，促进翻转课堂进一步普及，必须修改现有评价体系。打破由任课教师主观评价学生学习状况、学习成绩的传统做法，建立一种新的翻转课堂评价体系。新的评价体系的建立对网络的速率、延迟和容量等性能指标提出了更高的要求。为了满足构建高校翻转课堂教学效果评价体系的要求，迫切需要在技术上提供有力的支持，而5G技术能满足实现这一需求。翻转课堂教学效果评价指标体系的环节分为课前、课中和课后评价三个部分。

（一）课前评价

课前评价指的是在翻转课堂教学开始之前对教师和学生两个主体课前教学资料准备和学习情况进行评价。课前学生根据教师安排的教学任务，自主学习课程资料[6]。翻转课堂自主学习具有多样性的特点，登录学习网站观看学习视频、网络检索资料、学习文本资料、课前班级学生讨论等。由于各种电子设备都可接入5G网络，交互更加多元化、实时化。学习效率得到空前的提升。方便学生深入了解课程相关知识，翻转课堂课前评价对学生主体而言就是对其在课前学习痕迹的评价。对教师来言，在翻转课堂模式下要充分体现学生为主、教师为辅的特点，主动将课堂交给学生，变成引导者、促进者。翻转课堂课前评价对教师主体而言就是对课前课程学习资料准备情况及对学生课前学习情况掌握的评价。此外，通过5G技术在各种教学平台采集学生相关课前学习数据，了解学生课前学习课程的内容、进度和自主学习程度，发现学习中的问题，掌握其对课程的理解程度，及时调整课堂教学。

（二）课中评价

课中评价是对所学课程知识进行消化吸收程度的重要衡量部分，由于学生不可避免地存在个体差异、基础知识掌握程度差异，因此，课中学习是学生向教师提出课前课程学习中存在的问题，由教师进行一对一答疑教学指导的过程。对学生的课中评价主要体现在：是否完整地学习了新的知识点，是否通过提出的问题体现其掌握的具体情况。对教师的课中评价主要体现在：教师是否做好了充分的课程新知识的相关准备，引导学生敢于并善于提出不同的关于课程新知识的问题，这对教师提出了更高的要求，教师能及时对不同的学习理论做出回应，树立学生学习的信心。利用5G技术，实时记录下教学的全过程，提供客观、具体的教学数据，再结合大数据、AI视频技术对课中教育教学进行全面的评测。5G技术可以打通课堂学习数据，全方位立体评测课中学习效果，再根据个性化的学习报告（学习兴趣、专注力分析）有针对性开展学习辅导，将提升教学的效率。课中过程评价有助于从“唯结果论”到过程性评价的转变，学生健康评价（坐姿是否弯腰驼背、视力疲劳状况）还可以有助于学生预防近视。无论是学习还是健康，过程性评价为第一时间发现问题、及时解决问题提供了可能。

（三）课后评价

翻转课堂的课后评价是指在课程学习结束后对课程的教与学的评价。对学生而言，通过课前、课中的学习根据对本节课堂重难点知识掌握程度、课程学习后的体会与总结、对后续课程中知识展望等以课程实验报告、知识小结等方式进行课后的总结。对教师而言可以通过点评的方式对课程学习结束后的教与学进行全面评价，布置的课后作业可以根据评价结果体现差异性和层次性，利用5G技术知识图谱技术，可以据每位学生的学习进度和知识点掌握情况，在云端调取题库、知识库实现个性化学习推荐和辅导，对每一个学生的课后作业情况做出评阅和判断[7]。在不断完善过程中增强学生的信心、培养其自主学习的能力。教师还可以根据课后评价的情况进一步调整后续课程教学的计划和方式。

五、总结

全面推进线上教育、开展翻转课堂对高校来说，是未来教育改革的方向，也是高校教育的大势所趋。疫情防控加速了教育模式的改革，充分利用现代通信技术可以改善线上教育的教学效果，提高学习效率，更重要的是新的通信技术给新型课堂的教学效果评价带来了更多的方法，相信至少能为高校课程的教改提供借鉴。

参考文献

[1]周一青，潘振岗，翟国伟，等.第五代移动通信系统5G标准化展望与关键技术研究[J].数据采集与处理，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]杨凌，高楠.5G移动通信关键技术及应用趋势[J].电信技术，2017（5）：30+33.

[4]兰国帅，郭倩，魏家财，等.5G+智能技术：构筑“智能+”时代的智能教育新生态系统[J].远程教育杂志，2019，37（3）：3-16.

[5]赵兴龙，许林，李雅瑄.5G之教育應用：内涵探解与场景创新——兼论新兴信息技术优化育人生态的新思考[J].中国电化教育，2019（4）：5-9.

[6]中国移动.5G+智慧教育白皮书[Z].2019.

[7]余甜.5G到来，教育将发生哪些深刻变化？[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