5G技术在高职院校混合教学中的应用研究

［摘           要］  依托5G时代背景，分析了5G的发展现状及特点，研究了5G关键技术在教育领域的运用，并对5G时代高职教学现状进行了分析，阐述了5G技术运用于混合教学中的必要性和迫切性。进一步探讨了基于5G技术的混合教学模式，提出了个性化教学，依据个性化学习中的建构主义学习理论，可对教学内容进行重构。充分运用好相关技术，借助“双师”课堂、在线教学平台和多元化的评价方式有利于构建个性化学习环境，充分发挥学生的主观能动性，从而达到提升教学质量的目的。

［关    键   词］  混合教学；个性化学习；5G网络；高职教育

［中图分类号］  G712                    ［文献标志码］  A                  ［文章编号］  2096-0603（2023）32-0033-04

随着移动互联技术的不断发展，5G技术逐渐走进人们的生活中，5G终端设备的不断普及，给人们的生活带来了便利。伴随着5G时代的到来，大数据、云计算、人工智能、虚拟现实等技术逐步成为热点并加以应用，这些新的概念、新的技术依托5G基础设施可以得到更快的发展和更广泛的运用。5G及其相关技术的影响范围和应用范围更广更深，影响着与生产、生活息息相关的诸多领域，包括教育领域。但是，5G技术也给学生带来了诱惑，利用5G设备和网络进行娱乐活动，会消耗学生的学习时间。因此，新技术的发展是一把“双刃剑”，这也为教育工作者提出更高的要求，提高混合教学的质量，对学生进行积极的引导，引导学生利用好碎片化时间，为学生构建个性化的学习环境，培养学生自主学习的习惯。

一、5G技术运用于教育领域

（一）4G技术的不足与困境

在教育领域的在线教学、混合教学、智慧课堂中，课程资源的形式多元化，包括视频、动画、课件、作业、测试、讨论、游戏等，研究发现，高职院校的学生更倾向于视频、动画、游戏等形式的学习资源[1]。3D动画、虚拟现实等新的教学资源也逐步应运而生。这些教学资源存放在云端，学生通过这些资源进行学习，就需要手中的终端设备通过网络与云平台进行大量实时的数据传输，这对传输网络的速度、时延等参数有着极高的要求。4G网络的低速率、低容量等特性已经无法满足这些新的教学资源、新的教学载体、新的教学工具[2]。

（二）5G技术的特点

5G技术的特点是高速率、低时延、海量设备连接、低功耗等特点。高速率意味着峰值传输速率达到10 Gbps级别，低时延意味着网络时延达到毫秒级别，海量设备连接意味着同一个基站可以容纳更多的设备，低功耗意味着终端设备更加省电，续航时间更长[3]。5G技术的这些特点让海量的云端教学资源得以充分运用。

（三）教育应用相关的5G关键技术

1.微基站

5G时代，微基站有很多。在4G时代及以前，往往是一个宏基站服务一片区域，这就会造成信号质量的分布不均匀，在离基站较远的地方信号较弱，在部分室内场所，信号会特别弱，甚至没有信号覆盖。不同于传统的宏基站，微基站的覆盖范围小，功率低，在室内布置微基站，可以解决信号分布不均匀的问题，特别适用于教室、宿舍等场景，满足混合教学模式下学生5G终端设备的信号覆盖需求。

2.大规模MIMO技术

大规模MIMO技术指的是大量天线同步收发信号，降低了误码率，提升了信号收发效果，保障通信质量[4]，视频、3D动画、虚拟现实等互动教学资源能够流畅的传输并得以运用。

3.波束赋形

波束赋形指的是通过对射频信号进行相位控制，使得信号的波瓣变窄，信号由基站精准地指向手机，能够根据手机的移动而转变方向，并且波束之间不会相互干扰。对于没有采用波束赋形的通信技术如4G，信号的波束会很宽，指向性差，一方面会导致能量的浪费，另一方面在用户数较多的情况下，基站发出的信号会相互干扰，无法保证传输质量。在教室场景中，用户数较多，学生同时使用在线资源的情况下，信号间的干扰会影响相关在线资源的正常使用，波束赋形技术恰好解决了这种重点区域多用户场景的问题。

4.网络切片

5G有着三大应用场景：第一，增强移动宽带，简称eMBB。第二，海量机器通信，简称mMTC。第三，超高可靠低时延通信，简称uRLLC。借助这三大应用场景，5G技术可以更好地适用于多个领域，包括教育领域。这三大应用场景对5G网络有着不同的需求。比如，eMBB主要关注峰值速率，mMTC主要关注连接的设备数量，对于下载速率等指标不太关心，uRLLC主要关注高可靠性和超低时延，对峰值速率容量等指标没有太大的需求。

网络切片就是指将物理的5G网络分割成多个虚拟的子网，每个子网支持5G的不同应用场景，不同的切片相对独立，互不影响。网络切片技术可以解决各类不同教学场景的需求，匹配不同的在线资源。例如，高清视频、3D动画适用于eMBB切片，该切片有着很高的网络速度；虚拟现实适用于uRLLC切片，该切片有着低于1ms的网络时延。

二、5G时代高职教学现状分析

（一）学生生源分析

近年来，随着国家对职业教育的重视和社会对高素质技术技能型人才需求的增加，高职院校的扩招力度不断加大，生源数量增加，学生的来源也更加多样化，主要分为高中生源和中职生源。在高中生源中，有普通高中参加高考录取的学生，还有参加高职提前招生的普高生。在中职生源中，有中职注册入学、中职对口单招的学生，还有转段升学的学生[5]。不同高职院校的分班策略也不尽相同，有的学校是一种类型的学生分在一个班，有的学校是分到一个班的学生有多种组合，这些不同类型的学生有着较大的差异。对于电子信息类专业而言，中职生的动手操作能力和计算机方面常用软件的熟练度强于高中生，而高中生在数学、物理、英语等基础知识掌握程度强于中职生。

（二）学生学习特点

当前高职院校的学生成长于互联网时代，好奇心强，对新科技、新事物感兴趣，更倾向于实际动手操作，喜欢生动的教学形式与内容，但是，在自主学习能力、应用能力、举一反三能力方面还存在欠缺。不同学生的基础存在着不一致的现象，课堂参与度不高。在当前的5G时代，学生的手机运用较为频繁，碎片化时间较多，很多学生在碎片化时间的管理与利用上或多或少存在问题。游戏、娱乐类型的应用给学生带来了诱惑，游戏、短视频、视频、直播、购物等应用占据了学生一定的课后时间，在一定程度上压缩了课后自主学习的时间。这也要求教学内容和教学资源对学生要具有吸引力，这样学生才愿意进行课后学习，这对教师提出了更高的要求。

（三）课程与教学特点

高职院校电子信息类专业的课程中，理实一体化课程为主，课程内容编排的总原则是实践为主，理论够用。现有教材较为枯燥，教学内容需要调整和重构，技术更新较快，教学内容容易滞后，这就需要及时维护和更新教学平台。

当前信息化教学也存在着问题，网络资源多，但是如何从海量的资源中筛选与整合恰当的资源、教师或教师团队如何自己建立高质量的教学资源都是当前需要解决的问题。

三、基于5G技术的混合教学

（一）线上线下的混合教学

伴随着5G时代的到来和教育信息化改革的推进，互联网思维逐步融入教育教学领域，传统的教师“满堂灌”的教学模式逐步转变为基于信息技术和网络的教学模式，催生出与传统教学不同的在线教学、混合教学等教学模式[6]。

混合教学是对传统教学的一种变革，由线上教学和线下教学两部分组成。在上课之前，学生可以通过课程平台进行选择性的自主预习，学习部分线上资源，教师可以发放问卷或小测验及时了解学生的知识储备情况，以便及时调整授课策略，提升课堂上的授课效果。在课堂上，教师可以利用教学平台的点名、选人、抢答、测验等功能加强与学生的互动。在课后，学生可以利用教学平台进行查漏补缺，对于课堂上没有完全理解的内容进行选择性的复习，填补了学生的知识断层，增强了学生的信息[7]。混合教学包含了多元化的教学资源，5G技术使得这些资源得以被很好地运用。

在高等职业教育转型和教育信息化的大背景下，以智能手机普及为标志的移动互联网时代的到来给高等职业教育带来了挑战与机遇，尤其是5G技术的兴起将带来更大的变革。5G时代的在线教学和混合教学在技术上得以实现，那么如何运用这些新技术，改变传统的教学理念和教学模式，满足高职院校学生个性化的学习需求，成了新的议题。有必要针对高职院校学生及课程的特点，有针对性地提出系统化的解决方案，这对于提升教育资源的针对性和有效性、构建和谐的师生关系和培养学生工匠精神具有现实的指导意义。线上线下相结合的混合教学模式能够带给学生和教师不一样的体验，该模式具有5G时代的创新特色，可创造个性化的自主学习环境，可实现课堂教学由被动的传统模式向主动的个性化学习模式转变。

（二）混合教学的优势

混合教学将传统教学和在线教学的优势相结合，在主体对象方面，既发挥教师引导、启发的主导作用，又充分发挥学生的主观能动性，概括来说就是学生为主体，教师为主导。在教学目的方面，既注重基础知识，又注重自学能力的培养。在互动方式方面，既有师生面对面交流，又有网络环境下师生、生生的互动交流[8]。在教学时间和空间方面，知识和技能的学习贯穿课前、课中、课后，并且学生的学习不再是单一利用传统课堂，而是利用智能终端设备获取知识和技能[9]。

混合教学还具备很多优势。第一，促进师生、生生间的交流互动并实现教师对学生的实时辅导。学生可利用线上课程平台中的交流区域，如讨论、论坛、话题、圈子等进行分析沟通和互动交流，教师还可通过增加学生课程积分的方式鼓励学生积极参与交流。教师在平台上发现学生有疑惑时还可实时进行辅导。第二，有效利用碎片化时间。第三，增强学生的学习自主性，激发学生的主观能动性，促进个性化学习。通过课前预习、互动交流，学生的自主学习能力得到了锻炼，遇到难点和疑点可及时得到解决，在一定程度上减轻了学生在课堂上的学习压力，学生不再对课程的难度产生畏惧，学生的学习参与度和积极性得以提高[8]。

（三）混合教学面临的问题与挑战

混合教学面临着一些挑战。第一，对学生学习能力要求高，基于高职院校生源特点和学习特点，教师要更加注重对学生的学习态度进行培养和监督。第二，对教师的要求提高，尤其是教师的信息化技能，同时对教学资源的质量、形式、丰富度和趣味性提出了更高的要求。5G技术提供了更好的教学工具，但工具的改变还不够，还需要教学理念和教学模式的改变。对于教师和学生而言，这些挑战也是一种机遇，应对好这些挑战可以促进学生自主学习能力的提升和教师信息化教学水平的提升。

四、5G助力混合教学及个性化学习

为解决混合教学中面临的问题与挑战，教学理念需要发生转变，教学资源、教学手段需要变得更加丰富。还需引入个性化学习的理念，对教学内容进行重构。

（一）实现双师课堂

借助5G技术，结合虚拟现实和全息影像，可以实现“双师”课堂[3]，让任课教师和企业导师同时参与到课堂中来。在“双师”课堂中，学生可以与企业连线，更加深入了解实际的工作任务和项目情况，加强对所学知识的理解，提高应用能力。为实现“双师”课堂，学校和教师还需加强校企合作企业的引入和深度合作。

（二）个性化学习的探索

在工业化时代，个性化学习被模式化教学所取代，近年来，个性化学习理论又重新进入教育界的视野。个性化学习强调以学生为中心，因材施教，尊重学生的差异化和多样性，并在学习中培养学生的学习能力[10]，挖掘学生的学习潜力，着重培养学生信息获取及知识重构的能力。基于高职院校学生的特点，依托5G网络环境的教学平台配套丰富的教学资源以满足个性化学习的需要。