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摘要：5G时代的到来给教育信息化带来了新的发展，而“双师课堂”是一种有效的信息技术支撑下的教育变革。利用5G技术与物联网、VR/AR、人工智能等现代技术结合为“双师课堂”进行赋能。新技术的应用，讓5G双师课堂授课秒同步，双向视频互动更加流畅，教学方式更加多样化。5G网络和新技术结合为“双师课堂”凸显了强大助推力，探索双师课堂未来发展的新路径，绘制“5G+双师课堂”新图景，从而助力教育教学新发展。
关键词：5G技术;5G网络;“双师课堂”;教学;行动路径
Abstract： 5G era brings new development to educational informatization， and "double teacher classroom" is an effective educational reform supported by information technology. Use 5G technology and Internet of things， VR/AR、artificial intelligence and other modern technology to enable the "double teacher classroom" to enable. Application of new technology makes 5G double-teacher classroom teaching second synchronization， two-way video interaction more smooth， teaching methods more diversified. The combination of 5G network and new technology for "double teacher classroom" highlights a powerful boost， explores a new path for the future development of double teacher classroom， and draws a new picture of "5G double teacher classroom "， thus helping the new development of education and teaching.
Key words： 5G technology ; 5G network ; double teacher classroom; teaching ; action path
1 问题提出：5G技术与教育变革
随着信息技术的迅速发展，5G时代的到来为教育开辟了新路径，为教学创造了新机遇。2018年《教育信息化2.0行动计划》中明确指出，到2022年基本实现“三全两高一大”的发展目标，建成“互联网+教育”大平台，促进网络教育全面覆盖[1]。2020年教育部发布的《关于加强“三个课堂”应用的指导意见》中明确要求，到2022年全面实现“三个课堂”在广大中小学校的常态化应用，推动区域、城乡、校际差距有效弥合，实现教育优质均衡发展[2]。当前国家在大力发展教育信息化，在教育变革的过程中，由于网络质量问题，很多新技术难以在基础教育中得到推广应用，教育变革面临着诸多问题。以双师课堂为例，现有的双师课堂在课堂教学中存在视频和音频的卡顿、学生端设备故障等问题对课堂教学秩序和学生课堂影响大[3]。而5G技术通过其大宽带，低延时，低成本等特性弥补了现在学校网络质量的延迟、卡顿等困境。对5G环境下的双师课堂的发展路径进行探索，5G技术将推动双师课堂与物联网、VR/AR虚拟现实、人工智能等技术的深度融合，以技术创新为双师课堂进行赋能，共同绘制“5G+双师课堂”新蓝图。
2 现状溯源：“双师课堂”内涵解读
2.1 何为双师课堂
“双师课堂”的内涵没有统一的认识。本文中的“双师课堂”是指“同一课堂+两位老师”的新型授课方式。优质的线上教师通过远程视频利用网络技术针对线下课堂进行同步授课，线下教师维护课堂秩序与线上教师配合完成课堂教学。它将传统课堂上的教师分为线上教师和线下教师，利用网络技术实时互动教学，实现优质资源共享。双师课堂是介于线下面授和纯线上直播之间的一种授课和学习方式。知识传递由线上名师来解决，而内化吸收的部分，则由线下老师在课堂上解决。“双师课堂”中的两位老师是共同备课，协同教学。课前线下教师提供学生学情，线上老师准备好教学材料、教学目标、教学内容以及课堂的设计，课中线上教师在授课端讲授内容，与学生进行互动，让学生体验到屏幕教学的现场感，线下教师在听课端负责维持好课堂秩序和课堂纪律等，课后线下教师根据学生情况布置课堂作业，搜集学生的学习数据，把数据整理反馈给授课端的教师，让授课教师通过学生学习的数据进行反思，适时调整教学进度和教学内容。总而言之，课堂中的各个环节是由“两位教师”共同完成。
2.2 双师课堂的特点
2.1.1 专门性
对于薄弱学校和教学点师资缺乏、学科教师匹配不合理，通过双师课堂专门开设课程。在乡村学校会存在一个教师除了上自己所学专业课以外，还要上其他不同的学科，导致规定课程开不好。并且一些薄弱学校课表上安排有音美体等学科但却用来上语数外主科，是因为没有相关专业的师资导致开不出、开不足国家规定的课程。对于以上问题，采用“双师课堂”的专递课堂形式对于缺乏师资和教学质量低的学校利用网络进行专门授课，针对学校不好和不足的课程按照教学安排和进度进行合适的优质资源推送，让薄弱学校的学生能享受到优质学校的课程，也能上好规定的课程，促进教育均衡发展。
2.2.2 共享性
针对学校教师专业发展不高的教师，采用双师课堂的名师课堂共享教学视频，提高教师专业发展。针对学校新手教师教学经验不足，教学能力差，自身教学水平不高和老教师教学观念和方法落后的问题，作为“双师课堂”的名师课堂的一种形式，可以通过双師教学培训模式来组建网络研修共同体，发挥名师课堂的示范作用，通过老师带动老师，以师育师的培训形式，以优秀教师带动普通教师，提高老师的教学质量。通过输血模式，输入优质的教师和资源，优质教师利用网络技术通过视频传递对学校教师实现优质教育资源共享，在过程中启动造血模式，优质校教研团队通过结对帮扶、团队帮扶等帮薄弱校打造教学核心骨干团队，以点带面，弥补优质师资的缺失，形成以师育师良性循环的造血模式。让新手教师学习提高自己的教学能力和经验，让老教师转变陈旧的教学观念的方法，学会信息化时代技术支持下的教学方式，让共享资源利用最大化。
2.2.3 开放性
对于区域、城市和乡村、学校与学校之间有教育质量差距的学校，采用“双师课堂”的名校网络课堂形式以优质学校课程为主体进行共享，进行开放式学习。名校的网络课程具有开放性，比如网易公开课，中国大学慕课等平台里面有名校名师的优质教学资源，学生可以通过网络选择其他学校的网上课程进行学习，没有学校和身份的限制，满足高质量、个性化学习。学校教师通过优质学校的课程视频进行教学辅助，让学生享受到优质教学资源的服务，优质的资源不仅可以开阔学校教师的视野，还可以帮助教师改善课堂教学效果。而在新环境下，教师对教学内容、学生对学习内容的需求都在不断发生变化，在互联网环境下，教师和学生可以任意时空学习名校网络课堂的教学资源。
3 技术重构：5G“双师课堂”开启教育教学新局面
3.1 5G的内涵和实质
5G是第五代蜂窝移动通信技术的简称，是当前最新一代的蜂窝移动通信技术，网络通信主要通过电磁波携带信息，不同频率的电磁波产生不同的传输速度，其主要特征是频率越高，信号传输带宽越高，信息的传输率越大[4]。5G具有高的数据传输速率、超低通信延时、高密度连接、高覆盖率、超长传输距离、低耗能、低成本、高可靠性、高隐私安全性、高使用寿命等特点[5]。相对于4G网络来说，5G是4G网络的一个提升与突破，网络速度提高了20倍，用户体验效果顺畅，解决了卡顿和延迟的痛点，视频互动无压力。
3.2 5G双师课堂教学内涵描述
5G双师课堂教学是一种5G网络环境下实现的5G授课秒同步，线上教师通过远程视频进行授课和线下教师组织课堂联结的教学，解决了互动问题和即时问题，是“5G网络+同一课堂+两位老师”的教学形式。教育互动问题是视频学习的一个大难点，而5G把形式变为可能，利用5G大宽带和低延时等特性可增强双师课堂互动体验性。中国移动发布的《5G+智慧教育白皮书》中提到5G双师课堂将使用5G网络切片技术提供双师专网服务，5G边缘计算技术实现双师的低时延互动，将远端听课学习者构造为名师侧的一个近端模块[6]。5G双师课堂中的线上授课教师是由优质的教师或者专家教授组成，在教学过程中发挥名师、优质教师引领示范作用，线下教师可以是普通教师或者AI教师进行管理课堂秩序，让学生在课堂上即时同步或专递远程观摩学习，视频的流畅性和真实感，有效增强老师和资源、老师和学生、学生和资源、学生和学生之间的互动。利用5G网速快、延时短的特性，5G双师课堂不受太多时空的约束，可以做到高效课堂互动和高清晰视频传输，将会使课堂交互体验更好[7]。5G与新技术结合使“双师课堂”老师的教和学生的学更加个性化、智能化，在技术互联的时代，让屏幕改变学生的未来。
4 行动路径：5G技术助力“双师课堂”教学新发展
4.1 “5G+物联网+双师课堂”携手开启教育大数据互联
5G与物联网技术的结合在“双师课堂”中应用，引入大数据分析可解决万物互联问题。在教学中，物联网不仅能够让教学资源互联，还能够让教师通过分析和学习对教学做出相应的规划和决策。但物联网应用于各领域中时，对网络的要求很大，传统的无线网络无法满足实时性和同步性的要求，同时无线媒介的连接也不够可靠，达不到要求。而5G网络技术的到来，能够提高数据传输的速度和可靠性，因此有助于5G网络技术在教学中的应用，使“双师课堂”的教学更方便、流畅。利用5G超大带宽可以实现直播同步教学，线下教师和线上教师交流讨论授课方式，线下教师通过物联网收集学生上课数据进行整理，更好的服务好学生。总体来说，5G双师课堂中的线上教师通过物联网捕捉或感知学生上课的情况，再经过智能识别和大数据分析，生成“课堂诊断大数据”，对课堂数据进行采集和分析，并对课堂教学进行比较和诊断，找出课堂教和学的归因。目的为教育教学管理和评价，提供数据的信息支撑。如果双师课堂中没有数据的支持，则和传统课堂一样没有差别，课堂中就会只有教学、而没有数据反馈。在5G双师课堂中运用大数据、物联网技术，可以记录学生的学习情况，通过学习数据评估学生的掌握程度和教师的教学效果。在学校教和学的结构变革的背景下，利用5G和大数据等技术，一种面向未来的教育模式完全可以成为现实[8]。
4.2 “5G+VR/AR+双师课堂”增强课堂教学交互沉浸感
VR/AR技术应用于“双师课堂”，打造沉浸化课程体验，增强课堂交互。在中小学实践性教学内容的教学中，对于师资、实验器材缺乏、实验安全性很难保证时，以及在教授物理化学实验，美术等需要教学现场感，VR/AR技术可以改善这方面的教学。对图像的呈现，交互性和沉浸感等具有很大的要求，5G让VR/AR技术的应用变得更加真实，5G网络技术的高速度、高可靠性、低时延的数据传输可以解决速度问题，将有效解决课堂上难以实现的场景问题，满足沉浸式教学等需求。随着5G时代的来临，沉浸式教育走进真实的课堂，并且让更多的教育资源传送到贫困、偏远地区[9]。5G的低延时和高速率的特性，可以支持VR/AR和远程学习呈现服务，使学习者的感知体验更真实[10]。在5G+VR/AR技术环境下，“双师课堂”中的线上主讲教师可以实施同步教学模式，仿佛自己就在教室里给学生上课，而不只是隔着一个电脑屏进行讲课，能真实地感受到现场、学生上课的状态和氛围。而学生在5G+VR/AR环境下对于实践性，操作性的课程时，能够真实感受线上教师就在教室里，在自己的面前进行演示操作。学生能够进入虚拟课堂进行实验操作，教师也能感受到学生的动作并在必要的时候进行纠正，同时学生能够看到、听到和感受到教师的指导动作，能够实现师生远程触觉交互，并且在虚拟环境中进行实验，还能够保证实验安全性。在5G网络环境中，做实验操作时能真实的沉浸在课堂中，而不只是像平常的“双师课堂”中，隔着屏幕看着主讲教师操作。5G+VR/AR技术结合的“双师课堂”让学生产生积极性和真实感，增强现实感，让课堂教学的效果和教学效率得到改善。
4.3 “5G+人工智能+双师课堂”深化课堂教学改革方式
5G技术的优势，让人工智能技术广泛应用于教学，比如助教机器人、虚拟学习助手等将大量出现在学习生活中。5G+人工智能技术教育应用为教育提供了创新驱动的关键技术要素和强大的助推力，大大改善教育教学效果和教学效率，丰富和改变了教育资源[11]。目前，已有人工智能进课堂，而5G技术将改变人工智能的连接方式，物联网连接万物将有效提高机器的学习效率，使得机器人和虚拟学习助手等更快地搜索和获取信息，同时将处理后的信息高速传达给使用者。人工智能的发展带来新型“AI机器人+老师”的双师课堂，是一种教师和AI教育机器人共同在课堂中承担教学任务，其中AI教育机器人协同完成部分教学工作，并为学生提供个性化服务的课堂形式[12]。在“双师课堂”中，人工智能机器人在课堂中担任助教教师辅助管理课堂秩序，主讲教师讲授知识，机器人助教教师为学生提供适合的学习资源，精确的学习服务，多维的学习场景。通过人工智能技术能够快速获取资料和分析学生的学习效果。在5G双师课堂教学中，线上授课教师进行远程教学，线下教师通过大数据和人工智能技术分析学生学习数据并辅助协作线上教师设计教学活动，主讲教师也可以在5G网络环境下通过人工智能技术能够快速准确地得到学生学习的数据，通过数据进行教学设计，设计最佳的教学方案，对学生作业布置不同等级难度的作业，实现个性化教学，提高学生学习的效果。
5 结语
5G网络的发展与普及，融合新一代技术在学校的落地，将给学校教育方式带来前所未有的变革，让学生、教师等受益匪浅。基于5G网络的内涵和实质、对5G双师课堂进行梳理，总结了5G网络技术融合大规模物联网、VR/AR、人工智能等新技术在“双师课堂”教学中的发展应用，进一步研究将专注于5G网络与新技术融合，根据具体教学内容进行教育资源和应用场景的设计与开发，探索最新5G技术在“双师课堂”教學中应用，把教育资源更大优势的进行共享。利用5G与物联网、人工智能、虚拟等技术结合在双师课堂教学中使用，使得教育不再是经验式教学，也不只是视频教学，而是用数据说话，用数据进行决策，用数据实施管理，用数据开展评价，用数据进行教学。在5G网络技术的支持下实现远程直播教学，能够及时调整教学进度，不用再担心网络问题而把教学视频录制好进行资源共享，在大宽带网络环境下，可以进行在线同步教学，优秀教师的课程可以实时共享给贫困地区的学校，实现不同地区的学生上同一堂课，使用同样的教学资源，并且在5G环境下，增强学生的现实感和学习积极性，并且学生获取学习资源更加高速快捷。5G+新技术+双师课堂将弥补贫困地区教学设备的缺失、教育教学环境的落后以及教育师资的匮乏，能够解决乡村学校教师下不去、留不住的问题，从而促进教育均衡发展。
参考文献：
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【通联编辑：王力】
