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教育信息化中5G技术的作用分析

2019/09/06 阅读:

摘要:5G技术在教育信息化中如何应用是一个人们都在关注的问题,同时人们也存在对教育装备认识上的欠缺,研究试图通过对教育信息化本质的分析和对智能化教育装备的定位,给出5G在教育教学中应用的答案。

关键词:教育装备;教育信息化;5G技术;智能性;移动性;现场性

2019年8月22日,以“促进信息化技术与教育教学融合应用”为主题的第六届ITE平台峰会在昌平举行。本次会议留下的悬念是:5G技术在教育信息化中的作用到底应该怎样体现?这个问题困扰着与会代表,直至会议结束也没达成共识。该问题的提出反映了三个方面的认知阻力:第一,人们对教育信息化的本质并没有形成统一的、完整的、充分的认识,在此基础上判断5G技术在教育信息化中的作用便遇到了很大障碍;第二,在教育现代化的进程中,人们虽已跨入了智能化时代,但其思维方式还停滞在信息化时代,用信息化时代的经验来预测智能化时代5G这种新技术的应用就会出现问题;第三,一种新技术的出现并非意味着能用“拿来主义”的办法直接应用于教育教学,历史上除了粉笔与黑板以外,大多数教育装备所使用的技术都是在实践相对稳定和成熟后,从其他领域借鉴或引用过来的,当前确实存在一股将新科技马上推广到教育教学应用上的热情与冲动,而这正是人们在未对教育信息化的实际效果进行科学测量和评价的情况下,盲目地认为其必有显著作用的又一突出表现。

一、教育信息化的本质

教育信息化的本质是教育资源的信息化,特别是作为教育人工资源中物力资源部分的教育装备的信息化。教育资源包括教育的自然资源、人力资源、人工资源,而人工资源又可以分为物力资源(教育装备)和智力资源(教育理论、课程等),教育信息化主要是对它们造成影响(如图1所示)。其中对教育人力资源的信息化,主要体现在教师、学生、教育管理者等主体在使用信息化装备的熟练程度和技术水平以及对信息技术装备的依赖和习惯的潜在需求(信息素养)等方面。2010年7月29日,《国家中长期教育改革与发展规划纲要(2010-2020年)》正式发布,其第十九章《加快教育信息化进程》中非常明确地指出了教育信息化的具体建设内容和发展目标,后者被非常形象地称为“三通两平台”,其中“三通”就是教育网络建设,即教育物力资源的建设;“两平台”则是指教学内容资源建设和教育管理资源建设。2018年4月13日,教育部印发了《教育信息化2.0行动计划》,其中心内容是提出到2022年要基本实现“三全两高一大”的发展目标。“三全”是指教学应用覆盖全体教师、学习应用覆盖全体适龄学生、数字校园建设覆盖全体学校;“两高”是指信息化应用水平和师生信息素养普遍提高;“一大”是指建成“互联网+教育”大平台。其中,对“三全”的描述显然是要让信息化了的教育物力资源(信息技术装备)的应用覆盖全体教师、学生和校园;对“两高”的说明是强调师生对信息化装备的应用水平和潜在的需求意识(信息素养);对于“一大”的解释则引入“平台+教育”服务模式,实现教学资源平台、教育管理平台的互通、衔接与开放,实现国家数字教育资源公共服务体系,这显然是“两平台”作用的最大化,依然关乎教育资源利用的问题。所以教育信息化从本质上考虑的是对教育资源的信息化,进一步看可以发现是要落实到教育装备(教育的物力资源)的信息化上。于是对5G技术在教育信息化中应用的讨论与关注就应该聚焦到其对教育装备发展与技术水平提高的作用方面,而空想其对泛指教育的作用是没有任何实际意义的,正所谓“似花还似非花”。

二、人工智能装置对5G技术的依

人类在经历了数千年的农牧业社会,走过了数百年的工业化社会,穿越了数十年的信息化社会之后,正快步进入智能化社会。教育现代化在经过信息化发展后也必须开始认真面对智能化问题。但是,智能化设备在发展中出现了瓶颈,其最大问题是计算量、数据量对设备硬件的要求十分苛刻。现以无人驾驶车辆(轿车)为例来做出解释。无人驾驶汽车是人工智能技术的一个最为突出的应用,在这一应用中,人工智能将取代人类司机而使汽车完全智能化。无人驾驶汽车的车载计算机系统要完成对所有传感器获得大量数据的实时处理,要做快速的智能判断,要执行大量人工智能算法的运算等,所以对车载计算机系统的要求十分高,这些要求使得目前的车载计算机重量普遍达到120千克到160千克,相当于两三个人的重量,而它的体积几乎占据了汽车的整个后备箱,这一情况严重地影响了无人驾驶汽车的实际应用。解决这个问题最为有效的方法是将数据和智能运算都放到网络云端的服务器上,那里有巨大的服务器群可供使用,将运算结果传去和传回到汽车端,此时车载计算机就仅仅是一台虚拟计算机,体积和重量都可能只有一个手机大小。但是数据传输必须依靠快速的通信方式,其数据传输的速度必须与计算机主板上总线的传输速度相当,人工智能控制才得以实现,而5G技术担负起了这一重任。当然,如果有更加高速的6G技术、7G技术,效果将会更加明显。5G技术在这里承担着计算机快速总线一样的关键作用,是4G技术、Wi-Fi等无线通信技术无法达到的。无人驾驶汽车的真正实际应用要依赖V2X(vehicletoeverything,车辆对外界的信息交换)的实现,而图2则显示了V2X与云端智能充分而密切的互联。

三、教育装备在5G技术应用方面的设想

5G技术是FifthGeneration的意思,即指第5代通信技术,它意味着网络信息通信的速率急速提高。传统的教育信息化其实对5G技术应用的需求并不明显,例如我们用手机播放网络视频教学节目,4G(FourthGeneration,第4代通信技术)已经能够很好地满足教学需求了,视频流畅、画质清晰、没有卡顿,而使用5G技术播放,会发现效果与4G技术基本相同,看不出什么差异。如果希望直接将5G技术用于教育领域,最可靠的设计思路应该是将该技术用于教育装备的智能化发展。目前学校教学要求智能化的教育装备必须具有可移动、重量轻、体积小、功能全以及“渺无痕迹”和“智能涌现”等特点,实现这些要求的方法必然是将教育装备设计成一个云终端设备,所有的复杂智能运算都依靠云端服务器群去完成,而与云服务器之间的连接就要依靠快速的5G技术了,因为5G技术的传输速率已经达到了1~4.5Gbps(Gbps表示每秒109bit),是Wi-Fi速率的几十倍到上百倍,并且Wi-Fi是多个设备共享带宽,而5G是独享带宽。这就是5G技术在教育装备智能化与信息化中的关键作用,也就是其在教育信息化中的应用体现。可见,传统教育信息化可以没有5G技术,但教育装备智能化缺少了5G技术目前就已难前行;5G技术是为智能化而诞生,与传统信息化无涉。通过上述分析我们可以得出结论,5G技术用于教育信息化时,教育装备必须满足以下3个必要条件:(1)智能性。教育装备只有在智能化需求的情况下才会考虑使用5G技术,这在上面已有解释,不再赘述。(2)现场性。教育装备必须在教育教学场合下需要对现场采集到的各种信息数据进行实时的智能化处理,数据量之大和处理速度之快使得现场计算机性能远不能达到要求,而必须依赖云端服务器群提供的大数据和并行计算进行处理,此时5G技术甚至高于5G技术速度的传输方式才具有实际意义。(3)移动性。5G技术本身就是在移动通信领域实现的,它的出现是要解决移动设备信息的快速传输问题,所以当没有设备的移动性需求时,光纤、Wi-Fi都是比5G技术更好的选择。此次ITE平台峰会有很多企业提供了教育信息化设备和软件应用系统产品,这些产品中有不少采用了人工智能技术,但是它们都不具有上述3个必要条件,于是也就都没有表现出对5G技术的运用。例如,在《北京市教育信息化建设整体布局》的报告中并未涉及教育装备(含软件)的智能化问题,而且所提及的信息化设备都仅仅是被布置在校园之中而没有满足移动性需求;所以5G技术的应用在近期的北京市教育信息化整体布局中尚未得到体现。又例如,在新产品新技术的展示中的“AI英语中高考复习系统”是一个典型的智能化教育装备产品,但是,该产品对用户端设备的移动性没有要求;另外,该产品的所有大数据分析和智能运算都事先部署在了云端,该软件在应用时无需利用智能化处理现场的问题,或者说现场由教师或学生以及学生家长提出问题的需求之简单,完全不必使用智能化处理,只要将少量数据传输到服务器上即可,而服务器端早已将所要求的其他条件处理和预设好,所以5G技术在此也没有得到体现。

四、结语

关于5G技术在教育信息化中作用的讨论没有达成共识,恰恰说明目前对5G技术的了解、把握及科学预估仍存在未知领域,所以在面对此项新技术满怀欣喜与崇拜的同时,不应忘记对教育教学应有的敬畏与初心。教育现代化的进程已经证明,教育科技发展势头迅猛,在推进教育教学急速前行的同时,“科技黑洞”产生的“吸附吞噬”现象也客观存在。因此,驾驭并引导5G技术等教育科技尊崇和维护教育公平这一基本教育伦理,办好让人民满意的教育,就务必处理好技术变革与教育教学、教育公平三者关系,使之处于有利、有益的位置,希望人们不要为领会这个真理而付出昂贵的代价。

作者:艾伦 张鹏 单位:中国现代教育装备杂志社

教育信息化中5G技术的作用分析

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