黃詩敏

摘? 要 從5G技術的低延遲、高速率、網(wǎng)絡全覆蓋、低功耗等特點入手，提出5G技術在數(shù)字化教材建設中的應用設想，以期使未來的數(shù)字化教材能滿足教師教學和中小學生學習。

關鍵詞 中小學;數(shù)字化教材;5G技術;VR技術

1 前言

近年來，我國中小學教育信息化不斷發(fā)展，《教育信息化2.0》中就提到：推進信息技術與教學融合，建成和完善國家教育資源公共服務體系，實現(xiàn)數(shù)字資源的有效共享，讓各大高校和師生能夠有序地開展信息化教學應用[1]。促進中小學數(shù)字化教學資源的發(fā)展，實現(xiàn)資源共享，有利于縮小城鄉(xiāng)資源鴻溝，也是提高中小學教育信息化水平的重要舉措，師生在使用資源平臺的同時，也會潛移默化地掌握信息化技能。

2020年初，面對疫情的突然襲擊，各地區(qū)積極響應“停課不停學”的號召，眾多專家學者聚焦在在線教學這一領域。教材是教學內容的承載者，是教學的核心資源，為積極應對線上教育教學的發(fā)展，應高度重視數(shù)字化教材建設。如何構建智能化、一體化、多涵蓋的數(shù)字化優(yōu)質學習資源以支撐線上教學，是目前亟待解決的問題。

數(shù)字化教材能利用多媒體手段將各種教學內容、資源等進行數(shù)字化處理 [2]。目前，數(shù)字化教材呈現(xiàn)出內容泛濫、資源零散、形式陳舊、獲取方式不易、互動性低等問題，這些問題導致目前現(xiàn)有的大量數(shù)字化學習資源無法發(fā)揮價值。中小學生的數(shù)字化教材需求不僅僅是資源豐富，還需要富含趣味性，能讓學生產(chǎn)生積極主動探索知識的激情和動力。隨著智能手機、平板電腦、電子閱讀器等多種移動設備的普及，傳統(tǒng)的紙質書籍數(shù)字化已成為大趨勢?；诖?，研究5G技術支持下的數(shù)字化教材的開發(fā)路徑，使數(shù)字化資源得以發(fā)展，讓更多的中小學生特別是鄉(xiāng)村學生都能獲取同等的、更具意義的學習資源。

2 5G技術簡介

什么是5G技術？5G技術是最新一代的蜂窩移動通信技術，是繼我國應用2G、3G、4G技術以來第五代通信技術，能夠顛覆互聯(lián)網(wǎng)服務。與4G技術相比，5G技術的數(shù)據(jù)傳輸速率能夠達到10 Gbit/s，提升將近100倍，能夠滿足虛擬現(xiàn)實等大數(shù)據(jù)量傳輸;目前的4G技術可以讓人們實現(xiàn)移動通話，但在此基礎上的5G技術能夠為人們的實時移動通話帶來更優(yōu)質的體驗，大幅度縮短延緩期;不僅如此，還能融合大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、虛擬現(xiàn)實等技術，讓生活更便捷。

5G技術在教育中的應用場景從教育教學細化到學校管理等方面，能夠帶來教育的巨大變革。疫情期間在線教育掀起一陣熱潮，5G技術的廣泛應用為在線教育提供了堅實的技術支持。數(shù)字化教材也是在線教育發(fā)展的重要支撐，那么，5G技術在數(shù)字化教材發(fā)展中有哪些優(yōu)勢？

資料傳輸速度快? 數(shù)字化學習資源都依托手持終端，而普通學生的手持終端大部分的性能并不強大。大量的數(shù)字化資源只能存儲在“云端”，學生可以按需索取。5G技術高速率的特點能夠讓用戶體驗速率達到Gbps量級，學生能夠在互聯(lián)網(wǎng)場所下載相關資源，不需要漫長時間等待;也可以選擇在“云端”獲取，就如打開書本一樣輕松自如。

網(wǎng)絡全覆蓋? 未來在生活中的各個地方都會覆蓋5G網(wǎng)絡，這樣的泛在網(wǎng)能讓用戶達到更高品質的使用體驗。數(shù)字化學習資源在這樣的網(wǎng)絡全覆蓋的環(huán)境下讀取，體現(xiàn)移動學習理念，在不用攜帶厚重的紙質書本的情況下，學生一樣可以隨時隨地展開學習。

低功耗[3]? 聯(lián)網(wǎng)設備中的高功耗，比如一些虛擬現(xiàn)實的外置設備、人工智能的終端等，都會由于功耗高而導致用戶的體驗感差。而5G高速寬帶時代的到來，基于連續(xù)輻射區(qū)域廣、低功耗支持多連接等技術，能夠打破過去的技術瓶頸?；?G技術低功耗的特點，呈現(xiàn)數(shù)字化教材的終端設備給用戶帶來良好的使用感，避免由于設備帶來的不必要的障礙而消耗學習的興趣。

低延遲? 5G技術在教育領域的運用離不開當前教育技術的應用，如大數(shù)據(jù)、人工智能、虛擬現(xiàn)實等。5G技術的延遲是指從通信的一端到另一端的傳輸過程，能將延時特性降低到5毫秒級別[4]?，F(xiàn)有的虛擬教學資源以其沉浸感、臨場感，能夠讓學生體驗到真實的學習情境，而5G技術的低延遲讓這些容量較大的資源達到實時傳輸功能。

3 中小學數(shù)字化教材的新形態(tài)[4]

數(shù)字化教材是一種與在線教學等相匹配的課程教材。數(shù)字化教材的建設要嚴格遵循教材研發(fā)的原則，具備教學中教材所產(chǎn)生的功能與價值[5]。數(shù)字化教材全部內容要經(jīng)過科學的分析選取，滿足教師課上課下需求，涵蓋對應的案例分析、視頻、例題、動畫演示、練習等;同時應當拓展課外的學習內容，以適應學生的課外學習。

當前線上的數(shù)字化教材資源非常豐富，可以融合文字和音頻、視頻、圖片、動畫等多種元素，但是由于開發(fā)成本高，又未形成盈利模式，因此，很多數(shù)字化出版單位的數(shù)字化教材都是知識單純的圖文結合，如人民出版社的課程數(shù)字化教材平臺、廣西出版社數(shù)字化教學平臺等數(shù)字化教學集成平臺。中小學數(shù)字化教材的新形態(tài)，主要是融合紙質教材，結構嚴密、內容連貫，又借助新型創(chuàng)新技術更新數(shù)字化教材，即以多種形式呈現(xiàn)教學內容，滿足教師的教學需求、學生的個性化學習需求。新形態(tài)數(shù)字化教材包含以下特點。

增強互動性? 過去教材的傳輸方式是單向的，而新形態(tài)下數(shù)字化教材可以實現(xiàn)雙向互動。很多中小學生的閱讀能力不強，對于某些課堂內容、知識點需要學生進行提前預習，如語文課文中的文言文，對于一些不能理解的語句，在這種情況下很多學生都是囫圇吞棗，未能很好達到預習效果。因此，新形態(tài)下的數(shù)字化教材可以實現(xiàn)在學生不明白的地方直接搜索相關的閱讀內容，幫助學生理解，這樣的傳輸方式可以實現(xiàn)雙向互動。

內容形象化? 在融合傳統(tǒng)教材邏輯嚴密的知識點的基礎上，為了使紙質書籍中圖文形式的教學內容展示方式更加具體化，可以借助AR技術將某些抽象內容立體化，比如小學數(shù)學中圖形知識點，采用AR技術能夠將圖形立體呈現(xiàn)，便于學生深入探索，激發(fā)學習興趣。

資源系統(tǒng)化? 新形態(tài)下的數(shù)字化教材能夠參照傳統(tǒng)紙質書籍嚴密的邏輯進行整合，不再零散散落在云平臺中，而是由具體的數(shù)據(jù)庫存儲。很多中小學生信息檢索能力不強，難以在大范圍內搜集有效的信息。資源系統(tǒng)化可以幫助學生在數(shù)據(jù)庫中搜索相關的學習內容，如作文協(xié)作，可以在模塊當中給予一些寫作技巧、參考例文等。

4 5G技術在中小學教育數(shù)字化教材建設中的應用設想

現(xiàn)有大部分的中小學數(shù)字化教材只是某些企業(yè)以盈利為目的開發(fā)的各類學習APP，如學習幫、猿輔導、作業(yè)幫等，這些平臺就是簡單把教材按照圖文形式從紙質轉化為數(shù)字化，增加了習題練習或問題解答等，缺乏互動性和個性化資源補充。從5G技術的低延遲、高速率、網(wǎng)絡全覆蓋、低功耗等特點入手，結合中小學新形態(tài)下數(shù)字化教材的特性，本文提出5G技術在數(shù)字化教材建設中的應用設想，以期未來的數(shù)字化教材可滿足教師教學使用，滿足中小學生的學習。

5G技術融合VR技術拓展沉浸式教材資源[7]? 目前虛擬校園、虛擬教室的研究還在進行，應用新的技術手段，不僅能夠消除學生對技術的距離感，更重要的是能夠給學生帶來沉浸式、真實感的學習體驗，能夠幫助學生的意義建構。但虛擬校園、虛擬教室涉及的設備多，投入成本大，欠發(fā)達地區(qū)建設難度高。過去虛擬現(xiàn)實技術受限于無線網(wǎng)傳輸速率，而5G時代的到來，獨有的便攜式基站能夠讓VR+數(shù)字化教材在偏遠極端的環(huán)境下也能正常運行，它的高速率運行能夠讓VR技術展示得更加流暢，讓學生沉浸其中。如在初中物理課程電學模塊教學中，很多學生對正負極、電壓與電阻的大小等內容沒有清晰的界定，依靠簡單的平面圖學習非常困難。教師可以利用VR對教材內容進行整理，如在如何接通電線這一知識點上，利用VR方式，讓學生手動連接，正確了，燈就會亮;錯誤了，電壓表就會損壞。學生在學習這一模塊內容時借助屏幕式VR理解所學知識，能夠實現(xiàn)在真實的情境中學習。

5G技術實現(xiàn)游戲化學習，增強教材互動性? 杜威的寓學習于游戲的理論在中小學教學中具有深遠意義，中小學生的學習注意力不夠集中，把游戲融入教材中，可激發(fā)學生的興趣。市面上很多學習APP都傾向于游戲化學習的開發(fā)，如學習闖關游戲，因此，數(shù)字化教材以游戲形式將習題、測評、記憶類知識等枯燥的學習內容展示出來。游戲有助于學生減壓，把學習內容恰當融于游戲中，學生所擁有的不只是一本可以讀、看、聽的教材，還能夠與教材實現(xiàn)互動。

英語口語一直都是中小學生的薄弱點，課堂中口語練習時間不足，大班教學無法兼顧所有學生，有部分學生羞于開口，這就形成英語學科的痛點——應試教育下“啞巴英語”。市面上的英語口語APP，如流利說、懶人英語等，都擁有互動對答方式，并且積攢時間長就可以晉級。參考這種互動對答的方式，可以在英語教材中嵌入人機互動對話的練習，在課堂上沒有參與互動的學生可以在課下進行自主練習。

構建多元教學資源云平臺? 自2006年起，隨著在線教育的發(fā)展，數(shù)字化教學資源不斷涌現(xiàn)，特別是2015年以后，微課被引入，眾多教學資源被推到網(wǎng)絡平臺，但大部分資源針對的是高校課程，中小學線上教學資源大部分是零散的，未進行系統(tǒng)整合。在5G技術支持下，可以利用大數(shù)據(jù)技術將教學資源整合在一個云平臺上，形成一個全國中小學數(shù)字化教材資源云平臺。創(chuàng)設一個融合多個出版社、面向全面學科的數(shù)字化教材網(wǎng)頁平臺，涵蓋每個學科，不同知識板塊融合多種知識呈現(xiàn)方式，使全國中小學生都能夠在同一平臺上獲取不同地區(qū)的知識內容。5G技術的移動性使偏遠地區(qū)也能接收寬帶信號，從資源上消除地區(qū)差異;5G技術的低時延能夠讓平臺切換自如，猶如打開書本一般。

5G技術融合超鏈接支持深層閱讀? 數(shù)字化教材的特點是容量大、內容廣。在教材中應用超鏈接方式，學生在閱讀教材時可根據(jù)自己的認知程度和知識閱讀喜好展開閱讀。這種超鏈接的方式可避免學生盲目檢索資源，特別是小學生，對信息的鑒別和評價能力低，難以鑒別出有價值的學習資源。如在學習《魯濱孫漂流記》時，學生被這篇文章吸引，但又因修訂教材篇幅有限，無法閱讀全文。采用超鏈接方式，將涉及的內容嵌入文章中，如作者簡介、寫作背景、全文閱讀、讀者讀后感等，讓學生獲得更深層次的閱讀體驗。

5 現(xiàn)實問題

技術人才缺乏? 新形態(tài)下數(shù)字化教材要進行系統(tǒng)整合并非易事。整合知識點并采用多種形式呈現(xiàn)知識內容，還需要考慮中小學生的認知水平、心理問題、興趣喜好等。為避免技術濫用和內容復雜化，教材數(shù)字化處理需要依靠技術型人才，而考慮到教材知識點整合和中小學生的特點，則需要一線專業(yè)教師參與。因此，數(shù)字化教材的更迭要組建強大的團隊。

投入成本高，盈利模式未成形? 由于工作量大，而且面向的范圍廣，技術要求高，因此，數(shù)字化教材建設投入成本較高，未形成固定的盈利模式，出版社即使看準了數(shù)字化教材市場，但是為了生存也不敢冒險。當前部分企業(yè)如亞馬遜利用銷售電子設備盈利，但其開發(fā)程度低，無法滿足中小學生需求。

6 結語

綜上所述，5G技術給各行各業(yè)帶來很大機遇，特別是教育行業(yè)，目前我國教育正積極推進信息技術與學科融合。數(shù)字化教材是教學內容的重要載體，是信息化教學的核心組成部分。雖然5G技術為數(shù)字化教材發(fā)展帶來空間和機遇，但現(xiàn)階段仍然存在一定的現(xiàn)實問題，如技術人員缺乏，投入成本高等，仍需在實踐中不斷完善。

參考文獻

[1]徐靖程.教育部印發(fā)《教育信息化2.0行動計劃》[J].中小學信息技術教育，2018（5）：4.

[2]邱兆福，徐偉，韓艷春，等.互聯(lián)網(wǎng)+背景下醫(yī)學院校體育教材數(shù)字化路徑研究[J].中國高新區(qū)，2018（13）：104.

[3]翟雪松，孫玉璉，陳文莉，等.5G融合的教育應用、挑戰(zhàn)與反思[J].開放教育研究，2019（6）：12-19.

[4]楊帆.新形態(tài)教材出版的探索與思考[J].傳播與版權，2020（4）：96-98.

[5]韋艷.數(shù)字化教材開發(fā)應用與研究[J].現(xiàn)代經(jīng)濟信息，2018（20）：373，375.

[6]李紹良，姜靈美，任建峰.AR增強現(xiàn)實技術在職業(yè)教育數(shù)字化教材開發(fā)中的應用研究[J].教育現(xiàn)代化，2019（62）：177-179.

[7]李英.淺談5G通信技術對教育的影響[J].科技風，2019（36）：14.