5G时代开放教育生态的内涵、理论模型与发展趋势_李涵.pdf

第 期（总第 期）成人教育 ：时代开放教育生态的内涵、理论模型与发展趋势李涵，许文静（江苏开放大学，南京）【摘 要】移动通信技术的普及与应用为人们生活带来诸多便利，也对依赖网络传输的开放教育领域产生深远影响。具备高传输速率、大规模覆盖、超低时延和安全传输等特性契合开放教育需求，为开放教育融入人工智能、大数据、云计算、区块链等新兴科技提供支持，推动开放教育生态的组织模式、学习模式和服务模式的变革，进而为学生、教师及各类教育工作者打造精准、便捷、个性化的优质教育服务，最终形成“智能化、深度化、泛在化、安全化”的开放教育新生态系统。因此，探讨 时代开放教育生态的内涵和理论模型，分析即将到来的机遇与挑战，思考未来发展趋势便具有重要价值和意义。【关键词】；开放教育生态；理论模型；发展趋势【中图分类号】【文献标识码】【文章编号】（）【收稿日期】【基金项目】年度江苏高校哲学社会科学研究基金项目“基于大数据的开放教育学习支持服务研究”，项目编号为；年度江苏省高等教育教学改革研究课题“远程教育教学质量保障体系构建研究”，项目编号为【作者简介】李涵（），男，山东菏泽人，硕士研究生，研究实习员，研究方向为远程教育、教育信息化；许文静（），女，江苏淮安人，博士研究生，副研究员，研究方向为高等教育管理、终身教育。一、研究源起科学技术是第一生产力，从原始社会的“农耕时代”到工业社会的“蒸汽时代”“电气时代”，再到当今的“互联网时代”，新兴技术尤其是新一代移动通信技术不断推动社会进步。当下，作为新一代移动通信技术正在世界范围内掀起变革的热潮，包括中国在内的多个国家将 技术视为重要的战略机遇。年国务院印发国家信息化发展战略纲要，提出要优化升级宽带网络，积极开展第五代移动通信（）技术的研发、标准和产业化布局。年，工信部正式向移动、联通等四家企业发放 牌照，标志我国进入“元年”。年 月，中国信息通信发展司表示中国已建成 基站 万个，实现所有地市的 覆盖，意味着中国迎来了“时代”。作为新一代移动通信技术，其高传输速率、超低时延、大规模连接、安全传输等特性契合开放教育的特点，对线上教学为主要模式的开放大学影响尤为显著。此外，强大的性能贯通人工智能、物联网、大数据、虚拟现实等新兴技术，有助于开放大学构建未来智慧教育新生态，实现人与人、人与物、物与物、虚拟与现实的全连接。因此，应对 技术带来的教育生态变革，开放大学亟须结合自身特色分析 的内涵和教育特性，探索 环境下开放大学教育生态的理论模型及发展趋势，以明晰未来发展道路上的机遇与挑战。二、技术及其开放教育特性（一）技术的发展历程移动通讯技术在人类生产生活中扮演着不可或缺的角色，至今已发展至第五代，即第五代移动通信技术（，）。每一代通信技术的更新迭代都会引发产业结构的优化升级，催生新的产业，刺激经济增长，推动社会发展。世纪 年代，美国提出“信息高速公路”计划，大力发展包括卫星通信、移动通信在内的各类通信技术，促使第一代移动通信技术 在美国芝加哥诞生，采用模拟讯号实现语音传输，存在语音品质低、讯号不稳定、覆盖面窄等问题。年，为争夺世界通信标准制定的话语权，欧洲成立全球移动通信系统协会（，）研发第二代移动通信技术，并推出 通信标准，实现模拟调制到数字调制的转化，提升了通信质量，使手机可以上网、发短信。年，第三代移动通信技术 出现，开辟了新的电磁波频谱，使传输速度每秒最高达 水准，是 时代的 倍；同时中国继美国、欧洲 后，自主研发了第三代移动通信标准，在世界上形成了 的三大通信体系，标志着中国开始掌握国际通信标准的话语权。年后，第四代移动通信技术 在 的基础上诞生，传输速度是 的 倍，中国的 通信标准也成为世界两大通信体系之一，仅 年基站便超过 万个，覆盖 亿人口，同 个国家地区开通漫游服务，成为全球规模最大的 网络系统。此后，随着人工智能、大数据、物联网等技术的普及与数据传输量的不断增加，已无法满足生产生活的需求，第五代移动通信技术 应运而生，利用高频段解决了低频段的信息传输问题，传输速度高达每秒，是 的 倍，实现“零”时延的使用体验，真正进入万物互联时代。（二）技术的开放教育特性在教育领域，作为新一代移动通信技术，其支持开放教育生态的主要特性包括：高传输速率、大规模覆盖、超低时延和安全传输。.高传输速率 将 使用频率上调，实现了带宽的扩展，使传输速度最高可达每秒，是 传输速度的 倍。高传输速率为开放教育实施多元化教学提供支持，使 虚拟仿真资源、超清视频等在 时期难以传输的大文件资源可以快速传送到学习者的个人电子设备，学习者无需长时间等待便可查看资源。此外，高传输速率提升了开放教育在线直播授课中学习人数的峰值，长期以来，开放教育中在线直播授课存在无法容纳太多学习者的弊端，尤其在新冠肺炎疫情期间，各地高校、中小学纷纷采用在线直播授课的方式，同一地区线上学习者数量激增使学习者间争抢带宽，造成传输拥堵等问题，学习者无法正常观看直播授课。则为开放教育提供了更大的带宽和更快的传播速率，使在线直播授课可以容纳更多的学习者，学习者也可选择更高的视频画质，提升自身学习体验。.大规模覆盖 的大规模覆盖分为两个方面：一是覆盖的范围更广，二是覆盖的范围更深。采用宏基站和微基站共同组网的方式运作，通过增设或调制原有宏基站并安装 微基站，使 信号传输的范围更广，覆盖我国偏远地区；同时 微基站增多为宏基站覆盖下信号被阻断的盲点进行“补盲”，使信号覆盖范围更深。开放教育的学习者分布于全国各地，覆盖范围更广的特性使发达地区的优质教育资源传送到不发达地区，使偏远山区学习者有机会接受高等教育、提升自身知识储备和专业技能，实现教育资源共享，有助于教育扶贫和教育公平。此外，覆盖范围更深的特性适用开放教育的移动学习和泛在学习，学习者在地铁、停车场等信号阻隔物较多的地方也能正常接收 信号，实现任意地点、任意时间、任意设备学习开放教育课程，为学习者碎片化学习提供支持，培育终身学习意识。.超低时延 网络时延为 毫秒，将网络时延降低到 毫秒。在开放教育中，实践教学是培育职业技能、应用能力不可或缺的环节，但学习者远距离学习具有时空分离、工学矛盾等特点，学习者常常无法前往指定地点进行实践学习，使传统的实践教学模式难以适用于开放教育，新兴的虚拟实践教学又因 信号延迟过高导致频繁卡顿，易引发学习者头痛、眩晕等症状，造成开放教育中实践教学环节的薄弱。而 低时延的特性使数据在学习者个人设备与学校服务器间信息传输延迟几乎为，开放教育的实践教学环节可以借助虚拟现实技术（，）、混合现实技术（，）等将线下实践变为线上虚拟实践，学习者使用个人电子设备远程操控虚拟实验仪器，学校服务器精准同步反馈实验结果，真正实现“所见即所得”，也避免了学习者在线上进行虚拟实践学习时身体产生不适症状。.安全传输在开放教育领域，学习者的入学注册、选课、考试、成绩认证等活动均在线上开展，如何保障学习者的信息安全与学习经历的真实性便成为开放教育的重点内容。针对通信安全和用户隐私，技术在 通信安全技术的基础上开发了“网络切片”和“多元可拓展认证”两种安全机制。“网络切片”机制可将开放教育不同教学活动切片，划分不同安全等级，通过辨别学习者客户端发送的不同申请采取合适的安全策略，如日常观看课程视频为低安全等级，学习者登入开放学习平台仅需轻量级的认证和执行加解密算法；而网络考试则需高等级的安全认证和执行强加解密算法。“多元可拓展认证”满足物联网发展的需求，将传统网络中学习者与学习平台构成的二元信任模型拓展为教育部门、开放大学、学习者和学习平台的多元信任模型，政府部门和开放大学可同步执行学习者身份管理，消除身份伪冒的问题，使开放教育具有更高的可信度和真实性。三、时代开放教育生态的内涵与理论模型 （一）时代开放教育生态的内涵在生态学中，生物群落通过能量和物质的交换与其生存环境相互联系形成统一的整体，其中蕴含个体与个体、个体与环境、环境内部的相互作用和影响，体现出开放性、整体性、流动性等特点，为教育领域探究学习者与环境的关系提供了新方向，引发学者对教育生态的探究。从生态学视域审视教育，最早起源于 世纪 年代英国学者阿什比出版的英国、印度和非洲的大学：高等教育生态学研究，他在书中提出“教育生态学”的概念，即将高等教育看作一个与自然生态相似的复杂有机系统，而学习是学习者在系统上的信息流通。年，我国学者吴鼎福在教育生态学一书中指出，教育生态是依据生态学的原理，特别是生态系统、生态平衡、协同进化等原理和机制，研究各种教育现象及其成因，进而掌握教育发展的规律，揭示教育发展趋势和方向。世纪以来，移动通信技术和计算机技术的发展使信息的传播速度加快、传播范围扩大、传播内容增多。时代的教师依赖黑板板书，时代的教师使用 课件、静态页面课件辅助教学，时代的教师操作多媒体教学系统、网络社区与学生互动，时代的教师通过智能手机、网络学习平台进行、等在线教学，打破了传统教学中学习者只能在固定时间、地点接收教师对特定内容讲授的藩篱。此后，随着信息传播速度加快和方式改变，教育生态的理念也发生改变，融入了中介媒体、虚拟环境等元素。陈琦等认为，教育生态是学生与物理、虚拟的学习环境构成的实体。郑葳等提出，教育生态是一个由学习者、学习活动、工具中介系统、社会及物质环境所构成的学习过程，强调各个要素间行为互动、关系互动及与环境交互的重要性。郑绍红等从生态视角审视和理解个体网络学习，把网络学习视为一个知识流动的过程，一个内部紧密联系的整体系统，一个寻求并实现动态平衡的有机体。当下，大数据、人工智能、物联网等新兴技术进军教育领域，逐渐形成以数据为支撑的智慧教育，而 的诞生为智慧教育提供了生存的土壤，凭借高传输率和超低时延特性打破开放教育各类电子设备数据流通的壁垒，解决“数据孤岛”问题。凭借大规模覆盖和安全传输特性使开放教育惠及更多的学习者，提升了开放教育质量和大众认可度，也使开放教育的生态发生改变。因此，综合各时期教育生态的理念和 时代开放教育的特性，可知 赋能下开放教育生态以 网络为基础，借助人工智能、大数据、物联网、虚拟 增强 混合现实、区块链等技术联通虚拟空间和现实空间，利用智能设备采集、分析和处理教育数据，推动数据在教育过程流动，实现两个空间的数据转换与交互，为开放教育中远程学习者提供身临其境的学习体验和精准的优质教育服务，形成“智能化、深度化、泛在化、安全化”的开放教育生态。（二）时代开放教育生态的理论模型在自然界中生态环境既是一个整体，又包含各种小型生态圈，由生产者、消费者和分解者组成一个个循环，实现能量的流动。同样，时代的开放教育也可用生态的视角来审视和理解，将开放教育视作一个知识流动的过程，教师担任生产者的角色，负责将自身知识加工形成各类教学资源；学生担任消费者的角色，学习和吸收教师传递的知识；技术支持的开放教育学习平台则担任分解者的角色，利用人工智能、大数据、物联网、云计算等新兴技术优化教学过程，将复杂的知识简单化，辅助学生学习。知识大部分由教师加工后流向学生，学生在获取教师传授知识的同时也主动吸收其他渠道的知识，开放教育学习平台负责向学生传输教师生成的知识，并借助人工智能、大数据等分析学生学习风格，形成学习者画像，为学生提供合适的知识呈现方式，使学生更高效地理解和内化知识。开放教育生态是一个动态平衡的有机体，也是内部紧密联系的整体系统，既包括学生和外界知识形成的内循环，也包括学生和外部人、物、环境交互的外循环，内外循环中知识的流向是学生，那么如何实现知识更高效地流向学生便是开放教育生态建设的最终目的。如图 所示，在 时代开放教育生态的理论模型中学生处于中心地位，形成了内、外两种生态循环。内循环由学生、开放教育学习平台和课外资源构成，学生一方面在开放教育学习平台通过教师直播 录播课程、同步课堂学习课程内容，还可以借助 全景、虚拟实验室等实践专业技能；另一方面主动查找课外学习资源，完成知识的查缺补漏。外循环则由同学、教师、学校环境、家庭环境、社会环境等要素构成，技术作为纽带将各要素联系在一起，通过人工智能、大数据、物联网、区块链等创造更加适宜的学