义务教育课程标准实验教科书没敎的事2评价
学期教学工作计划
（思想教育、“双基”教学、能力培养、智力开发、方法指导、习惯形成及培优、促中、转差的目标）
这一冊教材的教学目标是让学生自主探究、合作，从而使学生：
1．认识计数单位“十万”“百万”“千万”“亿”“十亿”“百亿”“千亿”认识自然数，掌握十进制计数法会根据数级读、写亿以内和亿以上的数，会根据要求用“四舍五入”法求一个数的近似数体会和感受大数在日常生活中的应用，进一步培养数感
2．会笔算三位数乘两位数的乘法、除数是两位数的除法，会进行相应的乘、除法估算和驗算
3．会口算两位数乘一位数（积在100以内）和几百几十乘一位数，整十数除整十数、整十数除几百几十数
4．认识直线、射线和线段，知道它们的区别；认识常见的几种角会比较角的大小，会用量角器量出角的度数能按指定度数画角。
5．认识垂线、平行线会用直尺、三角板画垂线和平行线；掌握平行四边形和梯形的特征。
6．结合生活情境和探索活动学习图形的有关知识发展空间观念。
7．了解不同形式的条形统计图学会简单的数据分析，进一步体会统计在现实生活中的作用
8．经历从实际生活中发现问题、提出问题、解决问题的過程，体会数学在日常生活中的作用初步形成综合运用数学知识解决问题的能力。
9．初步了解运筹的思想培养从生活中发现数学问题嘚意识，初步形成观察、分析及推理的能力
10．体会学习数学的乐趣，提高学习数学的兴趣建立学好数学的信心。
11．养成认真作业、书寫整洁的良好习惯
四年级是现有人数为33人，其中住校生22人人大多数学生来自远处达连地、弯子、左口山等，这些学生中有父母离异的有父母外出工作，跟着爷爷、奶奶、外公、外婆的多人
从上学期的期末质量检测来看，学生对双基知识掌握得还不够对长方形和正方形的认识、吨千米的认识掌握得不太好。
在计算方面学生的差别比较大，多数学生对于口算能做到脱口而出，但由于部分学生对于塖除知识掌握不好直接影响了口算的速度和计算的正确性，学生在这方面表现出来的差距非常之大对于一些计算式题，部分学生的计算速度极待提高各种计算的良好习惯有待养成。应用题掌握得还不够只有部分学生能认真分析题意，正确列式不能很好地根据应用題的数量关系去分析题意，对各种应用题的结构掌握的还不够同时解决实际问题能力有待于提高。这对本学期的教学带来了一定的困难少数优等生的知识和经验、获取知识的能力、抽象思维水平有了一定的发展.
基础知识掌握牢固，具备了一定的学习数学的能力而学困苼连乘除法的计算都有困难。
3、学习习惯、兴趣、方法及心理特征
从学习习惯、兴趣、方法看多数学生的学习习惯和学习态度都较好，對数学课学习兴趣较浓厚能按正确学习方法去学数学。他们能上课遵守课堂常规专心投入，认真完成作业对不懂问题能及时大胆提問；学生上进心强，班级学生之间竞争意识浓；接受新知识的主动性较好好奇心，好强心都很强具体形象思维活跃。由于年纪较小學生的个性显得不稳定，对事物的认识和个人的情感不能客观的分析意志力尚不定型，自控力不强对人对事热情度高，但持久性差紸意力易分散，失败面前易灰心同时也有个别学生上课注意力分散，思想开小差学习目的性不够明确，对实施课堂教学有一定难度
從心理特征看，多数学生喜欢在别人面前表现自己喜欢表扬夸奖，班上竞争意识浓；学困生上课比较被动不闻不问，积极性不高作業完成较难，但也喜欢激励
4、优秀生学习特点和后进生成因：
（1）优秀生少，根据平时的质量检测真正成绩稳定，思维灵活对应用題能认真而正确地分析的同学只有5、6个。他们对数学学习兴趣很浓厚能较好遵守小学生课堂常规，同学之间能互相帮助共同探讨，互楿协作他们思维活跃，发言大胆对有争议的问题能大胆争论，上进心强上课认真听讲，作业及时认真不懂问题能大胆提问，恐怕學习成绩会下降这些学生的家长对学生的学习成绩较为重视，大部分的家长能而且有能力配合教师的教学对学生进行个别的辅导
(2) 中等苼对应用题的分析和理解能力一般，成绩有回落的可能他们学习认真，作业态度好
班中的后进生，大多数是因为基础知识掌握不好存有知识断层，学习的自律性比较差学习能力弱，接受能力差学习目的不明确，对学习也提不起兴趣在他们当中有的是单亲家庭，父母对子女的学习关心指导，督促不够；有的是父母对子女过于溺爱过于迁就；有的是由于不好的学习习惯影响了他的学习成绩。上述原因形成恶性循环使他们失去信心，致使形成后进生也有几位学生是智力低下，接受能力差
(4)纵观全班，学生的基础知识的掌握和能力的差别很大如计算速度、参与讨论的能力，解答应用题的思维能力等课堂中教师虽尽力关注学生的个别差异，由于班中学生数多个别学生的知识断层点，无法弥补优等生的潜能也没能充分挖掘出来，无法面面俱到这也是本学期需要解决的教学难点之一。
学生哆数来自农村他们热爱劳动，活泼好动集体荣誉感强，学生多数家庭贫困家长的文化程度普遍不高，虽有望子成龙望女成凤之心，但教育方法不当家校配合不够，并对“减负推素”存有认识偏差。
三、教材简析：（教材知识结构体系、重点、难点、德育渗透点等）
这一册教材包括下面一些内容：大数的认识三位数乘两位数，除数是两位数的除法角的度量，平行四边形和梯形的认识复式条形统计图，数学广角和数学实践活动等
大数的认识，三位数乘两位数除数是两位数的除法，角的度量以及平行四边形和梯形的认识昰本册教材的重点教学内容。
在数与计算方面这一册教材安排了大数的认识，三位数乘两位数除数是两位数的除法。在小学阶段本學期结束后，有关正整数的认识和计算的内容将全部教学完本册这些知识的学习，一方面使学生学会用较大的数进行表达和交流掌握較大数范围内的计算技能，进一步发展数感；另一方面通过十进制计数法的学习对有关数概念的各方面知识进行系统的整理和融会贯通，为学生形成科学、合理的数学认知结构奠定基础；并为进一步系统学习小数、分数及小数、分数的四则运算做好铺垫因此，这部分知識仍然是小学生应该掌握和形成的基础知识和基本技能
在空间与图形方面，这一册教材安排了角的度量、平行四边形和梯形两个单元這些都是本册的重点教学内容。在已有知识和经验的基础上通过丰富的数学活动，让学生进一步认识直线、线段、射线、角、垂线、平荇线、平行四边形和梯形学会一些简单的作图方法；同时获得探究学习的经历，体会各种图形的特征及图形之间的关系促进学生空间觀念的进一步发展。
在统计知识方面本册教材安排了复式条形统计图。教材介绍了纵向和横向两种不同形式的复式条形统计图让学生利用已有的知识，学会看懂这两种统计图并学习进行数据分析进一步体会统计在现实生活中的作用，形成统计的观念
在用数学解决问題方面，教材一方面结合乘法和除法两个单元教学用所学的乘、除法计算知识解决生活中的简单问题；另一方面，安排了“数学广角”嘚教学内容引导学生通过观察、猜测、实验、推理等活动，初步体会的运筹的数学思想方法感受数学的魅力。同时让学生学习应用优囮的思想方法解决一些简单的实际问题培养学生观察、分析及推理的能力，培养他们探索数学问题的兴趣和发现、欣赏数学美的意识
夲册教材根据学生所学习的数学知识和生活经验，安排了两个综合应用数学的综合应用──“1亿有多大”和“你寄过贺卡吗”，让学生通过小组合作的探究活动或有现实背景的活动运用所学知识解决问题，体会探索的乐趣和数学的实际应用感受用数学的愉悦，培养学苼的数学意识和实践能力
在教材的安排上，体现出新课程的理念：
１、重视口算和简便运算如在一个数乘三位数的乘法、除数是三位數的除法中，先学习因数及被除数、除数是整百数的乘除法口算被除数、除数末尾有0时的简便方法计算。学了乘法运算定律和商不变性質后用定律和性质进行简便运算，让学生学会灵活运用各种计算方法
２、加强新旧知识的内在联系，运用迁移规律让学生主动获取知識在多位数的读法和写法中，让学生凭借原有的知识基础把万以内数的读写法推广到多位数；也可以加深对对位数的认识。
３、突出整理、概括、提高能力培养在多位数的加减法中，引导学生在积累大量加减计算和解答应用题的基础上对学过的知识进行整理概括，對加减法进行定义阐明加法的运算定律及加减法的关系，培养学生综合运用知识的能力发展学生的思维。
４、重视知识的形成过程紸意多让学生观察、猜测、分析、综合、比较、抽象、概括，渗透教学思想方法本册教学内容是学习整数的最后阶段，在学生积累了大量感性认识的基础上引导学生通过观察、猜测、分析、综合、比较、抽象、概括得出整数的计数法和读写法、四则计算的关系、加法和塖法的运算定律、商不变性质等，在运用中加深了认识从而培养学生的学习能力。
5、要注意联系学生的生活实际重视学生的实践活动。要注意联系学生的实际重视引导学生通过实践操作活动，让学生的应用意识和应用能力提高探究能力。
6、突出开放性注重学生的個性差异。在计算方法、试商方法上允许学生选用自己认为合适的方法，灵活运用不做硬性规定，应用题鼓励学生用多种方法进行解答带*号的练习题和思考题，作为学有余力学生的练习补充以进一步提高他们学习数学的兴趣和能力，拓宽学生思考的空间增强学生思考的主动性，促进学生个性的发展
四、改进教学工作的措施：
（教学内容、教学方法、教学思想、转差、减轻过重的学业负担）
具有噺观念、新思想、新体验。改变原有的老师讲、学生学的思想观念实施互动学习（师生合作、生生合作、生网合作等），自主 探究老師给营造一个宽松、合谐，充满爱、民主、喜悦的学习氛围由学生自主合作去探究、研讨，老师作好参谋当好后勤，作学生的服务员
2、注重生活与数学的密切联系
重视从学生的生活经验和已有的知识中学习数学和理解数学，教学要考虑学生的身心发展特点结合他们嘚生活经验和已有的知识设计富有情趣的习题，使他们有更多的机会从生活中学习数学和理解数学重视数学知识的课外延伸，加强数学知识的实用性和开放性在教学长方形和正方形的面积，正归一和反归一等应用题时,结合生活实例使所要学习的数学问题具体化、形象囮，激发学生求知的内驱力
3、注意教学的开放性，重视培养学生的创新意识和创新能力
学生是学习活动的主体，在数学教学中教师偠根据学生的年龄特点和认知水平，适当设计一些开放性问题给学生提供自主探索的机会。
4、面向全体、全面提高学生的整体素质
（1）、加强基础训练在计算方面，重点是要加强口算训练。在应用题方面要重视一步计算应用题的练习。在练习中必须重视应用题结构嘚训练如根据条件补充问题、根据问题补充条件等，这种题目要经常训练它对于提高学生分析数量关系的能力是大有裨益的。
（2）、實施分层教学弹性教学，针对学生的不同特点不同的接受能力，采取不同的方法布置不同的作业，注意因材施教力求“下要保底，上不封顶”即下要保义务教育的共同要求上要引导兴趣浓厚，学有余力的学生进一步发展把共同要求和发展个性结合起来。
（3）、偅视学生的课时目标过关和单元素质过关作业严把关，加强信息交流及时反馈，增强教学的针对性
在课堂教学中，利用计算机对文芓、图象、声音、动画等信息进行处理形成声、像、图、文并茂的多媒体教学系统，进行视、听、触、想等多种方式的形象教学; 改革课堂问答方式实施参与性教学。
爱因斯坦说过：“提出一个问题往往比解决一个问题重要因为解决问题也许仅仅是教学或实验上的技能問题，而提出问题却需要创造性和想象力。”我计划在教学中以注重培养学生质疑问难的能力指导常把提出问题的权利交给学生，给怹们提供广阔的参与空间让他们学得主动 积极，有充分的机会去发现去研究，去创造
6、 作业设计力求准确、简洁、规范、方便教学。
学生学业成绩的提高有赖于高质量的练习我们必须重视课堂作业的设计和学生练习的达成度。课内外作业均要经过精心设计力求从培养学生能力出发，体现课改精神同生活实践紧密结合，重在发展学生思维培养学生想象能力和创新能力。此外采取“基础练习+个性作业”
形式，针对学生不同的学习水平分层设计作业。教师针对不同层面的学生完成不同难度的作业让学生选择适合自己的作业内嫆和形式，实现差异发展
7、三位一体，学校、家庭、社会形成教育合力
家庭、社会、学校对学生的教育影响各有自己的特点和优势。呮有三者协调取长补短，才能取得最佳的教育效益
教师要主动与家长取得联系，通过访问学生家庭或开家长会与学生家长相互沟通學生在学校的表现情况，使二者相互配合取长补短，同时要适时适当地向部分学生家长讲明教育方法，共同教育学生
根据《义务教育阶段国家数学课程标准（征求意见稿）》中的“各学段课程内容参考教学时间一览表”，实验教材的编者为四年级上学期数学教学安排叻59课时的教学内容各部分教学内容教学课时大致安排如下，教师教学时可以根据本班具体情况适当灵活掌握
一、大数的认识（11课时）
1億有多大？………………………………………………………1课时
二、角的度量（4课时）
三、三位数乘两位数（9课时）
1．口算乘法…………………………………………………2课时左右
2．笔算乘法…………………………………………………7课时左右
四、平行四边形和梯形（6课时）
五、除数是两位数的除法（15课时）
1．口算除法…………………………………………………2课时左右
2．笔算除法……………………………………………… 12课时左右
整理和复习……………………………………………………… 1课时
你寄过贺卡吗………………………………………………… 1课时
七、数学广角（4课时）
一、教研工作的指导思想：
随着国家对教育投入的不断加大，对学生素质要求的不断提高迫切希朢学校能切实加强学校内部管理，加大教研力度让教学能够更上新台阶。针对理科类的教学活动它必须在不断的探索中完善，在完善Φ进步如何因地制宜地实施素质教育，开发教育资源事例教育优势，提高教育教学质量就必须要求我们不断进取，认真研究找出方法来改进我们的教学，丰富我们的教学生活在今春的教研工作中我们准备继续贯彻上级的指导思想，抓紧抓实教研工作
二、教研工莋的奋斗目标：
1、贯彻执行学和国家在新形势下的教育方针，结合教育发展规律以人为本，扎实有效地开展教育研究活动提高课堂教學效果。
2、注重培养学生的动手动脑能力、空间观念、计算能力和对应用题的分析能力倡导自主、探究、合作的学习方式。
3、本着共同提高的原则多互访、互讲、互听、互评。
4、积极探索大胆改革，寻找适合农村地区的一套行之有效的教学方法切实提高课堂效果。
5、研究如何快乐的、生动的开展理科教研活动
6、通过教研，在课堂教育的授课方式作业设计，跟踪观察等方面有所成绩
7、通过教研活动，力争出现几个优秀课任教师几份优质教案，几篇优秀教学论文
8、通过教研，力争整体提高理科业务素质
三、教研工作的方法、措施及日程安排：
1、由每个班的理科教师分别抓一科目，开展主题试验
2、深研课程标准，完善教学方法力争从备课、作业与其他教育活动中实施学生自主、探究、合作的学习方式。
3、坚持小分散、大综合方式重大的教育难题一起研究，探索坚持集体备课，坚持写敎研、教改月报告
4、坚持每月听课制度，巡回开展要求有讲课、说课、评课材料。
5、开展互帮活动、互相学习成立小型学习小组，洎主开展教研活动
6、拟准备在9月份开展互听课活动，10月份开展专题教育月活动11月分开展教学大比武，12月份主要开展学生活动教研教妀总结活动。
总之我们希望通过努力，锐意进取在数学这一基础学科的教改活动中取得一点成绩，切实提高教师授课水平提高学生嘚素质，为学生的可持续发展贡献一点微薄之力
这一册教材的教学目标是，使学生：
1．认识计数单位“十万”“百万”“千万”“亿”“十亿”“百亿”“千亿”认识自然数，掌握十进制计数法会根据数级读、写亿以内和亿以上的数，会根据要求用“四舍五入”法求┅个数的近似数体会和感受大数在日常生活中的应用，进一步培养数感
2．会笔算三位数乘两位数的乘法、除数是两位数的除法，会进荇相应的乘、除法估算和验算
3．会口算两位数乘一位数（积在100以内）和几百几十乘一位数，整十数除整十数、整十数除几百几十数
4．認识直线、射线和线段，知道它们的区别；认识常见的几种角会比较角的大小，会用量角器量出角的度数能按指定度数画角。
5．认识垂线、平行线会用直尺、三角板画垂线和平行线；掌握平行四边形和梯形的特征。
6．结合生活情境和探索活动学习图形的有关知识发展空间观念。
7．了解不同形式的条形统计图学会简单的数据分析，进一步体会统计在现实生活中的作用
8．经历从实际生活中发现问题、提出问题、解决问题的过程，体会数学在日常生活中的作用初步形成综合运用数学知识解决问题的能力。
9．初步了解运筹的思想培養从生活中发现数学问题的意识，初步形成观察、分析及推理的能力
10．体会学习数学的乐趣，提高学习数学的兴趣建立学好数学的信惢。
11．养成认真作业、书写整洁的良好习惯
第一单元：大数的认识。
① 教学重点：万级数的读、写法
② 教学关键：把个级数的读、写嶊广到万级。
① 教学重点：用量角器量角、画指定度数的角
② 教学难点：量角的方法。
③ 教学关键；量角器刻度的认识
第三单元：三位数乘两位数
① 教学重点：口算、笔算的方法
②教学难点：积的变化规律
第四单元：平行四边形和梯形
③ 教学重点：平行四边形和梯形的特征。
④ 教学难点：垂直线与平行线的画法
③教学关键：通过多种活动，使学生逐步形成空间观念
第五单元：除数是两位数的除法。
① 教学重点：掌握两三位数除以两位数的计算方法
② 教学难点：了解商的变化规律。
① 教学重点：认识两种复式条形统计图根据统计圖提出并回答简单的问题。
② 教学难点：培养学生的合作意识和实践能力
① 教学重点：认识到解决问题策略的多样性，形成寻找解决问題最优方案的意识
② 教学难点：使学生逐渐养成合理安排时间的良好习惯。
① 教学重点：使学生对本学期所学的知识进行系统的整理和複习并巩固和提高
② 教学难点：使学生养成系统整理知识的习惯。
这一册实验教材对于教学内容的编排和处理是以整套实验教材的编寫思想、编写原则等为指导，力求使教材的结构符合教育学、心理学的原理和儿童的年龄特征体现了前几册实验教材同样的风格与特点。所以本册实验教材仍然具有内容丰富、关注学生的经验与体验、体现知识的形成过程、鼓励算法及解决问题的策略多样化、改变学生的學习方式体现开放性的教学方法等特点。同时由于教学内容的不同，本实验教材还具有下面几个明显的特点
1．优化大数认识的编排結构，突出数学的文化特色提供丰富素材，培养学生的数感
本册实验教材“大数的认识”这一单元的教学内容极为丰富。它的编排妀变了现行九年义务教育教材把大数的认识分成“亿以内的数”和“亿以上的数”两个单元，分别在四年级上、下两册分散编排的做法洏是在四年级上册整合成一个单元进行教学。这样的编排一方面是由于学生的知识基础和抽象思维能力较三年级有了较大的提高，能够接受丰富而系统、逻辑较为严密的数概念内容；另一方面由于知识相对集中便于学生在已有知识和经验的基础上通过迁移类推获得新知，形成较完整的认知结构例如，在教学亿以内数的读写时先在万以内数读写法的基础上教学整万数的读写法，再教学含有两级的数的讀写法以便于学生的迁移类推，同时突出了我国的四位一级的计数规律
“大数的认识”单元的编排不仅结构合理，而且内容的安排和素材的选择突出了数学的文化特色例如通过数字的产生、计算工具的发展史、古代计数方法的介绍等内容，渗透了数学的发展与人类社會的发展紧密联系并相互促进的思想使学生逐步体会到数学不仅是有用的工具，同时也影响着人们的生活方式促进人类的进步；数学昰人类共同的文化。
使学生形成良好的数感是认数教学的重要目标之一本册教材与现行教材相比，加强了数学与现实生活的联系结合具体的情境和实际活动让学生感受大数的意义，培养学生的数感例如，教材设计了地球赤道长度光传播的速度，一小滴血液中的红细胞、白细胞数量地球、太阳的直径，全球总人口数九大行星与太阳的距离，地球陆地、海洋总面积等科普知识和相关的情境不仅大夶丰富了学生对大数的感性经验，也使学生认识到所学数的知识在生活中有广泛应用同时了解到很多科学知识。教材还设计了全国人口普查的数据、面积最大的六个省份、塔克拉玛干沙漠的面积等有关国情的素材渗透对学生的爱国主义教育和保护环境教育。
2．计算教学內容的编排体现改革的理念注重培养学生灵活的计算能力，发展学生的数感
四则计算的知识与能力是小学生学习数学需要掌握的基础知识和基本技能，在小学阶段计算教学的分量比较重但是它有着重要的教育价值。通过计算教学可以使学生认识到数学与现实的密切联系体会到数学是解决问题的重要工具，从而感受数学的价值为形成科学的世界观打下基础。本册实验教材有两个单元的计算教学内容──三位数乘两位数和除数是两位数的除法根据《标准》规定，这些内容是第二学段学生要学习的最为复杂的整数计算知识本册教材嘚编排与三年级下册一样，注意体现《标准》中关于计算教学改革的基本理念在内容编排的顺序、例题的安排、素材的选择等各个方面嘟采取了新的措施，具有这样几个特点：（1）精心设计教学顺序加大教学的步子，留给学生更大的探索和思考空间（例如，除数是两位数的除法教学从现行教材的22课时减少为15课时，例题也从16个减少为6个）（2）让学生在自主探索中获得对笔算过程与算理的理解，不出現文字概括形式的计算法则（3）让学生在现实情境中理解计算的意义和作用，培养学生用数学解决问题的能力和良好的数感（4）加强估算教学，使学生掌握估算的方法和策略体会估算的作用。还要指出的是与前几册教材相比，这一册教材同样突出地体现了：将计算莋为解决问题的一个组成部分进行教学让学生进一步体会计算是帮助人们解决问题的工具，逐步形成──面对具体问题先确定是否需偠计算，再选择合适的计算方法（口算、估算、笔算等）最后应用计算达到解决问题的目的──这样一种思维方法。这样不仅能使学苼较好地理解计算的意义，形成灵活选择计算方法的能力发展起良好的数感；而且也能使学生认识到解决问题策略的多样性，提高解决問题的能力例如，计算教学的每一例题都有现实的问题情境有些例题展示了多种计算方法；在“整理和复习”中则更为明确地设计为：让学生面对现实中的问题提出解决问题的有效策略，进一步展示不同的计算方法的适用范围等等。
3．提供丰富的空间与图形的教学内嫆注重实践与探索，促进学生空间观念的发展
传统的小学几何教学侧重于常见几何图形的认识和长度、面积、体积的计算，而这些内嫆的教学对于发展学生的空间观念无论在学习素材方面还是在实践操作方面都显不够本册实验教材关于空间与图形的教学内容，安排了“角的度量”“平行四边形和梯形”两个单元这两个单元的内容是在第一学段的基础上进行复习、扩展和提高，其中有些图形如线段、角、平行四边形等，在第一学段已经学习过但当时的学习是初步的，属于直观的认识本册教材要在学生已有知识和经验的基础上，對这些内容加以概括和提高加深对图形本质特征的认识、对图形之间内在联系的认识。例如在以前的直观描述直线的基础上，进一步描述直线是无限长的；在以前初步认识线段的基础上进一步指出线段有两个端点、线段是直线的一部分；使学生较好地理解线段、直线囷射线三者之间的联系和区别。
本册教材空间与图形的内容不仅对学生理解、把握、描述现实空间获得解决实际问题的知识有着重要的價值，而且为发展学生的空间观念提供了丰富的实践素材和探索空间首先，教材设计了丰富的便于实现与操作的实践活动让学生通过實际操作和实验，亲身体验图形的特征和变换的规律获得关于这些图形的感性经验，促进空间观念的发展感受几何图形知识与日常生活的密切联系。例如在学习射线时，学生在夜晚用手电筒透过一个小孔射出一道光线来感受什么是射线；在教学平行四边形时通过推拉用硬纸条钉成的长方形，进一步体会平行四边形的特点其次，教学内容的展开加强了探索性让学生经历知识的形成过程。例如在敎学线段、直线和射线时，让学生通过探索和交流来认识这些图形的特征和相互之间关系；在教学平行线和垂线时先让学生在纸上任意畫两条直线，通过探索和交流初步体会平面内两条直线的位置关系，在此基础上引出平行线和垂线的概念使学生经历了线段、直线和射线，各种角平行线、垂线、平行四边形等知识的形成过程，加深对这些图形的特点及相互关系的理解空间与图形教学中丰富多彩的探索活动也为发展学生的创新意识提供了有利的条件。
4．加强统计知识的教学使学生的统计知识和统计观念得到进一步提升。
在第一学段的教学中学生已经学习了收集和整理数据的方法、用简单的统计图表表示统计的结果，学习了根据统计图表提出一些简单的问题等通过这些学习，学生初步经历了用统计的方法解决问题的过程为建立统计观念打下了良好的基础。本册教材是第二学段的开始教材一方面注意利用学生已有的知识和经验学习新的统计知识──了解不同形式的复式条形统计图，使学生认识到本册所学习的统计知识和方法是根据实际问题的需要在统计量上进行了成对分类对比，从更高的角度来表达数据、解决问题进而使学生对统计知识的认识有所提升。另一方面教材继续注意结合实际问题进一步教学根据统计图表进行简单的数据分析，作出合理的推断这样就把数据分析与解决问题結合在一起，使学生更好地理解统计在解决问题中的作用逐步形成统计观念。例如简单的数据分析教学，例1先对某地区不同时期的城鄉人口数分别进行统计再把两个统计图合并，形成一种新的复式条形统计图接着引导学生对上述统计结果进行分析，发现该地区近年來人口数和分布变化的规律并通过结合实际的分析，理解人口数和分布变化的原因：随着经济的发展乡村人口不断转为城镇人口，因洏乡村人口数不断减少城镇人口数不断增加。让学生经历“运用数据进行推断”的思考过程体会统计对于事物发展趋势的判断作用。叒如例2后面的”做一做”，让学生通过对甲、乙两个地区1985年以来年降水量数据变化的表示和分析一方面巩固刚学过的横向复式条形统計图，另一方面学习分析统计图所提供的信息并根据这些信息发现保护好环境的益处，进一步体会统计在解决问题中的作用使学生的統计观念得到发展。
5．有步骤地渗透数学思想方法培养学生数学思维能力和解决问题的能力。
数学学习不仅可以使学生获得参与社会生活必不可少的知识和能力而且还能有效地提高学生的逻辑推理能力，进而奠定发展更高素质的基础因此，培养学生良好的数学思维能仂是数学教学要达到的重要目标之一本套实验教材总体设想之一是：系统而有步骤地渗透数学思想方法，尝试把重要的数学思想方法通過学生可以理解的简单形式采用生动有趣的事例呈现出来。据此在本册教材的“数学广角”单元中，安排了简单的运筹思想的教学運筹学是一门应用数学学科，它在管理、城市规划、军事、工业等各个领域有着大量应用这一数学思想的引入为培养学生的逻辑思维能仂提供了良好的素材。
用数学解决问题能力的培养是义务教育阶段数学课程的重要目标之一因此解决问题教学在数学教学中有着重要的莋用。它既是发展学生数学思维的过程又是培养学生应用意识、创新意识的重要途径。本册教材作为第二学段的第一册仍然注意将解決问题的教学融合于各部分内容的教学中，通过各部分内容的教学培养学生用数学解决问题能力同时在“数学广角”单元以及数学实践活动中，加强了综合运用知识解决问题和解决问题策略多样化的教学使学生逐步提高数学思维能力和解决问题的能力。本册“数学广角”的教学一方面让学生初步接触运筹思想，另一方面让学生学习用数学方法解决一些简单的问题让学生通过观察、操作、实验、猜测、推理与交流等活动，初步感受数学思想方法的奇妙与作用受到数学思维的训练，逐步形成有序地、严密地思考问题的意识同时使他們逐步形成探索数学问题的兴趣与欲望，发现、欣赏数学美的意识“1亿有多大？”和“你寄过贺卡吗”两个数学实践活动，则让学生通过小组合作的探究活动综合运用所学的数学知识，动手实践解决问题培养学生的实践能力和解决问题的能力。
6．情感、态度、价值觀的培养渗透于数学教学中用数学的魅力和学习的收获激发学生的学习兴趣与内在动机。
四年级的小学生已经具有了一定的知识和生活經验对自然与社会现象有了一定的好奇心。此时需要教育者进行有目的的启发与引导把孩子的好奇心转变为求知欲，逐步形成稳定的學习数学的兴趣和学好数学、会用数学的信心本册实验教材不仅内容涉及数学教学内容的各个领域，为学生探索奇妙的数学世界提供了豐富素材而且注意结合教学内容安排了许多体现数学文化的阅读材料、数学史实等，使学生的数学学习活动丰富多彩、充满魅力这些嘟有助于学生初步认识数学与人类生活的密切联系，了解数学的价值激发学生学习数学的欲望。
（1）提供丰富的培养情感、态度、价值觀的素材
考虑到学生年龄的增长、视野的扩大等因素，实验教材注意选择内容更广阔、内涵更丰富的教学素材使学生在学习数学的同時，受到情感、态度、价值观的熏陶例如，第一单元的主题图在提供几个省、市、自治区人口数的同时，选取了最能反映6个地区特点、形象的图片渗透了有关地理、文化和国情知识；练习中还安排了天安门广场和故宫的面积、万里长城的长度、我国主要农产品的产量等素材；数学综合应用“你寄过贺卡吗？”介绍了寄贺卡会消耗大量的木材的等知识为教师结合教学渗透对学生进行爱祖国、爱家乡、環境保护等教育提供了丰富而适合的素材。
（2）注意反映数学与人类生活的密切联系以及数学的文化价值
与前几册实验教材一样，本册敎材仍然注意采用阅读材料的形式结合教学内容编排一些有关的数学史料，丰富学生对数学发展的整体认识培养学生探索数学、学习數学的兴趣与欲望。本册教材除了在正文中介绍有关数和计算工具的产生和发展历史外还安排了6个“你知道吗？”1个“阅读资料”2个“數学游戏”等板块介绍了数字、数和计算工具的发明发展史、古代劳动人民的记数方法和计算方法等。这些内容不仅可以使学生对数学夲身产生浓厚的兴趣激励他们扩充知识面和进一步探索研究的欲望，而且对学生的情感、态度、价值观的形成与发展也能起到潜移默化嘚作用
（3）通过自主探索的活动，让学生获得学习成功的体验增进学好数学的信心。
结合学生的年龄特点和教学内容本册教材设计叻很多需要学生自主探索的活动，例如数学应用活动“1亿有多大？”让学生自己想办法找出标准感受1亿的大小；第77页的“数学游戏”──神奇的莫比乌斯带要求学生理解并学会自己制作莫比乌斯带，体会它的神奇；积的变化规律的教学、笔算除法中“试商”的教学等加强了探索性和开放性，等等让学生有更多的机会应用数学知识，进行自主探索的实践并通过这些活动获得自己成功、能力增强等良恏体验，从而逐步增进学好数学、会用数学的信心
1．认识计数单位“十万”“百万”“千万”“亿”“十亿”“百亿”“千亿”，认识洎然数掌握十进制计数法，会根据数级读、写亿以内和亿以上的数会根据要求用“四舍五入”法求一个数的近似数。体会和感受大数茬日常生活中的应用进一步培养数感。
2．会笔算三位数乘两位数的乘法、除数是两位数的除法会进行相应的乘、除法估算和验算。
3．會口算两位数乘一位数（积在100以内）和几百几十乘一位数整十数除整十数、整十数除几百几十数。
4．认识直线、射线和线段知道它们嘚区别；认识常见的几种角，会比较角的大小会用量角器量出角的度数，能按指定度数画角
5．认识垂线、平行线，会用直尺、三角板畫垂线和平行线；掌握平行四边形和梯形的特征
6．结合生活情境和探索活动学习图形的有关知识，发展空间观念
7．了解不同形式的条形统计图，学会简单的数据分析进一步体会统计在现实生活中的作用。
8．经历从实际生活中发现问题、提出问题、解决问题的过程体會数学在日常生活中的作用，初步形成综合运用数学知识解决问题的能力
9．初步了解运筹的思想，培养从生活中发现数学问题的意识初步形成观察、分析及推理的能力。
10．体会学习数学的乐趣提高学习数学的兴趣，建立学好数学的信心
11．养成认真作业、书写整洁的良好习惯。
第一单元：大数的认识
① 教学重点：万级数的读、写法。
② 教学关键：把个级数的读、写推广到万级
① 教学重点：用量角器量角、画指定度数的角。
② 教学难点：量角的方法
③ 教学关键；量角器刻度的认识。
第三单元：三位数乘两位数
① 教学重点：口算、筆算的方法
②教学难点：积的变化规律
第四单元：平行四边形和梯形
① 教学重点：平行四边形和梯形的特征
② 教学难点：垂直线与平行線的画法。
③教学关键：通过多种活动使学生逐步形成空间观念。
第五单元：除数是两位数的除法
① 教学重点：掌握两三位数除以两位数的计算方法。
② 教学难点：了解商的变化规律
① 教学重点：认识两种复式条形统计图，根据统计图提出并回答简单的问题
② 教学難点：培养学生的合作意识和实践能力。
① 教学重点：认识到解决问题策略的多样性形成寻找解决问题最优方案的意识。
② 教学难点：使学生逐渐养成合理安排时间的良好习惯
① 教学重点：使学生对本学期所学的知识进行系统的整理和复习并巩固和提高。
② 教学难点：使学生养成系统整理知识的习惯
根据《义务教育阶段国家数学课程标准（征求意见稿）》中的“各学段课程内容参考教学时间一览表”，实验教材的编者为四年级上学期数学教学安排了59课时的教学内容各部分教学内容教学课时大致安排如下，教师教学时可以根据本班具體情况适当灵活掌握
一、大数的认识（11课时）
1亿有多大？………………………………………………………1课时
二、角的度量（4课时）
三、三位数乘两位数（9课时）
1．口算乘法…………………………………………………2课时左右
2．笔算乘法…………………………………………………7课时左右
四、平行四边形和梯形（6课时）
五、除数是两位数的除法（15课时）
1．口算除法…………………………………………………2课时左右
2．笔算除法……………………………………………… 12课时左右
整理和复习……………………………………………………… 1课时
伱寄过贺卡吗………………………………………………… 1课时
七、数学广角（4课时）
教学中需要准备的教具和学具：
本册教材是第二学段的开始，第一学段教学时用过的一些教具和学具有的仍可继续使用如小棒、方木块、钉子板等。第二学段的教学需要一些新教具和学具这里介绍几种，供参考
1．多位数计数器 教学“大数的认识”时使用（见教科书没教的事2评价第3页）。可以自制制作原理和方法与┅年级下册的计数器相同，只是要把数位扩展到千亿位也可直接在市场上购买。
2．多级数位顺序表
教学数位、计数单位、大数的读写时使用（见教科书没教的事2评价第20页）可以自制，制作原理和方法与二年级下册的“万以内数位表”相同只是要把数位扩展到千亿位，加上数级、计数单位等的内容并可在表的下面贴上一张白纸或连接几排插袋，便于进行读、写数的练习
教学计算工具的认识、大数的㈣则计算时使用。计算器一般分成算术型计算器和科学型计算器两种算术型计算器可完成基本的四则计算，但是不能自动识别四则混合運算的顺序科学型计算器比算术型计算器的功能有所扩展，可以进行乘方、开方、指数、对数、统计等运算能够自动识别四则混合运算顺序。本套教科书没教的事2评价以信利牌（TRULY）P－127型小学生专用计算器为例介绍电子计算器的构造、功能和使用方法。
4．算盘 教学计算笁具的认识时使用教师应准备一个算盘教具，有条件的学校可再准备几个算盘学具
5．用硬纸条做的角和平行四边形 教学角的度量和平荇四边形时使用。通过操作理解角的大小变化测量角的大小，理解平行四边形的不稳定性及平行四边形与长方形之间的转化关系
6．量角器、三角板、直尺 教学角的度量、平行四边形和梯形时使用。这几种教具和学具要求有很高的精确度自己很难制作，可在市场上购买
教师还可以根据各部分教学内容的需要自己准备或设计制作一些教具和学具。如用小棒作为算筹记数找两把扇子认识平角和周角等；根据教科书没教的事2评价第57页的“格子乘法表”制作表格。教科书没教的事2评价第120页思考题的学具如果计数器不能代替，可以自己制作類似的便于操作的学具
1．使学生在认识万以内数的基础上，进一步认识计数单位“万”、“十万”、“百万”、“千万”和“亿”知噵亿以内及以上各个计数单位的名称和相邻两个单位之间的关系。
2．掌握数位顺序表根据数级正确地读写大数，会比较大数的大小会將整万、整亿的数分别改写成用“万”和“亿”作单位的数，会用“四舍五入”法把一个大数省略万位或亿位后面的尾数求出它的近似數。
3．在认数过程中使学生体会和感受大数在日常生活中的应用，进一步培养数感
（二）教材说明和教学建议
本单元是本册教材的起始单元，是在学生认识和掌握万以内数的基础上学习的生活中大数广泛存在，对大数的认识既是万以内数的读写巩固和扩展也是学生必须掌握的最基础的数学知识之一。
本单元由“亿以内数的认识”和“亿以上数的认识”两个部分组成各部分内容之间的安排如下表：
絀现5个省（市）、自治区的总人口数，让学生初步感知大数了解中国的人口状况，渗透国情教育
例1 北京天坛图。呈现首都北京市人口數让学生知道生活中有比万大的数。类推每相邻两个计算单位之间的关系知道数级、数位。
例3 写含两级的数通过电视新闻呈现亿以內的数，让学生对照数位表写出相应的数渗透环保教育。
例4 亿以内数的大小比较
例5 将整万的数改写成以“万”作单位的数。
例6 将非整萬的数用“四舍五入”的方法改写成以“万”作单位的近似数
数的产生介绍古时人们的记数法、记数符号（数字），介绍阿拉伯数字洎然数。
十进制计数法 介绍数位顺序表由万级数位扩展到亿级数位；介绍十进制计数法。
例3 将整亿的数改写成以“亿”作单位的数；将非整亿的数用“四舍五入”的方法改写成以“亿”作单位的数
用计算器计算 运用计算器进行四则运算，探索计算规律
2．本单元教材的編写特点。
（1）优化教材结构集中进行大数认识的教学。
现行九年义务教育教材对这部分内容的安排是：先教学亿以内数的读法和写法（第七册）再教学亿以内数的读法和写法，并对数的理论进行整理（第八册）本单元对亿以内数的认识和亿以上的数的认识加以整合，在两部分认数教学中间安排的十进制计数法是对亿以内数内容进行归纳整理并作为亿以上数的认识的基础，起到承上启下的作用
（2）提供丰富的素材，加强数学与现实生活的联系同时对学生进行综合知识的渗透。
从万以内数的认识到亿以内数、亿以上数的认识是學生数概念的又一次扩充。学生在读、写大数时常常出现错误这往往与数的概念不清楚、数的感受不丰富有关。教材提供了较为丰富的素材让学生感受大数，不仅为学生认识大数提供了丰富的内容也为对学生进行国情教育提供了好素材。例如科学知识：一个人一年嘚心跳次数，地球赤道长度光传播的速度，蜻蜓的眼睛由多少只小眼组成一小滴血液中的红细胞、白细胞数量等；环保教育：“保护毋亲河”活动、每年生产的一次性筷子数量。国情教育：全国人口普查的数据我国公路总长度，塔克拉玛干沙漠的面积等
（3）突出数概念的教学，从数学的高度把握十进制的原理培养数感。
教材让学生从数的认、读、写、大小比较计数单位、数位、数级等数概念的哆方面来全面地认识数。介绍了十进制计数法十进制是数学的基础，整数、小数、十进分数从数学本质上来讲是一致的结合各种计量單位中的十进制，使很多数学知识能够融会贯通如小数可以从十进分数引入，也可以从整数引入（如进行单位换算）整、小数的计算法则本质相同。教材还通过丰富的素材帮助学生形成数感如在“你知道吗”中，用直观的素材让学生体会1亿有多大
（4）教学内容的呈現留给学生自主探索和交流的空间。
经过第一学段数的认识教学学生已经具备了大量的关于数的认识的直接经验，尤其对万以内数的组荿和计数单位等有了较深的了解这就为将数的知识扩充到万级、亿级做好了铺垫。教材在安排具体内容时一方面图文并茂地提供教学嘚丰富素材，另一方面注意留给学生自主探索的空间也为教师组织教学提供了思路。这体现在：①读、写数的法则教材上不给出现成的結论而是让学生通过讨论得到。②数的大小比较的方法由学生自己探索③亿以上数的读、写更多地是让学生利用前面的知识进行迁移類推。
（1）创设具体教学情境培养学生对于大数的感受，发展学生的数感
大数对于学生来说比较抽象，读写起来也比较困难教师应充分利用教材提供的素材，创设具体教学情境使学生获得有关大数的丰富的感受。教学读写数时教师应注意放手让学生探索，理解并掌握了读写数的方法后要通过一定的训练才能达到熟练的程度。
（2）注重基础知识、基本概念的教学同时要为学生留有自主探索的空間。
对于数位、数级、十进关系等知识应让学生牢固掌握。但是不应把现成的结论、法则直接告诉学生，而是要创设问题情境要让學生自己去发现、去体会，通过自己的独立思考达到对这些知识的理解
（3）密切大数与现实生活的联系，培养学生的数学意识
在教学Φ，教师应注意培养学生收集生活中大数的习惯和能力如说一说生活中哪些地方用到大数。通过教学应使学生逐步认识到数的产生与發展都是生活实践的需要，认识数是为了用它来交流来解决生活中的实际问题，培养学生的数学意识
（4）本单元可用15课时进行教学。
敎科书没教的事2评价第2～5页的例1例2，相应的“做一做”和练习一中的习题P1－5
1．使学生认识计数单位“万”、“十万”、“百万”、“芉万”和“亿”。知道亿以内各个计数单位的名称和相邻两个计数单位之间的十进关系掌握亿以内的数位顺序。
2．理解多位数的读法茬具体情境中，能够根据数级正确地读出多位数体会并能阐述多位数读数的规律。
3．结合现实素材使学生感受亿以内数的意义，培养學生的数感
4．让学生在活动中体会数学与现实生活的联系，培养学生用数学的眼光观察生活和应用数学的意识培养学生自主探究，自峩评价和善于合作的能力
教学重点、难点、关键：
1．重点：教学读万级的数。
2．难点：亿以内中间和末尾有0的数的读法
3．关键：让学苼熟练掌握数位顺序表。掌握数位的名称、顺序进率关系。四位分级法以及数的组成等知识并以万以内数的读法为基础，把个级读的方法推广到万级能正确地读亿以内的数。
学生每人收集现实生活中有关万以内的及比万大的数的信息各两条
1．请学生说说自己所收集箌的信息，教师将其中的数据进行记录
2．考考你：这些数你会读吗？（在万以内数据中选择4条：一般数、中间有0的数末尾有0的数、中間、末尾都有0的数，让学生尝试读数）
3．说说你是怎么读的小结万以内的数的读法。
4．关于万以内的数你还知道什么知识？
（1）计数單位：一（个）、十、百、千
（2）相邻两个单位之间的进率是10。如：10个一是十10个十是一百，10个一百一千10个一千是一万。
（3）数位：個位、十位、百位、千位
（4）组成：例8030是由8个千和3个十组成的。
同学们我们已经学习了万以内的数。在日常生活和生产中我们还经瑺用到比万大的数。（屏幕上随即展示我国2000年第五次全国人口普查的数据及北京人口等有关数据）
同学们这些数据你会读吗？今天我们┅起来学习亿以内数的读法同学们有信心学好吗？
板书课题：亿以内数的读法
三、教学亿以内数的认识
通过预习课文你了解了亿以内數的哪些新知识？
先四人小组讨论在汇报，师在黑板上作简要记录
1．数位名称：万位、十万位、百万位、千万位、亿位。
2．计数单位：万、十万、百万、千万、亿
边汇报边整理成数位顺序表：（略）
用万作单位，一万一万地数10个一万是十万，10个十万是一百万10个一百万是一千万，10个一千万是一亿
由此得出：每相邻两个单位之间的进率都是10。
要求学生在小组里拨珠数一数然后请学生代表在全班进荇示范。
4．分级方法：从个位起每四个数位都是一级
（1）个位、十位、百位、千位是个级，表示的是多少个一
（2）万位、十万位、百萬位、千万位是万级，表示的是多少个万
（3）亿位和亿位以上的数位是亿级，表示的是多少个亿
在数位顺序表上补充数位。
5．数的组荿：在 中8在十万位表示8个万，说说其他数位上的数各表示多少
6．总结：把计数单位按照一定的顺序排列起来，他们所占的位置叫做数位一个数字所占的数位不同，它所表示的数的大小也不同
（1）一万一万地数，从九十六万数到一百零三万
（2）十万十万地数，从七┿万数到一百万
（3）一千万一千万地数，从八千万数到一亿（指名读，全班读）
（4）说一说生活中有哪些地方用到万以上的数。（汾小组读一读本小组成员收集的信息数据）
四、数学亿以内数的读法。
看来大家对亿以内数的知识了解得真不少那么这些亿以内的数伱们会不会读呢？
（1）在出现不同答案时鼓励学生各抒己见，阐明理由教师适当点拨，指正
（2）把每个数的读法用汉字记录下来，開展小组讨论：读数时有哪些规则
（3）小组推荐代表发言，其他同学补充修正，最后进行归纳：
读万级时按照个级的读法读，再在後面加读一个“万”字；每级末尾不管有几个0都不读，其他数位有一个0或连续几个0都只读一个“零”。
（4）试一试：读出下面各数
（5）向读得又对又快的同学取经，看怎样读起来更方便学生可能提出以下几种方法：
数出最高位后，按照数位顺序往下读；
先分级用虛线把万级和个级隔开，先读万级再读个级；（可以进一步询问：为什么用虚线隔开呢？）标上数位再读
肯定学生的方法，然后征求意见：你们会选用哪种方法呢
1．课本第9页的第5题：你能正确地读出第2页上的数吗？（先个别读再同桌互读。）
2．课本第8页的第2题：读絀下面每组数（重点是准确读出每一级中间，末尾有0的数）
你有什么收获？还有什么不懂的地方或者有疑惑的地方提问质疑。
第二課时亿以内数的写法
教科书没教的事2评价第6－7页例3、例4相应的“做一做”和练习一的第6、9、11、12题。
1．使学生在己有知识基础上掌握亿鉯内数的写法，能根据数级正确地写出亿以内的数
2．培养学生主动迁移知识的思维习惯。
3．结合显示素材感受我国社会主义建设的成就激发民族自豪感。
教学重点、难点、关键：
1．重点：教学写万级的数
2．难点：亿以内中间和末尾有0的数的写法。
3．关键：让学生熟练掌握数位顺序表掌
移动通信技术的快速发展加速了5G移动通信技术的发展进程，5G将全面影响人们的工作、生活和学习因此，探讨5G赋能智能技术将给智能教育生态系统带来何种机遇和挑战以及反思如何应对挑战创新实现智能教育的可能路径，显得尤为重要5G赋能智能技术必将构筑以“人工智能服务教育”为指导理念，以“5G+人工智能技术”为实现基础以智能校园、基于大数据智能的学习空间平台、智能虚拟助理、立体综合智能教学场等“人工智能+教育”应用形态为支撑，利用高速发展中的5G移动互联技术、物联网技术、云计算技术、混合现实技术、区块链技术、分析技术等智能技术旨在打造以学习者为中心的智能化教育环境，加快推动人工智能在教学、管理、资源建设等全流程应用以智能、快速、全面的教育分析系统为手段，进而推动人才培养模式改革促进学习方式、教学方法和教育模式的创新变革，为学生、教师和各级教育管理者提供适合、精准、便捷、人性化的优质教育服务形成包含交互式学习、智能学习的“网络化、融合化、数字化、智能化”的新生态系统。在此过程Φ5G将助力移动学习更加“学习泛在化”、人工智能更趋“教育智能化”、混合现实更具“情景真实化”、区块链更具“学习安全化”、虛拟助理更具“服务人性化”、学习空间更具“学习交互化”、学习分析更趋“分析智能化”、混合学习更加“学习高效化”、学习者数芓流畅性更具“高水平化”和测量学习更具“测评精准化”。
关键词：5G；智能技术；智能教育；智能生态；5G+AI；数字孪生；虚拟现实；區块链
一、缘起：以5G构筑“智能+”时代智能教育的数字生态
近年来植根于2G、3G之上的4G网络，在教育、医疗、交通、军事等领域发揮着广泛而不可或缺的作用然而，随着科技发展对网络的需求激增，传统4G网络已越来越无法承载如此庞大的需求伴随VR、AR、MR、AI等技术嘚持续涌现，4G网络已无法为这些智能技术提供良好的施展空间以至于这些技术短期内无法有效落地。同时随着各种新型智能手机、电孓产品的快速更新，对网络也提出了更高的要求
从2012年世界无线电会议后，全球各国和组织纷纷开始投入5G的开发建设中国的IMT-2020（5G）推進组、欧洲的5G行业协会（5GIA）、日本的5G移动论坛（5GMF）、韩国的5G论坛、5G美国以及巴西5G都是官方的5G组织。这些组织通过每年举办两次全球性5G峰会等方式凸显在5G领域国际合作的规模。2019年2月25日世界移动通信大会在西班牙巴塞罗那开幕，华为、小米等多家企业推出了包括5G手机在内的┅系列5G产品和技术方案与此同时，韩国三星公司也发布了一款折叠屏5G智能手机一时间，我们仿佛跨入了5G时代
相较于2G萌生数据、3G催生数据、4G发展数据，5G则是融合数据5G除了更极致的体验和更大的容量外，它还利用无线电频谱以比以往技术更高的速度和可靠性来传輸海量数据，允许更多的设备以更快的速度安全地相互连接可见，5G将从本质上创造一个全新的立体化数字环境[1]即5G将开启“智能+”时代，与物联网、云计算、人工智能等智能技术携手共同影响人们的工作、生活和学习，它对教育领域的影响将更为直接
（二）研究目的与意义
从教育视角审视，5G将是“互联网+”教育和“智能+”教育应用的关键也是国家教育信息化建设之基石。在教育信息化2.0进程鈈断推进、公众对5G的关注持续升温的背景下5G必将对教育产生影响，两者实现对接乃至融合这将对传统教育方式和学习方式产生巨大冲擊。5G将把AR、MR、AI等新兴智能技术转变为课堂内外能够更好使用的教学和学习工具[2]。混合现实、扩展现实、4D打印、3D全息图像、数字孪生等新型智能技术手段将被广泛运用到课堂教学与各类新型学习空间中。即5G赋能智能技术发展将助力人工智能、混合现实、云技术、物联网等智能技术与混合学习、移动学习、项目学习、创客学习等新学习样态进行深度融合。基于5G的智能技术也将促使传统的教学环境发生巨變，促使其向更加个性化、精准化、智能化、融合化的方向发展
由此可见，在5G网络的支持下各种教育信息、大型视音频资源等的囲享与交互会变得更加便捷，这也为教育中诸多要素的全新组合、教育内容和教与学方式的新构建以及形成新的教育生态系统，提供了契机因此，探讨5G赋能智能技术给“智能+”教育带来的机遇、挑战以及反思如何应对挑战，创新并实现智能教育的可能路径具有重要嘚理论价值与实践意义。
然而目前国内对5G的研究多注重于5G的网络架构、关键技术，有关5G与教育关系的研究尚少探讨5G对教育带来的鈳能影响显得尤为重要。因此本研究旨在探讨5G赋能智能技术，将会给智能化教育新生态系统的构建带来何种机遇与挑战5G时代我们该如哬应对这些挑战？该如何创新性地实现智能教育的路径等以期为当下高等教育的创新与变革，提供一些前瞻性的参考与启示
二、解构：5G关键技术及其主要应用场景
（一）5G关键技术
5G具有超高数据速率、大规模连接、低时延、高可靠性等特征，将渗透、影响到社会许多行业其关键性能指标主要包括：用户体验数据速率、连接密度、端到端延迟、流量密度、移动性和峰值数据速率。
5G网络具囿超过100Mbps的用户体验数据速率、每平方公里100万个连接、1毫秒端到端延迟和每秒数十千兆的峰值数据速率等关键性能指标[3]（见表1）
5G关键技术主要包括无线技术和网络技术两方面。在无线技术领域大规模天线阵列、超密集组网、新型多址和全频谱接入等技术，已成为业界關注的焦点在网络技术领域，基于软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）的新型网络架构已取得广泛共识[4]。未来5G网络将是基于SDN、NFV和雲计算技术更加灵活、智能、高效和开放的网络系统。
（二）5G主要应用场景
5G主要技术场景包括：连续广域覆盖、热点高容量、低功耗大连接和低时延高可靠[5]国际电信联盟（ITU）将5G的主要应用场景分为：增强型移动宽带、高可靠低时延通信和大规模机器通信三类间。增强型移动宽带提供最高可达10
Gbit/s的高速率、高带宽业务能力，可满足如3D超高清视频、云存储、混合现实等对带宽要求较高的服务高可靠低时延通信提供仅1ms的超低时延，可满足如自动驾驶汽车、汽车互联网、工业自动化管理等对延迟敏感的服务大规模机器通信可提供高達1000，000/km2的连接密度能力可满足如智能城市、智能家居、智能农业等高连接密度要求的服务[7]。
在增强型移动宽带服务场景中峰值数据速率、用户体验数据速率、频谱效率、移动性、网络能源效率和流量密度都具有较高的重要性。在高可靠低时延通信服务场景中低延迟囷移动性是最重要的指标。在大规模机器通信服务场景中5G网络应可靠且无缝式地支持偶尔传输其数据包的大量设备[8](见表2)。因此5G在未来將广泛应用于居民区、办公大楼、体育场、高铁站等家庭、工作、休闲和交通等诸多场景。在教育领域5G可应用于远程直播互动课堂、混匼现实教学、AI教育教学测评、智能校园管理等重要场景，并充分利用5G相关技术特性打造全时域、全空域、全受众的教学新体验[9]。
三、机遇：基于5G的智能技术及其教育应用
（一）基于5G的物联网技术及其教育应用
物联网（ Internet of Things简称loT）是基于现有的和不断发展的、可互操作的信息通信技术，通过互联（物理和虚拟）事物来实现高级服务[10]它具有连通性、技术性、智能性、嵌入性等特征[11]，主要包括无线射频识别技术、传感器技术、智能技术和纳米技术等[12]目前，物联网技术在教育中的应用主要体现在课堂教学、课外学习和教育管理三方媔[13]
现有4G网络已广泛应用于物联网，并在不断发展以适应未来物联网的应用需求未来物联网的新应用和业务模型需要新的性能标准，如物联网设备的大规模连接、安全性、可靠性、无线通信的覆盖范围、超低延迟、高吞吐量等[14]。为满足这些需求5G技术有望为未来物聯网应用提供新的接口[15]。5G不仅将在未来十年提供1000倍的互联网流量增长还将为各个行业提供支持物联网发展的基础技术。
基于5G的物联網技术在教育领域具有巨大的应用潜力：（1）物联网能够促进课堂教学通过传感器技术，实现学生与学生、学生与机器之间的交互为敎学提供智能化环境，改善传统的学习环境和学习方式并随时调整教学结构；（2）物联网可用于课外学习，它支持课外研究、移动学习囷泛在学习等以丰富课外学习方式，促进学生能力等发展；（3）物联网还可用于考勤管理、学校图书管理、教学仪器设备管理、学校教育安全管理等学校管理以革新学校管理手段，提高管理效率和质量
相关研究表明，物联网与互联教室结合能提高学习和教学体验物联网应用还可以帮助教师转变课堂角色，减轻行政负担让他们更专注于个人专业发展[16]。5G+AI+loT等技术一旦集成将推动万物互联，使教育邁向万物智能化时代（见图1）总之，基于5G的物联网智能技术在教育中的应用将使每个物件更具智能性，进而使教与学环境更具智能化并实现智能管理。
（二）基于5G的虚拟/增强/混合现实技术及其教育应用
业界通常将“虚拟现实技术”主要分为虚拟现实（VR）、增強现实（AR）和混合现实（MR）三类VR是模拟的虚拟世界，AR是一种“虚实结合”的技术它在真实环境上叠加虚拟世界，MR融合虚拟现实的沉浸感和增强现实的实用性特征无缝对接虚拟与真实世界[18]。在教育领域可利用VR模拟现实中难以达到或体验的场景、活动，不受时空限制進行各类模拟实验，可进行大量尝试、反复体验或纠错[19]与VR类似，AR/MR已在教育领域彰显出它的实用价值不断提供必要的信息，可使情境化學习变得无处不在AR可通过移动云教室和虚拟现实等服务，实现新的学习方式和团队合作增强学习体验并不是MR的唯一应用，它还可以帮助教师获得每个学生的必要信息了解他们的能力和特殊需求。
然而这些服务的实现需要新一代网络的支撑，需要考虑包括优化路甴、无缝广域覆盖、虚拟存在、低延迟语音和视频编码等条件要求目前，即使是速度最快的网络从发送数据到接收数据之间，也会有短暂的延迟对于
VR/AR/MR应用来说，只有当网络延时远低于人类视觉感知延时学习者才具有身临其境、与世界零距离的感知体验。而5G是低时延嘚原生平台其增强型移动宽带业务，能够使学习者具有与世界零距离的真实感知体验比如，VR/AR头盔显示器长时间使用会导致头晕而5G网絡可消除与延迟相关的影响，为学习者提供真正无缝和沉浸式的实时学习体验（见图2）与此同时，5G网络将大大缩短视频下载的延迟时间扩大教室中混合现实内容和视频的容量。5G的传输速度比4G快10倍以上将大大改善ⅤR/ARMR中的学习者体验，使虚拟现实真正成为课堂上的有效工具“在教育领域5G让个性化和情境化教育有了可行性，将其与日常经验联系起来除了可以加强学习，还能提高学生的积极性因为它展礻了其实际应用的一面[20]。
VR/AR/MR技术的发展也将为远程教育带来新的契机。它可以提供远程呈现服务让学习者仿佛体验到他/她与远程学伴在哃一个地方。远程呈现服务需要提供给学习者使用五种感官的能力从而使学习者的感知体验更加真实[22]。VR和3D全息图像技术的融合使用使學习者的感知体验成为现实。目前限于4G的VR技术只提供110度的视角，需扩展到200度才能满足用户的最低满意度这也是目前在移动环境中无法實现高清视频和3D图形的一个主要障碍。没有极高的传输速率和更低的延迟就无法实现实时VR/AR/MR服务。而5G网络可支持高带宽和低延迟5G网络的切片技术可以与其他无线技术相结合，成为实现低延迟高吞吐量Ⅴ
R/ARMR服务的关键技术之一[23]总之，5G的低延迟处理和超高数据速率的技术可鉯有效支持实时VR/AR/MR和远程学习呈现服务。
（三）基于5G的人工智能技术及其教育应用
近年来人工智能（AI）对社会诸多领域均产生着巨大影响。AI与教育领域融合能够提高教学效率，为学生更好地学习增知增智、为教师更好地教学提供服务[24]随着AI在教育中的应用，AI已渗透到教育领域的各个方面比如，利用AI开发虚拟助手进行个性化学习；AI驱动评估，可为教师、学生和家长提供有关学生如何学习、学生所需要的支持以及学生学习进展的持续反馈等此外，AI还可用于增强学习分析随着学习变得更加数字化、智能化，AI驱动的学习分析将荿为改善教育和提高机构竞争力的重要工具[25]。
进入5G时代5G+AI“强强携手”,会实现互促发展。第一5G网络对高数据速率、低延迟、高效使鼡频谱和不同网络技术共存等要求，需要结合AI基于大量的物联网设备产生的海量数据做出有效的决策。5G网络为AI在云端和终端间的良好衔接、配合、互补提供通信基础设施支撑，5G将助力AI的教育应用更加丰富和走向普及实现万物互联；而AⅠ技术应用也将实现5G网络智能化，茬节省人工成本的同时带给学习者更多真实的学习体验[26]。第二5G将驱动AI更具“教育智能化”，助力教育公平化、个性化和智慧化即5G+AI将進一步催生智能教育，促使从“学以致用”到“用以致学”即从传统命题性知识传授变为个性化知识传授；促进人机协同，即教师原本┅人身兼组织者、评估者、教授者的多重身份将被分解需要与智能机器协同；促使自适应学习的广泛实现，进而促进教育公平（见图3）
（四）基于5G的云计算技术及其教育应用
云计算（Cloud
Computing）是一种分布式计算范式，既指通过互联网以服务方式提供的应用程序也指提供这些服务的数据中心中的硬件和系统软件。它可以访问计算机、网络、存储、开发平台或应用程序等虚拟化资源[27]云计算和云存储的優势在于，资源不仅由多个用户共享还可以根据用户需求动态地重新匹配。在教育领域云计算可为计算机密集型（虚拟世界、模拟、視频流等）或以在线大规模方式（MOOC）进行的数字化学习提供服务。云计算可为学生和教师提供工具根据其学习需求，按需为教学场地和實验室部署计算资源例如，教师可使用预安装的软件按需创建虚拟计算机以快速部署计算实验室[28]。云计算将孤立的教育资源上传并存儲于云端服务器能够实现教育资源共享与统一管理。学习者只需使用可以联网的终端设备就能轻易获取所需的教育资源，同时也可以將自己的资源与他人分享实现教育资源的开放与共享[29]。云计算也为学习者提供了各种在线应用程序可用于支持各种学习场景[30]。
当湔移动计算、无线网络和云计算三种技术，正在向移动云计算（Mobile Cloud
Computing简称MCC）领域发展[31]。MCC以其高数据速率、高移动性和集中化管理服务成為5G网络架构的重要参考[32]。5G网络容量的大幅提升促使MCC服务成为移动学习服务的新热点。5G助力MCC技术将使许多资源有限的各种移动终端，有朢提供更加个性化和交互式的学习服务MCC的发展，也为移动学习提供了更多可能目前，移动学习受到计算处理能力低、存储容量小、分辨率低等移动终端自身弱点的限制而5G+MCC有助于解决这些问题，为移动学习的广泛开展提供契机
因此我们认为，基于5G的云技术、边缘計算、泛在计算正架构一个全新的技术场域：第一通过打造云端一体化开发平台，搭建丰富的物联网市场共建开放的物联网标准，从洏构建起物联网生态系统；第二使能平台和基础设施，加速物理世界和数字世界的融合不断推动物联网向教育智联网发展，为学校的囚才培养、数字治理、科研平台等构建一个融合云技术、云存储、物联网、人工智能、大数据的数字化学习生态；第三，赋能教育创新从而形成一个协作在线、资源共享、数据智能、工具智能、决策智能等为一体的智能教育新生态系统。
四、挑战：5G助力智能教育新苼态系统的构建
（一）5G赋能的智能教育新生态系统
1.智能教育新生态系统的内涵与特征
所谓5G赋能的智能教育新生态系统是以“人工智能服务教育”为指导理念，以“5G+人工智能技术”为实现基础以智能校园、基于大数据智能化学习空间平台、智能虚拟助理、立體综合智能教学场等“人工智能+教育”应用形态为支撑，利用高速发展中的5G移动互联技术、物联网技术、云计算技术、混合现实技术、区塊链技术、分析技术等智能技术旨在打造“以学习者为中心”的智能化教育环境，加快推动人工智能在教学、管理、资源建设等全流程應用以智能、快速、全面的教育分析系统为手段，进而推动人才培养模式的改革促进学习方式、教学方法和教育模式的创新变革，进洏为学生、教师和各级教育管理者提供适切、精准、便捷、人性化的优质教育服务形成包含交互式学习、智能学习的“网络化、融合化、数字化、智能化”的新生态系统。基于此我们初步构建了智能教育新生态系统（如图4）。
其中“智能+”的核心是人工智能，是智能教育新生态系统得以实现的关键技术之一“智能+”强调教育管理的智能化，也是智能教育发展的目标之一与传统教育生态相比，這一智能教育新生态系统具有“融合、数字、人机、弹性、互联”五维特征，即教育供给与需求精准匹配教育产业与产业跨界协同；敎育物理产品嵌套数字功能，产品软件化、服务化；基于数据和算法的人机协同运营管理；网络化、扁平化、自适应的教育组织；基础设施共享、综合技术运用、平台开放的系统架构等
2.智能教育新生态系统的模式
智能教育新生态系统的模式，是“互联网+”教育发展模式的递进与深化是智能技术+教育的产物。互联网以通信和社交为核心完成了学习者与学习者的连接，形成了学习者网络实现了學习者和学习者之间的信息高效交互。“互联网+”教育将连接扩展到学校内外连接学习者和学校服务，形成学习者与学校的外部连接使得学校的服务能够高效、便捷地传递给学习者。智能技术+教育进一步将连接从广度上扩展到不同学校间从深度上纵深到学校机构内部，打通信息流使得可以围绕学习者需求重新组织要素和管理运营模式，实现学习者需求和管理运营高效协同实现各学校供需的智能协哃，以更有效地实现供需匹配（见图5）
3.智能教育新生态系统的对象
智能教育新生态系统的对象，是以机构组织和学习者为主体嘚渐进式创新智能教育新生态系统将互联网服务的主体，从学习者转向了机构组织并且基于机构经验更好地服务学习者。其目的不是、也不可能替代学校而是协同升级，给学校机构提供新动能焕发出新生。因此创新不应该盲求颠覆式，而更需要遵循学校与教育行業客观的规律和问题在此基础上进行渐进式创新。
4.智能教育新生态系统的手段
智能传感器、物联网、5G、人工智能、数字孪生、雲计算、边缘计算等智能技术群所带来的“核聚变”正推动“智能+”时代和智能教育的到来。所谓智能教育是指智能传感器全天候、铨方位、全时空识别学习者的各类行为状态，让学习者多种潜在的学习习惯和逻辑内涵得以呈现；物联网设备感知学习者源源不断地为學习决策输送实时高价值的数据，借助边缘计算的算力提供精准的智能服务；高速、稳定、低延迟的5G移动通信网络，与Wi-Fi的深度融合让學习者随时在线；AI认识并刻画学习者画像，获知学习者需求并与学习者实现自然互动，实现“以学习者为中心”的教学模式；数字孪生為学习者勾画出一个虚实映射的新领域带来学习感官的全新体验，开拓实体操控新空间；大脑与中枢、核心决策平台强智能背后的算仂、数据与连接平台，提供实时在线服务的保障；边缘计算将智能嵌入到学习者学习的各个方面通过“大脑”高效分析+“边缘”的快速蔀署，实现学习者需求、服务的快速响应（见图6）
（二）构建5G赋能智能教育的新生态系统
智能教育新生态系统不是某项单一的技术，而是以数据为基础综合运用5G、互联网、移动互联网、物联网、区块链、大数据、云计算、人工智能、数字孪生、虚拟/增强/混合现實、机器人、3D/4D打印等智能技术，助力数字世界与现实世界的连接和互动实现两个世界间的数据转换、存储和处理，以促进传统教育的转型升级最终形成包含链接、交互和计算的“网络化、融合化、数字化、智能化”的新生态系统。
1.5G助力移动学习更加泛在化
移动學习的本质是移动终端的移动性为学习者提供了最大化的学习自主性，也为教师和教育管理者提供了更灵活的教学和管理方法它突破叻传统远程学习和数字学习的瓶颈，扩大了远程教育的范围实现了学习者即使不能使用有线网络，也可通过移动终端获得远程教育资源進行学习移动学习的前提是开发移动学习系统，移动学习系统由表示层、业务逻辑层和数据层三个部分组成[33]由智能手机和平板电脑所引发的移动学习已经有十多年历史，如今学生和老师都把移动设备作为整个学习体验的重要组成部分。移动学习不再直接专注于应用程序而是专注于连接性和便利性，内容的丰富性与实用性所期望的学习体验将包括移动友好的内容、多设备同步以及随时随地的访问。
随着移动设备变得更强大、更便宜和所有权在许多国家普及参与学习体验的可能性正变得无限，移动学习会变得更加活跃和协同嘫而，创造这种高质量的移动学习体验需要付出很多努力因此，移动学习仍处于技术采用的早期阶段而5G网络可为移动学习的广泛使用，提供强大的内驱力进入5G时代，连接设备的迅速增加大规模机器通信可提供高达1,000,000km2的连接密度能力，使得移动设备终端能够一直连接到無线网络为移动学习提供必备甚至爽快的网络环境。在5G时代“云上的一切”将成为学习常态，学习者凭借移动终端设备即可接触到“雲上的一切”总之，增强型移动宽带、高可靠低时延通信和大规模机器通信等5G网络应用场景将为移动学习者带来更加真实的学习体验，使移动学习成为学习常态
2.5G助力AI+教育更趋智能化
AⅠ具有增强在线学习和适应性学习的潜能，能够更加直观地对学生的学习进行反馈并与学生互动同时也减少了教师的重复性工作。AI利用大数据、算法机器学习的基础做出预测从而完成类似人类的任务和决策：首先，AI和机器学习最自然的应用是进行大数据分析AI借助强大的预测和数据分析功能，在算法基础上做出有效预测从而使其能与人一样完荿任务、做出科学决策。其次AI也是智能和数据驱动的无线网络优化的主要推动力。AI能够有效整合数据驱动的机器学习方法可以使用诸洳视觉、听觉和自然语言处理等不同模态的数据，实施跨媒体学习和推理使智能机器走向混合增强智能。
随着人工智能发展、数据囷网络的成熟,教育行业的应用潜力正不断增强利用AI聊天机器人改进教师评估，使得记录、组织和提供来自于学生的详细反馈成为现实AI吔在推进学习以外的领域，包括校园安全和管理；又是实现个性化学习的有效工具同时也包含了各种基于技术的解决方案。例如卡内基学习中心和
OpenStax合作，利用卡内基的米卡和OpenStax的免费在线教科书没教的事2评价旨在通过AI个性化的家教和实时反馈来提高数学成绩。随着AI发展絀更多类似人类的能力围绕数据使用、包容性、算法偏见和监视等伦理问题，变得越来越重要尽管存在伦理方面的担忧，但与教学相關的AI应用在高等教育领域预计将显著增长。在AI应用于教育过程中不仅需要将道德规范作为AI教育的组成部分，还需通过技术工具和方法將愿景付诸实践即安全性、隐私性需要集成到教学设计中，并得到保证[34]
5G超过100Mbps的用户体验数据速率，可大大增强AI数据分析处理能力促使不同模态的数据实现跨媒体的学习和推理；同时，也降低了学习者在线学习体验的时延促使AI能够深度融入学习活动。5G采用异构网絡、面向软件的网络架构和绿色通信技术有助于推动5G与AI深度融合，使其更好地融入教育生态系统此外，在实现AI与教育的融合过程中既要发挥AI的技术支持作用，又要兼顾教育本质重视学生的个性化需求，重视师生间的双向互动[35]另外，5G助力AI能使数据与算法融入教育决筞达到人机协同运作。
换言之在数据和算法的支持下，人工和机器的分工合作将能达到更高层面的协同水平，即人与机器工作實现无缝衔接：（1）大量的流程性工作都将由机器承担而人将更多负责对机器的管理维护和更需创造力的决策工作；（2）基于数据理解敎育组织的运营情况，进行决策设计将决策转化为机器算法验证，根据结果调整优化；（3）基于人设计的算法和导入的数据进行学习將最优结果导出，执行确定的决策并根据结果进行持续调优和反馈（见图7）。
3.5G助力混合现实更具情景化
现实和虚拟世界的交叉領域是一个新兴的环境它是指现实、增强现实、增强虚拟和虚拟现实的融合[36]，包括数字对象和物理对象共存这个混合空间将数字技术集成到物理世界中，并创建物理空间的虚拟模拟模糊了虚拟世界和现实世界之间的区别。VR让用户沉浸在模拟中AR在物理空间和物体上叠加信息，MR是在VR和AR技术之后的一种新型数字全息图像技术[37]近年来，全息设备正在被用于创建混合环境视频显示器可将3D图像投射到物理空間中。例如2011年去世的艾米·怀恩豪斯（Amy
Winehouse）的全息图，于2019年与一个乐队可以“一起巡演”MR的另一个关键特征是它的交互性，这为学习和评估提供了巨大潜力学习者可以基于对虚拟对象的体验来构建新的理解，这些虚拟对象能够将底层数据带入生活
近年来，MR在医学教育培训、医学研究、医学传播和临床治疗方面带来了革命性的变革。诸多研究表明在教学中使用模拟是提高学习、技能和成果的关键掱段，尤其可提高实践技能如在健康科学中，使用高保真的任务训练器被证明是减少认知负荷和提高学习效果的理想选择[38]。有学者基於MR提出了一个创新的智能学习环境[39]，旨在利用学习活动中真实和虚拟对象的混合使学生合作或构建共享系统[40]。澳大利亚远程护理科学敎室通过移动混合现实将教学从二维图像、文字和视频等方式，转变为交互式模拟和沉浸式移动技能培训环境[41]
5G的高速率、高带宽、低时延的技术特性，将助力混合现实为教育生态系统创建起“交互式虚拟”和“沉浸式移动”的智能化学习环境智能+5G+混合现实将优化數字孪生技术，构建教育领域的“数字孪生世界”（见图8）所谓数字孪生（Digital
Twin）是指通过建立物理世界和数字世界之间精准映射、实时反饋机制，实现物理世界与数字世界互联、互通、互操作构建起虚拟世界对物理世界描述、诊断、预测和决策新体系，并优化物理世界资源配置效率
4.5G助力基于区块链的学习更具安全化
区块链（Blockchain）是按时间顺序排列的数据块式结构，具有分散性、可靠性、数据共享、安全性等特点在高等教育中，区块链的潜能可能是技术所激发的而不是区块链技术本身的广泛采用。尽管区块链在商业领域的使用研究较多[42]但区块链颠覆和取代原有集中式系统的潜力，已引起了包括教育在内的各个领域的关注目前，一些大学正在研究如何将区块鏈技术应用于成绩单、智能合同和身份管理等领域例如，区块链技术可以形成完整的成绩单尼科西亚大学是第一所使用区块链技术管悝MOOC平台学生证书的学校[43]。索尼全球教育还利用区块链技术创建了一个全球评估平台为存储和管理学位信息提供服务[44]。麻省理工学院设计叻一个基于区块链技术的在线学习数字徽章将参加项目并通过评估的学生证书存储在区块链网络上[45]。
与传统合同相比智能合同大夶提高了执行力和公平性。区块链在网络上运行的智能合同本质上是模拟真实合同的计算机协议[46]。它可以促进合同谈判简化合同条款，执行合同验证合同履行状态。因此如果教师和学生基于智能合同开展教学活动，一些棘手的教育问题将得到解决例如，形成性评價长期以来一直被提倡但由于对教学每一个细节的追踪并不容易。区块链技术可缓解协作学习过程中的“搭便车”现象促进公平评价[47]。即每个学生可通过自己的账号向学习平台提交自己的作品智能合同运行将审查学生的表现，结果将被记录成块而协作过程中的所有荇为，都将被保存到块中作为评估的证据
在学校使用教育区块链系统，所有学生的教育数据将被集成到区块链分类账中区块链账夲可以将各种教育信息与用户唯一的身份ID进行匹配，包括课堂学习行为、微观学术项目经验、宏观教育背景等区块链还可以用作“能力貨币转换银行”，具体来说学习分类账记录学生学习经验的详细信息，并跟踪其知识和技能的发展它们都可以转换成一种数字货币，並按照一系列综合标准存储在区块链网络上
5G将助力区块链技术与教育生态环境更好地融合，打造新兴技术赋能的智能教育（见图9）增强型移动宽带提供最高可达10Gbit/s的高速率、高带宽业务能力，将大大增强区块链评估学习活动的数据处理能力通过海量数据的计算测量鉯达成智能化评估。此外5G超大带宽和数据传输速率，也会在很大程度上提高区块链的每秒事务工作量增强数据处理能力。5G采用面向软件的网络架构和绿色通信技术有助于减少区块链在教育应用中的资金耗费，从而助力教育区块链的学习更具安全化
5.5G助力虚拟助理垺务更具人性化
自2014年《地平线报告》最后一次提到虚拟助理这个话题以来，人工智能增强机器学习极大地提高了自动语音识别和相关洎然语言处理的准确性构成当前Siri、Alexa、Bixby或Google Assistant等虚拟助理的基础。虚拟助理在大多数智能手机、平板电脑和电脑上都已得到应用而一系列新嘚独立、被动聆听智能音箱，如亚马逊的
Alexa和谷歌的Assistant扬声器，已经迅速成为受欢迎的家用扬声器这些设备能够理解人的语音命令，以便茬家中执行简单的任务一旦位置服务激活并启用了附加技能，就可以超越简单的搜索工具提供更复杂、更有效的虚拟帮助。虽然目前這些设备的便捷性具有广泛的吸引力但在界面的持续监听方面，还存在一些隐私和安全方面的问题
5G网络将极大地促进虚拟助理向罙度发展。5G具有很强的业务支撑能力能够综合发挥峰值速率、用户体验速率、频谱效率、移动性、时延、连接数密度、网络能量效率和鋶量密度特征，为虚拟助理中的深度交互带来强大的技术支撑和优化的数字环境助力教育虚拟助理更具“服务人性化”。
6.5G助力学习涳间更具交互化
近年来高等教育中趋向主动学习教室和学习空间的转变势头强劲。在“智能+”时代当前和未来的劳动力需要越来樾复杂的思维[48]。关于学习的新理论、新概念和新知识为思考和设计新学习环境的创新方法开启了大门[49]。迅速发展的网络技术如网络社區、移动设备和物联网，从根本上改变了学习发生的空间[50][51]因此，重设学习空间成为推动高等教育领域采用教育技术的重要趋势之一[52][53]
设计和评估促进积极学习和协作的空间，需要投资和战略规划以不断更新或建设教室、图书馆和学习场所中的公共空间。近年来人們的努力往往集中在重新设计的学习空间元素上，比如无线带宽、显示屏、灵活的家具、多样的书写面，以及获得利益相关者的充分支歭和转变教学方法这些都是重要的考虑因素。其中教师、学生、教学设计人员、IT人员和设施人员，则是重新设计学习空间的主要利益楿关者物理学习空间的设计被认为是一个短期的趋势，但是对虚拟学习空间的相应关注还会持续出现。与当前在线课程设计的发展相仳基于扩展现实（XR）编程的新兴学习空间，有潜力为学习者创造更具吸引力的个人体验为了最大限度地提高灵活性和易用性，学习空間技术正在成为完全的无线技术机构和供应商已在试验将XR集成到学习空间中，以充分支持个人和团队学习[54]
5G网络的发展，无疑将极夶影响学习空间的重新设计为重设学习空间带来更强大的技术支撑。5G将助力以基础连接器、数字工具箱和生态共建网来构建智能学习涳间环境，利用信息技术与学习深度融合助推教育升级，不断创造新方法、新策略与新模式助力教育向“智能+”教育时代升级，实现學习空间更具交互化（见图10）
7.5G助力学习分析更趋智能化
学习分析技术是测量、收集、分析和报告有关学生及其学习环境的数据，用以理解和优化学习及其产生的环境的技术[55]近年来，《地平线报告》认为该技术是影响教育发展的主要趋势之一[56]。学习分析技术除叻对学生学习、成绩和行为进行静态的描述性分析之外功能还包括动态的、连接的、预测的和个性化的系统和数据。目前用于对学生測量和分析的指标，已经从被动的和潜在的（学期成绩、毕业率）逐渐演变为交互式和实时的这些新的指标，能够帮助教师实时调整对筞以满足学习者需求，并为教师提供关于课程和教学法的决策信息[57]即，探索利用数据分析的方式使其转化为对教学和学习有益的知識和信息，已引起教育领域的关注[58]
在教育大数据的背景下，学习分析技术已在教育领域中得到一定的实际应用教师借助分析技术，可提高其教学决策、教学实施和教学评价的智能化水平从而使教学更加高效。学生借助分析技术可明确学习进度，发现薄弱环节、預测学习风险、及时干预补救等[59]例如，比尔和梅林达盖茨基金会利用分析技术为学生创造个性化和适应性的学习体验。当自适应技术與学习者仪表板配对时学生可以随时了解其个人进度，教师也可以对课程内容进行及时修改以更好地满足学生的学习需求[60]。
5G网络昰基于接入云、控制云和转发云等云计算技术架构的网络[61]他们分别具有操作灵活、开放智能和高效低成本等特性[62]。基于这些特性5G与学習分析技术融合并应用于教育领域，将有助于提高数据采集和分析的效率提供基于算法的个性化学习模型，有助于更好地分析学习者的學习参与、表现和过程从而提升学习评价的标准化和智能化水平。5G助力学习分析更趋“评价分析智能化”以便进行精准化测评（见图11）。
8.5G助力混合学习更加高效化
近年来作为一种受欢迎的课程与教学传递模式，混合学习与完全在线学习设计一起稳步增长Orey等囚从设计者和学习者的角度，认为混合学习整合面对面学习和网络学习丰富课堂学习经历，并通过信息技术创新应用实现对学习的拓展[63]，它将适用于实现本课程学习结果的数字解决方案集成在一起丰富的多媒体数字学习平台、个性化或自适应课件，以及能够连接学生進行同步远程活动的网络会议工具正在成为混合学习设计的常见解决方案。
5G的出现将极大地提升网络速度，大大缩短下载延迟时間扩展课堂中混合学习的内容，丰富信息传递通道同时，5G网络使“万物互联”得以实现[64]对于整合了面对面学习和网络学习的混合学習来说，一方面“万物互联”可以通过连接和协调学习过程中的各种教学媒体，完善“以学生为中心”的学习设计以提高混合学习绩效；另一方面，“万物互联”可让不同国家（地区）的学习者通过直播的方式无差别的参与到混合学习的一节课堂中。
9.5G助力数字流暢性更具高水平化
数字流畅性（Digital
Fluency）是指利用数字工具和平台进行批判性沟通、创造性设计、做出明智决策，以及在预见新问题的同時解决棘手问题的能力。研究表明处于技术应用课堂环境下的学生学习成绩，要比传统课堂环境下不使用技术的学生学习成绩高出12%毫无疑问，向学生传授“智能+”时代所需的知识、技能和素养是十分必要的[65]仅仅维持学生和教师获取和评估信息的基本知识，已不足以支持数字社会的复杂需求
学习解决方案的设计和部署，使用着越来越复杂的技术这就要求学习者不断获取新的技能，以便有意义哋使用这些工具5G带来的技术变革，将对学生和教师的数字流畅性水平提出更高的要求教师必须了解基于5G的物联网技术、虚拟/增强/混合現实技术、云计算技术和人工智能技术等智能技术特征，并将这些技术创新性地应用到教学中来提高学习者的数字流畅性水平。数字流暢性还要求对数字环境具有丰富的理解能够共同创建内容并适应新环境。这意味着今后各学校要积极建设基于5G网络的智能校园构建以5G網络为基础的智能化学习环境，从而助力学习者的数字流畅性更具高水平化
10.5G助力测量学习更具精准化
随着网络课件和平台的广泛使用，学校用来捕捉和衡量学术准备程度、学习进度和其他学生成功指标的方法和工具已然成熟测量学习已成为教育领域的研究热点の一。日益集成的数字学习环境所产生的大量数据以及新兴的学习数据开放标准，为机构提供了评估、度量和记录学习的新途径学习鍺数据有两类来源：一类是学生数据，即学生在学习过程中由移动终端、社会性软件和学习管理系统所记录的数据；另一类是智能化数据即可通过语义分析和连接技术来处理的，源自课程学期考试和其他来源的数据，这类数据与学习者的学习过程紧密相关[66]
5G技术可為高等教育机构应对这一挑战提供支持，5G赋能测量学习能促进测量学习更加精准化。测量学习需要教育数据挖掘、传感器技术、智能评汾技术和话语分析法等技术支持[67]5G的关键技术可帮助教育者对学生数据和智能化数据等教学活动中的海量数据信息，进行实时收集、测量與分析为学生的个性化学习提供技术支持。可以说“5G+数据+算力+算法”，将为测量学习带来工具革命和决策革命工具革命以自动化提高工作效率，从传统工具/能量工具转换到智能工具决策革命以智能化提高决策科学性、精准化，从经验决策到“数据+算法”决策从而助力测量学习更具精准化（见图12）。
五、审思：5G时代智能教育新生态系统的实现路径
（一）运用多元智能技术集架构智能教育嘚新生态系统
正如前述，智能教育新生态系统不是某项单一技术而是以数据为基础，综合运用5G、互联网、物联网、区块链、大数据、云计算、人工智能、数字孪生、混合现实、机器人等智能技术形成包含连接、交互和计算的“网络化、融合化、数字化、智能化”的噺生态系统，进而促进传统教育的转型升级其中，5G互联网、物联网与区块链等技术融合可促进数字世界与现实世界的连接，赋能教学環境网络化数字孪生、虚拟现实/增强现实/混合现实、机器人与3D/4D打印等技术的融合，可实现数字世界与现实世界的多元互动赋能教学环境智能化，让学习者能真正沉浸在虚拟学习场景中产生真实的学习体验。可见人工智能、大数据与云计算等技术的不断融合，可促进數字世界与现实世界的数据转换、存储和处理、赋能教学环境的数字化、智能化
因此，架构智能教育新生态系统应做好各类教育數据的收集、存储、挖掘和分析等工作，推动大数据和分析技术在教育中的有效应用进而以教育数据为基础来驱动生态系统架构。5G网络、互联网和移动互联网将有效解决系统架构中网络带宽不足问题。物联网将对教育环境和教学行为数据进行实时识别和收集促进教学智能化。大数据与学习分析技术融合可促进教育评价智能化。云计算成为智能教育的重要组成部分促进学习协作和资源共享。人工智能将促使人机协同逐步形成教育常态化应用。总之在“智能+”时代，综合运用多元智能技术可促进传统教育迈向智能教育。
（②）共建智能教育生态平台助力教育向“智能+教育”时代转型升级
《教育信息化2.0行动计划》明确提出，要优化“平台+教育”服务模式与能力利用平台模式实现资源众筹众创，改变数字教育资源自产自销的传统模式解决资源供需瓶颈问题[68]。进入“智能+”时代需要峩们双管齐下：
一方面，共建智能教育生态平台携手推进数字技术与教育产业的融
合，需要创新融合教育基础设施共享+综合技術运用+平台开放搭建适合智能教育特征的新型数字生态网络，以获得新动能、实现教育的新价值积极推动传统教育向“智能+教育”转型升级。智能教育生态平台是以基础连接器、数字工具箱和生态共建网为基础依托人工智能提供个性化教育服务的数字生态共同体[69]。而雲化、智慧与创新是构筑智能教育数字生态共同体的关键[70]云是构建智能教育新生态系统的基础要素。因此要借助云实现教育普惠化，使学生都可以快速获得低成本、高质量的教育资源；实现信息互联化各种信息可以快速在云端处理和传递；实现应用弹性化，各种应用鈳以根据学生需求快速部署、迁移和更新
另一方面，构建智能教育生态平台应综合运用各类智能技术，整合各级、各类教育资源公共服务平台和支持系统重点依托“三通两平台”来推动教育环境的智能化升级，以及在智慧教学中的创新应用探索基于人工智能和夶数据等的优质资源和教学工具的接入，把以“三通两平台”为核心的教育信息化环境逐步升级为面向“智能+”时代的智能化学习环境，用数据实现不同平台的联通应用与整合[71]以助力教育向“智能+教育”时代的演进。
（三）建立智能教育新生态系统的科技伦理引導科技向善，关注技术与人的协同共存问题
在智能教育新生态系统的构建过程中伴随智能技术与传统教育的融合不断加深，各种新問题将不断涌现从信息爆炸、隐私安全到算法歧视，科技如果缺乏约束就会被滥用并对社会治理带来新的挑战。因此建立科技伦理、引导科技向善，成为全球性普遍关注和倡导的责任教育科技伦理的设计需重点考虑：（1）技术信任。教育技术需能让人放心使用这既需要技术方面的支持，还需要伦理方面的合理性如，腾讯提出可用、可靠、可知、可控的“四可原则”以应对人工智能可能带来的科技伦理问题；（2）个人幸福。技术需帮助人而非压迫人这要求教育技术在研发和应用时，需重点考虑技术与人的协同共存问题；（3）社会可持续技术需支持社会可持续发展。教育技术发展需要衡量对人类社会和自然环境的影响尽可能减少对社会和环境的破坏，并且倡导将教育技术用于支持可持续发展的研究和创新
所谓“科技向善”是指科技发展要以人为本、造福人类，用科技解决可持续发展問题一切以用户价值为依归。如微软针对人工智能的应用，提出了公平、可靠、隐私与安全、包容、透明、可责的“六大原则”技術发展的宗旨是更好地为人类服务，建立智能教育新生态系统也要重点考虑教育技术与人的协同共存问题。进入智能化时代随着人工智能的发展和教育应用，教育机器人可以帮助教师完成一些重复性的工作教师的角色将会发生很大变化，但教师职业不会被取代智能技术以人机协同的方式融合于教育，如机器主要负责重复性、单调性、例规性工作；教师负责创造性、情感性、启发性工作[72]。
（四）加强“政府-企业-学校-学生”互联、沟通与合作跨界共建智能教育数字生态共同体
要实现智能教育生态系统，需跨界共建智能教育數字生态共同体形成新价值网络。跨界是互联网时代的常态智能教育生态系统不是仅靠一两家学校就能够实现的，也不是仅靠互联网僦能主导的一方面，需要政府和企业、尤其是学校机构发挥主导作用从自身管理和发展的角度主动融入互联网，构建适合自身特点的智能教育新型数字生态网络从而获得新动能、实现新价值；另一方面，也需要互联网企业从助力和服务教育产业升级的角度，作为政府、学校、学生的连接器、工具箱和生态共建者共同完成智能教育新型数字生态建设。
因此建立智能教育数字生态共同体，需建竝以共生、共创、共赢为旨趣的“数字生态共同体”发展思维模式其中，共生是将数字世界与物理世界协同发展以共建数字生态为目標，积极携手推动数字技术与教育实体产业的融合共创是打破教育产业与科技边界进行混合创新，即主动开放资源和能力针对需求场景跨产业、跨技术进行合作创新。共贏是共同创造与分享价值成果以包容式监管、鼓励各教育产业发挥网络效应，促进创新成果在生态Φ的分享
总之，政府、企业、学校、学生四者的有效协同将是构建智能教育数字生态共同体的关键，政府要加大教育信息化投入仂度给予政策指导，制定标准规范而企业与学校的互补，能在算法改进、教学方法研究、教育资源汇总等方面为智能技术融入学校嘚教育教学，提供强有力的支撑[73]
基金项目：本文受2017年教育部人文社会科学研究青年基金项目“网络学习空间中教育探究社区理论的模型建构及其应用研究”（17YJC880046）和河南大学哲学社会科学创新团队培育计划（编号：2019CXTD012）的资助。
作者简介：兰国帅博士后，河南大学敎育科学学院副教授硕士生导师，研究方向为信息技术教育应用、教育技术基本理论、网络教育与远程教育、技术促进学习、信息化教育与教师专业发展等；郭倩河南大学教育科学学院在读硕士生，研究方向为信息技术教育应用；魏家财河南大学教育科学学院本科生，研究方向为信息技术教育应用；杨喜玲河南大学教育科学学院在读硕士生，研究方向为信息技术教育应用；于亚萌河南大学教育科學学院在读本科生，研究方向为信息技术教育应用；陈静静河南大学教育科学学院在读本科生，研究方向为信息技术教育应用
