王洪江，李作錕

（華南師范大學(xué)教育信息技術(shù)學(xué)院，廣東廣州 510631）

一、引言

黨的十九大指出，新時(shí)代是“承前啟后、繼往開來、在新的歷史條件下繼續(xù)奪取中國特色社會(huì)主義偉大勝利”的時(shí)代[1]，也開啟了新時(shí)代教育發(fā)展新征程。為此，2018年4月13日，教育部印發(fā)《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》（以下簡稱《2.0行動(dòng)計(jì)劃》），要求在以人工智能、5G、AR、VR等新一代信息技術(shù)興起背景下，必須“充分激發(fā)信息技術(shù)對(duì)教育的革命性影響”“發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)，變革傳統(tǒng)模式，推進(jìn)新技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合”，從而加快實(shí)現(xiàn)2035年中國教育現(xiàn)代化目標(biāo)。

中小學(xué)教育是我國教育體系的重要組成部分，也是實(shí)現(xiàn)我國教育現(xiàn)代化目標(biāo)的重要陣地，因此必須大力發(fā)展中小學(xué)教育信息化建設(shè)，利用新興技術(shù)發(fā)展優(yōu)質(zhì)中小學(xué)基礎(chǔ)教育?！?.0行動(dòng)計(jì)劃》背景下，我國中小學(xué)教育信息化發(fā)展面臨的問題主要體現(xiàn)在智慧化教學(xué)環(huán)境建設(shè)、優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源開發(fā)、學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)以及教師專業(yè)能力發(fā)展等方面。目前已有部分中小學(xué)校正在應(yīng)用新興信息技術(shù)開展教育教學(xué)實(shí)踐。例如，華中師范大學(xué)第一附屬中學(xué)借助“5G+全息投影”技術(shù)，開展跨越福州、武漢兩地的物理公開課，大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，獲得了較好的課堂教學(xué)效果，也為其它中小學(xué)校教育信息化發(fā)展提供了實(shí)踐參照?；诖?，本文將主要探討“5G+全息投影”技術(shù)如何有效地助力中小學(xué)教育信息化新發(fā)展，嘗試為其它教育信息化理論和實(shí)踐工作拋磚引玉，以引起同行關(guān)注。

二、5G網(wǎng)絡(luò)概述及教育應(yīng)用

（一）5G網(wǎng)絡(luò)概述

表1 5G的應(yīng)用場景

世界上任何科技的發(fā)展，都是由特定的業(yè)務(wù)或者用戶需求催生的，移動(dòng)通信系統(tǒng)也不例外。隨著人類對(duì)移動(dòng)通信業(yè)務(wù)需求的不斷增長，特別是高移動(dòng)傳輸帶寬、低傳輸延時(shí)和多節(jié)點(diǎn)互聯(lián)等，出現(xiàn)了新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)—5G，全稱第五代移動(dòng)電話行動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)（或“第五代移動(dòng)通信技術(shù)”），是4G網(wǎng)絡(luò)的延伸和突破，具有更高的數(shù)據(jù)傳輸速率、超低通信延時(shí)、高密度連接、高覆蓋率、超長傳輸距離、低耗能、低成本、可靠性高等特點(diǎn)，能滿足不同場景的差異化性能需求。2015年6月，國際電信聯(lián)盟（ITU）將5G正式命名為IMT-2020，并將增強(qiáng)移動(dòng)寬帶（eMBB）、大規(guī)模機(jī)器連接（mMTC）和超高可靠超低時(shí)延通信（URLLC）界定為5G主要應(yīng)用場景[2]（如表1）。因此，5G的總體特征概括起來即用戶對(duì)技術(shù)的使用體驗(yàn)逼近了人類感知的自然捕獲[3]，終端用戶能夠始終處于聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)[4]，真正實(shí)現(xiàn)“以用戶體驗(yàn)為中心”。

（二）5G網(wǎng)絡(luò)的教育應(yīng)用

2019年6月6日，工信部正式向中國電信、中國移動(dòng)、中國聯(lián)通、中國廣電發(fā)放5G商用牌照，標(biāo)志5G大規(guī)模商用階段起步，包括教育在內(nèi)的各行各業(yè)，將在5G新時(shí)代迎來“大變革”?！?.0行動(dòng)計(jì)劃》指出“要將技術(shù)對(duì)教育的變革由外生力量轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)生力量，發(fā)揮技術(shù)對(duì)教育的全面引領(lǐng)作用”。世界各國政府和研究者都在探索最新的5G教育應(yīng)用場景，試圖以技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)下一代教育發(fā)展。

國外教育機(jī)構(gòu)和組織主要關(guān)注5G未來應(yīng)用場景，如IEEE未來網(wǎng)絡(luò)的研究方向[5]、美國Verizon公司的5G EdTech Challenge項(xiàng)目[6]、韓國的5G論壇[7]等，其中韓國的5G論壇指出未來5G的核心服務(wù)包括虛擬現(xiàn)實(shí)教育服務(wù)、雙向?qū)崟r(shí)在線教育服務(wù)、多邊教育服務(wù)和智慧教育基礎(chǔ)設(shè)施。國外學(xué)者也對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)對(duì)教育的影響進(jìn)行了探討，Adriano Baratè等[8]通過分析5G網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)特點(diǎn)，并結(jié)合5G技術(shù)在真實(shí)或人工環(huán)境中進(jìn)行的試驗(yàn)現(xiàn)狀，提出5G網(wǎng)絡(luò)將會(huì)在以下3個(gè)方面對(duì)教育產(chǎn)生影響：1.基于5G網(wǎng)絡(luò)的高帶寬和低延時(shí)的特點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)無縫交互，進(jìn)而使得遠(yuǎn)程同步學(xué)習(xí)成為可能；2.基于5G網(wǎng)絡(luò)大量的連接性支持，借助BYOD設(shè)備支持學(xué)習(xí)小組的動(dòng)態(tài)生成；3.5G網(wǎng)絡(luò)可以促進(jìn)需要高傳輸率的教育應(yīng)用的發(fā)展，比如VR或AR教育。Junghwan Lee等[9]認(rèn)為在高等教育中應(yīng)用5G網(wǎng)絡(luò)將會(huì)顯著改善VR/AR的效果，以模擬真實(shí)的學(xué)習(xí)場景加快高清多媒體環(huán)境的普及，為學(xué)生提供各種形式的內(nèi)容知識(shí)，并且5G網(wǎng)絡(luò)與AI教師相結(jié)合將使得學(xué)生的學(xué)習(xí)更具個(gè)性化。

國內(nèi)學(xué)者對(duì)5G的教育應(yīng)用研究主要從理論與實(shí)踐入手（如圖1）。

圖1 5G教育應(yīng)用云詞圖

1.理論層面

（1）5G對(duì)教育理論的延伸。李小平等探討了5G環(huán)境下教育理論的豐富與延伸，對(duì)行為主義、認(rèn)知主義等五種主要的教育理論予以再認(rèn)識(shí)[10]。

（2）利用5G網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新教育場景構(gòu)筑智慧教育新生態(tài)。蘭國帥等探討了5G賦能智能技術(shù)，將會(huì)給教育生態(tài)系統(tǒng)帶來種種機(jī)遇和挑戰(zhàn)，提出利用5G+智能技術(shù)構(gòu)筑“智能+”時(shí)代的智能教育新生態(tài)系統(tǒng)[11]；袁磊等認(rèn)為5G與教育的融合將會(huì)觸發(fā)教師、學(xué)生、學(xué)習(xí)環(huán)境、學(xué)習(xí)資源等教育場景諸多要素的變革，使得教師的教學(xué)走向智能化、學(xué)生的學(xué)習(xí)趨向自主化、學(xué)習(xí)環(huán)境日益豐富化、學(xué)習(xí)資源更加多元化[12]；趙興龍等認(rèn)為資源應(yīng)用、環(huán)境設(shè)計(jì)、課程開發(fā)、管理細(xì)分、教師培訓(xùn)、學(xué)生學(xué)習(xí)、評(píng)價(jià)優(yōu)化等將會(huì)成為5G與教育教學(xué)實(shí)踐融合創(chuàng)新的重要場景[13]。基于此，本文提出5G技術(shù)將會(huì)變革教師、學(xué)生、教育管理、教育環(huán)境及資源和教育數(shù)據(jù)這五大要素，進(jìn)而構(gòu)筑教育新生態(tài)（如圖2)。

圖2 5G構(gòu)筑教育新生態(tài)

（3）基于5G網(wǎng)絡(luò)的課堂教學(xué)模式構(gòu)建。Hanhui Lin等分析了現(xiàn)有通信技術(shù)支持下的課堂教學(xué)存在的問題，探索了5G技術(shù)支持下的課堂教學(xué)新場景。結(jié)合AR沉浸式技術(shù)、遠(yuǎn)程前置投影全息顯示、全景沉浸式視頻技術(shù)、體感教學(xué)支撐技術(shù)和8K攝像機(jī)拍攝，構(gòu)建了基于5G的課前、課中和課后的“11步”課堂教學(xué)模式并介紹了整個(gè)模型的具體操作過程[14]。

2.實(shí)踐層面

（1）依托5G網(wǎng)絡(luò)促進(jìn)教育公平。比如，廣州移動(dòng)聯(lián)合廣州市教育局、貴州畢節(jié)市教育局在兩地五所中小學(xué)同時(shí)開展“5G+智慧教育教學(xué)現(xiàn)場交流活動(dòng)”，利用5G+雙師課堂讓偏遠(yuǎn)山區(qū)的孩子用較少的成本，共享一線城市的優(yōu)質(zhì)資源，縮小地區(qū)差異、促進(jìn)教育公平[15]。

（2）利用5G網(wǎng)絡(luò)變革課堂教學(xué)。如北京周口店中心校使用5G技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)場直播教學(xué)，使得學(xué)習(xí)內(nèi)容更加生動(dòng)、形象化，增加了課堂容量，優(yōu)化了課堂教學(xué)[16]；青島嶗山區(qū)積極探索“5G+云”在教育行業(yè)的應(yīng)用，以期為學(xué)生提供遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)的教學(xué)方案[17]。另外，國內(nèi)很多企業(yè)也在不斷關(guān)注5G對(duì)教育變革的影響，比如中國移動(dòng)近期發(fā)布了《5G+智慧教育白皮書》，積極推動(dòng)國內(nèi)5G與智慧教育的發(fā)展和融合。

三、全息投影技術(shù)概述及教育應(yīng)用

（一）全息投影技術(shù)概述

全息投影技術(shù)是利用激光干涉和衍射原理，記錄并再現(xiàn)物體真實(shí)三維圖像的虛擬成像技術(shù)，本質(zhì)是全息攝影技術(shù)的逆向展示，記錄了被攝物體反射或透射光波的振幅和相位等全部信息[18]，是一種無需佩戴眼鏡的3D技術(shù)，在成像原理、觀影設(shè)備和觀影效果上區(qū)別于虛擬現(xiàn)實(shí)和裸眼3D技術(shù)[19]。全息投影技術(shù)能呈現(xiàn)立體虛擬的物質(zhì)世界，具有投影清晰、色彩逼真、三維展示、虛實(shí)結(jié)合等特征，能夠給用戶帶來極大的視覺沖擊，激發(fā)用戶求知欲，增強(qiáng)沉浸感。目前全息投影技術(shù)已經(jīng)突破了實(shí)驗(yàn)室的研究層次，已經(jīng)較廣泛地應(yīng)用于軍事、影視、模型、醫(yī)學(xué)及教育等領(lǐng)域[20]（如表2）。

表2 全息投影的應(yīng)用場景

（二）全息投影技術(shù)的教育應(yīng)用

全息投影技術(shù)在教育領(lǐng)域擁有巨大的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用空間。國外相關(guān)研究主要集中在資源、環(huán)境與教學(xué)三個(gè)層面（如圖3）。

圖3 國外全息投影的教育應(yīng)用

1.資源層面。Zebra成像系統(tǒng)將書本的內(nèi)容轉(zhuǎn)化為全息教學(xué)資源，以三維成像的方式展示建筑或硬件結(jié)構(gòu)；InPhase公司致力于研究全息存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)器以及全息存儲(chǔ)碟片，全息存儲(chǔ)相比于目前的存儲(chǔ)技術(shù)在容量、速度和可靠性等方面極具優(yōu)勢(shì)；全息展示可以將抽象的內(nèi)容具象化，將其作為可視化工具應(yīng)用于教學(xué)，可以有效吸引學(xué)生的注意力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)投入度[21]。

2.環(huán)境層面。Infinite Z公司致力于將ZSpace產(chǎn)品引入課堂，打造全息教室提高課堂教學(xué)效率；美國加州的Ostendo公司研發(fā)了全息投影芯片可以嵌入移動(dòng)設(shè)備，移動(dòng)設(shè)備結(jié)合全息資源可以打造全息移動(dòng)課堂；利用全息投影將太陽、月亮等星體呈現(xiàn)給學(xué)生，營造虛擬的環(huán)境，可以提高學(xué)生的認(rèn)知能力，這種學(xué)習(xí)方式可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)[22]。

3.教學(xué)層面。全息投影使得教育機(jī)構(gòu)能夠?yàn)閷W(xué)生提供“虛擬教師”，它超越了傳統(tǒng)的視頻會(huì)議，似乎真人呈現(xiàn)，可以與學(xué)生進(jìn)行無縫互動(dòng)[23]，為學(xué)生提供極好的遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)平臺(tái)，學(xué)生可以方便、自定步調(diào)地進(jìn)行學(xué)習(xí)[24]。國內(nèi)相關(guān)研究主要聚焦在兩個(gè)方面：

（1）從宏觀層面主要關(guān)注全息投影技術(shù)在智慧教育中的應(yīng)用研究。李佩佩等分析了全息技術(shù)在公共場合、醫(yī)學(xué)、先進(jìn)設(shè)備等領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀，從智慧學(xué)習(xí)、智慧課堂、智慧教室和智慧實(shí)驗(yàn)室等方面探討了全息技術(shù)在智慧教育中的應(yīng)用現(xiàn)狀[25]；蘇永頻將全息投影技術(shù)融入到智慧校園、智慧教室、智慧課堂、智慧實(shí)驗(yàn)室和智慧學(xué)習(xí)中去，以期促進(jìn)智慧教育的良好發(fā)展，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的教育目標(biāo)[26];周進(jìn)認(rèn)為全息技術(shù)的教育應(yīng)用是教育技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，必將對(duì)教育領(lǐng)域產(chǎn)生重要影響，但是當(dāng)前全息投影的教育應(yīng)用處于初級(jí)階段，在技術(shù)與教學(xué)兩方面依然面臨著巨大的挑戰(zhàn)[27]。

（2）從微觀層面主要是全息投影技術(shù)在課堂教學(xué)中的具體應(yīng)用。比如，全息素材在教學(xué)中的應(yīng)用、教師在異地課堂的全息呈現(xiàn)等都表明全息投影滲透于課堂教學(xué)過程中，將是課堂教學(xué)模式創(chuàng)新的必然趨勢(shì)。

四、“5G+全息投影”助力中小學(xué)教育信息化新發(fā)展

全息投影技術(shù)最大的特點(diǎn)就是可以給學(xué)習(xí)者提供一種全息的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，營造一種虛實(shí)結(jié)合的環(huán)境。對(duì)于VR/AR/MR應(yīng)用來說，只有當(dāng)網(wǎng)絡(luò)延時(shí)遠(yuǎn)低于人類視覺感知延時(shí)，學(xué)習(xí)者才具有身臨其境、與世界零距離的感知體驗(yàn)。5G是低時(shí)延的原生平臺(tái)，可以使學(xué)習(xí)者體驗(yàn)到與世界零距離的真實(shí)感知，5G的發(fā)展為全息畫面的展現(xiàn)插上了“翅膀”。當(dāng)前無論是雅禮中學(xué)高二年級(jí)的“5G+全息投影”教學(xué)課，還是華中師范大學(xué)第一附屬中學(xué)借助“5G網(wǎng)絡(luò)+全息投影”技術(shù)的物理公開課，都證明了“5G+全息投影”將對(duì)中小學(xué)教育產(chǎn)生巨大變革、帶來全新的發(fā)展機(jī)遇。

《2.0行動(dòng)計(jì)劃》的頒布是新時(shí)代信息技術(shù)變革教育的關(guān)鍵歷史躍遷[28]。教育信息化2.0要以教育信息化全面推動(dòng)教育現(xiàn)代化，開啟智能時(shí)代教育的新征程[29]。為此，需要緊緊抓住教育信息化發(fā)展的關(guān)鍵要素和主要環(huán)節(jié)，廣東省教育廳副廳長王創(chuàng)為加快教育信息化發(fā)展，提出了“新學(xué)校、新課程、新課堂、新教師、新學(xué)生、新家長、新評(píng)價(jià)、新治理”這八大新形態(tài)[30]。由此，結(jié)合5G以及全息投影的技術(shù)內(nèi)涵與特點(diǎn)，提出“5G+全息投影”將會(huì)在新環(huán)境、新課程、新教師、新服務(wù)四個(gè)方面推動(dòng)中小學(xué)教育信息化發(fā)展。

（一）新環(huán)境

近年來，教學(xué)環(huán)境的建設(shè)一直是教育信息化發(fā)展重點(diǎn)探索的領(lǐng)域，《2.0行動(dòng)計(jì)劃》指出“利用智能技術(shù)探索泛在、靈活、智能的教育教學(xué)新環(huán)境建設(shè)與應(yīng)用模式”。為此，本文主要探討“5G+全息投影”在營造全新的遠(yuǎn)程教學(xué)環(huán)境及線下學(xué)習(xí)環(huán)境（校園、教室、實(shí)驗(yàn)室）的價(jià)值所在。

1.全新的遠(yuǎn)程教學(xué)環(huán)境

超遠(yuǎn)距離視頻雙向傳輸一直是亟待解決的技術(shù)問題，學(xué)生只能通過視頻去聽老師講課，無法感受到老師親臨現(xiàn)場的感覺，聽課效果比起實(shí)體課堂有較大的差距?！?G+全息投影”技術(shù)能夠彌補(bǔ)這一不足，以“真實(shí)再現(xiàn)、自然交互、全息場景”教學(xué)可以打破時(shí)間和地域限制，使教學(xué)形式更具先進(jìn)性和互動(dòng)性，打破傳統(tǒng)視頻學(xué)習(xí)“滿堂灌”“我講你聽”枯燥的學(xué)習(xí)模式，實(shí)現(xiàn)教師“分身”，打造異地同步課堂、雙師課堂；同時(shí)利用全息投影的3D展示，將教師的形象投影到遠(yuǎn)程課堂，給學(xué)習(xí)者身臨其境之感，真實(shí)場景與虛擬場景共同促進(jìn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)（如圖4）。

圖4 全新的遠(yuǎn)程教學(xué)環(huán)境

2.全新的線下學(xué)習(xí)環(huán)境（校園，教室，實(shí)驗(yàn)室）

校園、教室、實(shí)驗(yàn)室是典型的教學(xué)場景，全新的、與技術(shù)深度融合的環(huán)境是智慧教育的內(nèi)在需求，是教育信息化發(fā)展的必然選擇?！?G+全息投影”應(yīng)用于校園建設(shè)，有助于實(shí)現(xiàn)校園信息的全息展示，高速率的信息傳輸可以支持信息的實(shí)時(shí)交互。學(xué)校可以將該技術(shù)應(yīng)用到學(xué)校宣傳、漫游當(dāng)中，通過采集校園環(huán)境，讓學(xué)生在不使用任何穿戴設(shè)備的前提下，實(shí)現(xiàn)對(duì)校園的360度自動(dòng)漫游，從而了解學(xué)校的教學(xué)氛圍、文化等[31]，主力打造智慧化校園；此外，將“5G+全息投影”應(yīng)用于教室或?qū)嶒?yàn)室建設(shè)，也可以發(fā)揮它的價(jià)值，例如：全息座椅的使用，能夠營造虛實(shí)結(jié)合的學(xué)習(xí)環(huán)境，將難以展示的教學(xué)內(nèi)容或?qū)嶒?yàn)步驟形象化，增強(qiáng)學(xué)生的感性體驗(yàn)，降低實(shí)操所帶來的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也便于教師收集學(xué)生的學(xué)習(xí)信息、掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況。

（二）新課程

課程是教育中最微觀、最普通的問題，但它要解決的卻是教育中最根本的問題---培養(yǎng)人。課程是落實(shí)“立德樹人”根本任務(wù)的具體化、操作化和目標(biāo)化[32]。因此，課程建設(shè)在學(xué)校教育信息化發(fā)展過程中占據(jù)重要地位。2019年，教育部印發(fā)《教育現(xiàn)代化2035》指出要“加強(qiáng)課程教材體系建設(shè)，充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，豐富并創(chuàng)新課程形式”[33]一改陳舊的、低階性的課程，建設(shè)高階、創(chuàng)新和具有挑戰(zhàn)性的全新課程。新課程就是強(qiáng)調(diào)面向?qū)W生豐富而多樣的興趣和發(fā)展要求，利用信息技術(shù)支撐課程結(jié)構(gòu)優(yōu)化、內(nèi)容展現(xiàn)、內(nèi)容擴(kuò)充（如圖5）。

圖5 “5G+全息投影”推動(dòng)新課程發(fā)展

1.“5G+全息投影”支撐結(jié)構(gòu)優(yōu)化

當(dāng)前大多數(shù)中小學(xué)所采取的課程結(jié)構(gòu)依舊是“學(xué)科中心課程”，這種課程結(jié)構(gòu)雖然可以使學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)習(xí)得必需的基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，但卻側(cè)重于知識(shí)的傳遞，學(xué)生實(shí)踐機(jī)會(huì)很少，難以使學(xué)生獲得必需的直接經(jīng)驗(yàn)[34]。戴爾指出：人的學(xué)習(xí)是一種由直接到間接，由具體到抽象的過程?！?G+全息投影”有自然交互、虛實(shí)結(jié)合的特點(diǎn)，學(xué)生不用去現(xiàn)場也能得到真實(shí)的活動(dòng)機(jī)會(huì)，獲得必需的直接經(jīng)驗(yàn)，由以前的知識(shí)傳遞轉(zhuǎn)變?yōu)橹R(shí)生成，以此彌補(bǔ)“學(xué)科中心課程”的不足。

2.“5G+全息投影”支撐內(nèi)容展現(xiàn)

傳統(tǒng)的課程內(nèi)容表現(xiàn)形式難以激起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，加之“滿堂灌”“我講你聽”的教學(xué)形式，未能尊重學(xué)生的主體地位。“5G+全息投影”以一種全新的課程內(nèi)容呈現(xiàn)形式給學(xué)習(xí)者帶來一種全新的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，使得課程內(nèi)容變得情景化、具象化，極大激發(fā)了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)機(jī)。比如歷史課，可以借助“5G+全息投影”還原真實(shí)的歷史事件及塑造逼真的歷史人物，通過自然、立體的呈現(xiàn)，學(xué)生與歷史人物能夠“跨越時(shí)空”實(shí)時(shí)對(duì)話，給學(xué)生身臨其境之感，不僅加深了其對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握，也增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)機(jī)。3.“5G+全息投影”支撐內(nèi)容擴(kuò)充在實(shí)際教學(xué)過程中，有很多內(nèi)容是無法展示的，比如現(xiàn)實(shí)生活中看不到的（光合作用、細(xì)胞分裂、太陽系等）、現(xiàn)實(shí)中無法重復(fù)的實(shí)驗(yàn)（人體器官展示）以及危險(xiǎn)性高成本實(shí)驗(yàn)等，只能通過口頭的講授，學(xué)生缺乏具體的經(jīng)驗(yàn)，使得這些內(nèi)容成為教學(xué)的重難點(diǎn)?！?G+全息投影”可以將這些“看不見的”“做不到的”課程內(nèi)容展現(xiàn)給學(xué)生，它從可視化、可互動(dòng)、實(shí)時(shí)性等方面給出了新穎的解決方案，讓看不見的場景都“看得見”，實(shí)現(xiàn)對(duì)課程內(nèi)容的擴(kuò)充。

（三）新教師

1.“5G+全息投影”對(duì)教師的新要求

新時(shí)代對(duì)教師的能力提出了新要求，教師作為教育信息化的實(shí)踐者，其信息素養(yǎng)水平高低將直接影響到教育信息化的成效。當(dāng)前，中小學(xué)教師信息素養(yǎng)總體水平不高，部分教師難以適應(yīng)新時(shí)代新要求?！吨泄仓醒雵鴦?wù)院關(guān)于全面深化新時(shí)代教師隊(duì)伍建設(shè)改革的意見》要求“教師要主動(dòng)適應(yīng)信息化、人工智能等新技術(shù)變革，積極有效開展教育教學(xué)”。[35]新時(shí)代對(duì)教師的要求體現(xiàn)在新信息素養(yǎng)的提升、新教學(xué)方法的改進(jìn)和新教學(xué)理念的更新，具體包括：

（1）要求教師具備全新的教學(xué)設(shè)計(jì)能力。教師要能夠結(jié)合“5G+全息投影”的特點(diǎn)，將教學(xué)內(nèi)容與“5G+全息投影”有機(jī)結(jié)合，充分發(fā)揮“5G+全息投影”實(shí)時(shí)互動(dòng)、虛實(shí)融合的特點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者對(duì)知識(shí)的主動(dòng)建構(gòu)。同時(shí)，面對(duì)不同背景、地域、特點(diǎn)的學(xué)生能夠充分借助“5G+全息投影”有效地設(shè)計(jì)同步課堂、雙師課堂。

（2）新技術(shù)的使用必須有新教學(xué)方法的改進(jìn)。學(xué)生的情感、態(tài)度、價(jià)值觀的養(yǎng)成不能靠技術(shù)來完成，需要教師全新的教學(xué)方法來支撐“5G+全息投影”的使用，學(xué)校和教師不能隨波逐流，陷入“炫技”的泥沼。

（3）具身認(rèn)知理論認(rèn)為“人的認(rèn)知具有具身性，身體及環(huán)境通過感覺運(yùn)動(dòng)通道參與認(rèn)知的形成與加工”，[36]這就要求教師轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)“以教為中心”的教學(xué)理念，充分利用“5G+全息投影”營造虛實(shí)結(jié)合、自然交互的場景，發(fā)揮學(xué)生的主體性，使學(xué)生在真實(shí)的情境下完成知識(shí)的建構(gòu)。部分教師也要摒棄“技術(shù)無用論”的觀點(diǎn)，主動(dòng)學(xué)習(xí)主動(dòng)接受，將新技術(shù)融入自己的課堂教學(xué)?？萍疾粫?huì)取代教師，但是會(huì)用科技的教師可能會(huì)取代不會(huì)用科技的教師！

2.“5G+全息投影”對(duì)教師培訓(xùn)的變革

新教師的轉(zhuǎn)變需要教師培訓(xùn)的支撐。2019年，教育部頒布《關(guān)于實(shí)施中小學(xué)教師信息技術(shù)應(yīng)用能力提升工程2.0的意見》提出“打造信息化教學(xué)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，引領(lǐng)未來教育方向，充分利用新技術(shù)成果助推教師教育，提升校長、教師面向未來教育發(fā)展進(jìn)行教育教學(xué)創(chuàng)新的能力”。[37]“5G+全息投影”對(duì)教師培訓(xùn)的變革體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

（1）培訓(xùn)環(huán)境的變革。5G技術(shù)滿足了全息投影對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?，?shí)現(xiàn)高分辨率、多設(shè)備連接，實(shí)現(xiàn)情景同步再現(xiàn)、互動(dòng)實(shí)時(shí)，達(dá)到虛擬和現(xiàn)實(shí)的有效結(jié)合，為教師創(chuàng)設(shè)一個(gè)更貼近真實(shí)、多感官參與的學(xué)習(xí)環(huán)境，讓教師得到卓越的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

（2）培訓(xùn)資源的變革?！?G+全息投影”技術(shù)深度融合應(yīng)用，培訓(xùn)資源不再僅停留在文本、圖片、音視頻中的單一知識(shí)，更多時(shí)候是一種將知識(shí)蘊(yùn)含在不同情境下的沉浸式學(xué)習(xí)體驗(yàn)，更加生動(dòng)而富有趣味，讓參訓(xùn)者身臨其境，充分調(diào)動(dòng)參訓(xùn)者的多種感官，實(shí)現(xiàn)多模態(tài)學(xué)習(xí)與互動(dòng)。

（四）新服務(wù)

新時(shí)代背景下，隨著教育信息化的深入發(fā)展，亟待建立新型數(shù)字教育資源服務(wù)觀。通過技術(shù)創(chuàng)新與機(jī)制創(chuàng)新推動(dòng)教育資源的供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，擴(kuò)大優(yōu)質(zhì)數(shù)字資源的有效供給，構(gòu)建以個(gè)性化、智能化教學(xué)應(yīng)用為核心的資源服務(wù)體系。“5G+全息技術(shù)”的新服務(wù)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：

1.新優(yōu)質(zhì)資源服務(wù)

多模態(tài)效果在大多數(shù)場景下要優(yōu)于單模態(tài)效果[38]。通過“5G+全息技術(shù)”為教育教學(xué)提供優(yōu)質(zhì)立體資源，營造虛實(shí)融合，自然交互的學(xué)習(xí)環(huán)境，給學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)帶來一種全新的體驗(yàn)。相比傳統(tǒng)的視頻資源服務(wù)，“5G+全息投影”能夠提高學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的參與感和投入度，減少學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷，提供一種全新的資源服務(wù)。

2.新公共服務(wù)體系

傳統(tǒng)的全息投影教學(xué)受限于數(shù)據(jù)傳輸、資源內(nèi)容質(zhì)量等不夠便利，不能滿足“人人皆學(xué)、處處能學(xué)、時(shí)時(shí)可學(xué)”的需求。利用“5G+全息投影”，打造異地雙師互動(dòng)教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)教師“分身”授課，這為擴(kuò)大優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的覆蓋面、推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué)資源”建設(shè)提供了新的技術(shù)加速道，打破教育資源使用“孤島”的局面，有利于優(yōu)質(zhì)資源共享，實(shí)現(xiàn)由“專用資源服務(wù)”向“大資源服務(wù)”轉(zhuǎn)變，這將對(duì)我國教育資源分配不均的問題探索出一種全新的解決方案。

五、未來展望

5G與全息投影技術(shù)作為新一代信息技術(shù)，都正處于快速發(fā)展階段。隨著5G大規(guī)模商用，各行各業(yè)將迎來一個(gè)全新的時(shí)代，讓每一個(gè)人真正處于一個(gè)“泛在”的學(xué)習(xí)環(huán)境之中。目前全息投影的應(yīng)用尚處于初級(jí)階段，局限于藝術(shù)、軍事或者工業(yè)領(lǐng)域，在教育領(lǐng)域的應(yīng)用有限，技術(shù)也不夠成熟，材料的昂貴及對(duì)環(huán)境的高要求都使全息投影的發(fā)展受到限制。但是，在國家“大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”的大背景下，隨著科技的不斷發(fā)展，教育研究者的不斷探索，“5G+全息投影”必將成為中小學(xué)教育信息化發(fā)展的重要引擎，成為智能時(shí)代的教育利器。