從虛擬現(xiàn)實到元宇宙：雙減教育的新方向

楊東潤 詹蕾 李莎

隨著信息時代的不斷發(fā)展，中國教育方式的發(fā)展也受到了較大的影響?！半p減”政策于2021年7月發(fā)布實施以來，全國1.56億義務(wù)教育在校學(xué)生的教育生活狀態(tài)發(fā)生了明顯改變。這次改革的目的是讓學(xué)生從應(yīng)試教育走向素質(zhì)教育。雙減政策下無論是家長、學(xué)生，或是老師都存在眾多困惑，由于政策的目的是減負，家長會認為孩子學(xué)不到知識，隨著教育機構(gòu)的關(guān)停，孩子們輔導(dǎo)和擴展的渠道減少，導(dǎo)致眾多家長產(chǎn)生了焦慮，老師由于增加了課后托管等一系列的教學(xué)任務(wù)，也不能很好地對每一個孩子進行學(xué)習(xí)上的指導(dǎo)。

中國教育學(xué)會名譽會長顧明遠對“雙減政策”解釋到，政策目的是解決培養(yǎng)什么樣的人，怎么培養(yǎng)人這個問題。那么雙減減什么呢？主要是減課外的作業(yè)，所以減的是學(xué)生的課業(yè)負擔(dān)。減少了課業(yè)負擔(dān)以后，能夠讓學(xué)生多參加一些自己喜歡感興趣的活動，發(fā)揮他們潛在的能力和特長，這將有利于學(xué)生們德、智、體、美、勞的全面發(fā)展，有利于素質(zhì)教育的提高。

在2021年11月6日第四屆“世界教育前沿論壇”開幕式上，全國政協(xié)常務(wù)委員兼副秘書長、民進中央副主席朱永新作了題為《教育前沿統(tǒng)觀》的演講。朱永新談道：“元宇宙的出現(xiàn)，將會為教育帶來新的想象空間。”他認為，人類的教育正處在一個大變革前沿。受疫情和世界格局的變化影響，學(xué)習(xí)方式等也隨之發(fā)生改變，對世界教育格局和中國教育的未來發(fā)展會產(chǎn)生非常重要的影響。他強調(diào)，雖然世界在變化，但不可能從根本上改變?nèi)蚧拇筅厔荩淖儾涣酥袊藶榻⑷祟惷\共同體繼續(xù)努力的決心。

一、元宇宙

1.1元宇宙概念

元宇宙這一概念，最早出現(xiàn)在1992年由美國科幻小說作家尼爾·斯蒂芬森出版的小說《雪崩》中。它的英文由Meta（超越）+Universe（宇宙）兩部分組成。根據(jù)維基百科的解釋，元宇宙被定義為“一個集體虛擬共享空間，由虛擬增強的物理現(xiàn)實和物理持久的虛擬空間融合而創(chuàng)造，包括所有虛擬世界、增強現(xiàn)實和互聯(lián)網(wǎng)的總和。

目前，互聯(lián)網(wǎng)社區(qū)對于“超宇宙”的共識是，它是一個由互聯(lián)網(wǎng)演變而來的實時網(wǎng)絡(luò)世界，是一個由許多線上和線下平臺組成的新的經(jīng)濟、社會和文明體系。它平行于現(xiàn)實世界，卻有一套相似的運作規(guī)則，人們在那個世界里有分身，可以娛樂、交易、生活。

1.2教育元宇宙

元宇宙教育的概念可以很好地解決師生與家長間的困惑，元宇宙在教育領(lǐng)域的優(yōu)勢可以生動地展現(xiàn)虛擬實驗室，使得學(xué)生學(xué)習(xí)歷史地理身臨其境，讓同學(xué)在課余之外自主選擇自己感興趣的內(nèi)容進行深入了解，而不是填鴨式的應(yīng)試教育。以大數(shù)據(jù)人工智能技術(shù)作為導(dǎo)引的教育模式、教育的改良與創(chuàng)新成為因材施教的一把鑰匙，知識的傳播場景更加沉浸化，學(xué)生學(xué)習(xí)與探索知識的體驗得到提升，受教育者的主觀能動性和自主意識更加成為學(xué)習(xí)的動力。當(dāng)學(xué)生沉浸在虛擬世界帶來的“真實感”中，更加能夠讓中小學(xué)生增加自主學(xué)習(xí)的興趣，使得傳統(tǒng)學(xué)習(xí)的傳者本位轉(zhuǎn)變?yōu)槭苷弑疚弧?/p>

教育元宇宙可以理解為元宇宙中的教育應(yīng)用。它為教師、學(xué)生、管理者和其他人員相關(guān)者創(chuàng)造了數(shù)字身份，在虛擬世界中打開了正式和非正式的教學(xué)場所，使得師生在虛擬教學(xué)場所進行互動。從教育哲學(xué)的角度看，元宇宙最突出的賦能優(yōu)勢是為師生創(chuàng)造沉浸式的教學(xué)交互場。教育元宇宙的范圍突破了物理世界的局限，通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)空間創(chuàng)造了一個新的虛擬教育世界，使教師和學(xué)生在物理世界和虛擬世界中同時滿足真實和虛擬教學(xué)的需要。從本質(zhì)上講，二者是相互影響、相互聯(lián)系、共同發(fā)展的。然而，教育元宇宙中的虛擬世界不是物理世界的機械翻版，而是物理世界的再發(fā)展。它的優(yōu)點是可以補充物理世界的缺點，甚至在某些維度上超越物理世界的局限。

1.3教育元宇宙特征

1.3.1去中心化

在元宇宙的概念中，存在去“中心化”的說法，一般認為通過5G傳輸、云計算技術(shù)可以為大規(guī)模用戶同時在線作為支撐，提升數(shù)字世界的可進入性。這里的去“中心化”更多的是利用區(qū)塊鏈技術(shù)，比如在游戲中涉及到土地的買賣?，F(xiàn)實生活中房屋的不動產(chǎn)登記，利用區(qū)塊鏈技術(shù)也能非常方便地完成在線登記和受理。

1.3.2時空拓展性

在教育元宇宙中，學(xué)生可以打破空間局限，進入各種場景、時代，使得知識有更好的體驗和效果，抽象的知識和遙遠的歷史變得更加立體。

1.3.3沉浸感

使用者能夠沉浸在元宇宙的體驗當(dāng)中，忽略其他的一切，增加學(xué)習(xí)的樂趣，目前新東方已入局兒童劇本殺教育模式，預(yù)示著教育元宇宙的到來。

二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、5G時代的到來，元宇宙+教育的強大工具

自2016年起，虛擬現(xiàn)實技術(shù)被人們所熟知，這一年被稱為“VR元年”。5G技術(shù)采用一個信號基站對應(yīng)一個用戶的方式，有著更快的傳輸速率和更大的容量。在5G環(huán)境中，怎樣使VR視頻的沉浸感更加清晰地表現(xiàn)出來成為目前科學(xué)界的主流，以VR全景視頻業(yè)務(wù)為代表的新媒體形式構(gòu)成未來“5G+VR視頻”業(yè)務(wù)核心。

“元宇宙的到來將重塑未來的教育方式，而VR、AR等技術(shù)將會是打造“元宇宙+教育”的強大工具?！瘪R克·扎克伯格如是說。不妨想象，在“元宇宙+教育”的全新教學(xué)環(huán)境中，學(xué)生戴上VR眼鏡和耳機，就能即刻‘穿越’到虛擬教學(xué)空間中，身臨其境地接觸現(xiàn)實世界不常觀察到的立體教學(xué)模型，比如行星運動軌跡、建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)、人體器官等。

當(dāng)前，以VR、AR等技術(shù)為主構(gòu)造的虛擬教學(xué)空間已經(jīng)在實際教學(xué)中實踐與運用。在美國，游戲公司Roblox創(chuàng)立了一項1000萬美元的資金項目，專門用于打造3D多人互動式教學(xué)空間。

2.1元宇宙應(yīng)用場景

長時間以來，這個元宇宙的概念還只是停留在小說、電影中，但在2020年，科技界和資本圈開始認真思考，如何將這個所謂的“新世界”搬進現(xiàn)實。思考的契機是2020年的新冠疫情。新冠疫情，讓在游戲或是虛擬軟件中進行日常會議變成了可以實現(xiàn)的現(xiàn)實。關(guān)于一種虛擬會議，最著名的是2020年5月，加州大學(xué)伯克利分校畢業(yè)生們因為疫情無法在去年春天參加正常的畢業(yè)典禮。100多位學(xué)生想到一個頗有創(chuàng)意的解決方案——他們花了兩個月時間，在沙盒游戲《我的世界》中重建了校園，包括上百棟重要的建筑，學(xué)校的老師、學(xué)生，校友們也化身成了方頭方腦的樣子。雖然使用虛擬的游戲界面，但是許多細節(jié)又無比真實：涌入體育場的卡通人物，在屏幕之外都能對應(yīng)到真實的學(xué)生，發(fā)言致辭的也是現(xiàn)實中的伯克利分校校長，每個學(xué)生在游戲中把帽子拋向了高空。

2.2教育元宇宙實驗應(yīng)用

作為未來元宇宙時間和相關(guān)研究的試驗田，香港中文大學(xué)（深圳）蔡瑋教授采用聯(lián)盟鏈FISCO-BCOS作為底層區(qū)塊鏈架構(gòu)，建立了首個校園元宇宙模型——CUHKSZ Metaverse。此平臺為學(xué)校的同學(xué)構(gòu)建一個虛擬的交流平臺，主要目的是通過三維校園模型+交互解謎娛樂的方式向新生和家長介紹學(xué)校。此平臺的框架來源于2020年香港中文大學(xué)（深圳）人云系統(tǒng)實驗室設(shè)立《港中深新手村》項目，以體素風(fēng)再現(xiàn)的3D校園為舞臺，玩家將扮演一名初來乍到的大一新生，在探索校園、與NPC交流、完成任務(wù)時，體驗大學(xué)的學(xué)習(xí)與生活。任務(wù)形式和內(nèi)容多種多樣，既有聆聽來自校長和院長的迎新寄語，也有考驗眼力的拍照任務(wù)，還有讓玩家手指抽筋的跑酷挑戰(zhàn)，更能知悉妙趣橫生的校園軼事，通過角色扮演體驗新生在香港中文大學(xué)（深圳）的學(xué)習(xí)和生活。

近期Twitter前印度負責(zé)人創(chuàng)辦教育元宇宙平臺InvactMetaversity，這是一家為全球?qū)W生提供沉浸式學(xué)習(xí)體驗的教育科技公司，融合了傳統(tǒng)教育與元宇宙的特點，將3D體驗帶進教育服務(wù)，使得學(xué)生不管身處于何地都可以與老師沉浸互動學(xué)習(xí)。

三、元宇宙+教育，重新定義傳統(tǒng)教育

以VR、AR等技術(shù)為主構(gòu)建而成的交互式教學(xué)模式，既像是一種大型游戲，讓學(xué)生體會到虛擬空間的真實感，也能體會到寓教于樂的娛樂效果。例如AR技術(shù)最常運用于兒童早教領(lǐng)域，由新技術(shù)打造的元宇宙虛擬空間與教育相結(jié)合，能夠激發(fā)兒童的好奇心、想象力與創(chuàng)造力以及學(xué)習(xí)潛能。又例如VR、MR等技術(shù)更適合滿足職業(yè)性、場景化的教育需求，比如通過虛擬教學(xué)場景直觀而形象地展現(xiàn)駕駛操作等。教育元宇宙概念中加入智能教學(xué)助手能更好地幫助學(xué)生的成長，也能讓老師準確制定教學(xué)計劃。隨著元宇宙與教育的深度融合，在不久后，教育行業(yè)將出現(xiàn)更多技術(shù)開發(fā)人員與創(chuàng)意設(shè)計人員打造全新的教學(xué)環(huán)境。

3.1教育模式的變化

“元宇宙+教育”除了能夠帶來寓教于樂的效果之外，此模式還將會改變中小學(xué)教育和教學(xué)工作者的傳統(tǒng)方式。中國互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會副秘書長宋茂恩認為元宇宙與教育的融合將從三個方面賦能教育，即可以在教育場景克服時空的局限，傳授者與學(xué)習(xí)者可以在開發(fā)者的支持下進行更加深入便捷的互動，實現(xiàn)更加充分的“教學(xué)相長”，可以通過數(shù)字技術(shù)優(yōu)勢有效降低教育教學(xué)成本，改善教育資源不均衡，促進教育均等。

在過去，在校教育是由現(xiàn)實中一位真正的講師對有限數(shù)量的學(xué)生群體進行實時授課，講座授課形式極為單一。如今，一個講師可以同時面向真實的學(xué)生聽眾和網(wǎng)絡(luò)上虛擬的用戶賬號進行講課。在元宇宙中，曾經(jīng)單一形式的課程，可以演化為多種數(shù)字化格式的課程形式。此外，在元宇宙中，學(xué)生還可以學(xué)習(xí)來自世界各地的其他課程，現(xiàn)實世界的學(xué)者將化身為元宇宙的教育者，與開發(fā)者一起為學(xué)生量身定制新型教學(xué)模式。學(xué)生不再受限于單一的實體院校，而是涌向資源無限的元宇宙教學(xué)平臺。

3.2.1人機交互VR、AR、AI

所謂沉浸技術(shù)，包括模擬產(chǎn)生一個虛擬世界，為用戶提供感官模擬體驗的虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VR），通過計算機生成的虛擬信息和對象疊加在現(xiàn)實世界中，被人類感官所感知的增強現(xiàn)實技術(shù)（AR），以及將真實世界和虛擬世界混合在一起，產(chǎn)生新的可視化環(huán)境的混合現(xiàn)實技術(shù)（MR），這些沉浸技術(shù)可統(tǒng)稱為擴展現(xiàn)實技術(shù)（XR），即通過計算機技術(shù)和可穿戴設(shè)備產(chǎn)生的一個真實與虛擬組合的、可人機交互的環(huán)境。

3.2.2基礎(chǔ)設(shè)施5G

網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的升級（5G商用、6G研發(fā)）帶來了移動通信網(wǎng)絡(luò)性能的飛躍——高速率、低時延和大連接，將為新興的沉浸技術(shù)提供更好的體驗。

3.2.3空間計算、3D引擎、GIS、數(shù)字孿生

GIS主要是空間相關(guān)的技術(shù)，通過地圖的形式展現(xiàn)空間位置和空間數(shù)據(jù)，數(shù)字孿生是通過地理數(shù)據(jù)、空間參考，允許人們在真實世界和數(shù)字世界之間進行移動。

3.3元宇宙教育新模式下存在的相關(guān)問題及展望

教育元宇宙雖然為雙減政策下的教育提供了新方向，但是也還有很多實際問題需要研究解決，首先是使用人群的便捷性，進入虛擬空間或者參與到虛擬環(huán)境中需要設(shè)備的支持，要考慮到設(shè)備的普及性，另一方面則是硬件設(shè)備還不夠便攜，因此在后期的設(shè)備技術(shù)開發(fā)中，研發(fā)者應(yīng)該更多的考慮設(shè)備的輕便;其次是預(yù)防學(xué)生沉迷的行為，因為虛擬空間所具有的沉浸性和游戲感，會使學(xué)生沉迷其中，學(xué)生處于生長發(fā)育階段，長時間面對電子產(chǎn)品和虛擬世界，會對其眼睛與身體造成損害，并且中小學(xué)的學(xué)生年齡尚小，長時間處于虛擬環(huán)境也會使其對現(xiàn)實空間的認知產(chǎn)生影響，這需要從教育開發(fā)進行頂層設(shè)計研究;最后是使用者的隱私安全問題，進入虛擬世界，使用者不可避免地要與外界發(fā)生各種各樣的聯(lián)系。同時，元宇宙場景需要滿足個體對智能感知的更高需求，因而對個人工作和生活相關(guān)數(shù)據(jù)的收集規(guī)模將呈指數(shù)級增加，這一過程會涉及大量的個人隱私和信息。有些不法分子則會通過網(wǎng)絡(luò)漏洞損害或竊取信息，因此加大數(shù)據(jù)安全治理力度也是教育元宇宙的重要課題。

5G/6G網(wǎng)絡(luò)、人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、VR/AR/MR、數(shù)字孿生、區(qū)塊鏈乃至腦機接口技術(shù)近年來都有了飛速發(fā)展，為教育元宇宙的實現(xiàn)奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)，使得構(gòu)造教育元宇宙的基本技術(shù)已逐漸成熟。教育元宇宙的概念在教育場景方面可以克服時空的局限性;在傳授者與學(xué)習(xí)者方面，通過教育元宇宙平臺進行高互動性和體驗性的場景學(xué)習(xí)，學(xué)生可以通過全景場景視頻進入各個時代學(xué)習(xí)歷史，也可以近距離觀察火山與宇宙星空，傳統(tǒng)教育主要是通過課本和教學(xué)視頻完成在元宇宙中課件的形式，可以讓學(xué)生大膽嘗試去虛擬空間的真實場景中切身感受，使得學(xué)習(xí)資源更加立體，教育者可以與開發(fā)者共同開發(fā)新型教學(xué)模式，而學(xué)習(xí)者也可以獲取豐富的學(xué)習(xí)資源;最后在多元空間與無限資源之下，有效解決教育資源分配不均衡的問題，促進教育平等。

（楊東潤，江蘇大學(xué)藝術(shù)學(xué)院副教授，研究生導(dǎo)師，數(shù)字媒體與動畫系主任，主要研究方向：IP設(shè)計策劃與數(shù)字內(nèi)容傳播。詹蕾，江蘇大學(xué)藝術(shù)學(xué)院21級在讀研究生，藝術(shù)設(shè)計專業(yè)，研究方向數(shù)字化藝術(shù)設(shè)計。）

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