西南大學教育學部教育技術(shù)學院院長劉革平：元宇宙引領(lǐng)在線教育發(fā)展新方向

劉增輝

元宇宙運用于在線教育，將打破二維網(wǎng)絡(luò)技術(shù)帶來的在線教育發(fā)展瓶頸，在線教育由此將迎來轉(zhuǎn)段升級的創(chuàng)新奇點，實現(xiàn)發(fā)展形態(tài)的實然躍升。

關(guān)鍵詞 元宇宙 視覺沉浸技術(shù) 在線教育 新基建

從2021年開始，“元宇宙”概念如龍卷風一般席卷了包括互聯(lián)網(wǎng)在內(nèi)的眾多領(lǐng)域。2022年1月，工業(yè)和信息化部召開新聞發(fā)布會，提出培育一批進軍元宇宙、人工智能等新興領(lǐng)域的創(chuàng)新型中小企業(yè);在浙江省發(fā)布的未來產(chǎn)業(yè)先導區(qū)建設(shè)指導意見中，元宇宙與人工智能、區(qū)塊鏈、第三代半導體并列。2月，上海經(jīng)信委謀劃產(chǎn)業(yè)和信息化工作，強調(diào)緊扣城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型，布局元宇宙新賽道。

那么，什么是元宇宙，元宇宙將對教育尤其是在線教育產(chǎn)生怎樣的影響？日前，本刊就相關(guān)問題與西南大學教育學部教育技術(shù)學院院長、教授劉革平進行了對話。從2008年開始，劉革平所在的團隊就一直在研究虛擬現(xiàn)實、虛擬世界在教與學當中的應(yīng)用。在對話中，他表示：元宇宙代表了視覺沉浸技術(shù)發(fā)展的最新階段，是人類認識自然規(guī)律的第三類基本方法;在線教育將由此迎來轉(zhuǎn)段升級的創(chuàng)新奇點，實現(xiàn)發(fā)展形態(tài)的實然躍升;在當前正在推進的教育新基建中，元宇宙可起到基礎(chǔ)支撐作用。

元宇宙將帶來生產(chǎn)、生活及學習方式的變革

在線學習：從2021年至今，公眾對元宇宙的討論熱度不減。請您談?wù)?，為什么在這個時期出現(xiàn)這個概念？

劉革平：實際上，元宇宙（Metaverse）這個概念最早誕生于1992年出版的科幻小說《雪崩》（Snow Crash），作者是美國作家尼爾·斯蒂芬森。當然，小說中的元宇宙是作者想象的、展望的，由于技術(shù)條件的制約，當時并不可能實現(xiàn)。

應(yīng)用需求是技術(shù)進步的重要推動力。當前，雖然互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的應(yīng)用已非常深入，但其交互界面、交互方式仍有不適應(yīng)需求的方面，人們迫切需要一種能夠支持工作、生活與社交的技術(shù)環(huán)境來延展互聯(lián)網(wǎng)功能。隨著虛擬現(xiàn)實、數(shù)字孿生、區(qū)塊鏈等技術(shù)的逐漸成熟和普及，綜合這些技術(shù)實現(xiàn)的沉浸式三維虛擬環(huán)境恰好可以實現(xiàn)科幻小說中的元宇宙理念，而這種虛擬環(huán)境也能夠滿足人們對新技術(shù)的需求。因此，在用戶需求和技術(shù)進步的共同作用下，元宇宙成為了大家關(guān)注的焦點。

在線學習：您提到技術(shù)進步，請您談?wù)劶夹g(shù)演進的脈絡(luò)。

劉革平：元宇宙代表了視覺沉浸技術(shù)發(fā)展的最新階段，其本質(zhì)是一個平行于現(xiàn)實世界的在線數(shù)字空間，正在成為人類社會創(chuàng)新發(fā)展的實踐場域。視覺沉浸技術(shù)的演進經(jīng)歷了桌面式虛擬現(xiàn)實、沉浸式虛擬現(xiàn)實、擴展現(xiàn)實以及元宇宙等四個階段。

第一階段，以桌面式虛擬現(xiàn)實為主。其經(jīng)典案例是美國林登實驗室于2003年發(fā)布的基于互聯(lián)網(wǎng)的三維虛擬世界——Second Life。在這一階段，用戶只能通過計算機屏幕觀察虛擬世界，受限于交互設(shè)備和立體視覺、三維建模等技術(shù)，其產(chǎn)生的沉浸感較低。

第二階段，以沉浸式虛擬現(xiàn)實為主。借助沉浸式技術(shù)和人機交互技術(shù)，沉浸式虛擬現(xiàn)實實現(xiàn)了由“平面式、被動式、單向型”向“立體式、主動式、互動型”的突破。尤其是 2016 年之后，以O(shè)culus和HTC Vive為代表的VR終端設(shè)備得以迅速發(fā)展，用戶在虛擬世界中產(chǎn)生的感官刺激，如視覺、聽覺、觸覺，都可以通過VR裝置和體感設(shè)備轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實世界真實的感官體驗，而不再受傳統(tǒng)物理條件的限制和約束，其沉浸感大大增強。

第三階段，以擴展現(xiàn)實和數(shù)字孿生為主。隨著5G、云計算、人工智能等新一代信息技術(shù)與VR技術(shù)的深度融合，更為成熟的視覺沉浸技術(shù)體系得以逐漸成型。其中，5G因其高速率、低時延、大規(guī)模設(shè)備連接等特性，能夠使多地的不同用戶同時加入同一個虛擬世界中，共同體驗虛擬經(jīng)歷。基于VR/AR/MR的擴展現(xiàn)實技術(shù)，實現(xiàn)了從現(xiàn)實空間到虛擬空間再到虛實融合空間之間的跨越;數(shù)字孿生技術(shù)是虛擬現(xiàn)實應(yīng)用的深化發(fā)展，將實物對象空間與虛擬對象空間聯(lián)通，實現(xiàn)真實世界與虛擬世界的無縫融合和有機聯(lián)通。大數(shù)據(jù)、云計算和人工智能為未來大規(guī)模實施虛擬環(huán)境建設(shè)提供了強大的算力基礎(chǔ)和智能化支撐。

第四階段，元宇宙初現(xiàn)端倪。借助腦機接口將徹底打破現(xiàn)實與虛擬之間的壁壘，用戶可使用意念自由控制虛擬身體各個部位，隨心所欲地與虛擬世界進行交互。同時，腦機接口的雙向傳輸功能，可以將多種感官的反饋通過腦信號傳遞給用戶，獲得與現(xiàn)實世界相同的感官體驗，實現(xiàn)人與虛擬世界的融合。區(qū)塊鏈技術(shù)是元宇宙實現(xiàn)升維的關(guān)鍵技術(shù)，借助區(qū)塊鏈技術(shù)既可建立現(xiàn)實空間與虛擬空間的經(jīng)濟聯(lián)系，又能實現(xiàn)虛擬價值和真實價值的統(tǒng)一。元宇宙將實現(xiàn)人與虛擬世界、現(xiàn)實世界與虛擬世界的融合。

在線學習：人類為什么需要虛擬世界？現(xiàn)實世界和虛擬世界的互動，將對人類社會的發(fā)展產(chǎn)生怎樣的影響？

劉革平：虛擬世界是信息技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，在模擬仿真、沉浸操作、深度互動等方面具有獨特性，吸引了廣大用戶的積極參與。以虛擬現(xiàn)實為代表的虛擬技術(shù)是繼數(shù)學推理、科學實驗之后人類認識自然界客觀規(guī)律的第三類基本方法，而且正在發(fā)展成為人類認識、改造和創(chuàng)造客觀世界的一項通用性、戰(zhàn)略性技術(shù)。

元宇宙將推動社會形態(tài)向虛實融合的方向發(fā)展，導致生產(chǎn)方式、學習方式、生活方式的變革。在元宇宙狀態(tài)下，現(xiàn)實世界和虛擬世界是兩個平行世界。用戶可以借助統(tǒng)一的身份，在兩個世界自由切換、靈活操作，將在仿真驗證、經(jīng)濟體系、人際交互等方面對人類社會產(chǎn)生影響：一是新技術(shù)、新方案在虛擬世界進行模擬驗證，以節(jié)省成本;二是虛擬世界中的用戶創(chuàng)建內(nèi)容可產(chǎn)生另一個經(jīng)濟體系并與現(xiàn)實體系交易;三是虛擬世界將營造新型的、沉浸式的社交平臺。

在線學習：有一種說法，元宇宙是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的終點。您同意這個觀點嗎？

劉革平：在我看來，元宇宙是融合了互聯(lián)網(wǎng)、擴展現(xiàn)實、數(shù)字孿生、區(qū)塊鏈以及人工智能等技術(shù)的一個全新生態(tài)體系?；ヂ?lián)網(wǎng)只是其中的一種技術(shù)，二者并不存在相互替代的問題。

教育是元宇宙最大的應(yīng)用領(lǐng)域

在線學習：元宇宙正在向教育領(lǐng)域施加影響。那么，教育元宇宙具有什么特征？

劉革平：元宇宙最大的潛在應(yīng)用領(lǐng)域是教育。元宇宙將對未來的教育體系產(chǎn)生重要的影響。就教育元宇宙而言，其特征有三個方面。

第一，虛擬與現(xiàn)實全面交織。教育的構(gòu)成要素，如教育內(nèi)容、教育目的、角色關(guān)系、管理模式等，將在虛擬世界再現(xiàn)并與現(xiàn)實世界融通。

第二，人類與機器全面協(xié)同。教育者與元宇宙系統(tǒng)協(xié)同，設(shè)計和構(gòu)建個性化的教育空間，可以在很大程度上促進學生的思維發(fā)展。

第三，學校與社會全面聯(lián)結(jié)。通過銜接虛擬空間與現(xiàn)實空間，消解了教育與社會的“圍墻”和邊界，促進理論與實踐的交互。

在線學習：元宇宙的出現(xiàn)將給人類社會發(fā)展帶來影響，那么，它將給教育帶來怎樣的改變？

劉革平：教育元宇宙將對教育產(chǎn)生以下影響。

第一，創(chuàng)新教育教學模式。教育元宇宙將促進教學方式、教學實踐、教學技術(shù)等發(fā)生重大改變，實現(xiàn)教學模式的創(chuàng)新，進而推動教學形態(tài)的變革。

第二，賦能智慧教育環(huán)境。元宇宙作為虛實融合的智能場域，能夠部分解放學習者的思想束縛，提供開放創(chuàng)造的智慧教育環(huán)境。

第三，提供多樣化教育資源。教育元宇宙中的虛擬世界，能夠提供豐富、逼真的多樣化的教育資源，滿足學習者的不同學習體驗與需求，讓學習者在學習過程中產(chǎn)生沉浸式學習體驗。

第四，支持多元化學習活動。教育元宇宙可以利用智能技術(shù)，滿足多元學習的自由開放環(huán)境、數(shù)據(jù)分析處理以及智適應(yīng)推薦等需求，促使學習者依據(jù)自身的學習需求和認知風格實現(xiàn)自主學習與個性化學習。

第五，實現(xiàn)智能教學評價。教育元宇宙可以破解教育數(shù)據(jù)采集難、不全面、不精準與不連續(xù)等問題，實現(xiàn)全面性、綜合性、發(fā)展性的智能教學評價。

元宇宙是在線教育的創(chuàng)新奇點

在線學習：對當前蓬勃發(fā)展的在線教育，您是如何看待的？

劉革平：在線教育是未來教育變革的大趨勢。2020 年新冠肺炎疫情暴發(fā)以來，世界各國采取的疫情防控措施加快了在線教育的發(fā)展，使其成為現(xiàn)代教育體系的重要組成部分。但圍繞在線教育的爭議一直存在，不少學者認為當前在線教育存在以下問題：平面網(wǎng)頁枯燥單調(diào)，難以調(diào)動學習積極性、人機交互方式簡單，學生參與感不強、實踐環(huán)節(jié)欠缺等。究其原因不難發(fā)現(xiàn)，當前基于 Web2.0 技術(shù)的在線教育已步入發(fā)展的瓶頸期，二維網(wǎng)絡(luò)技術(shù)難以支撐起學生對沉浸性學習環(huán)境、自然人機交互方式和“面對面”社會性交互的需求，因此，尋找下一個創(chuàng)新突變奇點推動在線教育轉(zhuǎn)段升級，成為占領(lǐng)未來教育制高點的關(guān)鍵。

在線學習：元宇宙的出現(xiàn)對在線教育意味著什么？

劉革平：元宇宙運用于在線教育，將打破二維網(wǎng)絡(luò)技術(shù)帶來的在線教育發(fā)展瓶頸，形成視覺沉浸與人工智能無縫交融的理想空間形態(tài)，使人的認識世界與虛實共生的感知世界實現(xiàn)再融合。在線教育由此將迎來轉(zhuǎn)段升級的創(chuàng)新奇點，實現(xiàn)發(fā)展形態(tài)的實然躍升。也就是說，從虛擬現(xiàn)實到元宇宙，是在線教育發(fā)展的新方向。

在線學習：那么，元宇宙將在哪些關(guān)鍵領(lǐng)域提升在線教育？

劉革平：其一，構(gòu)建虛實融合的在線課程資源。從體驗的主體參與程度來看，有基于旁觀者視角的“他者”課程、基于學習者視角的“主體”課程和基于“超越者”視角的“真實”課程。其中，基于“超越者”視角的課程是學習者以“第二人生”的方式，通過“再造生命”的形式進行體驗學習。學習者完全“生存”其中，虛實融合場景具有理解智能，能夠根據(jù)學習者思想的變化而動態(tài)建模，真正實現(xiàn)“所思即所得”。

其二，實施靈活多樣的在線教學方式。新型教學方式有：社會化在線教學、融課堂在線教學以及實驗化在線教學。其中，元宇宙在線實驗教學將超越真實，再現(xiàn)“真實”情境，展現(xiàn)反應(yīng)現(xiàn)象，進行過程記錄和規(guī)避潛在風險。

其三，供給以人為本的在線學習支持服務(wù)。從支持服務(wù)的類別來看有：基于虛擬助理的學習“全視角”支持服務(wù)、基于人機協(xié)同的教學“智慧型”支持服務(wù)和基于流程再造的管理“一站式”支持服務(wù)。

另外，元宇宙通過構(gòu)造在線教育的“微世界”，可實現(xiàn)對學習支持服務(wù)體系的科學構(gòu)建。首先，數(shù)據(jù)驅(qū)動，元宇宙在線教學系統(tǒng)將實現(xiàn)覆蓋全域的數(shù)據(jù)整合閉環(huán)，以優(yōu)化動態(tài)服務(wù)決策。其次，智能輔助，元宇宙在線教學系統(tǒng)能夠智能識別教與學的過程需求，將支持服務(wù)自然融入教與學的過程之中。再次，貫穿過程，元宇宙在線教學系統(tǒng)提供的支持服務(wù)將覆蓋學習、生活、工作等方方面面。最后，綜合服務(wù)，元宇宙在線教學系統(tǒng)將發(fā)揮瞬時服務(wù)的多線程特征，實現(xiàn)支持服務(wù)的教、學、管、評于一體，使多類型支持服務(wù)形成聚合之力，發(fā)揮最佳之效。

元宇宙從三方面推動終身學習

在線學習：黨的十九屆四中全會提出“構(gòu)建服務(wù)全民終身學習的教育體系”。教育元宇宙可在哪些方面助力這一進程？

劉革平：一是打破教育壁壘，實現(xiàn)各類教育資源融通。教育元宇宙可將現(xiàn)實世界的教育機構(gòu)、資源等遷移至其中，為學習者提供場景多樣、方式靈活、內(nèi)容豐富的終身教育空間。該教育空間能夠貫通學校內(nèi)外，融合線上線下，實現(xiàn)各級各類教育之間的縱向銜接與橫向貫通，實現(xiàn)各種教育資源有序、有效的重新整合，滿足學習者知識、素質(zhì)、技能和能力的多樣化終身學習需求。

第二，搭建“立交橋”，支持學習成果認證和轉(zhuǎn)換。學習成果的積累、認證與轉(zhuǎn)換是建設(shè)終身教育體系所不可回避的關(guān)鍵問題之一，近年來，區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展能夠解決學分信用問題，其具有“不可偽造”“全程留痕”“可以追溯” “公開透明”“集體維護”等特征，可保證學分互認的透明、公平和公正。利用區(qū)塊鏈技術(shù)建設(shè)去中心化的學分銀行，可以有效解決終身教育面臨的正規(guī)與非正規(guī)、正式與非正式學習成果之間難以認證和轉(zhuǎn)換的難題，實現(xiàn)不同類型和等級學習成果之間的等值融通。

第三，虛實深度融合。支持廣泛的社會學習系統(tǒng)。教育元宇宙支持社區(qū)教育、成人教育、老年教育的開展，也支持各種學習型組織、學習型社會的構(gòu)建。依托元宇宙所構(gòu)建的終身學習系統(tǒng)，學習場所更加開放，學習內(nèi)容更加豐富，學習形式更加多樣，學習制度更加靈活。此外，教育元宇宙也可為各種學習活動提供支持，例如虛擬讀書節(jié)、公益講座、論壇等。

元宇宙對教育新基建起支撐作用

在線學習：在當前正在推進的教育新基建中，教育元宇宙處于什么位置？

劉革平：教育新基建包括信息網(wǎng)絡(luò)、平臺體系、數(shù)字資源、智慧校園、創(chuàng)新應(yīng)用和可信安全六大方面。教育新基建的目標之一，是要建設(shè)物理空間和網(wǎng)絡(luò)空間相融合的新校園，拓展教育空間，元宇宙虛實融合場景正好能支持這一應(yīng)用。元宇宙有利于建設(shè)沉浸體驗和深度交互的數(shù)字資源，有利于構(gòu)建物理空間和虛擬空間相融合的智慧校園，有利于實施教學環(huán)境、教學方法和教學模式等領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用。因此，元宇宙在教育新基建中將起到基礎(chǔ)支撐作用。

在線學習：著眼未來，您認為應(yīng)該如何進行教育元宇宙布局？

劉革平：教育元宇宙的實現(xiàn)將會給教育事業(yè)帶來翻天覆地的改變，我們在抓住教育元宇宙發(fā)展機遇的同時，也要為教育元宇宙的應(yīng)用做好準備。

首先，加速教育新基建進程，推動教育的數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能升級和融合創(chuàng)新。加快建設(shè)以人工智能、云計算、區(qū)塊鏈等為代表的新技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施和以數(shù)據(jù)中心、智能計算中心為代表的算力基礎(chǔ)設(shè)施，它們可為教育元宇宙的實現(xiàn)提供完備的技術(shù)基座。其次，制定化身行為規(guī)范、沉浸資源標準、教學活動邏輯準則等政策法規(guī)，保證教育元宇宙平穩(wěn)、安全、有序運行。教育元宇宙具有龐大的數(shù)據(jù)資源，為平衡好數(shù)據(jù)使用和數(shù)據(jù)安全，需要前瞻性地構(gòu)建教育元宇宙相關(guān)數(shù)據(jù)的采集和使用規(guī)范。再次，加快推動元宇宙在智慧校園、沉浸資源等領(lǐng)域的開發(fā)與應(yīng)用，以點帶面、逐步推廣，嘗試解決實際教育問題。最后，提升師生信息素養(yǎng)以適應(yīng)教育元宇宙帶來的教學變革。教育元宇宙的應(yīng)用將會使教學由物理空間轉(zhuǎn)向虛擬空間、混合空間，由此將引發(fā)教學方式、教學設(shè)計、師生交互等發(fā)生改變。

在線學習：從目前情況來看，元宇宙或許會成為今年的教育熱點。對此，您怎么看？

劉革平：對待教育元宇宙，我們既要仰望星空，布局教育事業(yè)的全面變革，又要腳踏實地，注重其實際應(yīng)用價值。教育元宇宙具有虛擬與現(xiàn)實全面交織、人類與機器全面互動、學校與社會全面聯(lián)結(jié)的特征，顯示出巨大的教育潛力，包括但不限于素質(zhì)教育、職業(yè)教育、全納教育、終身教育四個方面，其在數(shù)字教育、智慧教育、教育治理、教育均衡等方面也展現(xiàn)了巨大的發(fā)展空間，將推動教育事業(yè)從點到面的整體變革。

因此，我們要不斷挖掘元宇宙與教育融合應(yīng)用的潛力。但需注意的是，切勿神化教育元宇宙，將其功能無限擴大。一方面，受其底層技術(shù)制約，就當前階段而言，教育元宇宙仍處于萌芽階段，離我們想象中的教育元宇宙還有相當一段距離。另一方面，教育元宇宙能夠解決當前教育領(lǐng)域存在的諸多問題，但我們不能寄希望于它能夠解決一切問題。我們在探討教育元宇宙應(yīng)用時更不能脫離教育的本質(zhì)，要根據(jù)實際教學需求、教學目標、教學內(nèi)容、學生特征等合理、適切地應(yīng)用教育元宇宙。

我們處在高度發(fā)達的信息時代，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，這是不可避免的現(xiàn)象。作為教育工作者特別是教育研究者，我們應(yīng)當直面挑戰(zhàn)，積極參與新技術(shù)的教育應(yīng)用研究，產(chǎn)出相關(guān)研究成果，提出相關(guān)應(yīng)用指南，以掌握新技術(shù)應(yīng)用的主動權(quán)和話語權(quán)。當前，面對元宇宙的新機遇，我們不能 “等、 靠、要”，而是要積極參與教育元宇宙的設(shè)計、建設(shè)，使它能真正地為教育服務(wù)，而不是被企業(yè)產(chǎn)品牽著走。

責任編輯：夏英? 郵箱：chinadisedu@zxxx.net.cn