元宇宙視域下教育教學研究

劉坤，楊璐，徐瀅蕾，陳夢娜

（長春理工大學，吉林長春，130022）

一、引言

2021 年被稱作元宇宙（Metaverse）元年，與元宇宙相關的一切都勢頭強勁，全球的科技巨頭們都面向元宇宙做出重磅戰(zhàn)略布局，全面加強技術研發(fā)和產(chǎn)業(yè)賦能。元宇宙平臺開發(fā)與倫理法規(guī)不斷完善，全球元宇宙交流合作持續(xù)深化。

2021 年3 月，沙盒游戲平臺羅布樂思將元宇宙概念寫進招股書，上市后首日市值突破400億美元；2021 年7 月，扎克伯格宣布成立“元宇宙”產(chǎn)品研發(fā)團隊，又將母公司更名為“Meta”；2022年1月英偉達開發(fā)出創(chuàng)建元宇宙虛擬世界的軟件Ominiverse，2022 年2 月谷歌和NBA 合作推出元宇宙項目Google Pixel Arena，Meta 推出“個人結界”功能防范元宇宙騷擾；2022 年6 月，Meta 發(fā)布四款VR 原型機，兩個月后又推出元宇宙身份系統(tǒng)Meta accounts& Meta profiles 以及元宇宙應用Horizon Worlds；2023 年1 月，震撼世界的chatGPT 一個月訪問量過億，有專家稱其為元宇宙賦予了靈魂。百度在2021年12月發(fā)布了首個元宇宙產(chǎn)品“希壤”，目前此款應用可在pico（國內(nèi)具有自主創(chuàng)新和研發(fā)創(chuàng)造能力的科技公司小鳥看看推出的虛擬現(xiàn)實穿戴設備，此產(chǎn)品于2021年8月被字節(jié)跳動收購）上運行；2022年2月HTC VIVE 推出開源元宇宙平臺VIVERSE，2022年4 月清華大學元宇宙實驗室、中國人民大學元宇宙研究中心成立；2022 年6 月，騰訊成立XR 部門，字節(jié)跳動收購元宇宙社交廠商波粒子科技并依托其龐大的產(chǎn)品矩陣投資布局元宇宙領域；2022 年8月全球元宇宙大會在上海舉辦。我國國家和地方各個層面都做出肯定表態(tài)，順應趨勢積極布局；商界投資研發(fā)熱烈，元宇宙企業(yè)融資加劇，融資能力強勁；學界交流研討活躍，協(xié)會、機構、實驗室相繼成立，元宇宙論文、著作接連出版。

元宇宙以勢不可擋之勢席卷全球，并必將在未來翻新整個世界：創(chuàng)造一個萬物互聯(lián)、虛實共生的世界。同時它作為在線教育的新平臺，將重新定義教育的場域、模式和評價體系。教育部部長懷進鵬在2023 年2 月13 日舉行的世界數(shù)字教育大會上作了主題為“數(shù)字變革與教育未來”的主旨演講，其中提及：新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革深入發(fā)展，數(shù)字技術愈發(fā)成為驅動人類社會思維方式、組織架構和運作模式發(fā)生根本性變革、全方位重塑的引領力量，為我們創(chuàng)新路徑、重塑形態(tài)、推動發(fā)展提供了新的重大機遇，也帶來了新的挑戰(zhàn)，“教育何為、教育應該往何處去”也成為世界各國共同思考的命題。以元宇宙為代表的數(shù)字技術對于教育的沖擊無法回避，教育教學必然進行重大變革。因此，梳理元宇宙以及教育元宇宙的概念、探討其特點和應用勢在必行。

二、元宇宙緣起與概念

（一）Metaverse 與元宇宙

Metaverse 出自1992 年美國作家尼爾·斯蒂芬森的科幻小說SnowCrash（《雪崩》），小說中描繪了一個虛擬且可以通過終端互動的與現(xiàn)實平行的世界，人們的真身與網(wǎng)絡分身“Avatar”在現(xiàn)實世界和虛擬平行世界之間交流、娛樂。漢譯“元宇宙”最初在chatGPT 中沒有對應的英譯，即元宇宙這個詞匯是中國特有的解析“metaverse”的方式。我國學界認為“元”包含世界的元初、宇宙最微觀的元要素、未來的不確定性、虛擬、圓滿五種意義。而元宇宙是我們在虛構出包羅一切的宇宙的概念之上又出現(xiàn)的虛擬世界，它將包含真實宇宙、虛擬宇宙、平行宇宙、循環(huán)宇宙、高等宇宙等一切宇宙共同的原初宇宙，即元宇宙生成一切宇宙。本文采用國內(nèi)通用的“元宇宙”說法歸化翻譯“metaverse”?！癿eta”是元，是超越、超級的意思；“Universe”是宇宙、世界、空間，“-verse”表示更泛在的、全面的空間?！癿etaverse”意味著超越了現(xiàn)實空間，是更高空間、更高維度的新的世界。

（二）元宇宙概念界定

如果用“metaverse”單詞本身來詮釋元宇宙，那么元宇宙也可稱為后設宇宙、元界、超感空間、虛擬空間，是一個未來持久化和去中心化的三維虛擬環(huán)境。它是由互聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、云計算、數(shù)字孿生、虛擬現(xiàn)實、沉浸式體驗等組成的未來融合態(tài)，是一系列尖端技術的集合體，融合交互技術、人工智能技術、區(qū)塊鏈技術、運算技術、網(wǎng)絡技術、物聯(lián)網(wǎng)技術、電子游戲技術等數(shù)字技術之大成而形成的一體型終極數(shù)字平臺，在此平臺之上實現(xiàn)現(xiàn)實世界與虛擬世界的連接，實現(xiàn)虛實共生的愿景。國內(nèi)關于元宇宙的概念如：元宇宙是一個與現(xiàn)實世界平行的且與現(xiàn)實世界實現(xiàn)互動的虛擬世界，其是PC（電腦）互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)之后的第三代互聯(lián)網(wǎng)（聶輝華、李靖、張夏恒等，2021）；元宇宙是一種起始于游戲平臺，奠基于數(shù)字貨幣，并由一系列集合式數(shù)字技術和硬件技術同步涌現(xiàn)所支持的人類生活深度介入其中的虛擬世界及生存愿景（袁園、楊永忠，2022）；元宇宙是社會信息化與虛擬化的必然趨勢，是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的終極階段，元宇宙的原動力是互聯(lián)網(wǎng)的功用中心從信息轉移到人，這種轉移驅使著媒介技術的不斷發(fā)展，從而給目前的人類社會帶來全方位的變革，并在未來塑造一個全新的社會形態(tài)（方凌智、沈煌南，2021）。從傳播學視角看，元宇宙是集成與融合現(xiàn)在與未來全部數(shù)字技術于一體的終極數(shù)字媒介，它將實現(xiàn)現(xiàn)實世界和虛擬世界連接革命，進而成為超越現(xiàn)實世界的、更高維度的新型世界（喻國明、耿曉夢，2022）。易股天下董事長易歡歡認為，元宇宙是未來虛實共生的人類世界，不單是虛擬社會，更是虛擬與現(xiàn)實呼應共生的社會（《當代電影》編輯部，2021）。

本文借鑒清華大學元宇宙研究中心沈陽教授研究團隊在2022 年11 月23 日發(fā)布的元宇宙發(fā)展研究報告3.0 版中關于元宇宙概念的論述，將元宇宙概念分為小、中、大、全四個維度進行闡述。小概念是扎克伯格認為的：元宇宙是移動互聯(lián)網(wǎng)的升級版，是融合虛擬技術，用專屬的硬件設備打造一個具有超強沉浸感的社交平臺。中概念源自微軟CEO 納德拉：元宇宙是全新的應用程序類型和下一代超級平臺。無限向內(nèi)，無限向外，無限向實，無限向虛，入乎其中，出乎其外。大概念出自沈陽教授團隊：元宇宙具有“三化”（三維化、三元化、三權化），“三性”（時空拓展性、人機融生性、經(jīng)濟增值性），“三能”（時空智能、生命智能、合約智能）。元宇宙的全概念指出，元宇宙包羅萬象，是所有互聯(lián)網(wǎng)技術都包含在內(nèi)的下一代互聯(lián)網(wǎng)形態(tài)和社會形態(tài)，在鏈接和創(chuàng)造中不斷發(fā)展和演變。元宇宙將會成為一個萬物互聯(lián)、虛實共生的世界。元宇宙正在高速馳行，概念正在不斷演進、不斷發(fā)展，技術的更迭、參與者們的不同認知都在拓展、深化、豐富元宇宙的內(nèi)涵和外延。

三、教育元宇宙的概念和特點

（一）教育元宇宙概念

教育發(fā)生的空間場域從“在線”走向“在場”是一個必然的趨勢，近幾年國家加大了虛擬仿真實驗課程平臺的建設，以虛擬現(xiàn)實、數(shù)字孿生等為代表的視覺技術正不斷從學習資源、教學結構、教學平臺等諸多方面重塑在線教育。這不僅能配合疫情期間教育停滯問題的解決，也是激發(fā)教育從二維走向三維的時代契機。賓夕法尼亞大學沃頓商學院開設為期六周的“元宇宙經(jīng)濟學”（MetaverseBusinessintheMetaverseEconomy）相關課程。東京大學工學研究生院將開設元宇宙工程學系，面向初中生及以上人群開設元宇宙領域內(nèi)的相關課程。南開大學新聞與傳播學院秀山堂現(xiàn)實物理空間虛擬復制的數(shù)字空間已上線，通過沉浸式教學展示信息傳播技術的前沿進展，提升學生的新聞傳播專業(yè)技能。南京信息工程大學人工智能學院信息工程系更名為元宇宙工程系，致力于通過產(chǎn)教研結合進行元宇宙教學與研究。

教育元宇宙是利用新興信息技術打造的虛實共生的教育環(huán)境，是一個與實體教育體系相連接的虛擬世界，是集人類智慧與文明的具有自由性和創(chuàng)造性的數(shù)字空間。在教育元宇宙中，虛擬與現(xiàn)實雙向互動，人類與機器全面鏈接，學校發(fā)展與社會進步協(xié)同推進。教育元宇宙可以創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，提供浩瀚的教育資源，構建多元化教學活動，開展智能化教學評估，促進高等教育教學和科研的進步。

（二）教育元宇宙特點

一是具身參與性。身體深度介入虛擬場景之中是元宇宙的核心特征之一，具身是指“身體通過意向性與世界和他人達成的一種實踐過程，所有意義、理解和溝通都基于這種身體實踐過程”。即身體參與信息流動和接收，且在意義和關系維系中處于基礎地位。學生在元宇宙學習平臺上，以數(shù)字人身份進行學習。技術嵌入身體實現(xiàn)人機交融，身體對接虛擬的學習場景之中，數(shù)字人的學習體驗、情緒態(tài)度、行為意向皆可同步到真身，實現(xiàn)人機協(xié)同，極大促進學生的思維發(fā)展。

二是教學情境真實性。傳統(tǒng)課堂教學的情境靠教師語言催化、學生自行建構；線上線下混合式教學模式下的教學情境是在傳統(tǒng)課堂教學情境基礎之上輔助以音頻視頻圖片等網(wǎng)絡資源綜合呈現(xiàn)，學生仍是旁觀者。而教育元宇宙情境創(chuàng)設靈活，借助智能交互設備，學習者可以進入不同教學場所，身臨其境地進入探究式、協(xié)作式、具體化的學習活動；教學者借助虛擬數(shù)字人化身旁觀并指導，增強師生互動，在虛擬的真實情境下答疑解惑。

三是個性化學習性。教育元宇宙平臺可以滿足學生的不同需求和發(fā)展特點，提供學習的多種可能性，采取適切的教育方法、模式、評價等促進學生自主學習。傳統(tǒng)個性化學習強調(diào)教師因材施教，側重于教師對學生水平的了解分析以及自身堅守的傳道授業(yè)的個性化指導。借助多媒體教學的個性化學習指導是教師或算法基于學生特點和薄弱點，制定和推送不同指導方案和學業(yè)計劃。教育元宇宙支持個性化學習，學生完全處于主導地位，不僅是教育元宇宙平臺的使用者，也是教學資源的創(chuàng)造者、更新者和審視者。學生學習方式靈活，可采用跨時空課堂式學習、高沉浸游戲式學習、高仿真情境觀察或演練式學習等。在高精度、高算力、低延時的教育元宇宙場域下，學生學習目標可以多重設定，評價體系也必然多元，學生的個性化學習要求將得到極大的發(fā)展。

四、教育元宇宙的應用及意義

（一）教育元宇宙的應用

教育元宇宙將重新界定素質(zhì)教育、特殊教育和職業(yè)教育的范圍、形式及發(fā)展。

對于素質(zhì)教育，教育元宇宙將打破教育的物理邊界，實現(xiàn)教與學的泛在化，即空間教學場域將不再是教學的桎梏，課堂也不再是教學的中心，教師根據(jù)教學內(nèi)容在元宇宙里設定靈活的教學場所，虛擬的各種場館、各類實驗室將在虛實共生中實現(xiàn)真實的學習體驗。教育元宇宙將突破客觀條件的制約，支持靈活多樣的教學模式，實現(xiàn)多元化教學方式和多樣性教學手段。元宇宙所提供的虛實融生的感官體驗、靈活多變的交互方式、具體性的學習體驗和協(xié)作性的社會化學習，支持游戲化、探究型、情景式的教學項目，幫助學生實現(xiàn)本專業(yè)及跨學科的深度學習。教育元宇宙將創(chuàng)新評價手段，實現(xiàn)多維度、高精度、廣范圍數(shù)據(jù)支撐的素質(zhì)教育評價。人機融合使學生的數(shù)字人分身在元宇宙中產(chǎn)生的一切行為都可以以數(shù)字化的形式被采集，實現(xiàn)多維度多感官的數(shù)據(jù)支撐，形成精確的教學評價。

對于特殊教育，首先，教育元宇宙可以創(chuàng)建更具包容性、公平性、隱秘性和同理性的學習空間，滿足特殊學生的需求：通過語音識別、眼動、觸碰、肢體語言等方式實現(xiàn)人機交互無障礙；通過識別身體缺陷提供特殊的教學資源，實現(xiàn)教學資源的個性化供給；通過手語識別、眼動跟蹤、腦機接口等技術手段實現(xiàn)順暢的溝通交流。其次，教育元宇宙可以幫助特殊需求學生獲得相對完滿的學習體驗和學習樂趣。由于自身缺陷，特殊學生無法經(jīng)由自身器官參與學習去體會學習的樂趣，元宇宙的虛實共生使學生借助腦機接口進入虛擬世界，獲得沉浸式全方位的感受體驗，通過大腦皮層指令重建感覺和知覺，完成指令動作，實現(xiàn)學習體驗。最后，教育元宇宙可以創(chuàng)建數(shù)字人分身，實現(xiàn)個人的形象重塑。特殊學生與普通學生的差異是阻礙其融入學校學習的重要原因之一，元宇宙中的數(shù)字人分身可以消弭差異，在虛擬空間中進行正常的學習、工作、交際和娛樂。數(shù)字人分身是特殊學生的第二個身份，可以滿足對美好自己的全部期許，實現(xiàn)自我認同。教育元宇宙提供了一個像“Second Life”一樣的虛擬平行時空，理想的數(shù)字人分身呈現(xiàn)出來的特點會影響本體的認知、態(tài)度和行為，進而提升其幸福感和社會歸屬感。

對于職業(yè)教育，首先，教育元宇宙能夠有效解決職業(yè)教育教學的高成本、高風險、高污染問題，創(chuàng)建高仿真的虛擬的學習場景、實訓基地和工作環(huán)境，基于人機交互技術手段實現(xiàn)具體性體驗，降低教學成本，規(guī)避危險操作。其次，教育元宇宙中虛實聯(lián)動，學生可以在真實場景、虛擬場景、虛實融合場景之間選擇更有利于實踐的場域。場景適配對于職業(yè)教育意義重大，多場景融合教學契合職業(yè)教育的發(fā)展需求。最后，教育元宇宙可以促進虛實世界的結合，共享社交體系、身份體系和經(jīng)濟體系。這有利于學校、社會（對口企業(yè)）、學生三方關系穩(wěn)定、合作共贏；有利于學生實現(xiàn)理論與實踐的互相促進、轉化與融合，進而加強自身專業(yè)技能的學習；有利于學生根據(jù)自身的個性化需求，突破物理空間的限制，勇敢規(guī)劃和選擇不同的企業(yè)進行實訓。

（二）教育元宇宙的意義

第一，教育元宇宙會帶來教學交互的變革。人工智能技術和融合交互技術能夠實現(xiàn)虛實共生和感知交互，突破真實世界和虛擬世界的雙重局限，學習者可以在虛實教學場景之間自如切換，在數(shù)字人分身和真實個體間隨意切換，與虛擬對象和物理實物分別互動，在虛擬學習場景和真實世界中自由學習、隨性體驗。

第二，教育元宇宙會帶來教學場域的變革。集大成的元宇宙技術打造的高仿真、沉浸式、虛實聯(lián)動的教學平臺，有利于教師創(chuàng)設真實有效的教學場景。比如，外語教學中創(chuàng)建契合教學內(nèi)容和教學目標的沉浸式語言學習環(huán)境，支持學習者在不同環(huán)境下演練不同的跨文化交際技能和語言應用技能。

第三，教育元宇宙會帶來教育模式的變革。元宇宙技術打造的虛實共生的世界、虛實融合的理念推動教育教學向數(shù)字世界遷徙。個性化學習的靈活性、多重性、精準性，沉浸式教學的真實性、深入性、交互性，游戲化學習的即時性、創(chuàng)造沉浸性，教師研修的參與性、實踐性和低成本性，這一切構成極具包容性的數(shù)字教育生態(tài)模式。教育將在元宇宙中形成新的價值共識、倫理共識和發(fā)展共識，引導師生強化專業(yè)素養(yǎng)、科技素養(yǎng)、信息素養(yǎng)和道德素養(yǎng)，培養(yǎng)科技向善的科研環(huán)境，助力公平開放的教育環(huán)境，創(chuàng)造可持續(xù)發(fā)展的未來教育世界。

在萬物互聯(lián)、虛實共生的元宇宙世界里，科技與教育的融合是必然的發(fā)展方向。教育元宇宙將呈現(xiàn)出一個虛擬世界與實體教育體系融合聯(lián)動的教育空間，使人類與機器全面鏈接、虛擬與現(xiàn)實自如交互、人才培養(yǎng)與社會進步協(xié)同發(fā)展，打造融學習者具身參與性、學習情境真實性、個性化學習于一體的多元教育教學場域，推動素質(zhì)教育、特殊教育、職業(yè)教育順應時代，不斷變革和發(fā)展。

元宇宙是大勢所趨，教育元宇宙也一觸即發(fā)。教育工作者要根據(jù)實際教育教學需求以及自身的專業(yè)特點，積極參與教育元宇宙的構劃、建設和應用，保持開放的心態(tài)，探索教育元宇宙應用的場域和方式，持續(xù)推動教育元宇宙的科研進程，引領教育元宇宙的融合創(chuàng)新和良性發(fā)展。