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【摘要】“元宇宙+教育”為未來教育發(fā)展提供了新方向,其深度沉浸體驗、具身社交網絡、群體自由創(chuàng)造、社會生態(tài)文明以及虛實融生共在等特征為構建虛實融生的未來教育形態(tài)提供了新可能。教育元宇宙為教育新基建建設提供了新方向,為高質量教育教學提供了新支持,為學習過程提供了新場域。在人工智能、區(qū)塊鏈、物聯(lián)網以及學習分析等技術的加持下,教育元宇宙將會構建成以資源生態(tài)、社會交往、探究學習和評價系統(tǒng)等為核心的智慧學習空間,形成虛實融生和跨界探索的學習模式,最終實現(xiàn)以現(xiàn)實物理世界為核心的教育元宇宙與星際文明共在的未來教育形態(tài)。教育元宇宙將會在泛在可驗證的智慧學習、深度沉浸的體驗性學習、跨時空的深度協(xié)作發(fā)現(xiàn)式學習以及虛實融生的協(xié)同知識生成學習等方面對現(xiàn)有教學產生重要影響。教育元宇宙的未來發(fā)展需要制定通用技術標準、構建研發(fā)共同體、探索教育元宇宙教育模式以及規(guī)避“缸中之腦”風險。
【關鍵詞】教育元宇宙;在線學習;未來教育;虛實融生;學習空間
一、元宇宙時代來臨與教育發(fā)展新契機
2021年被稱為元宇宙元年[1-2]。自從羅布樂思(Roblox)上市引爆“元宇宙”以及臉書(Facebook)更名為元宇宙(Meta)開始,“元宇宙”這一概念迅速引發(fā)世界眾多國家、公司、團體以及個人的高度關注和急速行動。中國電信在盤古計劃2.0中全面布局元宇宙,致力打造元宇宙與算力的建設整合者、元宇宙社會生態(tài)及其內容創(chuàng)設的創(chuàng)新協(xié)同者、元宇宙開發(fā)平臺與應用服務的繼承者[3]。
清華大學的“元宇宙特別計劃”圍繞“藝科元宇宙”主題呈現(xiàn)了未來博物館、未來科技館、未來城市、宇宙探索以及文化遺產等[4]。易凱資本在其2021元宇宙報告中指出,元宇宙將重構人們的生產模式、組織治理方式以及生活方式[5]。2021年12月,虛擬游戲平臺Sandbox以430萬美元的價格售出了一塊“元宇宙”虛擬土地,更是將各界對“元宇宙”的關注推向了高潮。
元宇宙學校的創(chuàng)建為未來元宇宙教育的發(fā)展提供了新可能[6],諸如虛實同步與高度仿真、創(chuàng)新創(chuàng)造與開源開發(fā)、持續(xù)動態(tài)發(fā)展等[7]。元宇宙學校的創(chuàng)建不僅能夠解決在線學習時空分離導致的教與學沉浸感缺失、學習孤獨感以及社交范圍與體驗不足等問題,而且能夠構建與物理學習空間平行的、虛實環(huán)境融生的以及促進高階思維發(fā)展的學習時空。元宇宙創(chuàng)設的具身社交環(huán)境、基于區(qū)塊鏈的信任機制以及高保真學習環(huán)境等將有效解決現(xiàn)在學習空間遇到的問題[8],諸如學習環(huán)境明顯失真、以學生為中心難以體現(xiàn)[8]、三元空間難融合[9]、學習沉浸感缺乏以及跨時空高階思維培養(yǎng)乏力[10]等。
學校、教師、學生、家長以及其他人員可以在元宇宙中自創(chuàng)個性化學習空間,開啟獨特的、個性化的以及泛在的沉浸體驗學習。元宇宙時代的到來將為我國教育新基建、學生高階思維培養(yǎng)以及未來教育發(fā)展提供新機遇。依據(jù)元宇宙的發(fā)展歷程、元宇宙的卓越特征以及元宇宙賦能教育的邏輯關系,探究元宇宙對教育產生的重要影響,前瞻性分析元宇宙時代未來教育發(fā)展的新形態(tài)。為此,本研究將圍繞以下問題進行深度討論。元宇宙到底是什么?元宇宙的主要特征是什么?元宇宙創(chuàng)建的核心技術是什么?元宇宙時代的教育形態(tài)與主要應用場景是什么?教育元宇宙面臨的未來挑戰(zhàn)是什么?
二、元宇宙的基本內涵與特征
(一)元宇宙的起源與發(fā)展
“元宇宙”是Metaverse的中文釋義,由Meta和Verse兩個詞根組成。Meta源自于希臘語超越(Beyond)之意,從語用學視角看也譯為希臘語之后(After);Verse由Universe演化而來,意指宇宙或者世界。元宇宙(Metaverse)一詞意味著穿越現(xiàn)實形成的一個被認可的新王國。“元宇宙”這一術語最早由科幻作家尼爾·史蒂文森(NealStephenson)在小說《雪崩》中被創(chuàng)造[11],后續(xù)的《頭號玩家》、《西部世界》以及《黑客帝國》等科幻影片更加逼真地描述了“元宇宙”的基本構想。元宇宙(Metaverse)一詞在羅布樂思上市的招股說明書中被明確提到之后,關于元宇宙基本內涵的解釋開始呈現(xiàn)多樣化發(fā)展,特別是臉書創(chuàng)始人扎克伯格利用視頻形象地呈現(xiàn)了元宇宙獨特的社交圖景。
(二)元宇宙的定義
盡管目前元宇宙并未形成統(tǒng)一的界定,但是人們對元宇宙存在著具身網絡說、社會生態(tài)說、虛擬時空說和虛實融合說四種主要解釋。
1.元宇宙具身網絡說元宇宙具身網絡說起源于臉書(Facebook)創(chuàng)始人馬克·扎克伯格(MarkZuckerberg)宣布從社交媒體公司轉變?yōu)橐粋元宇宙公司,該公司將成為一個融合真實世界和虛擬世界的“具身化互聯(lián)網”(Embodiedinternet)公司[12]。馬克·扎克伯格的元宇宙構想視頻演示了虛實融合的具身體驗,創(chuàng)建了一個以虛擬現(xiàn)實、混合現(xiàn)實、數(shù)字孿生以及人機交互等技術為基礎的虛實共在、虛實交互以及具身體驗的互聯(lián)網時空[13]。人們可以在元宇宙中享受“真實”的社交、生活以及工作等沉浸體驗,形成了虛擬中有現(xiàn)實、現(xiàn)實中有虛擬的具身互聯(lián)網時空。
2.元宇宙社會生態(tài)說
將元宇宙看作是社會生態(tài)系統(tǒng)的真實映射是元宇宙社會生態(tài)說的本質特征,超越了僅將元宇宙視作基于虛擬現(xiàn)實技術的具身網絡的基本觀點。易凱資本元宇宙報告明確闡明了元宇宙是現(xiàn)實世界多種因素的融合體,人(生產力)、人際關系(生產關系)、環(huán)境、社會生產資料(物料)、法律關系、經濟系統(tǒng)(交易體系)以及技術生態(tài)體系等共同構成了元宇宙系統(tǒng)[5]。通過對這些要素的改造和重構,形成了實時映射現(xiàn)實世界且獨立于現(xiàn)實世界的元宇宙。元宇宙將會創(chuàng)建一個以元宇宙居民為行動者和生產力的社會時空,具有唯一身份標識的元宇宙居民在元宇宙中的生產生活、法律規(guī)范、經濟體系、基礎設施以及技術工具等支持下,構建了一個基于元宇宙的全真社會生態(tài)系統(tǒng)。
3.元宇宙虛擬時空說元宇宙是一個人造的平行于現(xiàn)實世界運行的虛實融合空間[14],是一個整合了3D圖形、屏幕或者虛擬現(xiàn)實的在線共享空間[15]。元宇宙虛擬時空說用來刻畫虛擬宇宙中共享的、持久的以及沉浸的三維虛擬時空[1],人物身份、沉浸感、朋友、多樣性、低延遲、泛在化、經濟制度以及文明禮儀八個特征形成了元宇宙虛擬時空系統(tǒng)。從技術構建的視角看,維基百科將元宇宙描述為一個集體共享虛擬空間,由虛擬增強的物理現(xiàn)實空間和物理持久的虛擬空間融合創(chuàng)造而成,是虛擬世界、物理世界以及互聯(lián)網的融合共生[7]。元宇宙不僅是一個映射物理空間的數(shù)字孿生空間,而且是一個虛擬現(xiàn)實共存的數(shù)字化空間。元宇宙是一個抑或一簇交互、沉浸式和協(xié)作的共享虛擬3D世界,能夠實現(xiàn)真實物理空間與虛擬物理空間的相融相生。
4.元宇宙虛實融合說最具代表性的元宇宙虛實融合說是清華大學新媒體研究中心提出的“融宇宙”觀,將元宇宙視作融合虛擬和現(xiàn)實的“融宇宙”和超現(xiàn)實宇宙[2]。元宇宙是整合諸多新技術創(chuàng)設的新型虛實相融的互聯(lián)網應用與社會形態(tài),利用擴展現(xiàn)實技術為元宇宙居民提供接近現(xiàn)實的沉浸式驗,借助數(shù)字孿生技術實時映射現(xiàn)實世界,基于區(qū)塊鏈技術搭建元宇宙空間的信任機制、經濟體系以及虛實物體交換制度等,實現(xiàn)了虛擬世界與現(xiàn)實世界在社交系統(tǒng)、經濟系統(tǒng)以及身份系統(tǒng)上的密切融合,為每個用戶提供了元宇宙空間內容生產和世界編輯的權限。
通過一元宇宙、多元宇宙、跨元宇宙以及超元宇宙的元宇宙進化發(fā)展,實現(xiàn)人類在現(xiàn)實世界和虛擬世界的生存方式和空間多維拓展以及綜合感官。綜上所述,盡管人們對元宇宙的詮釋存在不同觀點,但是這些觀點存在著一些共同特征,諸如深度沉浸感、社會生態(tài)文明、虛實空間交互融合以及自由創(chuàng)造等。基于此,本研究認為元宇宙是以數(shù)字孿生、人工智能、人機交互、物聯(lián)網以及高速通信等技術為基礎,為滿足人們深度沉浸感、跨域社交娛樂、超現(xiàn)實創(chuàng)造等需要,創(chuàng)建的平行于真實世界且又獨立于真實世界的自然與社會交融的虛實融生生態(tài)文明空間。元宇宙是一個自然與社會交融的生態(tài)文明空間,不僅是對扎克伯格具身網絡元宇宙觀的超越,而且從一個獨立的和虛實交融的跨元宇宙系統(tǒng)觀詮釋了元宇宙的本質特征。
(三)元宇宙的主要特征
基于對元宇宙相關特征[1-2,5]的分析,元宇宙的突出特征是深度沉浸式體驗、具身社交網絡、群體自由創(chuàng)造、社會文明生態(tài)以及虛實融生共在。
1.深度沉浸體驗“感知即真實”是元宇宙深度沉浸體驗的本質表現(xiàn)。在增強現(xiàn)實、生命記錄(Lifelogging)、鏡像世界和虛擬現(xiàn)實等技術的加持下,元宇宙居民不僅能夠獲得與真實世界同樣的真實體驗,而且全生命周期的生命記錄進一步增強了沉浸體驗[16]。元宇宙并非是虛擬現(xiàn)實游戲、3D虛擬空間抑或虛擬社交空間,而是一個以數(shù)字孿生、增強現(xiàn)實、物聯(lián)網和腦機接口等技術為基礎創(chuàng)建的平行于自然世界且又獨立于自然世界的高保真空間。正如扎克伯格將臉書轉變成為一個虛實融合世界的“具身互聯(lián)網”一樣,元宇宙將使人們獲得真實的社交體驗、沉浸的環(huán)境感知以及多模態(tài)生存感受。深度沉浸體驗不僅強調了人們能夠在元宇宙中獲得真實體驗,而且可以在自由穿梭于元宇宙與物理空間之間獲得超現(xiàn)實的沉浸體驗。
2.具身社交網絡感知社交、共在效應以及情感體驗等是元宇宙具身社交網絡的突出優(yōu)勢。元宇宙將為人們帶來全景式的社交感知體驗,創(chuàng)建虛實場景共在的在場效應,特別是為人們提供了真切的社交情感體驗。
扎克伯格構想的元宇宙突出描述了人們在元宇宙空間進行娛樂、游戲、工作或者生活的社會交往形態(tài),逼真地呈現(xiàn)了人的虛擬化身遨游在元宇宙中以及與他人進行社交的感知體驗。羅布樂思的大衛(wèi)·巴蘇基從身份(Identity)和朋友(Friends)兩個維度闡述了元宇宙社交網絡的虛實融合功能[17],元宇宙居民利用自己的元宇宙唯一身份能夠進行全方位社交,諸如朋友、戀人以及親屬等。元宇宙提供的跨域社交也為人們帶來了超現(xiàn)實的社交體驗,每個個體能夠在不同的元宇宙中以不同角色獲得獨特的社交體驗[18]。
3.群體自由創(chuàng)造共創(chuàng)、共治和共享是元宇宙的基本價值觀,其核心特征是數(shù)字化創(chuàng)造,群體自由創(chuàng)造是元宇宙存在、發(fā)展以及迭代更新的根本動力[1]。
個體創(chuàng)造活動是元宇宙創(chuàng)造的基礎,元宇宙為個體創(chuàng)造活動提供了個性化空間、自創(chuàng)工具以及智能會話等功能。元宇宙引發(fā)參與、促進交互以及持續(xù)發(fā)展的根本動因是激勵創(chuàng)造興趣、引發(fā)創(chuàng)造靈感以及促進創(chuàng)造分享。元宇宙居民將從自我創(chuàng)造中獲得生理需求、安全需求、社交需求、尊重需求和自我實現(xiàn)需求的滿足感。群體自由創(chuàng)造是基于個體創(chuàng)造實現(xiàn)的,元宇宙為群體協(xié)作操控、分布式協(xié)同創(chuàng)新以及創(chuàng)新成果保護等提供了充分的支持。
三、元宇宙賦能教育的著力點與應用場景
(一)元宇宙賦能教育的著力點
1.元宇宙為教育新基建建設提供了新方向
教育新基建具有新網絡、新平臺、新資源、新校園、新應用和新安全六個關鍵特征[19],需要從數(shù)字底座、應用場景、體系規(guī)范和目標引領四個層面構建教育信息化新基建標準的需求框架[20]。
元宇宙將從根本上解決教育新基建分散建設、數(shù)據(jù)孤島、質量參差不齊等問題。教師、學生、教育機構或者公司等可以在共享的、開放的、標準化的、可創(chuàng)造的以及可擴展的教育元宇宙中進行學習。教育元宇宙的可創(chuàng)造性、可擴展性和永續(xù)發(fā)展等特征將為教師和學生開發(fā)自己的子元宇宙提供更多機會,也能激發(fā)師生進行教與學活動的興趣和動機。教育元宇宙將為公平且有質量的教育提供關鍵支持,學生和教師能夠享有知名院校教師的高質量教育機會,那些農村地區(qū)、僻遠地區(qū)以及普通院校的學生能夠獲得使用高精尖實驗設備的機會和協(xié)同探究實驗的體驗。
2.元宇宙為高質量的教育教學提供新動力
高質量的教育教學存在著金課說、目標說和核心素養(yǎng)說三種主要解釋。金課說將具有創(chuàng)新性、高階性以及挑戰(zhàn)度的課程教學視作高質量教學。目標說將能夠實現(xiàn)分析、綜合、評價和創(chuàng)造這些教學目標的課程教學視作高質量教育教學。核心素養(yǎng)說將能夠促進學生文化基礎、自主發(fā)展以及社會參與三個維度核心素養(yǎng)發(fā)展的課程教學看作高質量教育。根據(jù)三種不同的高質量教育教學解釋,高質量教育教學至少能夠促進學生的復雜問題解決能力、批判性思維能力和協(xié)作探究能力發(fā)展,然而傳統(tǒng)課堂卻難以為學生的這些能力培養(yǎng)提供有力支持。
元宇宙具有的沉浸體驗、群體自由創(chuàng)造、虛實融生共在等特征將為高質量教學提供有力支持。元宇宙時代的教與學將會彌合課堂內外的界限,使課前自主學習和課內深度討論實現(xiàn)了有機融合,學生在課前、課中和課后均可以利用元宇宙實現(xiàn)跨時空的教與學沉浸體驗,利用元宇宙中已有的、自創(chuàng)的或者分享的創(chuàng)作工具進行協(xié)同探究學習。元宇宙將徹底解決時空局限、資源失衡以及社交受阻等問題,能夠實現(xiàn)高質量的教育教學。
3.元宇宙為學習過程提供了全景式新場域
學習過程是實現(xiàn)學習目標的根本途徑,能否為其提供富有成效的支持將決定學習的發(fā)生、發(fā)展和效果。教學事件、學習材料、學習活動以及學習資源等是支持學習者學習的重要條件,教師利用翻轉課堂、線上線下混合學習以及小組協(xié)作學習等方式提升學習績效。
然而,學習過程由于時空局限、學習資源失真、學習空間分散等問題導致了課堂教學與課前學習是割裂的,課堂中學生的深度討論主要以抽象的形式存在,難以將深度討論的成果抑或創(chuàng)新靈感進行及時驗證與持續(xù)改進,最終導致富有成效的教學理論或者教學模式因難以獲得有力支持而最終失敗[10]。元宇宙的創(chuàng)建與發(fā)展將為解決這些教學問題提供有力支持,全景式學習場域為教師和學生的教學過程與學習過程提供全面支持。
全景式新場域是基于數(shù)字孿生、物聯(lián)網、腦機接口以及穿戴設備等技術創(chuàng)建的教育元宇宙抑或教育子元宇宙空間,以超強社交、深度沉浸、高保真以及自由創(chuàng)造等功能為學習者的學習過程提供全面支持。學生能夠利用相關設備進入教育元宇宙空間,實現(xiàn)課前、課中和課后的教與學活動深度融合及其連續(xù)統(tǒng)發(fā)展,通過創(chuàng)建虛中有實、實中有虛的虛實融生學習環(huán)境加持學習過程。
4.元宇宙為未來虛實融合學習提供新方式
傳統(tǒng)的虛實融合學習環(huán)境以傳感器設備識別與獲取真實學習環(huán)境中與學習活動相關的數(shù)據(jù)為基礎,利用互聯(lián)網將虛擬學習環(huán)境與真實學習環(huán)境融為一體[21],為培養(yǎng)學習者的高階思維能力提供了新的學習方式,諸如主題探究、協(xié)作學習、分布式學習、科學實驗以及機器人編程等[22]。
然而,它們難以實現(xiàn)真正的虛實融合,主要表現(xiàn)為虛擬環(huán)境失真、虛實同步失調、遠程協(xié)作困難、空間社交抽象以及自創(chuàng)支持不足等。教育元宇宙以深度沉浸體驗、具身社交網絡和群體自由創(chuàng)造等特征為虛實融合學習提供了新方式,使得人、自然界以及萬物與元宇宙之間渾然一體。腦機接口將是人與元宇宙渾然一體的最高境界,使得人們能夠通過意識控制元宇宙中自我虛擬化身,與此同時也能夠獲得元宇宙中自我虛擬化身在其中的感受、認知以及體驗等。
元宇宙的出現(xiàn)將可能轉變人們對“自我存在”的認知[17],使得人們難以區(qū)分自我是否處于真實世界還是元宇宙中。元宇宙提供的超強虛實融合功能將為教與學學習環(huán)境融合提供新方式,實現(xiàn)跨區(qū)域的深度參與學習、無障礙遠程協(xié)作學習探究、可驗證的實驗環(huán)境、自由創(chuàng)造的群體創(chuàng)客空間等。
(二)元宇宙賦能教育的應用場景
1.泛在可驗證的智慧學習范式
泛在可驗證是指教師與學生能夠利用教育元宇宙進行跨越時空的驗證性學習活動,教師和學生能夠在元宇宙空間根據(jù)學習需要進行及時的假設驗證以及方案改進等學習活動。泛在可驗證學習將是教育元宇宙賦能教育的主要應用場景,將會顯著消解課堂抽象討論、自學難以理解以及創(chuàng)造靈感難以實現(xiàn)等問題。泛在可驗證性智慧學習方式是以元宇宙的無限空間和教育教學功能支持為基礎的,為學習者在教育元宇宙空間進行研究假設、方案驗證以及持續(xù)改進提供了有力支持。
只要學習者具備接入教育元宇宙的相應軟硬件,那么他們就能夠進行泛在可驗證性學習。泛在可驗證性學習以教育元宇宙的高保真、創(chuàng)造性以及靈活操控等特征為基礎,實現(xiàn)了假設驗證結果的虛實高度一致性和問題解決方案的高度遷移性。泛在可驗證的智慧學習過程主要包括創(chuàng)建問題解決情境、探究問題解決方案、建立問題研究假設、驗證與分析研究假設、結論探究與方案改進等。
問題解決情境是基于教育元宇宙創(chuàng)建的問題解決環(huán)境,教師、教育機構或者研究者等可以為學生創(chuàng)建問題解決情境,教師和學生也可以利用元宇宙中現(xiàn)有環(huán)境作為問題解決情境。探究問題解決方案和問題研究假設的建立不僅可以在教育元宇宙中通過師生強社交和深度互動完成,而且也可以在課前、課中和課后的不同學習階段利用元宇宙進行靈活性的研究假設討論。
驗證與分析研究假設需要充分利用元宇宙及其人機交互設備,發(fā)揮元宇宙可進行群體創(chuàng)造的功能,使得學生在元宇宙中能夠持續(xù)操控設備、修改參數(shù)、觀察與分析實驗狀態(tài)以及系統(tǒng)為學習者提供的智能反饋信息與決策等。結論探究與方案改進是師生抑或專家等圍繞數(shù)據(jù)結果進行的深度討論活動,基于此再次進行問題解決環(huán)境的創(chuàng)設、驗證、分析、討論以及方案改進等活動。
四、元宇宙教育應用的基本架構
(一)教育元宇宙的關鍵技術
教育元宇宙的關鍵技術不僅繼承了元宇宙的所有技術,而且也需要提供促進教與學的關鍵技術。基于元宇宙關鍵技術[1-2,17]多種描述,教育元宇宙需要具備至少五個關鍵技術,包括人工智能技術、交互技術、區(qū)塊鏈技術、物聯(lián)網技術、學習分析技術。
1.人工智能技術
人工智能技術是教育元宇宙萬物智慧的根本技術,使教育元宇宙的教師、學生以及物體具備了社會交往、協(xié)作參與以及自適應學習等功能。機器學習是教育元宇宙所有系統(tǒng)、居民、生物以及物體具有超級智能的基礎,通過自我機器學習與智慧共享實現(xiàn)智慧化、能動性與主體性。自然語言處理技術是人機之間運用自然語言實現(xiàn)有效通信的方法和理論,為確保教育元宇宙中師生溝通、人與物互動、物與物通信、虛擬與現(xiàn)實通信等提供了根本保障。智能語音以語音合成和識別技術為基礎,為教育元宇宙居民、用戶以及智能物體之間、用戶與教育元宇宙系統(tǒng)之間的語言識別、多語言互譯、關鍵信息智能抓取、違規(guī)內容過濾等提供支持。計算機視覺是利用攝像機抑或虛擬攝像機、圖像識別以及人工智能圖像算法等實現(xiàn)對教育元宇宙目標識別、動態(tài)跟蹤以及數(shù)據(jù)測量。
2.交互技術
交互技術是教育元宇宙為學習者提供沉浸學習體驗、具身群體社交以及探索性學習等支持的關鍵技術,主要包括混合現(xiàn)實、全息投影、腦機接口以及體感技術等。混合現(xiàn)實涉及虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實以及擴展現(xiàn)實等技術,能夠為教育元宇宙師生提供深度沉浸體驗與身臨其境的交互感受。全息投影能夠為教師和學生提供逼真的畫面,教育元宇宙中的師生可以直接感知和體驗現(xiàn)實與虛擬環(huán)境。腦機接口為人與元宇宙深度融合的最高境界提供支持,師生通過腦機接口技術利用意識操控教育元宇宙中的虛擬化身以及萬物互動,甚至可以進行人類意識的網絡存儲和網絡化再生。體感技術為師生與虛實環(huán)境互動提供有力支持,使師生能夠擺脫復雜昂貴的穿戴設備來實現(xiàn)沉浸學習體驗和具身社交。
3.區(qū)塊鏈技術
區(qū)塊鏈是指一種利用密碼學按時間序列將數(shù)據(jù)區(qū)塊依次相連而組成的鏈式數(shù)據(jù)結構形式[27],其防篡改性、分布式記賬和可編程性等特征[28]能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的全程留痕、可以追溯、公開透明、不可偽造以及集體維護等功能。區(qū)塊鏈的這些特征使學習過程、學習評價、學習行為、社會交易以及生態(tài)系統(tǒng)等能夠在高度的信任制度體系中得到良好發(fā)展。區(qū)塊鏈技術主要由哈希算法與時間戳技術、分布式存儲、數(shù)據(jù)傳播與驗證機制、智能合約以及分布賬本等組成。區(qū)塊鏈為教育元宇宙用戶提供了底層數(shù)據(jù)的保密性與可追溯性支持,為學分制度、數(shù)字徽章以及終身教育考評等提供了平等且公開的保障機制,使得學習者在教育元宇宙中的數(shù)字資產、信用等級、虛擬身份等能夠進行虛實空間交換。
4.物聯(lián)網技術
物聯(lián)網技術是指利用各種傳感器采集任何需要監(jiān)控物體或者過程的各種信息,實現(xiàn)人與物、物與物的泛在互聯(lián)、智能感知等。物聯(lián)網技術是構建平行于現(xiàn)實世界教育元宇宙且相互交融的基礎。支持教育元宇宙的物聯(lián)網技術主要由感知層、網絡層和應用層三個部分組成。
感知層主要由溫度、氣體、濕度和聲音等傳感器組成,為教育元宇宙與物理世界萬物的相互映射、虛實孿生和感知萬物提供信息來源。網絡層主要利用高速通訊技術進行泛在高速數(shù)據(jù)通信,為教育元宇宙感知、映射與操控世界萬物提供數(shù)據(jù)傳輸支撐技術。應用層主要以鴻蒙系統(tǒng)、遠程協(xié)作實驗系統(tǒng)以及虛實交互操作系統(tǒng)等對教育元宇宙萬物進行鏈接和操控管理,是教育元宇宙實現(xiàn)虛實共生以及師生與萬物共生的基礎。
5.學習分析技術學習分析是測量、收集、分析以及報告學習者及其學習環(huán)境生成的數(shù)據(jù)信息,旨在掌握與優(yōu)化學習行為和發(fā)生情境。學習分析主要利用數(shù)據(jù)和模型對學習者的學習行為和績效進行預測與干預,涉及學習者知識建模、學習活動跟蹤、學習者畫像、學習情緒建模、教學策略與教學資源優(yōu)化、個性化學習與自適應學習系統(tǒng)等技術[29]。教育元宇宙利用學習分析理論與技術為師生提供支持,促進個性化學習與提供學習服務。
利用學習行為與學習活動跟蹤技術構建并持續(xù)改進學習者的知識模型,根據(jù)學習者的知識模型為學習者提供個性化的知識推送與學習服務。根據(jù)教育元宇宙的強社交特征,學習情緒建模不僅是教育元宇宙空間良好學習氛圍的關鍵,而且也是智慧學伴、智能導師以及元宇宙居民為其提供情緒支持的基礎。
五、教育元宇宙應用面臨的挑戰(zhàn)與解決路徑
(一)研制教育元宇宙的體系結構與技術標準
教育元宇宙的終極理想狀態(tài)是構建平行于世界的另一個社會生態(tài)系統(tǒng),實現(xiàn)這一理想必須統(tǒng)一規(guī)劃布局和制定技術標準。首先,需要從國家和全球層面上共同協(xié)商教育元宇宙的技術標準。充分發(fā)揮國際和國家相關信息技術標準化組織的作用,通過與元宇宙公司、教育機構以及政府部門等進行溝通,實現(xiàn)學習系統(tǒng)架構、學習技術系統(tǒng)架構、元宇宙框架等技術標準化抑或制定數(shù)據(jù)兼容標準。其次,建設“積木式”的開發(fā)框架。教育元宇宙是一個龐大的系統(tǒng)性工程,絕對不可能一次就能建成永久性的教育元宇宙,技術發(fā)展、師生需求、學習資源供給以及教與學目標變化等決定了教育元宇宙體系框架必須具有可拓展、可連接以及可發(fā)展等特征。“積木式”元宇宙開發(fā)框架通過功能模塊化、接口標準化以及元數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一化等途徑,能夠實現(xiàn)教育元宇宙的快速拓展與功能完善。
(二)構建相關群體的教育元宇宙研發(fā)共同體
構建相關利益群體的研發(fā)共同體將是實現(xiàn)教育元宇宙快速發(fā)展和持續(xù)發(fā)展的關鍵。第一,政府和教育結構需要引導、培植與鼓勵具有尖端技術的公司創(chuàng)建教育元宇宙,從制度建設、資金投入以及稅收管理等方面給予充分支持。第二,形成以政府主導、科研院校共同參與的研究共同體。教育元宇宙建設是一個跨學科的復雜性工程,需要搭建不同研究團隊、學科群以及研究機構等之間的合作研發(fā)機制。
第三,激發(fā)個體成為個性化子元宇宙開發(fā)的有生力量。教育元宇宙的自我創(chuàng)建和兼容機制為無限創(chuàng)建子元宇宙提供可能,個體將成為子元宇宙或者個性化空間的主要創(chuàng)建者。教育元宇宙總平臺可以通過獎勵、交易以及使用權限等方式激發(fā)個體進行創(chuàng)建,使個體不僅能夠在教育元宇宙中得到滿意的回報,而且能夠將其與現(xiàn)實世界的物體進行兌換和連接。
(三)探索基于教育元宇宙的教學模式與策略
元宇宙的教育應用對傳統(tǒng)課堂的教學模式和教學策略將會產生重要影響,需要教師和研究者對教育元宇宙的教學模式和策略進行重新探討。
第一,發(fā)揮科研項目在教育元宇宙應用中的引領、資助和推廣作用,增強國家社會科學基金和國家自然科學基金等科研項目資助教育元宇宙相關課題的力度。第二,激發(fā)一線教師和研究者在實踐中探索教育元宇宙教學模式和教學策略的積極性、能動性以及創(chuàng)造性,通過示范推選、重點資助、政策引領以及理論指導等方式促進高水平的教育元宇宙模式或者策略探究。
第三,以學術交流促進教育元宇宙應用教學模式和教學策略的持續(xù)改進。通過搭建以教育元宇宙教育應用為主題的學術會議、學術論壇抑或期刊欄目等,不僅能夠引起教師、研究者抑或相關部門和公司的高度關注,而且能夠為教育元宇宙的教育應用創(chuàng)新提供思想碰撞和創(chuàng)新靈感的場域。
(四)教育元宇宙應用的缸中之腦悖論與防治
人們認為元宇宙發(fā)展的終極狀態(tài)是利用腦機接口實現(xiàn)人腦與元宇宙的融合,但是這將會使未來的學習者陷入“缸中之腦”悖論之中。“缸中之腦”描述的是離身大腦與計算機相連進行信息傳遞抑或相互操控的假說[30]。教育元宇宙如果實現(xiàn)或者接近了“缸中之腦”假說,將會導致學習與身體的分離,那么未來教育將會使人類永久地存在于虛幻的教育元宇宙中。
“缸中之腦”假說為那些極端教育元宇宙應用的研究者提出警示,不管教育元宇宙如何發(fā)展,人類社會的教育始終應當是具身性的,是面向星際文明的。為避免教育元宇宙的“缸中之腦”危險,國家政府、教育部以及教育機構需要制定相應的制度避免學習者過度沉浸于教育元宇宙中,可以從元宇宙使用時限、社會活動參與制度以及教育倫理等方面考慮。提高學習者的自我控制能力是解決這一問題的根本,培養(yǎng)學習者獨立思考、社會參與意識、探究星際文明興趣等是重要的解決途徑。
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作者:李海峰,王煒
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