教育元宇宙须与现实无缝融合

教育元宇宙须与现实无缝融合

编辑：汤晓雪 来源：光明日报 浏览次数： 次 发布时间：2023-10-31 08:22:06 【字体：小 大】

　　编者按

　　当今世界，教育科技进步日新月异，元宇互联网、宙须云计算等现代信息技术深刻改变着人类的现实思维与学习方式。如何因应信息技术的无缝发展，推动教育变革和创新，融合建设“人人皆学、教育处处能学、元宇时时可学”的宙须学习型社会，是现实人类共同面临的重大课题。党的无缝二十大将“推进教育数字化”写进报告，提出“推进教育数字化，融合建设全民终身学习的教育学习型社会、学习型大国”，元宇标志着推进教育数字化已成为全党全国普遍共识和重要战略性目标。宙须对此，本版围绕教育元宇宙这一教育技术新兴领域展开讨论，邀请专家学者共同求解。

　　“元宇宙”这一概念，自问世以来便吸睛无数。

　　近日，工信部、教育部等五部门联合印发《元宇宙产业创新发展三年行动计划(2023-2025年)》，其中强调，“推进构建虚拟教室、虚拟实验室等教育教学环境，鼓励通过平台共享虚拟仿真实验实训资源，扩大优质教育资源覆盖面”。作为最重要的应用领域之一，教育元宇宙正加速发展，逐渐走进更多人的视野。

　　什么是教育元宇宙?专家介绍，它是元宇宙在教育领域的应用，即在利用元宇宙技术创建的、虚实融合的场景下进行教育活动，具有“沉浸体验、网络社交、群体创造、虚实共生”等主要特征。

　　目前，教育元宇宙有哪些应用，成效如何?其发展还面临哪些难题?

　　教育元宇宙，前沿应用有哪些

　　由工业和信息化部人才交流中心主办的2023年全国仿真创新应用大赛即将迎来决赛。该中心相关负责人表示，此赛事秉承产教融合、产才融合的思路，以赛促学、以赛促研、以赛促用，从产业链的上下游出发，助力我国仿真产业快速发展。“大赛为引领未来科技发展的前沿科学问题、工程技术难题和产业技术问题提供了‘仿真答案’，仿真技术不仅能应用于数字化教学，还可在医学、化工等领域扮演重要角色。”

　　除此以外，教育元宇宙还有哪些前沿应用?

　　首都师范大学教育学院教育技术研究所副所长刘菁介绍，学界将教育元宇宙系统架构划分为基础设施层、运行平台层、规则机制层和模式应用层。教育元宇宙的运用与发展主要体现在模式应用层——以虚拟现实、大数据、人工智能等技术为支撑，与教育教学环境深度融合，为师生提供虚拟仿真、XR教学、智慧教学等具体场景。

　　“比如教育部建设的国家虚拟仿真实验教学课程共享平台，目前已有3514个实验中心，涵盖了各学科领域的大学实验课程。智慧教学场景体现为：在传统教室基础上加装电子白板、平板电脑、门禁系统等一系列智能终端设备的智慧教室;拥有大量数字化、智能化装备，能更好满足学生学习需求、提升实验效率的智慧实验室。管理平台则有中国科学院大学研究设计并搭建的‘基于深度强化学习的综合能源微网能量管理平台’等。”她举例说。

　　沉浸式情景体验学习，效果如何

　　华东师范大学经济与管理学院、上海智能教育研究院教授许鑫长期研究元宇宙在教育领域的应用。他发现，元宇宙不仅能给学生提供在传统教学中难以获得的身临其境的体验，更强烈地激发学生的学习兴趣，还具有节省成本和可重复使用等优点。“教育元宇宙通过共享虚拟仿真实验和实训资源，进一步做大优质教育资源‘蛋糕’，提升了教育普及性和公平性。”

　　不过，所有的学习都适用元宇宙技术吗?为深入探究此问题，许鑫团队最近进行了一项随机实验，比较151名国内本科生使用VR解剖学学习模块与传统视频教学的效果差异。“实验结果显示，VR组在学习眼球生理结构知识方面的表现略逊于视频组。与传统教学方法相比，目前已有的沉浸式学习资源并不一定能有效促进复杂知识的获取。VR模拟所需的互动性可能会增加学生的额外认知负担，反而抑制了某些学生的学习效果。”

　　“在前期调研中，我们还发现国外也有类似的案例报告。与传统课堂相比，‘元宇宙+英语’并没有显著提高学生学习成绩。一些学生甚至反馈，元宇宙学习增加了更多的操作步骤。”许鑫补充道。

　　因此，他建议：“教育工作者应考虑到不同学科特点，评估哪些知识内容适合采用VR呈现，哪些不太适合。例如，在医学解剖学等需要大量视觉信息记忆的学科中，VR技术无疑具有显著优势。然而，对于需要语言和逻辑思维的学科，VR的实际效果还有待进一步验证。”

　　许鑫表示：“在构建教育元宇宙过程中，不仅需要重视软硬件基础设施建设，还应关注学习者认知发展水平、认知习惯等因素。在制作教育元宇宙教学资源时，必须全面统筹规划，充分考虑新技术环境的特性以及各个学科的特点等。”

　　刘菁认为，目前我国教育元宇宙的建设，通常由不同的开发者、教育机构和公司进行，缺乏统一标准和指导。并且，支持元宇宙建设的现实技术条件还不完善，一些底层技术不够成熟。许多虚拟环境仅仅是数字化模拟，缺乏真正的互动性和教学策略。另外，与传统教师培训相比，针对教育元宇宙教学应用的培训难度较高，目前主要以企业的技术使用培训为主，结合一线实际教学的培训师资、培训课程及相关资源、培训环境极为缺乏。

　　刘菁注意到，2021—2022年间，我国学者开始积极探索如何推动教育元宇宙落地，但在短短一年时间内，话题就从基础设备建设、技术研发，拓展到了思政教育、图书馆教育等应用研究领域，教育元宇宙研究范畴出现泛化趋势。“元宇宙是一个新兴领域，如果盲目研发教育元宇宙相关技术与课程，可能会浪费既有教育资源，同时束缚教育元宇宙发展的想象力。”

　　刘菁建议，要把教育元宇宙融入教育信息化的长远规划和顶层设计中，为教育元宇宙健康有序及可持续发展提供政策指导。还要以教育新基建推动教育元宇宙发展，将其纳入教育数字化战略行动方案，加快推进教育专网建设，推动5G、VR、AR、人工智能、区块链等技术发展。

　　学习体验更丰富且个性化，何以实现

　　教育元宇宙，将走向何处?

　　许鑫表示，在未来，教育元宇宙将成为全球教育合作中不可或缺的一环。“例如，有研究将美国、韩国和日本学生置于元宇宙学习空间中，通过安装传感器和多语言翻译转换器等技术设备，实现了学生在跨地区、跨语言环境下的互动学习，并取得了良好的教学效果。”

　　他认为，教育元宇宙还将为促进教育培训与学术交流研讨提供全新场域。“举例来说，2021年，在第29届亚洲心脏和胸外科学会线上会议中，来自世界各地的200名参会者通过头戴式VR设备参与了手术培训。参会者纷纷表示，自己仿佛身临其境地观看了整个手术过程。随着教育元宇宙相关技术的不断成熟，全球范围内的教育数字化联动将以更丰富的形式展现。”

　　刘菁认为，以教育元宇宙为依托的虚拟实验室、虚拟教研、沉浸式情景体验学习等领域均有较好的发展前景，能够为学生和职场人士提供更加丰富且个性化的学习体验，为终身学习提供更好的环境和平台。目前，元宇宙发展正处于数字孪生阶段，随着其不断发展，教育元宇宙还将经历虚实互构与虚实共生阶段。

　　“如在虚实互构阶段，教育元宇宙将与教育数字化深度融合。更广泛的AR和VR教育应用与传统课堂相结合，为学生提供沉浸式学习体验，并支持个性化学习，使学生能够访问个性化的虚拟学习环境，根据自身兴趣和学习需求选择课程和活动。在虚实共生阶段，虚拟学习环境将与现实教育更加无缝融合，学习变得更综合和全面。此外，全球教育合作也将进一步加强，学生可以在不同国家和地区进行虚拟学习环境中的交流与合作。”刘菁说。

　　记者 杨 飒