虛實互構 虛實共生

　　教育元宇宙須與(yu) 現實無縫融合

　　光明日報記者 楊颯

　　編者按

　　當今世界，科技進步日新月異，互聯網、雲(yun) 計算等現代信息技術深刻改變著人類的思維與(yu) 學習(xi) 方式。如何因應信息技術的發展，推動教育變革和創新，建設“人人皆學、處處能學、時時可學”的學習(xi) 型社會(hui) ，是人類共同麵臨(lin) 的重大課題。黨(dang) 的二十大將“推進教育數字化”寫(xie) 進報告，提出“推進教育數字化，建設全民終身學習(xi) 的學習(xi) 型社會(hui) 、學習(xi) 型大國”，標誌著推進教育數字化已成為(wei) 全黨(dang) 全國普遍共識和重要戰略性目標。對此，本版圍繞教育元宇宙這一教育技術新興(xing) 領域展開討論，邀請專(zhuan) 家學者共同求解。

　　“元宇宙”這一概念，自問世以來便吸睛無數。

　　近日，工信部、教育部等五部門聯合印發《元宇宙產(chan) 業(ye) 創新發展三年行動計劃（2023－2025年）》，其中強調，“推進構建虛擬教室、虛擬實驗室等教育教學環境，鼓勵通過平台共享虛擬仿真實驗實訓資源，擴大優(you) 質教育資源覆蓋麵”。作為(wei) 最重要的應用領域之一，教育元宇宙正加速發展，逐漸走進更多人的視野。

　　什麽(me) 是教育元宇宙？專(zhuan) 家介紹，它是元宇宙在教育領域的應用，即在利用元宇宙技術創建的、虛實融合的場景下進行教育活動，具有“沉浸體(ti) 驗、網絡社交、群體(ti) 創造、虛實共生”等主要特征。

　　目前，教育元宇宙有哪些應用，成效如何？其發展還麵臨(lin) 哪些難題？

　　教育元宇宙，前沿應用有哪些

　　由工業(ye) 和信息化部人才交流中心主辦的2023年全國仿真創新應用大賽即將迎來決(jue) 賽。該中心相關(guan) 負責人表示，此賽事秉承產(chan) 教融合、產(chan) 才融合的思路，以賽促學、以賽促研、以賽促用，從(cong) 產(chan) 業(ye) 鏈的上下遊出發，助力我國仿真產(chan) 業(ye) 快速發展。“大賽為(wei) 引領未來科技發展的前沿科學問題、工程技術難題和產(chan) 業(ye) 技術問題提供了‘仿真答案’，仿真技術不僅(jin) 能應用於(yu) 數字化教學，還可在醫學、化工等領域扮演重要角色。”

　　除此以外，教育元宇宙還有哪些前沿應用？

　　首都師範大學教育學院教育技術研究所副所長劉菁介紹，學界將教育元宇宙係統架構劃分為(wei) 基礎設施層、運行平台層、規則機製層和模式應用層。教育元宇宙的運用與(yu) 發展主要體(ti) 現在模式應用層——以虛擬現實、大數據、人工智能等技術為(wei) 支撐，與(yu) 教育教學環境深度融合，為(wei) 師生提供虛擬仿真、XR教學、智慧教學等具體(ti) 場景。

　　“比如教育部建設的國家虛擬仿真實驗教學課程共享平台，目前已有3514個(ge) 實驗中心，涵蓋了各學科領域的大學實驗課程。智慧教學場景體(ti) 現為(wei) ：在傳(chuan) 統教室基礎上加裝電子白板、平板電腦、門禁係統等一係列智能終端設備的智慧教室；擁有大量數字化、智能化裝備，能更好滿足學生學習(xi) 需求、提升實驗效率的智慧實驗室。管理平台則有中國科學院大學研究設計並搭建的‘基於(yu) 深度強化學習(xi) 的綜合能源微網能量管理平台’等。”她舉(ju) 例說。

　　沉浸式情景體(ti) 驗學習(xi) ，效果如何

　　華東(dong) 師範大學經濟與(yu) 管理學院、上海智能教育研究院教授許鑫長期研究元宇宙在教育領域的應用。他發現，元宇宙不僅(jin) 能給學生提供在傳(chuan) 統教學中難以獲得的身臨(lin) 其境的體(ti) 驗，更強烈地激發學生的學習(xi) 興(xing) 趣，還具有節省成本和可重複使用等優(you) 點。“教育元宇宙通過共享虛擬仿真實驗和實訓資源，進一步做大優(you) 質教育資源‘蛋糕’，提升了教育普及性和公平性。”

　　不過，所有的學習(xi) 都適用元宇宙技術嗎？為(wei) 深入探究此問題，許鑫團隊最近進行了一項隨機實驗，比較151名國內(nei) 本科生使用VR解剖學學習(xi) 模塊與(yu) 傳(chuan) 統視頻教學的效果差異。“實驗結果顯示，VR組在學習(xi) 眼球生理結構知識方麵的表現略遜於(yu) 視頻組。與(yu) 傳(chuan) 統教學方法相比，目前已有的沉浸式學習(xi) 資源並不一定能有效促進複雜知識的獲取。VR模擬所需的互動性可能會(hui) 增加學生的額外認知負擔，反而抑製了某些學生的學習(xi) 效果。”

　　“在前期調研中，我們(men) 還發現國外也有類似的案例報告。與(yu) 傳(chuan) 統課堂相比，‘元宇宙+英語’並沒有顯著提高學生學習(xi) 成績。一些學生甚至反饋，元宇宙學習(xi) 增加了更多的操作步驟。”許鑫補充道。

　　因此，他建議：“教育工作者應考慮到不同學科特點，評估哪些知識內(nei) 容適合采用VR呈現，哪些不太適合。例如，在醫學解剖學等需要大量視覺信息記憶的學科中，VR技術無疑具有顯著優(you) 勢。然而，對於(yu) 需要語言和邏輯思維的學科，VR的實際效果還有待進一步驗證。”

　　許鑫表示：“在構建教育元宇宙過程中，不僅(jin) 需要重視軟硬件基礎設施建設，還應關(guan) 注學習(xi) 者認知發展水平、認知習(xi) 慣等因素。在製作教育元宇宙教學資源時，必須全麵統籌規劃，充分考慮新技術環境的特性以及各個(ge) 學科的特點等。”

　　劉菁認為(wei) ，目前我國教育元宇宙的建設，通常由不同的開發者、教育機構和公司進行，缺乏統一標準和指導。並且，支持元宇宙建設的現實技術條件還不完善，一些底層技術不夠成熟。許多虛擬環境僅(jin) 僅(jin) 是數字化模擬，缺乏真正的互動性和教學策略。另外，與(yu) 傳(chuan) 統教師培訓相比，針對教育元宇宙教學應用的培訓難度較高，目前主要以企業(ye) 的技術使用培訓為(wei) 主，結合一線實際教學的培訓師資、培訓課程及相關(guan) 資源、培訓環境極為(wei) 缺乏。

　　劉菁注意到，2021—2022年間，我國學者開始積極探索如何推動教育元宇宙落地，但在短短一年時間內(nei) ，話題就從(cong) 基礎設備建設、技術研發，拓展到了思政教育、圖書(shu) 館教育等應用研究領域，教育元宇宙研究範疇出現泛化趨勢。“元宇宙是一個(ge) 新興(xing) 領域，如果盲目研發教育元宇宙相關(guan) 技術與(yu) 課程，可能會(hui) 浪費既有教育資源，同時束縛教育元宇宙發展的想象力。”

　　劉菁建議，要把教育元宇宙融入教育信息化的長遠規劃和頂層設計中，為(wei) 教育元宇宙健康有序及可持續發展提供政策指導。還要以教育新基建推動教育元宇宙發展，將其納入教育數字化戰略行動方案，加快推進教育專(zhuan) 網建設，推動5G、VR、AR、人工智能、區塊鏈等技術發展。

　　學習(xi) 體(ti) 驗更豐(feng) 富且個(ge) 性化，何以實現

　　教育元宇宙，將走向何處？

　　許鑫表示，在未來，教育元宇宙將成為(wei) 全球教育合作中不可或缺的一環。“例如，有研究將美國、韓國和日本學生置於(yu) 元宇宙學習(xi) 空間中，通過安裝傳(chuan) 感器和多語言翻譯轉換器等技術設備，實現了學生在跨地區、跨語言環境下的互動學習(xi) ，並取得了良好的教學效果。”

　　他認為(wei) ，教育元宇宙還將為(wei) 促進教育培訓與(yu) 學術交流研討提供全新場域。“舉(ju) 例來說，2021年，在第29屆亞(ya) 洲心髒和胸外科學會(hui) 線上會(hui) 議中，來自世界各地的200名參會(hui) 者通過頭戴式VR設備參與(yu) 了手術培訓。參會(hui) 者紛紛表示，自己仿佛身臨(lin) 其境地觀看了整個(ge) 手術過程。隨著教育元宇宙相關(guan) 技術的不斷成熟，全球範圍內(nei) 的教育數字化聯動將以更豐(feng) 富的形式展現。”

　　劉菁認為(wei) ，以教育元宇宙為(wei) 依托的虛擬實驗室、虛擬教研、沉浸式情景體(ti) 驗學習(xi) 等領域均有較好的發展前景，能夠為(wei) 學生和職場人士提供更加豐(feng) 富且個(ge) 性化的學習(xi) 體(ti) 驗，為(wei) 終身學習(xi) 提供更好的環境和平台。目前，元宇宙發展正處於(yu) 數字孿生階段，隨著其不斷發展，教育元宇宙還將經曆虛實互構與(yu) 虛實共生階段。

　　“如在虛實互構階段，教育元宇宙將與(yu) 教育數字化深度融合。更廣泛的AR和VR教育應用與(yu) 傳(chuan) 統課堂相結合，為(wei) 學生提供沉浸式學習(xi) 體(ti) 驗，並支持個(ge) 性化學習(xi) ，使學生能夠訪問個(ge) 性化的虛擬學習(xi) 環境，根據自身興(xing) 趣和學習(xi) 需求選擇課程和活動。在虛實共生階段，虛擬學習(xi) 環境將與(yu) 現實教育更加無縫融合，學習(xi) 變得更綜合和全麵。此外，全球教育合作也將進一步加強，學生可以在不同國家和地區進行虛擬學習(xi) 環境中的交流與(yu) 合作。”劉菁說。

　　《光明日報》（2023年10月31日 14版）