元宇宙賦能在線教育的理性審視

張惠,胡欽曉

(曲阜師范大學 教育學院,山東 曲阜 273165)

2021年,中國元宇宙峰會召開,開啟了元宇宙元年。從詞源學上看,元宇宙包含前綴“Meta”(元,超越)和詞根“verse”(源自universe,宇宙),取“超越現有宇宙”之義,即現實世界之外的超現實、虛擬化的世界。從技術層面看,元宇宙并不是一項新興的技術,而是一系列現代化技術的綜合集成,是已有的各種現代化信息技術集成而來的信息技術整體,具有1+1＞2的系統功效[1],互聯網、5G、虛擬現實、增強現實、云計算、大數據、人工智能、區塊鏈、可穿戴設備等新興科學技術手段都被囊括其中,以支撐“元宇宙”這樣一個宏大、超現實的數字空間的存在、運轉與發展,使得元宇宙呈現出虛實相生、人機交互、高度沉浸、開放多元的特征。

人類文明發展的史實證明,每次科學技術的重大突破都會帶來社會領域的深刻變革,影響人們的生產、生活與教育方式。石器工具制造與應用技能的發展催生了以“有組織的學習和必要的教育”為特征的第一次教育革命,農業技術的改良成為早期學校和大學誕生的物質前提,促成了以制度化教育為特征的第二次教育革命,印刷術的發展與普及推動了學科性質與學校性質的變化,引發了以大眾化為特征的第三次教育革命,而今,人工智能、虛擬現實等技術的發展催生了第四次教育革命[2]。作為一系列現代化技術的綜合集成的元宇宙,被稱為“互聯網發展歷史上第三次技術革命”,也被學者引入教育研究與實踐領域,有望賦能當下的在線教育,引領未來在線教育的新方向。基于此,元宇宙在教育領域應用的可行性成為研究者關注的熱點,值得深入挖掘和分析。

一、元宇宙賦能在線教育的理論基點

1.元宇宙促發學習的具身認知和分布式認知

梅洛·龐蒂指出,“主體與世界是不可分離的,與之分離的不過是一個作為主體自身投射的世界”[3]。瓦雷拉等人繼承并發展了他的觀點,強調感知與運動過程、知覺與行為本質上與認知不可分離[4],并在其《具身心智:認知科學和人類經驗》一書中對“具身性”(embodiment)進行了闡釋,認為具身性不僅“包括身體作為活生生的、經驗的結構,也包含身體作為認知機制的環境或語境”[5]。身體不是物體,而是一個處于特定時空和環境中的自然主體,與世界共存,是聯系世界的重要手段[6]。個體的生理體驗與心理狀態是密不可分的,不僅身體的形態結構、感覺運動系統、神經系統和經歷體驗會影響到認知的形成與發展,大腦、身體與環境之間的交互也會對認知形成與發展產生影響[7]。認知不僅具有“具身性”,還體現出“分布式”的特征,杜威認為,“機體離不開環境。有了環境這個概念,把心理活動看作是孤立存在于真空中的個體活動是不可能的”。赫欽斯也強調,活動是通過功能系統的運作形成的,任務的完成需要人與技術工具之間的交互協調[8],“認知本質上就是一種文化過程”[9]。作為關注個體之間、媒介、環境、文化、社會以及時間之中的認知[10]的認知理論,分布性認知理論以系統論的觀點考量認知現象,強調系統各要素的相互聯系以及對認知活動的整體影響,認為認知不僅存在于個體內部,還存在于個體之間、個體與系統要素之間以及社會文化環境與認知過程之間,包含與學習有關的資源、環境、工具以及不同學習者之間的交互,是一種囊括所有參與認知的事物的分析單元[11]。基于此,認知活動具有系統性、全局性、環境根植性與分布性[12],要有效發展學習者的認知活動,提升其認知的理解水平,需要為其創設豐富的認知情境,提供多樣的感官刺激,調動具身認知與分布式認知。

當下的在線教育雖然更少地受制于時間與地域局限,表現出更強的靈活性和適應性,但其很大程度上只是教師講授“陣地”的轉移,呈現教學內容的方式仍以教師講授為主,輔之以一定的聲音、錄像、動畫等多媒體演示,學習者的身體感官參與有限,不能有效促發具身認知(embodied cognition),且學習者與學習資料之間的交互形式匱乏、頻次較低,分布式認知未能得到良好的體現。元宇宙賦能的在線教育能夠利用數字孿生、虛擬現實、增強現實等技術手段創設刺激豐富、具身性強、可觀可感的學習情境,保證學習情境的客觀真實、課堂互動的深入有效以及實驗情境的具象感性[13],實現虛擬空間與現實社會共生共通,讓學習者仿若置身真實的社會文化時空,同時借助可穿戴智能設備進行“實境操作”,充分調動學習者的身體感覺運動系統,激發其豐富的生理和心理體驗,以實現學習者與學習情境的高水平具身動態交互,達到更好的認知效果。

2.元宇宙促進學習者在情境中展開深度學習

1976年,瑞典學者馬頓(Marton F.)和薩喬(Saljo R.)研究發現,同一班級、相同教師教出的學生之所以表現出不同的學習結果,取決于他們采用“深度”還是“淺層”學習方法[14]。而是否采用深度學習方法受學生主觀教學感知、情緒感知和共同體感知的影響[15],是學習者與他所處情境交互作用的產物,具有個性化、建構性的特征[16]。由此可知,情境是深度學習的一個關鍵要素,學習者利用活動與情境的交互作用獲得知識,同時成為某一共同體的成員,并于此共同體中逐漸適應、不斷進步[17]。情境學習理論基于學習者與情境交互作用的立場,反對學習者與情境分離的觀點,強調知識與情境不可分離,是學習者基于特定情境主動建構起來的、與情境相互作用的產物,是文化適應的過程[18]。傳統在線教育多是技術和工具取向的,被視為傳統線下教育在教學技術、策略、方法上的革新,著眼于可觀測的教學技巧、高熟練度的信息技術能力、操作性強的教學設計與程序化的教學模式,在真實社會情景、師生情感交流與共同體構建上不盡如人意,難以有效調動學生的主觀教學感知。

元宇宙能夠實現對真實社會情境的問題性轉化與虛擬化構建,依據學習任務構建包含復雜問題的虛擬學習情境,創設師生互動多樣、同伴協作有效、趣味盎然的活動單元。在虛擬的學習情境中,為學習者提供一定的學習支持與策略向導,允許不同學習者在同一任務情境中結成“學伴”,形成師生/生生合作的“共同體”。學習者獲得更多與教師、同伴交流合作的機會,有助于保持積極的情緒體驗,強化在學習中的情緒感知和共同體感知,進而激發學習者采取深度學習策略,積極進行探索、嘗試,主動參與、積極思考、自主建構知識體系,發展批判思維、遷移思維等高階思維,建構起情景化、主體性、用于問題解決的知識體系,完成學習任務。

3.元宇宙構建有助于沉浸學習的空間

沉浸是心理學領域對于一種心理狀態的描述,由美國心理學家米哈里(Mihalyi Csiksczentmihalyi)率先提出。當個體全身心地投入某種活動,注意力高度集中,排除周圍環境其他因素影響,完全過濾掉所有不相關的感覺,達到狀態就是沉浸[19]。當學習者自由開放地參與到學習活動中,且學習活動的挑戰性與他自身的技能水平相當時,便會呈現積極的心理狀態(即沉浸),這種沉浸狀態能夠有效提升學習效果。也有學者將這種沉浸狀態稱為“心流狀態”,是基于沉浸式設備所實現的“境身合一”狀態[20]。沉浸理論源于心理學,目前被廣泛應用于教育領域,學者將沉浸理論應用于教學模式改革、教學設計創新以及提升學生學習參與的相關研究。

當下的在線教育主要是出于將傳統課堂投射到互聯網平臺的角度考慮,線上平臺的作用在很大程度上是進行學習資源的投放,關注點在于形式而非內容,更非增強交互性或學生的沉浸體驗,因此在線教育的實時交互和課程體驗并不能形成與傳統線下課堂相比擬的在場感和沉浸感。而元宇宙情境下的虛擬現實交互感更強,沉浸體驗更突出,這對于在線教育的教學方法、互動模式、教學反饋和評價方式等都有重要應用價值。

4.元宇宙融合人腦與機器腦的交互學習

腦是人體最復雜的器官,神經系統的最高級部分,大約有1000億個神經元,且神經元之間通過錯綜復雜的突觸進行信息溝通和聯系,一直是人類認知的“黑匣子”,有諸多未解之謎。腦科學可謂當下最頂尖、最難以攻克的研究領域之一,涉及對人類的感知、記憶、情緒和認知發展等本質與規律的探究,研究腦的生理構造與功能,探究腦信息處理、數據計算、生理情感調控等神經機制與物質基礎。研究者利用現代技術手段動態監測、記錄教學活動中教師、學生的大腦活動,能夠監控教學過程、預測教學效果、識別教學影響因素[21]。腦科學蓬勃發展,并與心理、計算機、人工智能等其他學科領域交叉融合,催生了類腦研究的發展,類腦(cybernetic brain)研究期望參照人腦的信息處理方式,模擬大腦的工作機制,建造可媲美人腦的虛擬機器腦,并在此基礎上進行腦機交互,構建虛擬機器腦與原生生物腦智能融合的“超級大腦”,實現“腦機合一”的理想狀態[22],為未來在線教育的發展開辟了嶄新的發展愿景。

元宇宙作為一個平行于真實世界且又獨立于真實世界的虛實融生的數字化空間,需要強大的計算能力、人機交互技術加持,腦科學與類腦研究的發展、虛擬機器腦的出現、腦機接口技術的進展使得個體能夠在元宇宙中深度沉浸、跨地域活動、超現實創造,而實現人腦與機器腦交互共進,無疑是教育與學習領域的一大突破。

二、元宇宙賦能在線教育的現實可能

1.更新在線教育的技術手段

相比傳統線下教育,在線教育利用互聯網和電子通訊設備,能夠在網絡平臺開展實時直播教學或錄制教學視頻以進行面向更大群體的可重復性課程教學,具有運行成本低、地域覆蓋廣、時空限制少等優勢,使得課堂教學表現出更大的靈活性和適應性,但是,在線教育也一直被詬病受限于網絡環境、技術平臺、電子設備的便捷性與穩定性,同時存在師生交互差、團隊合作少等問題。

元宇宙是包含互聯網、5G、云計算、大數據、虛擬現實、人工智能、區塊鏈、數字孿生技術等眾多高新技術的綜合集成。互聯網和5G 技術能夠突破通信屏障,為未來的在線教育提供高速率、低延遲、強連接、低能耗的網絡服務環境;云計算和大數據技術可以集合世界范圍內的計算能力,采集世界范圍內的物化數據,創建一個可觀察、可計算、可預測的數據化世界[23],利用數據云、資源云和服務云,將元宇宙中的數據與用戶進行迅速、精準傳輸與對接,有助于實現元宇宙在線教育的個性化、多元化和精準化服務;虛擬現實技術和人工智能技能可以創設虛實融合學習環境,利用可穿戴的智能工具或傳感器設備使學習者在虛擬學習環境中進行具身學習,獲得更強的沉浸體驗,發展高階思維能力;區塊鏈作為高保性、可追溯、全程留痕和公開透明的數據結構,能夠確保教學過程中所產生數據信息的完整性和安全性,有助于元宇宙學習環境中的成果、學分與能力認證[24]。技術是在線教育發展的重要支撐,席卷全球的新冠肺炎疫情促使傳統課堂被迫轉為線上教學,后疫情時代的在線教育儼然成為覆蓋全國各學段、各地域的教育新常態,技術之于在線教育的重要性更加凸顯。

2.拓展在線教育的學習場域

元宇宙能夠創設出超現實的虛擬化數字空間,提供與真實學習環境相差無幾的虛擬學習環境,開發全景式學習場域,利用數字孿生、物聯網、腦機接口以及可穿戴智能設備等技術為教師的教學過程和學生的學習過程提供場景、技術、交互等全面支持,解決傳統在線教育學習過程的時空局限、學習資源失真、學習空間分散、感官調動不足等問題,實現情景化具身沉浸學習、跨地域的深度參與學習、無障礙的共同體協作學習、個性多元的創新學習。

正如當下的在線教育需要依托Coursera、Udacity、ed X、中國大學MOOC、學堂在線等學習平臺一樣,元宇宙若要應用于教育領域,拓展全新的學習場域,也需要建立自己的“元宇宙平臺”。這個平臺應包括元宇宙高效運行的所有基礎設施,包括構造元宇宙的物理設備(網絡設備、計算機設備、可穿戴設備、交互設備等)、構建元宇宙的軟件系統(數據系統、計算系統、VR 系統、任務操作系統、生物信息采集系統等)、適宜的基礎運行環境(5G 網絡環境、操作場地等)、可操作的虛擬學習空間(虛擬化學習情境、個性化的學習任務、精準化的學業指導、多維度的成績評價等)。在元宇宙搭建的全新學習場域中,不僅可以實現資源共享、在線講授與課程考核,更是為開展教學實踐突破了時空、設備、成本等多方局限,開辟了全新的實踐活動場域,既可以執行線上與線下結合、虛擬與現實共生的混合式教學,也可獨立完成教學活動,打破了課堂壁壘,拓展了在線教育的應用場域,使得教學活動擁有了更自由的比例設置、更靈活的技術手段和更多元的操作可能[25]。全新的學習場域使得教育活動從傳統課堂延展開來,學習者可以在真實或虛擬的場景中開展學習活動,學習的時間、地點和進程都更加多元化、個性化。

3.創生虛實交互的學習模式

每次科學技術的進步都會促進學習方式的轉變和學習模式的創新,現代通訊技術和互聯網催生了在線教育的蓬勃發展,人工智能技術加強了學生學習的精準化、擬真化,虛擬現實技術讓學生學習趨向高沉浸、高交互,數字孿生技術為教育虛實一體化提供了資源樣態,支撐云端、遠端、身邊的孿生體相互交融[26]。元宇宙在本質是一種網絡集合,指向一個交互的、沉浸的、復合的、協作的虛擬空間,具有低成本、自由配置和高沉浸的特征[27]。元宇宙催生了一個基于計算機的人機交互和人機協作的新興領域[28],通過創生虛實交互的學習模式,借助知識圖譜、深度學習算法等技術手段為學習者量身定制學習計劃、創設學習情境,能夠激發學習者的學習動機,提高學習參與度,為當下在線教育的變革提供了嶄新的發展視角和強大的技術支持。

數字孿生技術能夠構造真實個體的動態孿生體(即與真實自我相對應的元宇宙中的“我”),XR、VR 技術能夠保證虛擬情境的強交互性和高仿真性,而5G 技術的加持,可以使得虛擬學習情境有更高的傳輸速率,更低的時空延遲,智能生物數據采集技術不僅能夠實時捕獲和識別學習者的語言動作、面部表情、身體姿態、手勢等外顯的課堂行為數據,還能夠借助傳感設備采集到學習者的心率、腦電、皮膚電等內隱的生理數據,推斷學習者的情緒情感、認知提升、高階思維等發展情況[29],對學習者的學習狀態進行全程監控、動態分析、實時反饋和危機預警,能夠有效提升學習者的學習積極性與投入度,使學習者獲得更高的沉浸體驗。元宇宙的高仿真、高沉浸體驗、自由創造以及靈活操控、具身社交等特征能夠助力教師與學生進行跨越時空的驗證性學習、跨時空深度協作發現式學習,形成虛實融生和跨界探索的學習模式,最終實現以現實物理世界為核心的虛擬文明與現實文明共在的未來教育形態[30]。元宇宙作為一種未來的學習模式,其內在機理、活動設計于傳統在線教育而言均是顛覆性的變革,必然會凸顯出其獨特的價值,釋放嶄新的活力。

4.深化在線教育的學習體驗

傳統在線教育為學習者提供的學習資源主要是文字、圖片、視頻、有限的實物等,難以支撐學習者的自我探索或群體探索,存在諸如交互性弱、可操作性差、反饋信息缺失、時空跨越性受限以及決策支持不足等問題。元宇宙賦能的在線教育虛擬學習環境中,學習場景生動逼真,聲圖文并茂,能夠呈現多重感官刺激、動態實時人機交互,帶來輕松愉悅的生理體驗與情緒感受,提升學習者的具身感與沉浸感。學習者借助軟硬件基礎設施、智能穿戴設備、腦機接口以及人機交互等技術,能夠沖破時空限制,隨時進出學習環境,創造性地開展學習活動、群體交互,在虛擬的環境中進行高仿真的實踐活動,利用元宇宙的群體創造功能進行反思觀察與行動應用。

元宇宙的數據孿生、虛擬現實等技術可以保證虛擬學習環境中物體可探索、工具可操控、數據全周期監控,通過智能合成問題的方式為學生創建問題解決學習環境,提供可供自我抑或群體探索的學習資源,促進學習者獨立思考、自行探索,也可以利用大數據、人工智能以及自適應學習等技術對學習者進行學情判斷、水平評估,量身打造多樣化方案,與元宇宙中的“智慧學伴”進行問題解決方案的持續協作探索,直至獲得問題解決的最佳方案。

三、元宇宙賦能在線教育的理性審視

1.規訓虛擬世界的數據倫理

元宇宙是人機交互的全面數字化形態,教育教學的資源共享、實施、評價都依據數據展開、以數據的形態運行、存儲,元宇宙的教師與學生個體也都是以“虛擬我”的數字符號形式存在,個體的學習軌跡、學習表現、學習成果乃至學習過程中的腦電、皮膚電等生理、情緒反應被全程監測、記錄、存儲,不僅如此,各類數據彼此印證、互相補充,能夠再現個體的學習和生活全景,形成使個人隱私無所遁形的“數據監控”[31]。如此看來,數據的獲取、應用、存儲等都需要倫理規訓,需要形成強制性的隱私保護契約。

中國工程院院士、系統工程專家沈昌祥在2021年元宇宙產業論壇上提到,“元宇宙確實是下一代網絡空間,而安全又是網絡空間的頭等大事”。網絡空間安全的頭等大事,當屬數據安全,學習者隱私的保護。美國出于資源共享、促進個性化學習的目的,曾設立K12 學生數據存儲機構in Bloom,卻遭到家長的堅決抵制,因其系統能夠從美國學校數據庫中提取的數據不僅包括學生姓名、家庭住址、考核和考勤,也包含諸如家庭經濟狀況、殘疾與否和社保賬號等敏感數據,而這些數據一旦被泄露,就會對個人隱私、尊嚴造成極大傷害[32]。失去數據支撐的元宇宙,難以保證在線教育的規模化運行與個性化定制;沒有倫理規訓的元宇宙,則容易引發學習者隱私泄露、學習行為不端、學歷資格造假、損害教育公平等潛在的倫理風險。

規訓元宇宙這一宏大虛擬世界的數據倫理,一方面需要政府自上而下推動建立健全倫理規范,以法規的形式確立基本的虛擬世界運行規則、個體行為準則、數據保密原則;另一方面需要借助智能化的、安全可信的技術原理,構建“訪問+認證”“運行+保護”并行的技術體系結構,保證元宇宙世界可信、可控、可管,推動現實世界與數字世界和諧共進。

2.厘清虛擬與現實世界的交往邊界

元宇宙拓展了在線教育的學習場域與交往邊界,打造了超現實的虛擬世界,學習者進入虛擬學習情境,會遇到形形色色類似NPC(non-player character,電子游戲中的角色)的“人物”,這些“人物”可能以教師或同伴的身份出現,與學習者協作完成某項任務或解決某個問題,且高仿真、高沉浸的環境會讓學習者產生高度具身感,存在“虛擬成癮”“虛實不分”的風險。

在現實世界中,人們一方面要遵從自然規律,另一方面要遵守強制性的法律法規和約定俗成的倫理道德規范,生活在有規訓、強約束的自由中。在虛擬世界中,人們以虛擬的身份進入,跨越時空局限,消弭階層種族,擺脫“熟人壓力”,是一種無拘無束、揮灑自如的完全自由。這種自由自在的虛擬生活,讓人不得不思考,學習者會不會如沉迷網絡社交與游戲的年輕人那般沉溺于元宇宙不可自拔,如網絡成癮般“虛擬成癮”。

元宇宙并非“教育的伊甸園”,也非“數字的烏托邦”[33],不可能替代現實世界,而是對現實世界的映射補充和預測反思,無論虛擬學習環境如何逼真、如何智能,都是基于現實世界的真實需要,是為彌補現實教學的講授、認知、實踐、轉化應用的局限而開發構建的,最終落腳點都是為了更好地適應、改造現實世界;無論虛擬學習如何具身交互、如何高度沉浸,都離不開教師的引導,教師應做好虛擬世界與現實世界的“擺渡人”,對學習者展開積極、充分的引導,使他們正確認識虛擬與現實,理清虛擬與現實世界的界限,避免出現虛實不分、“虛擬成癮”等問題。

3.追尋在線教育的德性復歸

教育起源于生產生活,在生存環境惡劣、物質資源匱乏的原始社會,其主要功用是傳授經驗、發展技能,即使在當代,功利性的教育價值取向也是普遍存在的。元宇宙的技術化、數字化和智能化特征,為在線教育帶來新發展方向、新轉型機遇的同時,也加劇了未來在線教育的不確定性和挑戰性,加劇了在線教育忽略教育本質、德性價值而深陷功利主義和技術主義泥潭的風險。

杜威曾說,“教育上合乎需要的一切目的和價值,它們自身就是合乎道德的”[34],金生鈜教授也曾在《規訓與教化》中遺憾地表示“現代性的教育重視的是生活娛樂化的能力,而不是生活的內容和生活目的,過一種道德的生活和做一個有德性的人,實質上并不在現代性的教育的視野之內”。即便元宇宙有邏輯嚴密的算法、充足可靠的數據、高端智能的技術,也無法燃起學習者的“生命和精神之火”[35],無法為學習者提供情感支持,甚至因過度技術化、數字化帶來情感荒蕪,更無法培養人性、發展德性。而從本質上來說,教育是一種育“人”活動、一項需要竭誠付出的德性事業,其價值旨歸在于“對精神的守望和援助”[36]。無論技術如何炫酷,都不能脫離教育的育人本質,元宇宙從理論到現實需要有教育德性的約束。

好的教學飽含價值承諾,內蘊道德維度[37],不僅要探尋知識經驗,更要育人弘德,涵養美好的品性,形塑高貴的靈魂。超越教育功利主義的價值取向,追尋德性復歸,需要跳出“教育”的功用范疇,分析“元教育”的哲學理性;重新審視教育的工具性價值和本體性價值,意識到當下過于強調教育的工具性、功利性,而導致的對教育德性的遮蔽;重構基于“育人”而非“育分”教育的結構、功能、內涵和評價,重申教育的德性基礎、價值觀念,規避教育的功利性競爭與炫技式展演,沖破技術工具理性專制的牢籠,真正釋放教育豐富人性、培育德性、發展理性[38]的育人本質。

結語

元宇宙是技術與社會高度發展的產物,元宇宙賦能的在線教育超越了技術的工具屬性,智能化的學習技術、超現實的學習場域、虛實交互的學習模式、高沉浸的學習體驗能夠在更深層次上賦能人和社會的未來發展。我們也應清醒地認識到:虛擬只是手段和工具,教育是實實在在的現實的育人工程,不是虛擬的鏡花水月;元宇宙只是技術,立德樹人才是教育的根本,技術的研究與應用是為了更好地服務教育的育人目標。技術發展固然可喜,技術濫用確需警惕,元宇宙為在線教育帶來嶄新發展機遇的同時也內隱諸多“數據監控”“虛擬成癮”等潛在風險,只有強化人的價值判斷和道德倫理,把科技力量控制在道德范圍內,規避技術應用可能帶來的潛在風險,保證技術賦能下教育教學價值取向公平、合理,才能用好元宇宙這柄“達摩克利斯之劍”,擺脫技術主義的桎梏,實現教育的良性發展和價值旨歸。