Web3.0時代“互聯網+教育”的發展機遇與挑戰

翟雪松 易龍珠 王會軍 章 欣 錢佳鈺 董 艷,3 李 艷

（1. 浙江大學 教育學院，浙江杭州 310058；2. 浙江省教育技術中心，浙江杭州 310058；3. 北京師范大學 教育學部，北京 100875）

一、引言

近年來，我國教育充分利用教育數字化轉型契機，精準實施了一系列“互聯網+教育”方案。Web1.0時代是Web的“可讀”階段，教育資源以集中發布和獲取為主，解決了數字資源不足的問題，推動了依托互聯網課程傳遞等教育模式的發展（翟雪松等，2020）。Web1.0促進了知識的單向傳播，但這種傳播方式缺少交互，限制了知識的雙向反饋，迫切需要互聯網走向“可寫”的Web2.0時代。Web2.0允許師生創建、共享和修改內容，鼓勵協作和發揮集體智慧，滿足師生的交互需求，促進了教育各層面信息的互融互通。“互聯網+教育”深入改變了教育的理念、文化和生態（教育部，2018）。隨著“互聯網+教育”改革的順利實施，師生數字應用能力不斷提升，但如何根據學習者需求自動匹配數字資源成為“互聯網+教育”的重要研究領域。

語義技術的發展，帶動了信息潛在意義的挖掘和個性化推送，推動了以語義計算為特征的Web3.0時代的到來。語義技術使機器學會理解信息的含義，提供的交互方式和內容更加個性化。這一新型的互聯網形態將數字所有權和控制權還給用戶，也不可避免地影響互聯網+教育的實踐，為解決教育公平、數字產權、知識創造等難題提供技術保障。米蘭達等（Miranda et al.，2017）認為Web3.0在未來互聯網教育中擁有巨大潛力。具有語義理解特征的互聯網不僅能對個性化學習環境賦權，更能通過豐富多元的社交互動增進學習者的體驗感和獲得感。本研究通過梳理現有國內外研究現狀，分析Web3.0環境下“互聯網+教育”的應用特征，深入思考Web3.0時代“互聯網+教育”發展機遇與挑戰，并結合我國國情提出教育發展建議。

二、研究背景

（一）Web3.0的定義和技術架構

第一代和第二代互聯網雖然提供了強大的資源庫和交互手段，但其本身在解釋和理解信息、抽取價值等方面存在明顯不足。Web3.0也稱語義網（Semantic Web），是第三代互聯網形態。它以語義技術為核心，強調協同使用機器學習、大數據、自然語言、去中心化賬本等技術為語義支撐，通過數據格式的洗滌和歸一，實現機器之間有意義的數據交換，以類人的智能方式處理信息。根據蒂姆·伯納斯·李等（Berners-Lee et al.，2001）提出的語義網體系結構，Web3.0技術架構可以分為七層（見圖1），各層的語義能力自下而上逐漸增強。第一層是基礎層，主要通過統一資源標識符約定各類媒體資源的標識準則。教學視頻、學生作品等都可以用統一資源標識符進行編碼并給予標識。第二層和第三層分別是語法層和交換層，主要用于將資源結構化，其中可拓展標記語言（XML）將教學資源按其表征形式、數據結構等屬性進行分離，并通過資源描述框架對以上屬性分別進行標準化的語義描述。第四層是查詢層，目的是提高語義的推理能力，通過資源描述框架標準（RDF Schema，RDFS）聚類特定領域的詞匯，使語義分析更輕量化。頂端的三層包括邏輯層、證明層和信任層。邏輯層通過制定數據之間的邏輯關系，優化推理機制，并依靠證明層和信任層對整個語義網進行加密和保護。

圖1 Web3.0的語義技術架構

（二）Web3.0的應用特征

首先，Web3.0強調以社交媒體為平臺的組織形式價值。互聯網本質上是以計算機為介質建立的認知、交流和合作系統。基于社交媒體的語義網解決方案在技術上更容易實現“輕量化”，形成一種新型的智能共生體，因而以社交媒體為中心的學習方式是Web3.0的突出特征（Martins et al.，2020）。這表現在兩個方面：一是與傳統的知識傳遞模式不同，社交媒體很大一部分活動屬于探索性的，因此知識尋求方式具有偶發性、比對性和可視化（Atzori et al.，2020）；二是社交媒體盡管尚未在教育中普及應用，但作為數字原著民的新一代學生越來越偏向在社交媒體分享文本、圖片和視頻等。這些信息通常關聯度較強，帶有元數據標注。具有標注的元數據可使得語義網絡繪制的活動、環境、參與群體等學習情景更具立體感，應用這些標注進行推理，可以重建清晰準確的教學活動模型（Riboni &Murtas，2019）。

其次，基于跨媒體異構數據的知識檢索。Web3.0提倡的構建跨媒體運行模式，包括兩個內涵：一是信息能夠在不同終端設備無縫串聯和修改，形成滲透式網絡架構（pervasive Web）（Gupta et al.，2022）。隨著教育大數據和物聯網的發展，師生會越來越多地處理大量異構來源信息。各種移動終端、傳感器、云服務和定位服務交互時都會留下數字痕跡。伴隨著這些數據的維度和復雜性的增加，創新數據分析方法成為Web3.0環境下的重要研究方向。二是媒體表征的信息能高效轉換。當前，互聯網雖然提供了便捷的文本搜索語義網絡，但未來學習者可能需要更豐富的媒體形式，如利用聲音或視頻找出相關特征的信息源。Web3.0下的搜索引擎能將多媒體作為輸入/輸出對象，滿足學習者對多態信息的檢索需求，也極大契合了未來數字教材的富媒體呈現（Silva et al.，2008）。

最后，Web3.0社交媒體表征形式主要以3D或全息方式呈現為主。這樣一方面有助于過程性數據留痕。學習者在3D場景中不僅可以瀏覽信息，更可以參與角色扮演、建模、協作創造等活動。甚至在離線狀態時，他們的虛擬鏡像體依然可能活躍在互聯網上（翟雪松等，2022）。另一方面，3D帶來豐富的媒體維度設計會加強師生對網絡信息的系統把握。由于帶寬和傳輸速率的不斷提升，Web3.0網絡形態將在Web2.0技術上疊加可伸縮矢量圖形，學習者可以根據自身需求對數據資源的形態進行個性化調整，方便觀察細節，把握宏觀網絡。相比傳統文本視頻資源，3D Wiki、IMVU、Active Worlds和Red Light Centre等資源廣泛受到師生的偏愛。

（三）Web3.0適用教育的國內外文獻回顧

Web3.0的技術發展目前尚不成熟，教育應用也有限。現有研究主要從兩個方面探索Web3.0與教育的關系：一是從經典理論角度解讀Web3.0促進教育發展的價值；二是以Web3.0技術發展為軌跡，從質性角度預判教育的發展方向和政策。

現有研究主要借助七個經典理論解釋Web3.0促進教育研究和實踐的價值，這些理論可以歸納為資源多樣性、人機交互性和“觀察-模仿”學習模式三個方面。1）強調多樣性刺激的理論，包括聯通主義理論、現代行為理論和認知資源理論（theory of cognitive sources）。這些理論從不同層面強調多元化刺激和反饋機制幫助學習者作出合理決策方面的價值。現有互聯網雖然有海量內容，但在通過信息匹配滿足學習者個人偏好時缺乏智能語義的優化推薦。學習者可以從中得到“精準”的信息，但會失去對相關知識體系內容的邏輯構建，進而容易受限于“信息繭房”（et al.，2018）。2）強調交互的社會建構主義理論、交互溝通理論和歷史文化理論，都將社會成員的互動作為提高學習成效的重要基礎。Web 2.0的互動功能得到極大發展，但仍然停留在信息交換層面。越來越多的學習者期望在互聯網中享受情感交換帶來的溫度感（翟雪松等，2022）。Web3.0促進數字虛擬人的語義模擬與在線學習者形成情感和價值觀的碰撞，并利用元宇宙平臺實現漫游、協作等超越2.0的交互方式。3）強調學習是從觀察到模仿的過程。如班杜拉的社會學習理論從靜、動兩個層面解釋了學習者為什么將觀察作為知識輸入，并在模仿中不斷輸出知識。現有的互聯網教學模式雖然提供了觀察的窗口，但在模仿上缺乏大規模基于人機交互的仿真客戶端。要實現建設全民終身學習的學習型社會和學習型大國，就必須借助3D交互和云計算服務使交互輕量化，實現從教學實驗走向教學實踐。

Web3.0技術雖然尚未充分融入教育教學，但國內外專家和政府機構已開始制定相關政策，實施調研，強化技術儲備。中央全面深化改革委員會通過的《關于構建數據基礎制度更好發揮數據要素作用的意見》，突出強調建立數據產權制度的重要性（張曉，2022）。Web3.0時代會突出網絡數據的價值，并能將數據轉化成資產回流到數據生產者手中。我國實施教育數字化戰略行動，從教育信息化轉型到教育數字化，提前打造教育數字基座，開展數據驅動的教育教學和管理，以便滿足多元數字化教育需求。霍班等（Horban et al.，2022）對烏克蘭基輔國立文化藝術大學的調研發現，高校師生的信息溝通分四個層面：具體信息的溝通、社會倫理范疇的溝通、意識形態的溝通、批判性溝通。它們雖然都屬于溝通范疇，但程度不同，迫切需要Web3.0技術賦能不同的語義支撐體系。該研究還發現高等教育不同學段學習者對Web3.0技術應用需求存在差異，映射了Web3.0的技術應用與學習動機和目標存在較大關聯。巴希爾等（Bashir et al，2020）綜述語義網絡在遠程教育領域研究發現，語義網絡具有四種潛在的支持在線學習的用途：為專業知識提供準確的語義分割、準確對師生的問答數據提供語義分析、能夠對師生進行客觀評價，以及結合課程內容和語義標注開發自動反饋學習系統。

三、Web3.0時代下“互聯網+教育”的機遇

（一）利用Web3.0賦能高質量個性化教育

Web3.0時代的互聯網可利用語義網的智能化計算，有效針對不同群體收集、整理和推薦可用的網絡學習資源。當前，語義算法在諸多領域發揮了重要作用，如谷歌根據用戶的位置調整搜索結果，國內諸多大型電子商務公司根據在線消費行為對不同用戶進行個性化推送。教育系統仍然停留在Web2.0，甚至Web1.0時代。大多數教學系統和資源平臺沒有主動提供個性化推薦功能模塊，學習者面對千篇一律的應用界面；教學管理系統尚未提供個性化數據匹配功能，信息重復填報等現象依然存在，與Web3.0時代“服務于人民”的互聯網發展理念和趨勢相悖。這些問題促使教育研究者深入思考Web3.0賦能高質量個性化教育的主要策略。

首先，在Web3.0時代，語義算法成為充分挖掘在線學習者最近發展區的重要手段。當前，在線學習者面臨的主要挑戰是無法高效地尋求最匹配的數字學習資源，為此一要關照學生的先前知識和能力，在初始階段能準確定位學生的最近發展區；二要錨定學生的后端學術和職業發展需求，根據學生需求的邏輯框架調整最近發展區。

其次，Web3.0特別強調用戶的情感計算度。Web1.0和2.0時代，機器只能學習程序，沒有充分考慮用戶在線學習的情緒與情感（Bhattacharya &Pal，2020）。除了文本，機器也要充分挖掘肢體姿態、微表情、聲紋等生理參數，進行多模態協同分析。當前，虛擬數字人技術結合了語義算法和計算機視覺兩大優勢，能在知識輸出的同時，關注更多的情感互動與交流。在此背景下，虛擬數字教師對在線學習者共情能力發展有重要的應用價值（王雪等，2022）。

再次，充分公開智能算法規則，讓師生有算法選擇權利。Web3.0技術的重要特點是基于編程接口開發、共享和配置應用程序，并分析和解釋數據的內置算法。在Web2.0網絡環境下，學習者只能被動接收算法推薦，但不清楚算法邏輯和規則。在Web3.0時代，編程接口更加開放，算法更公開透明，能提供豐富的算法模塊供師生選擇，如谷歌公司正在改進面向教育環境Web3.0網絡應用程序（Chauhan，2016）。

最后，利用眾包技術，學習者可以在網絡學習過程中對數據無感知標注，實現自我服務。“互聯網+教育”發展的難點是缺少大規模、可靠的標注數據。一些大型人工智能公司，如谷歌等采用眾包技術讓用戶在登錄驗證等模塊為圖像作標注，為其研究自動駕駛技術沉淀了大量、可靠的標注數據。研究者也發現在線學習中師生丟失了太多參與信息標注的機會，導致語義計算階段缺乏數據源。充分利用眾包技術，讓大規模在線學習者在學習過程中進行標注，并為未來的算法模擬提供自我服務是值得探究的方向（Wu et al，2020）。

（二）利用Web3.0優化交互體驗，促進教育公平

全體人民共同富裕是中國式現代化的本質要求，為此國家提出加快建設高質量教育體系，促進教育公平，強調建構更高質量、更加公平的教育公共服務體系，推動教育的優質均衡發展和城鄉一體化（新華社，2021）。近年來，教育數字化轉型為教育公平提供了關鍵的數字基座與發展路徑，成為促進高質量發展從而實現共同富裕的重要力量。同步課堂、雙師模式等探索是我國大力建設城鄉教育共同體的寶貴經驗。Web3.0的到來，將進一步迭代和優化互聯網教學模式和技術，為教育發展注入新的活力。

一方面，教育高質量發展要利用Web3.0技術環境為特殊需求群體建立語義體系。現有的萬維網絡語義架構提供了資源描述框架和查詢規則，這些協議設立的基本規范和原則是基于使用者一定技術能力的。然而，很多社會群體受制于數字素養等原因缺互聯網學習能力。Web3.0環境提供了重要的變形數據源，其目標是在交互式工作空間中以用戶為中心的方式鏈接數據，在沒有設立資源描述框架情況下，用戶也能通過簡單方式，如手繪等創建自己的入口點，從而借此查詢關聯信息，并根據需求進行可視化分析（Desolda，2020）。

另一方面，教育高質量發展要為學習者建立公平的交互平臺。現有網絡課程模式雖然在很大程度上利用了優質課程資源，但是鄉村學習者只能被動地觀看視頻，即使遠程的提問互動，也難以激發鄉村師生的交互熱情，甚至鄉村學生看到城市學校優越的環境后，容易引發自卑。結合去中心化的社交網絡和鏡像主體的多元互動，教育元宇宙學習空間能有效地解決傳統互聯網知識學習過程中的交互性不足、情感隔離問題，為城鄉教育共同體提供統一的虛擬校園，城鄉師生的虛擬鏡像體能出現同樣的教室和實驗場所。同時，元宇宙為這一知識的交互過程提供了適切的可編輯平臺，能為鄉村本土知識開發提供輕量化、共創性技術支持，為城鄉知識互構提供去中心化的組織形式。這在共同富裕背景下，具有賦能義務教育公平發展的巨大意義。

（三）利用Web3.0構建“五育并舉”的數字人文環境，促進人的全面發展

黨的二十大報告強調促進人的全面發展，提高國民整體素質，從本質上強化“五育并舉”“雙減”等國家教育戰略政策，要將人才培養從機械重復性學習中解放出來，釋放學習者的“天性”，培育具有獨立人格魅力的創新型人才。

首先，從理論上看，Web3.0致力于建構可持續發展環境和數字人文理念。以Web3.0為特征的新一代互聯網形態將從二維走向三維，這種形態的變化不僅讓學習者從參與者的角度進入交互平臺，更重要的是，新一代互聯網將更多人文設計元素融入用戶素養（Anakona et al.，2019），如在建筑學網站中，啟發學習者如何利用有限的材料建造虛擬房子；在醫學網站中讓學生觀察病理發生機制，反思環境保護的意義。可見，Web3.0鼓勵未來的網絡形態融入多元文化，形成極具數字人文的虛擬環境（Hrichi，2021）。

其次，互聯網作為一種媒體形式，能提升用戶的媒體審美素養。教學系統不僅是功能+資源的組合，更要通過圖像可視化、思維導圖，甚至是自適應表征提升學習者的美學鑒賞能力（Meichen，2020）。為了強化學習者的美學能力，未來互聯網形態將開放為可編輯化模式，形成更包容的環境。由于Web3.0能夠聚合來自多個來源的信息，容易處理多模態數據，且智能支持離線使用或下載數據，使得在低帶寬條件下富媒體的表征不會影響學習者的用戶體驗（Ilo et al.，2021）。

最后，Web3.0的分布式計算將極大提升學習者的知識轉化能力。隨著數字時代的到來，教育領域的知識產權范圍更廣，包括公開的文字知識，也包括如教師授課內容、師生協作產生的作品等，因此更需要在國家層面創造更輕量化的數字知識產權認證體系。隨著區塊鏈技術在教育領域的推進，Web3.0將建立一套新的數字版權體系，從而幫助網絡學習者將其知識產權作為數字產品進行轉化和優化。近年來，國際諸多科技型企業都在通過網絡眾籌等形式募集資金和合作者，為數字藏品提供技術依托。當這些數字知識資產的所有權作為商品流轉時，創作者因為作品的價值而獲得了激勵，更好的作品自然不斷涌現，一種新的收益分配模式因此逐漸形成，而這種“確權和激勵”也會激發更多教育創新、知識創造，一種全新的數字原生作品創作生態將會形成。

四、Web3.0教育應用的挑戰與反思

（一）需求引領，探索面向教育場域的語義算法規則

現有語義規則主要以國際萬維網聯盟（World Wide Web Consortium）標準為依據，這必然導致語義規則普適性較高，但缺乏專業化驅動方案。一方面，國內外尚未完全建立針對教育場域的Web 3.0戰略布局、技術總體規劃與監管體系。教學語義網絡基于深度神經網絡設計的個性化學習資源推薦需要以大量多維數據為基座，建設成本較高。當前，教育數據采集的規范和標準不夠清晰準確，數據挖掘粗糙、應用效果不佳、數據意識落后，且在非正式場所產生的數據難以溯源，甚至出現人為操縱用于訓練人工智能的數據，是網絡安全的主要問題（Nath，2022）。菲拉特等（Firat et al.，2021）呼吁在Web3.0時代，教育者要有教育數據挖掘意識，掌握教育場景數據分析規律。

另一方面，教育領域有待建立以能力發展為中心的知識圖譜重構方案。教育成效很大程度上依賴教育者對知識圖譜的認知。Web2.0靜態網絡形態向Web3.0語義網演變過程，本質上是從面向信息的范式轉向面向能力的范式，這對遠程教育發展意義重大（Atzori et al.，2021）。現有的互聯網知識圖譜大多仍以傳統的課程體系為基礎，忽略了以人的成長需求為標準。隨著學科交叉越來越頻繁，同一個知識概念，如“人工智能”可能同時在計算機、統計學、生物工程、教育等學科出現，既包括統計學的基本算法理論，也包括教育學等學科應用模式，以及基于神經科學向深度神經網絡邁進。建立以人為本的能力發展目標首先需要重構現有的知識圖譜，靈活抽取各學科的元信息并按照學習者的能力發展和現實需求進行自適應調整。

（二）以人為本，在新一代互聯網環境下變革教育評價

近年來我國大力引進以智能算法為方法論的教育評價理念和手段。然而，現有教育評價方式尚未確立語義算法地位，評價方式和標準依然以統一規范為基礎，Web2.0時代的語義計算大多局限在自動判卷維度，對于評價方式模型缺少理論分析。例如，基于項目反應理論（item response theory，IRT）的評價以獲取學習者最近發展區為目標，這與目前的教育評價主流方式存在差異。中共中央國務院印發《深化新時代教育評價改革總體方案》要求，改變相對固化的試題形式，完善學生綜合素質檔案，逐步轉變簡單的以考試成績為唯一標準的招生模式，這與國家確立人才的主體地位和創造潛能高度契合。在Web3.0時代，探索教育場域的語義標準和規則，是落實師生成長為中心的教育評價改革的重要方式和手段。這要求從頂層設計出發，利用Web3.0的語義技術，建立以人才成長為中心的分類評價模式（王敏芝，2021）。

同時，教育評價要堅持辯證的數據思維。很多教育者容易從描述性數據中得出單一維度的評價，缺少從辯證視角發現和診斷問題（Mampadi，2011）。影響教學評價的因素極其復雜，其本身也充斥了各種辯證思想。現有研究忽略了從辯證視角獲取情境信息并分析其內在邏輯關系，無法體現教育評價的客觀性和公正性。例如，對通過語義算法獲得學習者感興趣的學習方式和內容，若不進行辯證反思，教師或教育管理者極有可能依據算法的評價結論為學習者“定制”培養方案，使學習者受困于“信息繭房”。如何在兩者之間取得平衡，使制定的方案和推薦的資源，既滿足學習者即時的個性化需求，又能促進個體長遠的多元化發展，這需要基于辯證思維優化算法設計，也需要考慮語義規則是否會阻礙學生主動學習能力的發展和自主選擇權等。在Web3.0時代，除了依賴算法，學生個體也應加強自身數字素養能力建設，鍛煉處理、鑒別、利用信息的能力。

（三）擴大公平，加快教育數字藏品的規范引導

將教育公平放在突出位置，充分體現了國家要解決的根本教育矛盾：人民群眾日益增長的高質量教育需求和相對匱乏的教育資源之間的矛盾。近年來，我國一直在探索互聯網在促進教育資源共享、協同教育管理科學化等教育公平問題上的作用。在Web3.0時代，分布式計算可以增加數據可用性，更好地保護數字版權，實現教育數字藏品（Non-Fungible Token，NFT）的數字化發行、購買、收藏和使用。在教育領域，數字藏品作為互聯網教育的新事物，可以是數字化的內容創作，也可以是不斷修正的學術觀點，亟需得到關注（Schrader-Rank，2021）。有學者將數字藏品定義為“物權的占有和使用”，認為其具有類似專利的控制權，可以體現知識的交易或交換價值（Pfeiffer et al.，2022）。例如，數字藏品收藏形式可分為公開或非公開兩種。前者在獲得作者的認可后可以公開展示，后者屬于私人展覽，只有那些被收藏者認為能夠理解藏品價值的人才能觀看藏品。在教育領域，為了促進知識流動，公開的數字藏品往往更被認可。我國教育政策制定者亟需對數字藏品的公開和展覽權限作出合理的規范，既保護收藏者的合理利益，也要促進數字化知識共享機制的建立。

有學者認為數字藏品的目的不在于強調“知識”的產權和使用權，而在于收集和整理一類藏品，使其具有可持續性和系統性。從這個角度上說，數字藏品更體現了收藏者的戰略性付出（Ruiz Mendoza，& González García，2022）。數字藏品的消費屬性體現在差異性上。對待教育數字藏品最重要的觀念是將物品從原有功能解放出來，以便與學習者建立聯系，教師或學生可以以收藏家的角色展示藏品。這種普遍的收藏需求已滲透到實物中。因此，教育政策制定者需利用數字藏品的特點，通過師生收藏數字藏品的過程建立知識共享圈層。

五、結語

堅持教育優先發展，體現了黨和國家一貫高度重視教育發展這一戰略“先手棋”。Web3.0是漸行漸近的下一代互聯網形態，金融、管理等領域已在積極探索。建設教育強國是中華民族偉大復興的基礎工程。教育作為先導性、基礎性工程，應積極布局、多方權衡，探索數字化時代的可能和風險，從技術變遷的視角思考未來“互聯網+教育”的發展。教育主管部門應充分利用Web3.0網絡生態推動個性化教育的發展，挖掘信息的語義表達和推理，為學生建立跨媒體異構數據的知識檢索；利用元宇宙等推動教育公平，為學生打造跨區域公平的學習平臺，收集學生在虛擬環境中的創造、交互等數據并加以分析，保護數字內容所有權，并將其資產化從而促進知識創造，建設良好的數字生態環境；發展更有溫度的教育，利用Web3.0技術優勢關注學生學習過程中的情感，關注特殊人群的教育需求，充分利用虛擬環境、3D環境等資源，為學生美、體、勞等方面的發展注入新的力量。Web3.0時代給教育帶來新的發展機遇，但仍面臨基礎設施不完善、管理制度欠缺等問題。教育者應抓住Web3.0時代互聯網發展機遇，探索可推廣、可持續發展的教育案例，推動我國從教育大國邁入教育強國。