教育元宇宙助力信息科技課程核心素養提升

【摘 要】文章首先以信息科技課程核心素養的四個維度為切入點，探討教育元宇宙如何為信息科技課程的核心素養提供支撐;然后進一步探索教育元宇宙支撐信息科技課程的實現路徑;最后總結并展望教育元宇宙助力信息科技課程核心素養提升的巨大潛力。

【關鍵詞】新課標;信息科技;核心素養;教育元宇宙

【中圖分類號】G434 【文獻標識碼】B

【論文編號】1671-7384（2022）010-014-03

教育部于2022年4月正式發布《義務教育課程方案和課程標準（2022年版）》[1]（以下稱“新課標”），其中，原“信息技術”課程更名為“信息科技”，從綜合實踐活動課程中獨立出來，成為義務教育階段新科目，覆蓋1～9年級全學段，折算9年總課時占比達1%～3%。信息科技課程圍繞數據、算法、網絡、信息處理、信息安全、人工智能六條邏輯主線設計義務教育全學段內容模塊與跨學科主題，并貫穿信息意識、計算思維、數字化學習與創新、信息社會責任四大學科核心素養。名稱、課時、課程設計、課程地位等這套“組合拳”一出，足可見國家對信息科技素養提升的重視。

教育元宇宙與信息科技課程核心素養

元宇宙是一種整合多種新技術的互聯網未來新形態，與教育領域結合潛力巨大。當前產業界對元宇宙底層支撐技術的描述有很多，大致可歸為六大類技術：網絡及運算技術、物聯網技術、區塊鏈技術、交互技術、電子游戲技術、人工智能技術[2]。六大支撐技術的應用場景在教育行業中基本上都能找到對應，這些底層支撐技術和應用場景為教育元宇宙的發展與落地提供了堅實、有力的基礎，并描繪了一幅極具想象力的未來教育藍圖[3]。

信息科技學科核心素養的四個維度既有各自的特征，又互相支持滲透，共同促進了學生素質素養與技能的提升。在信息科技新課標出臺的背景下，教育元宇宙與信息科技課程有何關聯，又如何助力學生學科核心素養的提升？值得探討。

1.培養自覺敏銳的信息意識

信息意識，指個體對信息的敏感度和對信息價值的判斷力。具備信息意識的學生，熟悉信息及其呈現和傳遞的方式，善于利用信息科技，善于交流和分享信息，開展協同創新。相較于其他技術手段，元宇宙在培養學生信息意識方面具有得天獨厚的優勢。元宇宙本身就是一個充滿數字信息的世界，在元宇宙中開展學習的學生，其信息意識將潛移默化地得到培養：學生在模擬事件中的行為后果可被實時預測，并得到更加及時、詳細的反饋，對自身行為的認知更加深刻;進一步擺脫時空約束，可以借助設備隨時隨地進入多媒體教室、實驗室等場景，節省學生的時間、精力;彼此之間的交互更加真實、深入和高效，交互內容由一維、二維對象擴展到與真實世界相呼應的三維對象，避免了歧義出現。

2.發展可遷移應用的計算思維

計算思維，指個體運用計算機科學領域的思想方法，在問題解決過程中涉及的抽象、分解、建模、算法設計等思維活動。發展學生的計算思維需要雙管齊下，一是要幫助學生理解和學習計算機科學領域的思想方法，二是要引導學生將其遷移運用到生活中其他問題的求解過程中。計算機科學領域的思想方法邏輯性較強、抽象程度較高，學生學習起來難度較大，僅通過語言文字和圖形圖片傳遞的信息很難理解透徹。而教育元宇宙可以將學生置于一個以3D立體形式呈現的場景中，憑借其沉浸式、可交互的特性，帶領學生抽絲剝繭，深入探究某一思想方法的本質。同時，由于在教育元宇宙中進行模擬操作既能保證學生體驗的真實感，又沒有任何危險，且時間、金錢等代價成本相對較低，失敗了也有重來的機會，學生反思、優化、解決問題的機遇和頻次便得以大幅增加，學生也得以將經驗和思維模式遷移運用到現實生活中。

3.創設多感官體驗的數字化學習與創新環境

首先，從數字化學習的角度來看，元宇宙天然就是數字化學習的載體和場所，而且是一個以計算機圖形學、計算機視覺、姿態識別、手勢識別甚至腦機接口等人機交互技術為支撐的三維立體化學習環境，學生的學習不再局限于視覺和聽覺兩個通道，多通道融合的VR/AR技術讓學生在教育元宇宙中的學習活動匯聚視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、味覺等多種感官體驗，這就是一個多感官綜合體驗的數字化學習環境。在這樣一個全方位滿足學生求知需求的數字化學習環境中，學生擁有極大的學習自主權和選擇權，能根據自身的學習特點與學習任務的實際情況來合理地、自如地選用數字化資源與工具。

其次，從培養學生創新能力的角度來看，一方面，元宇宙的使用本身就是一種創新;另一方面，元宇宙為學生創新提供了契機。元宇宙的創新不僅僅是形式層面的創新。以往人們研究教育系統通常采取理論研究和試驗兩種方式，元宇宙的出現為人類認識教育系統的復雜性和教育的發生發展規律帶來了第三種方式[3]。有人認為，元宇宙的創新之處在于學習空間由真實空間轉換到元宇宙這樣一個虛擬世界或虛實融合的世界。這種思維過于簡單，是典型的為了創新而創新。在元宇宙這種新的學習環境中學習，最終目的是要讓學生探索真實世界當中不能做或者成本代價較高的實驗，做一些真實物理環境中做不了的事情，這才叫創新。元宇宙中的虛擬空間不僅可以幫助學生探究式地解決問題，甚至還能幫助學生發現新的問題;學生通過接觸元宇宙的模擬實驗，既培養創新思維，又催生創新行為。

4.建立新時代的信息社會責任

新課標中信息科技學科核心素養的最后一個維度是信息社會責任，指信息社會中的個體在文化修養、道德規范和行為自律等方面應盡的責任。一個具備信息社會責任的學生，應當能夠理解信息科技給人們的學習、生活和工作帶來的各種影響，既具有自我保護的意識和能力，也樂于幫助他人開展信息活動，尊重他人的知識產權，對自己共享的信息和資源負責。相較于傳統的平面互聯網，元宇宙與真實世界更為相似，也是人類今后活動空間的有機組成部分。元宇宙中的虛擬物品有沒有產權？在元宇宙里如何保護個人隱私？在打破國界、去中心化的原則下，學生如何在不同的文化輸出和輿論中建立正確的價值觀和世界觀？元宇宙中的法律和倫理將會是什么樣的？元宇宙能帶來具身交互的沉浸體驗，也擁有對現實世界的補償效應，如何避免成癮？元宇宙所帶來的諸如此類問題的探討，有助于學生樹立新時代的信息社會責任。

教育元宇宙支撐信息科技課程的路徑探索

教育元宇宙的出現為信息科技課程的實施打開了新的大門，為學生學科核心素養的提升創造了新的機遇。結合教育元宇宙的特點及信息科技課程學科核心素養的要求，教育元宇宙支撐信息科技課程可以從以下幾條路徑入手。

1.高效的工具集成環境

信息科技課程實踐性、綜合性的課程性質決定了學生在信息科技課堂上需要使用到種類豐富的軟、硬件工具，而傳統課堂環境條件下學生所使用的軟、硬件工具整合度不高、集成性較差，甚至需要學生穿梭于多個機房、實驗室及操作間才能完整進行某一項目的學習，這無疑割裂了學生學習的整體性，加重了學生的認知負荷，給學生造成了較大的學習負擔。教育元宇宙可以為學生創設一個高度整合的工具集成環境，免去學生在現實世界中多個學習空間之間切換、多個學習工具之間切換的不便，為學生提供一個更加高效的數字化學習與創新環境，減少學生信息意識、計算思維培養過程中的絆腳石。

2.面對面的虛擬教師

信息科技課程的授課空間目前多為實體機房，受制于物理空間的有限性及一定數量機器的放置，學生在上課時所處的位置距離講臺有遠有近。而大多數情況下，教師需要在講臺上進行授課，這意味著有相當一部分學生與教師之間互相處于視線盲區，教師無法及時捕捉到這部分學生的行為反饋，該部分學生也無法得到教師很好的監督。同時，在學習某些軟、硬件工具的操作時，學生只能觀察到教師機同步傳送來的畫面，無法清楚地觀測到教師的肢體動作，這使學生的理解效率大打折扣。教育元宇宙可以拉近教師和學生在課堂上的距離，增加師生間的交互機會，學生甚至可以“站在教師旁邊”觀摩教師的操作演示，學習效率得到提高，這也將間接促進學生信息意識、計算思維等素養的形成。

3.沉浸式情境體驗

信息科技課程的課程理念倡導真實性學習，強調通過創設真實情境來提高學生學習的參與度，確保學生在學習活動中的主體地位。而在傳統課堂上，教師常用的情境創設方式主要是使用文字進行描述或采用圖片、視頻進行展示，學生所面對的情境是教師轉述來的，而不是學生身臨其境親自體驗來的，學生接受信息刺激的感官僅為視覺和聽覺，這無異于削弱了學生的參與感。教育元宇宙可以將學生置于一個沉浸式情境體驗的環境中，刺激學生的多種感官，讓學生直面真實問題的情境，進而鍛煉學生對信息的敏感度和對信息價值的判斷力，潛移默化地培養學生的信息意識。同時，在信息社會責任的培養方面，言傳不如身教，身教不如境教，在教育元宇宙中的所見所感可以使學生更好地理解信息科技給人們學習、工作和生活所帶來的影響。

4.全新的合作與分享模式

在傳統的信息科技課堂上，學生間開展合作和分享活動存在諸多不便。例如，學生的工作成果存儲在各自的計算機中，但上課期間學生及其計算機的物理位置無法隨意改變，學生間進行分享和合作，更多的是通過屏幕共享或文件傳送兩種方式，這在一定程度上影響了學生合作與分享的效率。教育元宇宙雖然模擬了真實世界，但卻不是復刻了真實世界，它可以在一定程度上突破真實世界的條件限制，為信息科技課程帶來全新的合作與分享模式。在教育元宇宙中，學生不用改變自己在現實世界中的物理位置就可以實現與同學面對面交流分享;學生可以直接在同一時刻與團隊成員共同完成某項工作任務，而不需要在單獨完成各自所負責的部分后再進行拼接整合。這為學生交流和分享信息、開展協同創新并形成良好的信息道德品質創造了更好的條件，契合了培養學生信息意識及信息社會責任的要求。

總結與展望

元宇宙所具有的交互性、沉浸性、多元性等特征很好地契合了新課標信息科技課程核心素養提升的需求，能潛移默化地培養學生的信息意識，潤物無聲地鍛煉學生的計算思維，包羅萬象地為學生創設數字化學習與創新的環境，因EyoWbIEjV184IaQGE/uyVQ==勢利導地塑造學生的信息社會責任。從已進行的實踐來看，作為教育元宇宙入口的AR技術在課堂上的應用是非常理想有效的，這為將來教育元宇宙的進一步探索提供了借鑒。

元宇宙是時代發展、科技進步的產物，其與教育結合的潛力不容小覷，一旦成熟，對現階段的培養模式、教育資源、教學評價等都將是一次顛覆[4]。利用元宇宙及其相關技術來創新教育，積極響應了教育部懷進鵬部長有關推動教育數字化轉型、幫助人們適應數字化時代的倡議[5]。在各類課程中運用教育元宇宙及其相關技術，去幫助教師們更好地教、學生們更好地學，才是真正貫徹了教育規劃綱要里提到的信息技術與教育教學深度融合的要求。

參考文獻

教育部.教育部關于印發義務教育課程方案和課程標準（2022年版）的通知[EB/OL].（2022-04-21）[2022-09-17].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A26/s8001/202204/t20220420_619921.html.

邢杰， 趙國棟， 徐遠重， et al. 元宇宙通證[M]. 北京：中譯出版社， 2021.

蔡蘇， 焦新月， 宋伯鈞. 打開教育的另一扇門——教育元宇宙的應用、挑戰與展望[J]. 現代教育技術， 2022， 32（1）： 16-26.

劉革平， 高楠， 胡翰林， et al. 教育元宇宙：特征、機理及應用場景[J]. 開放教育研究， 2022， 28（1）： 24-33.

教育部.懷進鵬出席教育變革峰會預備會議及2030年教育高級別指導委員會領導小組會議[EB/OL].（2022-06-29）[2022-09-17].http：//www.moe.gov.cn/jyb_zzjg/huodong/202206/t20220629_641937.html.

作者單位：1.北京師范大學教育學部“VR/AR+教育”實驗室 2.海南海口市西湖實驗學校