元宇宙+職業教育：未來虛實融生的職業教育發展新趨勢

張燁 蔡翔華

一、引言

元宇宙（Metaverse）是整合多種新技術（擴展現實、人工智能、數字孿生、區塊鏈等）產生的下一代互聯網應用和社會形態。2021年被稱為“元宇宙”元年。作為數字化的虛擬世界，元宇宙代表了未來可能的一個發展方向，科技界、產業界、資本界都對此持有濃厚興趣，有必要在教育領域加強研究和探索。我國在這方面已有一定的基礎，如何發揮元宇宙的優勢、搶占先機尤為重要。

《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》提出，“聚焦教育等重點領域，推動數字化服務普惠應用”。2022年年初，工信部提出培育一批進軍元宇宙、區塊鏈、人工智能等新興領域的創新型中小企業?！督逃?022年工作要點》提出實施教育數字化戰略行動，積極發展“互聯網+教育”，加快推進教育數字轉型和智能升級?？梢?，元宇宙已進入教育研究與實踐領域。元宇宙時代的到來將為我國職業教育高質量發展以及職業教育的未來發展提供新的契機。為此，本研究將重點圍繞元宇宙的發展歷程、職業教育元宇宙的內涵特征以及應用場景等，探討元宇宙時代未來職業教育發展面臨的挑戰。

二、職業教育元宇宙的基本內涵與特征

（一）元宇宙的起源與發展

1981年，“元宇宙”的概念由美國作家弗諾·文奇在小說《真名實姓》中提出，書中構建了一個可以通過腦機接口進入并獲得沉浸式體驗的虛擬世界。通過這種方式，虛擬的觀念與現實產生了關聯，并對人們的生活產生了影響?！霸钪妗币辉~則源自美國科幻作家尼爾·史蒂芬森1992年發表的科幻作品《雪崩》。在這部作品里，人們可以通過數字化身的互相競爭來提升自己在虛擬世界中的地位。隨著科學技術的不斷發展，“元宇宙”這一概念逐步被人類接受并在人類生活中得到了廣泛應用。從社會經濟學的角度看，“元宇宙”是下一代的技術未來。許多企業都在“元宇宙”項目上投入了大量資金，從而成為首批元宇宙場景的創建者。2021年年初，Soul應用第一次在業界提議建立一個“社交元宇宙”。美國社交媒體Facebook在同一年也宣布將其改名為“Meta”。2021年，清華大學發布《2020—2021年元宇宙發展研究報告》，提出2020年人類社會虛擬化的臨界點，2021年成為元宇宙元年。尤其在新冠肺炎疫情影響下，由于工作、學習和生活的需要，人類上網時長大幅增長，線上生活已經成為常態，現實生活開始大規模向虛擬世界遷移，人類同時在現實世界與虛擬世界生活。盡管元宇宙的概念很早已產生，但對于元宇宙技術的應用和具體實現則是全新的、創新性的。

在元宇宙中，未來的網絡將是一個龐大、靈活、充滿活力的世界。目前已經對Web1.0和Web2.0進行了大量投入，其中Web1.0主要用來瀏覽簡單的頁面，Web2.0解決了在可控的生態系統內如何接入社交平臺的問題。Web3.0則要打造一個去中心化的通用數字身份體系以通行于各個平臺。在元宇宙中，非同質化代幣（Non-Fungible Token，NFT）將會在一個開放的、去中心化的環境中代替數字所有權。這將有助于人們通過數字方式與世界相連，從而創建一個健康的經濟體。

圖1說明了元宇宙中的基本元素以及它們如何與物理世界交互。一般來說，使用XR設備的用戶可以訪問元宇宙并參與其各種社交活動，通過5G和人機交互（Human-Computer Interaction，HCI）等技術順利執行。用戶可以通過3D建模自由創建個性化內容，以描述元宇宙中的社交事件，而這些內容可以通過非同質化代幣進行交易。物理世界（包括現實世界貨幣和現實世界物體）可以在元宇宙中以數字孿生的形式呈現，通過三維建模生成，并與人工智能（AI）輔助的XR設備一起使用。

圖1 元宇宙的基本元素及其與物理世界的交互

隨著包括XR、區塊鏈以及人工智能等各種新興技術的發展，人們發現構建一個虛擬空間的可實現性，也同樣考慮到這樣一個數字空間的作用與意義。近年來包括電子游戲、工程技術和教育在內的多個領域都開始關注對元宇宙的研究。從職業教育領域來看，構建虛實融生的職業教育和培訓場景是未來職業教育的發展方向。作為職業教育元宇宙的一種形式，慕課（Massive Open Online Courses）近年來獲得較好的發展。它成功實現了知識的互聯共享，國內外的職業院校也陸續設立網絡學習平臺或入駐MOOC職教頻道，在網上教授免費的職業教育相關課程和技能。然而，慕課僅僅是職業教育元宇宙初級階段的體現。未來，通過職業教育元宇宙，每個學生都能免費獲取多樣化的學習資源，可以在任何地方用VR/AR/MR設備進行學習，這是職業教育元宇宙的價值所在。

（二）職業教育元宇宙的基本內涵

學界對元宇宙的基本內涵雖未形成一個統一、清晰的科學界定，但已從多個維度對其展開論述。從技術維度來看，元宇宙是人工智能（AI）、虛擬現實（VR）、增強現實（AR）、混合現實（MR）、區塊鏈、5G技術、云計算、大數據等高新技術的規模化整合；從社會維度來看，元宇宙是一個由聚焦于個性化與沉浸感、強調多元性與實時性的社交網絡集群構成的三維虛擬社會；從邏輯維度來看，元宇宙是一個平行于現實世界的在線數字空間，是一種人以數字身份參與的虛實融合的存在。在打通了線上線下多個平臺、形成了一個自洽自治的完整體系后，人類數字化的未來圖景將通過元宇宙得以實現。

黨的二十大報告指出，要深入實施科教興國戰略，推進教育數字化。這代表著我國教育數字化進入新時代，更強調數字化對教育教學的深度變革，更強調融合創新和智能引領。職業教育數字化是把當代數據科學與計算機技術運用于職業教育資源整合與利用、職業教育模式改革與創新，從而促進職業教育現代化的過程。當前，我國職業教育數字化已經實現從無到有的根本轉變，但隨著社會變革與時代進步，其發展與日益增長的社會需求之間的矛盾日漸突出。職業教育元宇宙是職業教育數字化發展必經的高級階段，是適應新時代新階段國家職業教育發展戰略的需要。具體而言，職業教育元宇宙是利用VR/AR/MR、數字孿生、5G、人工智能、區塊鏈等新興信息技術塑造的虛實融合的職業教育環境（見圖2）。在職業教育元宇宙中，教育活動參與者創建數字身份，在虛擬世界中開拓正式和非正式教學場所，在虛擬教學場所進行互動。由此，可以保證教育活動參與者在元宇宙中獲得沉浸式體驗，高效獲取知識和技能，并有效改善由于區域經濟發展不平衡、教育資源短缺等帶來的教育公平問題。

圖2 職業教育元宇宙學習環境模型

（三）職業教育元宇宙的主要特征

職業教育元宇宙呈現三個特征：職業教育要素的虛擬與現實共生、職業教育相關人員與機器融生、職業教育院校機構與社會銜接。

1.職業教育要素的虛擬與現實共生。職業教育元宇宙不僅體現在教育培訓空間的仿真和復制，還把職業教育的現實要素如教育內容、教育方法、角色關系、培養模式等融入其邏輯體系，并基于虛擬空間和職業教育體系的關聯特質衍生出新的虛實共生的職業教育體系，實現虛擬職業教育空間體系與現實職業教育體系的融合，構成教師和學生跨越虛擬與現實的基礎條件。師生之間、生生之間能夠以虛擬化身身份構建多渠道交互方式，利用終端設備模擬視聽動觸等交互效果，完成學習互動與交流。此外，職業教育元宇宙的境域構造既保留了真實世界的職業教育價值，又跨越了現實空間限制和物理阻礙，使職業教育主體具備了實現虛實共生的必要條件，讓其在交織的二重空間完成兼具自由性和創造性的職業教育活動。

2.職業教育相關人員與機器融生。作為連接虛擬和現實的技術生態系統，職業教育元宇宙與智能感知、云計算、區塊鏈等關鍵技術高度融合，使得職業教育主體與元宇宙的關鍵核心技術之間的勞動關系更加密切。職業教育主體的勞動方式逐漸上升到思維與創意的設計，然后通過腦機接口技術，即時將思維設計轉化為虛擬空間的實在場景。職業教育主體憑借想象和創意隨意構建新型的教育空間，可以極大促進學生的思維發展。此外，智能技術的智能性將得到彰顯，如職業教育元宇宙通過精準的學習者畫像，為教師提供教學設計依據，實現差異化教學。同時，畫像結果還能使職業教育元宇宙更加精準地向學習者推送多模態的學習資源，彰顯新興技術的服務價值，更好地滿足學習者個性化學習的需求?？傊?，在職業教育元宇宙中，人與技術的依存關系得到更深程度的表現，人與機器的融生機制也更加靈活高效。

3.職業教育院校機構與社會銜接。職業教育元宇宙通過銜接虛擬空間與現實空間，消解了職業教育與社會的“圍墻”和邊界。在職業教育元宇宙中，基于區塊鏈與虛擬現實技術的支持，職業院校機構和社會體系可以聯通。此外，真正的終身教育和學習型社會愿景將在職業教育元宇宙的作用下成為現實。職業教育元宇宙將更加高效地促進職業教育理論與實踐的銜接和轉化，從而實現學生知識與能力的深層次發展。

三、職業教育元宇宙的應用場景

（一）智能化的泛在學習

“智能化的泛在學習”是指教師和學生能夠在職業教育元宇宙中開展跨越時空的驗證性學習，它將極大地緩解課堂抽象討論、自學難以理解、創意難以實現等問題。以元宇宙的空間特性為支撐，可以為學生在元宇宙空間中進行問題假設、方案驗證以及路徑優化提供有效途徑。只要學生運用與職業教育元宇宙相關的軟硬件，就可以進行全面學習。基于高保真、創造性、靈活操作的職業教育元宇宙存在于泛在學習中，這充分體現了虛擬與現實的高度一致性及靈活性。基于可驗證的智能學習流程主要包括：審視問題發生情境、提出問題假設、驗證分析假設、研判解決方案、歸納主要結論和探究后續優化方案等。問題解決情境是建立在元宇宙空間基礎之上的。教師、教育機構、科研人員等可以為學生構建一個問題解決情境，學生也可以從情境案例庫中自行選擇。要驗證分析研究假設，需要充分利用元宇宙和人機互動設備，發揮元宇宙的集體創造能力，讓學生自由操作設備、修改參數、觀察分析實驗結果，并智能化地收集反饋以便決策。探究問題結論和優化后續方案則是教師、學生和專家對研究數據的結果進行深入討論，并在此基礎上優化方案留待后續研究。在職業教育元宇宙中，教師和學生之間的互動體現出全新的社交特征，在課前、課中、課后的任何學習時段都可以運用元宇宙進行智能化學習。

（二）深度浸入的體驗性學習

具身認知理論認為，認知、記憶、思維、情緒、學習、態度等活動都是由個體和外界環境相互作用形成的，而這些活動受到個體的物理經驗的制約。職業教育元宇宙不但可以為學習者提供真實的影像，還可以通過穿戴設備、腦機接口、人機交互等技術，與虛擬現實中的人物、實驗設備、自然環境等進行實時互動與智能反饋。深度浸入的體驗性學習可以有效規避傳統課堂經驗學習的局限性，這是一個經驗轉化和知識創造的過程。體驗學習主要涵蓋深度體驗、反思觀察、抽象概括和行為運用四個基本階段，包括認知獲取、內涵轉換、理解獲取和擴展轉化四方面的內容。深度浸入的體驗性學習是以元宇宙為基礎的，包括反思觀察、抽象概括和行為運用的學習活動。反思觀察是教師、學生和其他參與者，通過元宇宙中的集體創造和具體社會功能進行即時的思辨，使主觀感受和客觀現實相結合，從而達到“發散性學習”和“內涵轉化”。抽象概括是指在職業教育元宇宙中，通過協同編輯、智能分析、記錄和預測等多種功能，學習者或學習團體可以進行抽象概括、因果解釋或總結說明。行為應用指由職業教育元宇宙所提供的“自主創新”與“團隊合作創新”，為學生在“假設驗證”“實踐應用”“知識轉移”等方面提供支撐。

（三）跨時空的深度協作發現式學習

跨時空的深度協作發現式學習是在自在發現學習理論指導下，通過職業教育元宇宙為學習者提供學習資源，并通過元宇宙的沉浸體驗、具身社交、集體創作等多種功能，幫助學習者自主思考、自主探索、自主學習。自主探究的學習資源對發現學習的發生、發展及其效果起著至關重要的作用。以往學習者的學習資源主要是文字、圖片、視頻、失真的虛擬世界、有限的實物等，很難支持學習者進行自主探究和集體探索，存在交互性差、可操作性差、反饋信息缺失、時空跨越性受限、缺乏決策支持等問題。職業教育的元宇宙將為學生創造群體自由創造、具身社交和虛擬融合等多維度的學習提供多維度支持。在空間和時間上，深入合作的探索學習過程主要分為四個階段：

第一，問題的提出和澄清。職業教育元宇宙將改變教師向學生提問的傳統教學模式，為學生設置一個提出和澄清問題的情境。第二，解決方案的環境構建。職業教育元宇宙以智能化問題整合的形式，為學生創造一個由良構問題到非良構問題的可持續發展的學習環境。第三，解決方案的探索。學生必須充分利用元宇宙中對象的可探索性、工具可操控性和整個數據生命周期監測的能力，不斷探索問題解決方案。第四，解決方案的智能分析與優化。學生通過運用大數據、人工智能等前沿技術，分析完成解決方案的選擇與優化。

（四）虛實融生的協同知識生成學習

虛實融生的協同知識生成學習是指學生充分發揮身為元宇宙居民的虛實融生的特性，在虛擬與真實的世界之間任意切換，并在理論與實踐上得到即時的檢驗與完善。在職業教育元宇宙中，虛實融生的第一階段是增強現實，第二階段是數字孿生，更高層次的階段則是人的意識的網絡永生。虛實融生的協同知識的產生，解決了虛擬環境與真實學習環境之間不協調的問題，學習者通過虛擬角色隨機進入職業教育元宇宙來改善問題并提出解決方案。在數字孿生技術的支持下，職業教育元宇宙中的虛擬和現實逐漸相融。教師、學習者、元宇宙的居民都可以通過對現實問題、實驗過程、假設和問題的解決進行分析和完善，從而實現虛擬和現實的結合。協同知識產生的虛實相融，主要由四大部分組成。第一，虛擬學習環境的建立，是指基于虛擬學習環境可以發揮擴展、創造、監測等功能，形成虛擬學習環境和現實學習環境的聯動，從而實現虛擬學習空間和現實學習空間的互通。第二，虛擬與現實的跨界問題解決研究，是指元宇宙為教師和學生提供的、關于虛實交叉問題的方案研究，從而解決由于時空限制造成的課前、課中和課后課堂實踐驗證缺位、深度討論缺失的問題。第三，虛擬與現實的協作交互驗證，是指利用元宇宙的高保真、實時交互和全生命周期監測等功能，交替檢驗關于虛實空間的研究假設，從而保證知識生成學習的效果和效率。第四，群體智慧生成的知識創造，是指通過網絡、數據庫，借助學生、教師乃至元宇宙居民等群體的智慧，進行知識協同合作，從而創新問題解決方案的過程。

四、職業教育元宇宙未來面臨的挑戰

（一）研制職業教育元宇宙的體系結構與技術標準

職業教育元宇宙的最終目標是建立與世界平行的社會生態體系，要達到這一目標，需要統籌規劃、制訂統一的技術規范。首先，職業教育元宇宙技術標準必須在全國和全球范圍內進行協商。需要建立國內外技術標準制定機構與政府機構、職業院校的合作體系，實現元宇宙系統架構、技術規程和資料庫共享的標準化。其次，構建可持續的職業教育元宇宙發展體系。職業教育元宇宙建成非旦夕之功，需要循序漸進，無論是教育技術革新、專業人員培養，還是教學資源儲備，都要求職業教育元宇宙體系必須具有可鏈接、可拓展及可更新等特征。一個可持續的元宇宙發展體系，將在功能模塊化、接口標準化、數據格式統一化等方面得到迅速發展完善。

（二）建立利益相關方的職業教育元宇宙研發共同體

要使職業教育元宇宙實現可持續發展，必須建立利益相關方的研發共同體。首先，要從制度建設、資金投入、稅收管理等方面對科技企業進行引導、培育和扶持。其次，建立以政府為主體、職業院校為主體的科研共同體。構建職業教育元宇宙是一項復雜的多學科工程，它要求在不同職業院校、學科群、企業間建立協同研究的機制。第三，激勵個人發展為個性化元宇宙（也就是子元宇宙）。職業教育元宇宙自身的創造與相容機制，使得子元宇宙的無限創造成為可能，個人將成為子元宇宙或個性元宇宙的創造者。通過科研資金扶持、知識產權保護等正向激勵手段，可以激勵個人參與創建新的職業教育子元宇宙，從而在職業教育元宇宙中獲得成就感和滿足感。

（三）探索基于職業教育元宇宙的教學模式與策略

當職業教育元宇宙真正進入課堂，將會對傳統教學的思維模式產生重大而深遠的影響，因此，有必要對其開展前瞻性探索和研究。第一，充分利用產學研合作項目，加強對職業教育元宇宙的推廣與資助。第二，鼓勵一線教師和科研工作者在工作中探索職業教育元宇宙的教學模式與策略，以示范推選、重點資助、政策引領、理論指導等方式促進高水平的職業教育元宇宙模式或策略研究。第三，通過學術交流研討，不斷完善職業教育元宇宙的應用教學模式與教學策略，通過舉辦職業教育元宇宙相關的主題學術會議、論壇等，既可以提高社會各界的參與度，又可以為職業教育元宇宙的應用和創新提供一個新的空間。

（四）完善并維護職業教育元宇宙的基礎設施

盡管職業教育元宇宙為線下職業教育提供了更多的可能性，但也在無形中給部分基礎設施較差地區的學生設置了學習障礙。第一，職業教育元宇宙對于算力有著較高的技術要求，運行現實世界的模擬程序、渲染場景與真實或虛擬人物的互動，都需要規模浩大的算力開發作為支撐。第二，大算力意味著高能耗，由此產生的能耗成本會轉移給用戶，從而客觀抬高了職業教育元宇宙的進入門檻。第三，職業教育元宇宙的程序運行需要高速率和低延遲的網絡環境，以完全處理傳感器和用戶之間的交互信息。建議通過政府補貼、校企合作、社會贊助等方式降低職業教育元宇宙基礎設施的運維成本，讓職業教育元宇宙的紅利惠及更多人群。