元宇宙視域下“互聯網+教育”的理論與實踐探索研究

庫小偉　片瑾麗　呂秋月

摘要：2021年美國互聯網巨頭Facebook更名Meta，宣布進軍元宇宙，隨后眾多互聯網企業相繼發布元宇宙產品，進行元宇宙領域探索。隨著虛擬現實等新興技術的迅猛發展，元宇宙快速地被嘗試應用于不同領域之中。元宇宙的發展熱度引起了教育界的廣泛關注，并衍生出了“教育元宇宙”的全新概念。黨的二十大報告在關于教育的重要論述里集中表達了科技對教育發展的重要支撐作用，在國家大政方針的引導下，隨著新一代技術革命浪潮的到來，我國教育領域在教育模式和人才培養等諸多方面迎來巨大的發展契機。在“互聯網+教育”理論提出后，教育信息化進行數字化轉型的關鍵時期，本文結合元宇宙的特征，厘清元宇宙與教育元宇宙的概念關系，對元宇宙賦能教育領域的價值進行分析，預測教育元宇宙的未來布局方式，以供廣大教育工作者了解教育元宇宙的相關概念，進一步理解元宇宙對于推動教育信息化轉型升級、推進“互聯網+教育”的重要意義。

關鍵詞：元宇宙；教育元宇宙；“互聯網+教育”

引言

近年來，我國教育數字化快速發展，新冠疫情突發以來，在線教學成了極端情況下確保學校教學開展的主要形式，MOOC、雨課堂、釘釘直播、騰訊會議等互聯網平臺成為課程教學的主要載體。與傳統的線下教育相比，線上教學具有不受場地條件約束、適應性強的優勢，但是也存在著明顯的不足之處。根據調查數據反映，多數教師和學生認為當前在線教學形式存在平面化教學方式單調、學習體驗感和獲得感不強、學生參與度不高、師生交流反饋不及時等問題。

隨著線上教學的大規模開展，教師數字化教學應用能力得以不斷提升，“互聯網+教育”模式得到廣泛的實踐應用。在當前教育信息化手段基本滿足線上教學實施的基礎上，如何提升在線教學質量、優化在線教育實施環境、提升學生學習的體驗感和主動性、提高線上教學效率和效果，是教育信息化轉型發展和“互聯網+教育”模式創新所需要解決的重要問題。

教育部在印發的《教育信息化2.0行動計劃》中指出，以人工智能、大數據、物聯網等新興技術為基礎，推動新技術支持下教育的模式變革和生態重構[1]。2020年世界經濟論壇提出了“教育4.0全球框架”概念，重新定義了高質量學習的標準，提出創新學習的關鍵方法為：混合式學習、游戲化、計算機思維、體驗式學習、具身學習、基于多元讀寫能力的批判性思維培養[2]，其中體驗式學習的環境營造是教育信息化下一步發展需要解決的關鍵問題。近年來，隨著虛擬現實、人機交互、云計算、區塊鏈等技術的迅猛發展，以Web3.0和元宇宙為代表的全新技術模式，為未來教育模式的創新提供了巨大的發展機遇。

2021年是互聯網科技領域極為重要的時間節點。2021年初，社交APP Soul提出構建“社交元宇宙”的概念；3月，羅布樂思（Roblox）作為元宇宙第一股在美國紐約證券交易所上市；8月，英偉達推出為元宇宙提供基礎模擬和協作平臺；10月，美國互聯網企業Facebook更名Meta，宣布進軍元宇宙。元宇宙的概念風靡全球。2021年底，包括中國國家語言資源監測與研究中心在內的多家國內外機構將“元宇宙”列為年度熱詞，2021年成為公認的“元宇宙元年”。教育領域在虛擬現實、數字孿生、區塊鏈、人工智能等元宇宙技術的引領下，呈現出全新的發展可能，為創新教育模式和學習形態尋找到了新的解決方案[3]。

1. 元宇宙與教育元宇宙的概念和特征

1.1 元宇宙的概念與內涵詮釋

元宇宙的概念是美國科幻小說家尼爾·斯蒂芬森在《雪崩》一書中首次提出的，是指由虛擬現實、數字孿生、區塊鏈、人工智能等技術支持的可與現實世界交互的虛擬網絡世界，是互聯網的下一個發展階段。Meta創始人扎克伯格認為元宇宙是下一階段的網絡媒介形式，人們將置身于網絡之中，而不是從旁觀看。羅布樂思（Roblox）CEO大衛·巴斯祖奇認為元宇宙是將所有人關聯起來的三維虛擬世界，人們在元宇宙之中可以自由互動并創造出任何東西。

全國科學技術名詞審定委員會在2022年9月13日舉行的元宇宙及核心術語概念研討會上將元宇宙釋義為：人類運用數字技術構建的，由現實世界映射或超越現實世界，可與現實世界交互的虛擬世界[4]。元宇宙是新一代互聯網發展形態的集中闡述，呈現從圖文、視頻等二維信息傳媒媒介到三維空間媒介的變革式發展，強調的是以新型互聯網技術支撐的線上線下的無障礙交互與深度融合，其本質是互聯網信息的空間化呈現。清華大學副校長楊斌認為，元宇宙未來的發展會遠超出我們現在的想象，將以遠超出現有技術的形式進行呈現[5]。

1.2 教育元宇宙的概念與技術特征

教育工作者認為，元宇宙最大的優勢在于可以提供沉浸式的交互體驗，豐富多元的交互形式極大地增強了用戶的體驗感和獲得感，為教育信息化和在線教育提供了全新的解決方案。元宇宙為教育工作者和學習者創建虛擬數字身份，塑造出沉浸式的在線網絡三維空間，多維度地展示教學信息，并可以進行情緒化的實時互動，形成極具體驗感和沉浸式的理想在線教學環境形態[6]。

元宇宙所涉及的支撐技術大致可分為：網絡及云計算技術、人機交互技術、區塊鏈技術、人工智能技術、物聯網技術、數字建模技術[7]。網絡及云計算技術、人機交互技術與物聯網技術成為教育新基建的標準配置，為教育工作者和學習者開通了教育元宇宙的入口；區塊鏈技術以其去中心化、可溯源、高信任度的技術特征確保了教育資源的安全性，為未來教育元宇宙的評價體系建設、學習成果認證、教育資源生態構建等提供了保證；人工智能技術和數字建模技術為教育元宇宙構建沉浸式、情緒化實時交互場景提供了支撐。這些技術的發展和應用為教育元宇宙的最終落地提供了堅實的構建基礎，展現出極具吸引力和想象力的未來教育發展藍圖。

2. 元宇宙賦能教育領域的價值分析

2.1沉浸式場景體驗增強學習專注度

從表現形式和技術角度來看，元宇宙是具有沉浸感的聯網在線虛擬世界，其雛形是以“我的世界”為代表的3D體驗式游戲，其游戲化和沉浸式的體驗環境更能夠增強學習者的參與感與關注度。以“我的世界”為例，“我的世界”推出支持11種語言的教育版本，與教育學家合作共同設計課程計劃和項目模板，融合ISTE方法和教育賦能技術，為學生提供沉浸式的學習體驗。元宇宙創設出模擬現實的虛擬化數字場景，提供與現實學習環境類似的虛擬學習環境，營造全景式的學習場域，為在線教學過程提供沉浸式、跨區域的深度學習參與體驗，解決傳統在線教育學習感官調動不足、學習資源展示單一等問題。隨著元宇宙技術的不斷成熟，相關的教育元宇宙平臺和資源將會呈現爆發式的增長，教育元宇宙的應用場景將會更加廣闊和生動，用戶在教育元宇宙的沉浸式體驗會不斷增強。

2.2 交互式虛擬環境縮短交流距離

元宇宙更加強調用戶在虛擬時間之中的交互體驗，三維的動態交互方式可以模擬出情緒化的交流表達，用戶可以在元宇宙空間使用虛擬物品進行交互并可以實現多人協同操作體驗[8]。隨著元宇宙底層支撐技術的不斷成熟，數字孿生技術可以在元宇宙中構建出現實個體的數字化映射，VR、XR技術提供超強交互性和高仿真性的模擬情境體驗，生物識別與信息采集技術可以實時捕捉肢體動作和表情數據，采集心率和腦電波變化，推斷個體的情緒狀態，從而實現在線虛擬空間中的靈活操控和具身社交體驗。元宇宙可以實現多人協作的學習形式，在模擬現實世界的交流方式的基礎上進行更加多元的交互體驗，能夠展現所有學習參與者的實時在線學習狀態，能夠多維度進行知識講授和答疑。比如學習數學公式時，師生可以全景體驗數學家證明公式的場景，身臨其境地了解數學家的解題思路；教師在元宇宙教學空間解答學生的疑問，在語音口述的同時可以實時呈現相關學習內容的全息影像。總的來說元宇宙的交互方式將對在線學習的授課和協作交流形式帶來革命性的影響，更能體現以學習者為中心，有利于學習者進行高質量的協作學習與自主學習。

2.3 虛實結合促進新的學習形態的形成

真實的線下教學體現在教學過程中的各個環節，元宇宙的教學則體現在各種虛擬場景之中。教育元宇宙以多層次的信息傳播形式，以前所未有的廣度和深度展示知識信息，憑借先進技術的助力，具有超越線下教學的學習感受和效果優勢。受到學校教學條件的制約，我國多數學校在創新教育實施方面很難實現“身體力行”的學習體驗，元宇宙以創造性的虛擬現實場景構建，提供極具拓展性的豐富場景，學生通過模擬場景體驗、模擬程序設計、模擬創造結果，獲得類似經營策略游戲的操作體驗，拓展創新項目的嵌入認知。清華大學副校長楊斌認為，元宇宙為學習者提供了實現“想象與創造”的空間，是培養學習者想象力和創新實踐能力的有效場景。元宇宙以超現實的沉浸式虛擬場景體驗，為學生的知覺感受提供了廣闊的平臺基礎，促進全新學習形態的形成[9]。

3. 教育元宇宙的未來布局構想

3.1 發展元宇宙教育體系的硬件技術

自2021年元宇宙概念爆火以來，即被認為是互聯網技術的下一個發展階段，是極具戰略意義的競爭領域，“元宇宙+”在商業、教育等各個領域都得到了相應的落地實踐[10]。元宇宙概念在當代與未來的交織點提出，以網絡及云計算技術、人機交互技術、區塊鏈技術、人工智能技術、物聯網技術、數字建模技術為代表的元宇宙底層支撐技術雖取得巨大進展，但仍然有許多技術難點需要突破。教育元宇宙的實施有賴于技術的進步和成熟，應逐步試點搭建適用于元宇宙教育體系的新基建，建設支持VR、AR人機交互終端設備的數字化校園網絡平臺體系。基于元宇宙的概念，網絡及云計算、人機交互等技術發展到一定程度后，現有的教學模式必將被打破，以沉浸體驗式教學為形式的線上線下融合的教學模式將是未來教學模式的發展趨勢。

3.2 構建元宇宙系統化的教育內容

元宇宙的本質是信息空間，教育元宇宙的本質是網絡學習空間[11]，教育元宇宙融合虛擬與現實空間，極大拓展了教育學的時空邊界，教育資源的建設是教育元宇宙的核心要素。元宇宙技術的發展必然推動教育形式和教育內容的更迭與創新，現有的圖文、視頻等教學資源必然不能滿足教育元宇宙交互沉浸式、體驗多元化的體驗特征。教育元宇宙的優勢主要體現在沉浸式的教育內容上，呈現沉浸式、交互式、創造性、多樣化的教育體驗，結合虛擬現實與數字建模技術的發展和應用，未來的教學資源會更加多元，教育內容將會通過虛擬現實技術構建成為沉浸式的模擬場景。例如在學習歷史課程時，學習者可以瞬移至各個歷史事件全息模擬場景之中，沉浸式體驗更加生動還原的現場，實現虛實結合的多感官體驗式學習模式。

3.3 形成教育元宇宙的倫理約束與管理體系

以前沿科技為支撐的教育元宇宙是未來教育的發展趨勢，教育元宇宙背后的安全和規范問題不可忽視，例如“如何進行用戶的數據安全和隱私權的保護”“如何保護教育資源知識產權”“如何規范學生和老師在教育元宇宙的行為”等。教育元宇宙的信息類型多樣且來源復雜，信息真偽難以主觀辨識，建立可溯源、可驗證的信息管理機制，可防止不良信息對師生的影響。在探索教育元宇宙發展的同時，我們需要進行教育元宇宙頂層制度設計，充分利用好區塊鏈技術優勢，健全教育元宇宙數據規范標準和權責機制，科學規范教育元宇宙教育流程，構建技術倫理規范體系，構建安全、健康的元宇宙在線教育環境。教育元宇宙還處于探索階段，是多學科融合的新興領域，缺乏科學的理論指引和政策推進，需要政府部門、教育機構、行業企業多方協同共同推進教育元宇宙標準和制度建設。

結語

教育領域在虛擬現實、數字孿生、區塊鏈、人工智能等元宇宙技術引領下，呈現出全新的發展可能，為創新教育模式和學習形態尋找到了新的解決方案。當下教育元宇宙還處于概念探究階段，相關理論研究和實踐效果還未得到印證，對教育元宇宙環境下的教學內容設計方式以及倫理約束與管理體系尚需深入研究。在構建教育元宇宙進行教育模式創新過程之中，應堅持“以人為本”的價值理念，著眼于師生教育信息素養的提升，挖掘元宇宙技術與教育深度融合的潛力，抓住元宇宙發展機遇，以更高的戰略布局推動元宇宙在教育體系中的應用革新。在教育數字化轉型的關鍵時期，教育工作者需正視新的技術發展所催生的教育新規律和新挑戰，轉變傳統教育研究范式，積極探索教育元宇宙領域的創新研究，深刻理解元宇宙技術對于“互聯網+教育”模式的影響，以推動我國教育領域元宇宙技術應用和教學模式研究理論的創新。在教育元宇宙的探索過程中，應該緊抓新技術革新的時機，不斷進行教育新基建的完善、注重專業人才的培養、創新管理規章制度，以此實現教育的高質量創新發展。

參考文獻：

[1]教育部.教育部關于印發《教育信息化2.0行動計劃》的通知[EB/OL].（2018-4-25）[2022-12-13].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s3342/201804/t20180425_334188.html.

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[6]劉革平，王星，高楠，等.從虛擬現實到元宇宙：在線教育的新方向[J].現代遠程教育研究，2021，33（6）：12-22.

[7]邢杰，趙國棟，徐遠重，等.元宇宙通證[M].北京：中譯出版社，2021：69.

[8]方凌智，沈煌南.技術和文明的變遷：元宇宙的概念研究[J].產業經濟評論， 2022，（1）：1-14.

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[10]沈金萍，楊宇卓.元宇宙在藝術和教育領域中的應用——以百度“希壤”元宇宙平臺為例[J].傳媒，2022，（14）：23-24.

[11]楊陽，陳麗.元宇宙的社會熱議與“互聯網+教育”的理性思考[J].中國電化教育，2022，（8）：24-31，74.

作者簡介：庫小偉，研究生，講師、工程師，研究方向：互聯網技術的教育應用；片瑾麗，本科，助理講師，研究方向：中等職業教育；呂秋月，本科，講師，研究方向：教育研究。

基金項目：綿陽城市學院2021年高等教育人才培養質量和教學改革項目（編號：CC-YB2127）；綿陽市哲學社會科學重點研究基地-綿陽職業教育研究中心資助項目（編號：MZY22C27）；四川省民辦教育協會重點項目——民辦高校美育教育研究（編號：MBXH22ZD19）。