教育元宇宙應用于中學地理教學的路徑探析

鄭祖槐 陳石權 李 琳,3*

（1.云南師范大學 教育學部,云南 昆明 650500;2.鎮沅彝族哈尼族拉祜族自治縣民族中學,云南 普洱 666500;3.云南師范大學 地理學部,云南 昆明 650500）

教育是國之大計、黨之大計。黨的二十大報告中，習近平總書記強調要“推進教育數字化”。這為推動數字化賦能教育高質量發展、加快建設數字中國、教育強國提供了根本遵循。2023年8月，教育部等五部門聯合印發的《元宇宙產業創新發展三年行動計劃（2023—2025年）》提到要推進構建虛擬教室、虛擬實驗室等教育教學環境。“元宇宙”被稱為第三次互聯網革命，與人工智能、虛擬現實技術、“互聯網+”教育等緊密相連。教育元宇宙也需回答“為誰培養人、培養什么人、如何培養人”這三個基本問題。[1]這對當前中學地理教學改革創新發展提出新要求。

就當前對教育元宇宙研究狀況來看，學術界將擴展現實、數字孿生、人工智能、5G等技術作為教育元宇宙的關鍵技術。[2]然而，關于教育元宇宙賦能地理教學的研究成果還不多，尚未引起地理教育學術界的廣泛關注，目前僅有徐旭、陳實基于哲學解釋學視角探討了元宇宙時代的地理教學變革，并提出需要面對的挑戰；[3]陳茜月從“元宇宙”賦能地理信息檔案管理方面進行研究，并提出融合“元宇宙”技術的檔案管理新模式。[4]總體來看，目前相關研究并未對教育元宇宙賦能中學地理教學的路徑優化做翔實論述，研究視角和內容有待進一步開拓。

教育元宇宙集合關鍵技術，可為地理教學提供一個虛擬的教學環境，優化教學過程，催生高沉浸式的教學體驗，將有可能為中學地理教學帶來新變革。元宇宙與教育的深度融合符合新時代智慧教育、教育數字化助力現代教育發展的要求，有利于促進中國式教育現代化的跨越式發展。本文通過分析教育元宇宙賦能中學地理教學的必要性和可行性，深入挖掘和分析教育元宇宙的應用潛力，并提出教育元宇宙應用于中學地理教學的新路徑，豐富和拓展中學地理教學的前沿問題研究，以期推進中學地理教學的變革創新。

一、教育元宇宙賦能中學地理教學改革的必要性

教育數字化、智慧教育的應用已逐漸成為當前和今后教育領域創新發展的重要趨勢。《普通高中地理課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“新課標”）強調要深化信息技術應用，恰當運用虛擬現實、人工智能、“互聯網+”教育等技術助推地理教學改革。[5]推動元宇宙賦能中學地理教學改革創新，既是新地理課程順應推進教育數字化的必然要求，也是中學地理教學發展的必由之路。

近年來，隨著國家政策的大力支持和人工智能技術的不斷創新發展，數字化設施已逐漸出現在課堂教學、智慧校園管理中。從傳統的教學模式到多媒體設備的使用，再到如今智慧教室的應用，擴展現實（XR）、增強現實(AR)、虛擬現實(VR)、混合現實（MR）等技術逐漸應用到中學地理課堂教學中，拓寬了中學地理教學改革的視野，有利于提升中學地理教學的實效性，重塑中學地理課堂教學生態，推動地理教學提質增效。在教育領域，AR技術可提供虛擬的學習環境，其某些特征符合建構主義學習理論中關于“學習是一種真實情境的體驗”觀點。[6]智能技術正重塑教育領域中的師生關系、教學理念和教學方法等。[7]中學地理教學要緊緊抓住教育數字化發展的時代機遇，以智能新技術助推地理教學的發展變革。

二、教育元宇宙賦能中學地理教學改革的可行性

教育元宇宙是眾多前沿技術與教育教學的深度融合，[8]教育元宇宙將塑造新的教育形態。[9]AR技術是VR技術的延伸。VR能讓地理實驗教學內容可視化和體驗化，可讓學生“身臨其境”，體驗地理實驗的魅力。[10]AR技術不僅可輔助地理課堂教學，還可輔助校外開展地理實踐活動。

一方面，借助元宇宙賦能教育能夠打破時空限制，讓更多抽象、難懂、立體的地理情境呈現在學生眼前。例如，教育元宇宙使得學生能在虛擬環境中進行地質勘測、氣象觀測、模擬地震等實踐操作，模擬水循環、河流侵蝕、滑坡等自然地理過程，解決交通布局、城鄉規劃、工農業區位選擇等人文地理問題。教育元宇宙為學生提供虛擬的教學環境，彌補傳統課堂教學的不足，但難以完全替代真實環境下所開展的地理實踐活動。

另一方面，基于教育元宇宙的地理教學契合新課標的要求，符合國家教育數字化發展的需要，能夠助推地理教學改革，讓學生更快捷地理解和應用地理知識，進而幫助學生享有公平、高質量的地理教育。這利于從地理教育角度落實“立德樹人”根本任務，培養學生的地理學科核心素養。

三、教育元宇宙應用于中學地理教學之路

當前，元宇宙技術應用的案例已經涌現。例如，杭州蕭山區信息港初級中學積極探索打造智慧校園，已建設虛擬現實功能教室，并進行實踐應用；江西財經大學嘗試把教室搬到線上，讓師生體驗元宇宙課堂教學的趣味；部分高校在元宇宙中舉辦畢業典禮和招聘雙選會；江西南昌開始探索元宇宙走進義務教育階段課堂，學生通過VR全景在虛擬環境中學習天文、科普地理知識和開展勞動實踐體驗等。如何將教育元宇宙更好地落實到具體學科教學，這是教育工作者需要認真思考和研究的問題。人工智能、教育元宇宙技術的運用將突破時空與地域限制助力中學地理教學的變革騰飛，更好地培養學生的地理空間思維能力。由于地理學科的特殊性，從地理學科角度探討教育元宇宙賦能中學地理教學的路徑具有一定現實意義，將為地理教學帶來更多的新可能。為此，必須抓住教育數字化發展的機遇，因勢而新，以人工智能、“互聯網+”教育、元宇宙技術賦能地理教育發展，優化中學地理教學的路徑。

1.構建教育元宇宙支持地理教學的政策

伴隨教育數字化出現的一些新熱點為教育元宇宙相關研究提供了新可能。例如，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年遠景目標綱要中提到，聚焦教育，推進學校資源數字化，建設智慧教育，加強虛擬現實和增強現實技術發展；2022年，中央教育工作領導小組秘書組、教育部黨組印發《關于教育系統深入學習宣傳貫徹黨的二十大精神的通知》提到加快推進教育現代化、推進教育數字化；2022年，國務院政府工作報告提到，加快發展人工智能數字產業；2023年5月，教育部等十八部門發布《關于加強新時代中小學科學教育工作的意見》提到探索利用人工智能、虛擬現實等技術手段改進和強化實驗教學。根據“數字中國”戰略，未來人工智能、云計算、元宇宙技術等可能貫穿于課程教學。相關教育行政部門應做好頂層設計，推動教育數字化轉型，將國家關于教育發展的戰略細化為具體可實施的地理教學政策和措施，持續加強對教育元宇宙在地理教學中應用的可行性研究，積極建設推動地理教學發展的智慧教育元宇宙平臺，建設智慧教學實驗室，打造地理學科示范點，進而輻射引領全學科課程教學的發展。

2.創建智慧化教學場景，推動元宇宙在地理教學中的應用

隨著智能新技術的不斷創新發展，中學地理教學的授課場所也需不斷豐富和拓展。以元宇宙賦能教育技術為引領，構建智能地理課堂教學新場景，增強地理教學的體驗感和實踐性尤為重要。以云南師范大學地理學部為例，“交互式地圖教學系統＋數字星球系統＋地理AR沙盤系統＋VR教學系統＋全息教學系統”的地理教學創新實驗室已投入使用，為培養數智化時代的中學地理教師奠定良好基礎。同時，需不斷加強技術創新發展，推動5G、大數據中心、云計算等新型基礎設施建設，加大投入人工智能和人機交互技術的研發。為教育元宇宙在地理教學中的應用構建高效平臺。教育元宇宙將提供虛擬沉浸的教學新模態，[11]要積極探索建設元宇宙VR沉浸式地理實訓室、AR地理教學動感體驗平臺等，探索建設虛實一體的課堂及校外地理教學模擬推演場景應用。

3.加強教育元宇宙應用于地理教學的數據安全建設

數據是驅動學習元宇宙發展的關鍵。[12]教育元宇宙背后可能存在技術倫理風險，如師生數據泄漏造成的數據信任危機。[13]教育元宇宙具有虛實融合的特征，信息類型多樣且來源復雜，師生難以辨識信息的真偽。[14]因此，需要相關政府部門持續完善元宇宙相關的政策、法規，健全教育元宇宙平臺安全管理監督機制，構建政府主導、平臺負責、協同個人的管理模式，進而保護好元宇宙的信息安全。

4.教育元宇宙賦能教師專業發展

2022年4月，教育部等八部門印發《新時代基礎教育強師計劃》提出努力造就“新時代高素質專業化創新型中小學教師隊伍”。近年來，人工智能、元宇宙等技術賦能教育的應用日益廣泛，這不僅是推進我國教育數字化轉型的必然要求，也是賦能教師專業發展的成長之需。然而，教育元宇宙對地理教師的教學與實踐提出更高的要求。地理教師需轉變原有的思想觀念，緊跟社會的發展步伐，學習并接受新技術，提高智能化教學能力，加強對人工智能、教育元宇宙相關理論與實踐知識的學習，主動參與系列智慧化教育教學研修活動，將教育元宇宙技術有效融入到地理教學中。

四、展望未來

中學地理教學本質上還是師生間的互動，人工智能、元宇宙賦能教育的發展都應避免盲目跟風與過度依賴信息技術。廣大地理教育工作者應該要更加冷靜地思考，客觀地認識人工智能以及教育元宇宙。目前，以元宇宙、云計算、XR、AR、VR、MR為代表的人工智能技術給教育領域帶來新變革與發展，作為與之緊密聯系的地理學科，更應抓住歷史發展機遇，以信息技術賦能，不斷推動中學地理課程改革創新，落實立德樹人的根本任務。這不僅是中學地理課程順應元宇宙技術賦能教育發展的必然之勢，也是中學地理課程順應新高考改革背景下進一步提質增效發展的必由之路。在推進教育數字化、建設教育強國發展的必然趨勢下，探討如何充分利用數字技術賦能地理教育教學改革創新，不僅有利于豐富和拓展中學地理教學的基礎理論研究，還有利于提高地理課程的實效性，為推動中國式地理教育現代化改革提供新路徑。