元宇宙校園教學探索與實踐

【摘 要】元宇宙校園教學是一個新的概念，它借助物聯網、虛擬現實、增強現實、人工智能和大數據等技術構建智能化的校園生態系統。本文探討了元宇宙校園教學的概念、開展元宇宙校園教學的意義、元宇宙校園教學活動形式，并指出了開展元宇宙校園教學面臨的挑戰和發展前景。

【關鍵詞】元宇宙校園；教學；探究與實踐

【中圖分類號】G434" "【文獻標識碼】A

【論文編號】1671-7384（2023）010-068-03

隨著互聯網和數字技術的快速發展，教育技術也在不斷地發展，從電化教學發展到多媒體輔助教學，從多媒體輔助教學發展到網絡教室教學，從網絡教室教學發展到云平臺教學，從云平臺教學發展到智慧校園教學，當前又出現了元宇宙校園教學這一熱門話題。

那么，元宇宙校園教學是一個怎樣的概念，開展元宇宙校園教學有哪些意義，元宇宙校園教學活動有什么形式，對此筆者進行了一些探索和實踐。

元宇宙校園教學的概念

元宇宙校園教學是利用虛擬現實技術（VR）、增強現實技術（AR）、人工智能技術（AI）、大數據技術、區塊鏈技術、社交網絡等新興信息技術塑造的虛實融合的教育環境，是虛擬與現實全面交織、人類與機器全面聯結、學校與社會全面互動的智慧校園教學的高階形態。它通過創新人才培養模式、提供多樣化教育資源、構建多元化學習活動、開展智能化學習評價，以期達成促進學習者智慧養成的目標。

開展元宇宙校園教學的意義

開展元宇宙校園教學可以促進教育數字化轉型，可以提供更真實、靈活、自由的學習空間，激發學生的創造力和創新思維。

1.促進教育創新和數字化轉型

當前，我國全面推進教育數字化轉型，教育數字化是對現有教育的改造，更是對未來教育的想象。教育數字化轉型成功的標志是人機融合，學生和教師都得到更好的發展。在元宇宙校園教學中，教師可以通過各種方式進行教學，如虛擬實驗、虛擬演示、互動講解等，這可以讓教育更加生動、豐富、創新。同時，學生可以自主選擇學習內容、學習方式和學習節奏，更好地滿足個性化學習的需求。因此，元宇宙校園教學可以促進教育的創新和轉型升級，提高教育的質量和效益。

2.提供真實和直觀的學習場景

通過元宇宙技術，教師可以模擬出各種真實的學習場景，如實驗室、博物館、歷史遺跡、名山大川等，學生可以在虛擬環境中自由地探索、互動、體驗，使學習更加有趣、生動、直觀。這種學習方式不僅可以激發學生的興趣，還可以幫助他們更深入地理解和掌握知識，從而提高學習效果。同時，由于元宇宙校園教學是基于虛擬現實技術構建的，學生可以在其中進行虛擬實驗、模擬操作等，這可以加大學生實驗和操作的參與度，提高實驗和操作的安全性和可控性。

3.提升學生信息化素養和創新能力

元宇宙校園教學是基于虛擬現實、人工智能等前沿技術構建的，學生在其中進行學習、交流和創作等活動，不僅可以深入了解這些技術的應用，還可以積極參與到這些技術的創新和發展中。通過元宇宙校園教學，學生可以獲得更加全面和深入的科技知識和技能，包括虛擬現實技術、3D建模技術、人機交互技術、計算機編程等。這樣的學習不僅提升了學生信息化素養，還可以培養學生解決問題的能力，激發學生的創新思維和創新能力。

元宇宙校園教學形式

元宇宙校園教學通過模擬真實的校園環境和社交互動，為學生提供更加沉浸式和個性化的學習和創新體驗。它的教學活動有如下形式。

1.運用虛擬教室開展教學活動

在元宇宙校園教學中，教師和學生可以通過虛擬教室進行教學活動。這種教學模式與傳統的課堂教學非常相似，但通過虛擬現實技術可以打破時空限制，讓學生可以隨時隨地參與課堂教學。

以七年級語文課“太空一日”為例，學生登錄虛擬教室后可以和虛擬的教師打招呼，在教師的指導下開始“太空一日”的學習。學生可以觀看楊利偉和神舟五號飛船的相關視頻、圖像和文本等，了解中國航天事業發展成就，深入了解“太空一日”的情境和背景。通過增強現實技術，學生可以將“太空一日”中的情景重新呈現，可以在虛擬教室中看到地球上的江河、海洋、山川，可以更加深入地理解“太空一日”的文學意境。

學生在虛擬教室中可以獲得學習資源，并能參與到交互式的學習活動中，與教師和學生進行語音交互、互動問答、分組討論等，這樣可以提高學生的學習興趣和參與度，增強學生的學習效果；可以更好地激發學生的創造性學習思維，促進學生的綜合能力發展。

2.運用虛擬實驗室開展實驗活動

元宇宙校園教學中可以創設物理、化學、生物、科學等學科的虛擬實驗室。學生可以在虛擬環境中進行實驗和操作，從而獲得更加豐富和實際的學習體驗。

以物理課“慣性”教學為例，學生可以進入元宇宙校園物理虛擬實驗室進行學習。首先，學生登錄物理虛擬實驗室平臺，然后按照路徑指引進入慣性實驗的模擬環境。在這個環境中，學生可以看到一個個模擬的物理實驗場景，如一個小球在平滑的斜面上滾動的場景。學生可以控制小球的速度、方向和加速度等參數，觀察小球在不同條件下的運動狀態，并根據實驗數據進行分析和推理。

物理虛擬實驗室為學生提供高度互動性和自主性的學習體驗。學生可以隨時調整實驗的參數，觀察實驗結果，并進行反復實驗，從而深入理解慣性的基本原理。此外，物理虛擬實驗室還可以提供一些輔助工具，如數據記錄和分析工具、實驗視頻等，方便學生進行實驗數據的收集和分析。

3.運用元宇宙校園教學平臺開展個性化學習

元宇宙校園教學可以根據學生的學習興趣和能力，提供個性化的學習內容和學習路徑，讓學生能夠按照自己的節奏和需求進行學習，提高學習效率。

例如八年級數學課“一次函數”，學生在進入元宇宙校園虛擬教室后，首先要了解學習目標，知道掌握一次函數的定義、圖象、性質、應用等知識和技能是本節課的學習任務。其次對照學習任務獲取相關的學習資源，如教學視頻、課程材料、交互式教學模塊。然后學生根據自己的學習能力開展個性化學習。

學生可以應用學習資源深入了解一次函數的概念、定義和特性。理解一次函數的標準形式（y = ax + b），斜率（a）和截距（b）的含義以及圖象的性質。

學生可以使用元宇宙校園教學中的可視化工具或繪圖軟件，繪制一次函數的圖象。嘗試不同的斜率和截距值，觀察圖象如何變化。

學生可以找一些實際問題或應用情境，將其轉化為一次函數的數學模型，并嘗試解決它們。例如，計算直線的斜率和截距、求解方程組等。

學生可以加入元宇宙校園教學中的學習群體、論壇或社交平臺，與其他學習者分享學習經驗和困惑，并參與討論和合作解決問題。學生還可以利用元宇宙校園教學中的自動化評估工具與教師、同學互動，獲得學習過程和成果的反饋和評估。

4. 運用元宇宙校園教學平臺進行協作學習

元宇宙校園教學提供了多人協作學習的環境，讓學生可以通過協作完成學習任務，這種教學方式能夠培養學生的團隊協作和溝通能力。

例如在初中信息科技課“設置文本格式”教學中，教師采用分組協作學習方式，每個小組的學生通過分工協作，完成文本格式設置的學習任務。

學生可以利用云端文檔進行協同編輯。學生在同一個文檔中進行文本格式的設置，然后再互相查看和評估對方的成果，這樣可以讓學生更好地交流和合作，提高學生的學習效果和成果。

在協作學習中，學生可以互相幫助，分享自己的知識和經驗，共同解決問題。學生可以反復嘗試不同的文本格式和排版方法，更好地理解文本格式和排版的意義，掌握實際操作技巧，提高學習效果。

在協作學習中，學生可以互相評估對方的學習成果和貢獻度，如通過填寫問卷、討論小組等方式進行評估，這樣可以讓學生更好地了解自己的不足，提高自己的學習效率和成果。

5.運用元宇宙校園教學平臺進行互動游戲式學習

元宇宙校園教學中可以創設互動游戲式的學習模式。通過互動游戲式學習提高學生的學習積極性和興趣，同時增強學生的團隊協作能力和創造力。

例如，在歷史課“火燒赤壁”教學中，學生通過佩戴VR頭盔，進入一個虛擬的赤壁戰場。他們能夠身臨其境地感受到赤壁之戰的氛圍和緊張氣氛。在這個元宇宙校園教學中，學生可以自由探索戰場的不同區域，如江面、船隊、陸地等，并與虛擬的三國時期的歷史人物互動。

學生可以扮演角色，如周瑜、諸葛亮、孫權，通過與虛擬角色對話、完成任務和解決難題來學習歷史知識。他們可能需要制定戰略計劃，布置船隊的陣型，與敵軍進行對戰，并了解當時的兵器、戰術和軍事策略。

在互動游戲中，學生們還可以參與火燒赤壁的重現。他們通過與隊友合作，控制火船，操縱風向，最大程度地利用火勢和火海來打擊敵軍，并了解火燒赤壁對于三國格局的影響。

開展元宇宙校園教學面臨的問題

雖然開展元宇宙校園教學是教育技術發展的必然趨勢，但是元宇宙校園教學目前還面臨一些瓶頸和挑戰，主要有以下幾個方面。

1.技術成熟度

盡管虛擬現實、增強現實和其他交互技術取得了顯著進展，但這些技術仍然需要進一步地發展和成熟。例如，需要改善圖形質量、降低延遲和提高設備的舒適性，以便提供更逼真和沉浸式的學習體驗。

2.創建運維成本

虛擬現實和增強現實設備的成本較高，對于學校來說可能是一個挑戰。同時，設備的運行和維護也需要投入相應的財力和人力，這限制了元宇宙校園教學的普及和應用。

3.教育資源開發

目前，元宇宙校園教學缺少豐富且高質量的適合虛擬現實和增強現實環境的課程、實驗、模擬等教學資源。特別是虛擬現實和增強現實環境中的教學資源開發的設備專業性很強，學校根本不可能完整地配置這些設備，因此教師積累的優秀教學資源無法自主轉化成元宇宙校園教學資源。

4.信息數據安全

元宇宙校園教學涉及大量的數據收集和處理，包括學生的個人信息和學習數據。因此，保護學生的隱私和數據安全成為一個重要的考慮因素。

5.教師專業培訓

教師在元宇宙校園教學中起著關鍵作用。教師首先需要了解元宇宙校園教學的概念，包括虛擬現實、增強現實、人工智能等技術的特點和應用場景。其次，教師需要學習如何使用元宇宙校園教學技術來創造沉浸式的學習環境，需要熟悉元宇宙校園教學平臺的操作和功能，學習如何創建和管理虛擬教學資源，以及如何與學生進行互動和評估。此外，教師需要了解元宇宙校園教學的教學設計原則和方法。最后，教師需要學習如何確保元宇宙校園教學的安全性和隱私保護，了解相關法律和道德準則，并掌握數據管理和用戶權限控制等技能。教師只有掌握元宇宙校園教學應用的基本知識和技能，才能創造更具創新性和互動性的學習環境，促進學生的綜合發展。

元宇宙校園教學發展前景

雖然目前元宇宙校園教學仍處于發展和探索階段，尚未有大規模的元宇宙校園教學成功案例。但是國內外正在進行中的元宇宙校園教學實驗已經展示了元宇宙校園教學的潛力。例如，美國哈佛大學在2020年推出了自己的元宇宙校園教學，學生可以在虛擬校園中參與課堂教學、社交活動和虛擬實驗室等多種活動。再如，香港科技大學于2021年推出了名為iLearn的元宇宙校園教學，該平臺以虛擬教室和虛擬實驗室為核心，為學生提供了豐富的在線學習資源和交互體驗。還如，上海交通大學在2022年推出了自己的元宇宙校園教學，名為“上交天空”，提供了虛擬教室、虛擬實驗室、社交活動、虛擬城市探索等功能。

這些案例雖然還不是大規模的元宇宙校園教學，但它們展示了如何利用元宇宙和虛擬現實技術創造新的教育和學習環境。隨著元宇宙技術的進步和對元宇宙的深入研究，我們可以期待未來會有更多的成功案例出現。元宇宙校園教學的發展前景非常廣闊，將會為未來的教育發展提供全新的可能性。

編" "輯：王曉波