元宇宙賦能大規模超域協同學習系統框架的研究

關鍵詞：元宇宙教育；大規模協同學習；超域學習

0引言

元宇宙的出現將新一代信息技術與現代教育緊密融合，使得基于網絡自主線上線下混合式教學系統與平臺更具智能化和情境化、學習數據記錄信息更完整[1-2]。元宇宙教育通過5G/6G建立了真實世界與虛擬空間、個人學習空間與群體學習空間（教育機構）的橋梁，又通過人機交互和人工智能技術實現了萬物智聯、沉浸協同[3]；利用AR/VR技術實現了現實世界和虛擬世界的結合以至超越真實世界，其也是高維度的數字空間的集成與融合，是數據孿生技術的數字化重現。元宇宙中可實現虛擬世界和現實世界之間自由切換。

1元宇宙教育應用的必要性

“元宇宙+教育”案例不斷涌現，從其在教育領域的現有應用來看，元宇宙教育應重點關注3個基本特性：一是虛實相融的沉浸協同與體驗；二是超時空的社交網絡體系；三是開放的創造系統[4]。元宇宙的以上3個特性可彌補當下存在的線上、線下教育的短板。

元宇宙賦能大規模超域學習系統有4個必要性：①自主學習的推進。通過使用元宇宙賦能的大規模超域協同學習系統，體驗到一種完全不同于現實世界的學習方式。②學習方式的轉變。為了提升學習者與宇宙智慧體之間的交流，采用數字孿生技術創建一種虛擬替身學習者。③個性化創作的智能化。元宇宙賦能大規模超域協同學習系統提供了大規模沉浸式體驗。④賦能大規模學習的基石。在大規模超域協同學習系統的基礎上，元宇宙提出了一種全新的混合型區塊鏈技術，它將個人信息與組織信息相結合，以實現更高效的學習。

2大規模超域協同學習的系統框架構建

大規模協同學習與超域學習是構建元宇宙賦能大規模超域協同學習系統的關鍵部分。

（1）大規模協同學習系統。大規模協同學習是一種復雜的學習過程，它涉及個人學習、集體探索以及其他多種學習模式。因此，為了實現大規模協同學習，必須建立一個具備4個關鍵特征的框架：①大規模的集體創作；②高度的社會認知度；③大規模的協同安全保障；④大規模的集體智慧。

（2）超域學習系統。元宇宙的智能技術，特別是智能交互、電子游戲、人工智能和現代通信技術，為大規模超域協同學習系統提供了強大的支持，這將極大地改變未來教育的方式，從而推動教育的發展和進步[5]。具體表現為：①學生們從僅僅理解抽象符號的角度出發，開始將它們轉化為可以被數字化的實體，并且通過分解和重組這些實體，實現了從信息交流到感官交互的轉變。②通過應用元宇宙技術，超域學習系統可以大幅改善學習者的學習環境。③在超域協同學習系統中，為了更好地理解學習者的情感，個性化的智能體將發揮其獨特的智慧交互功能，使學習者在面對復雜性問題時，更加有效地進行知識建構與實現。

2.1大規模超域協同學習的系統框架構建

由于通信技術、云計算技術、虛擬現實手段和人工智能技術的發展，元宇宙賦予人們巨大的能量，讓人們可以進行遠程的、智能化的、完整的、跨領域的虛擬現實教育，將現有的知識相互結合，從而改變傳統的學習方法。

大規模超域協同學習的系統框架如圖1所示。元宇宙的超域協同學習技術架構主要包括現實學習空間和虛擬學習空間、學習者個體和學習者群體、邊緣計算和大數據、視覺技術與機器學習、AR/VR技術、開放的創造系統和多樣的文明形態、感知技術和物聯網技術等。隨著元宇宙技術與教育的發展，學習者的異質性、數據技術的強力支持、高質量的協同要求，以及社會的需要與教學模式的變化，元宇宙賦能大規模超域協同學習系統將成為未來學習的主要途徑。

2.2大規模超域協同學習設計框架

通過大規模跨領域的協作，可以創建一個針對不斷變化的社會背景、融匯各種學科知識的虛擬學習平臺，從而有效地改善傳統的課堂氛圍，使得學生能夠更快速地進入特定的情境中。采用大規模協同學習機制及其相關的學習領域，可以采用一系列漸進式的步驟，實現超域協同學習，大規模超域協同學習設計框架如圖2所示。

（1）引導學習的構建。元宇宙是用戶創造驅動的世界，用戶創造內容（usergeneratedcontent，UGC）是打造元宇宙的有效途徑。教師和學生共同參與學習元宇宙內容的制作，且貫穿于教學活動的始終。

（2）虛擬與現實的智能融合。虛擬與現實的智能融合能夠讓人們跨越地域進行自由探究，并且能夠輕松地將所有的知識和經驗整合到一起。

（3）智能協同交互構建知識網絡。利用元宇宙技術，大規模超域協同學習具有多種功能，打破了傳統的時空限制，為智能時代的智慧學習提供了全新的生態環境，讓人類和機器之間的智慧得以融合，實現協同的知識構建、群體智慧的創新以及信息的深度整合與共享。

（4）智能多模態數據分析與追蹤評價。通過采用一種高度靈活的模型來滿足不同的需求，并且能夠跟蹤和反饋學生的學習情況。通過使用元宇宙的智能系統，可以幫助學生更好地掌握課程內容，并通過合作和交流來完成更多的任務。

3元宇宙賦能大規模超域協同學習流程

元宇宙賦能大規模超域協同學習流程包括感知物聯、智慧組織、智能交互和綜合評價。

（1）感知物聯。利用數字孿生技術將現實問題虛擬化重現，并進行數據化分解后的學習資源仿真重現優化，用人工智能透析與解釋、分解重組實現內容數字化。

（2）智慧組織。學習者在自身學習背景、教師支持等因素下，分組協作，自覺地形成學習小組，對學習問題和任務責任到組、到人，實行聯絡人職責制，不同任務節點有對應的“聯絡人學習者”。以“聯絡人學習者”為核心，再對各個學習者階段性動態分析再重組，實現群體智能交互。

（3）智能交互。學習者之間大規模交互，以群體個體交互、隨機智能交互等形式關聯問題聚合，匯集群體智慧，構建社會認知網絡。

（4）綜合評價。從多視角、多維度用多元化方式對學習系統的個性化、自主學習性、資源創新性等方面進行綜合評價。

4結語

通過元宇宙超域協同學習系統，人們可以獲得一種智能化、沉浸式、全域化的虛擬學習體驗。該系統利用云服務集成技術，將真實教育與虛擬學習完美結合，從而改變學習方式。元宇宙賦能大規模超域協同學習系統技術框架，對“元宇宙+高等教育”的創新教育改革具有驅動價值。元宇宙賦能大規模超域協同學習系統為大規模學習者提供一個虛實共生的生態化學習空間。通過使用云服務集成技術，人們可以創建一個超域協同學習系統，它可以讓大規模學習者在虛擬與現實之間自由切換，并且可以有效改變學習方式，為大規模超域協同學習應用和實踐提供了一個成功案例。