教育元宇宙賦能遠程教師培訓的現狀分析與思考

孔繁成

一、教育元宇宙賦能遠程教師培訓關注熱度持續不減

2021年,“元宇宙(Metaverse)”成為我國各類媒體、商業界等領域關注的的熱詞,花樣繁多的元宇宙研討會、筆會、論壇、論文等等,一時間層出不窮。然而,短短數年間,資本市場對元宇宙概念的狂熱追捧已經遇冷。美國Facebook將公司名字更改為“Meta”僅僅三個月后的2022 年 2 月 2 日,公司股價暴跌23%,市值一天蒸發2000億美元。目光轉回國內,作為“最早蹭上元宇宙熱點而股價大漲的**在線和**文化兩家公司公布2022年業績預告,凈虧損分別是2.85—3.65億元和1.8—2.2億元,這已經是連續第2年虧損”〔1〕。

近三年間,“教育元宇宙”也被炒得火熱,本研究用“元宇宙+教育”和“教育元宇宙”為關鍵詞在CNKI進行檢索,一共檢索到281篇相關學術論文,足可見學者們對“教育元宇宙”關注度之高,其中教育元宇宙賦能遠程教師培訓更是學術界一直關注的熱點。與此相反,西方學術界完全無視“元宇宙”這一點,在任何一個國際學術期刊數據庫檢索一下,就能夠知道〔2〕。

對教育元宇宙賦能遠程教師培訓持樂觀態度的學者認為,傳統的遠程研修活動依托在線視頻會議平臺,不能獲得真實的沉浸感和現場感;研修過程中隔空的屏幕兩端師生互不相見,令受訓教師的參與度較低且容易產生孤獨感;而教育元宇宙的沉浸式特性支持大規模參與者的實時互動,滿足多樣化、個性化的研修場景需求,為參與遠程培訓的教師提供高度臨場體驗感,使得線上和線下受訓教師的學習空間更適宜深度學習。

目前,中美兩國都對應用元宇宙開展遠程教師培訓進行了實踐嘗試。例如,美國佛羅里達州立大學完成基于模擬的參與式教學培訓,該培訓“整合微軟體感外設(Microsoft Kinect)與開放模擬器(Open Simulator)平臺,參與者將手勢和身體動作實時投射到所扮演角色的 3D 虛擬化身上,通過角色扮演,模擬不同教學場景和活動,側重即時反饋、教學觀察、行為反思和教學腳手架等教學行為和情境體驗”〔3〕。又如,2023年3月9日,“廣州開放大學聯合中國電信研發的國內首個數字孿生智慧師訓元宇宙場景平臺,為線上四十多位教師和線下參會者提供三維立體、虛實相融、多感官交互的沉浸式體驗。會場兩側的大屏幕直觀的數字虛擬人遨游在虛擬會場,參會者在元宇宙體驗活動區戴上VR設備,體驗虛擬會場空間;同時,線上參會者可通過選擇數字虛擬人物進行入座聽講,逼真再現現實中的會場場景,沉浸式實時多人在線交互的元宇宙會場”〔4〕。這兩個實例似乎表明教育元宇宙賦能遠程教師培訓時機已經成熟,事實果真如此嗎?要回答這個問題,需要從分析教育元宇宙的形態特征入手,剝離覆蓋在教育元宇宙人才供給、技術規則和標準、核心技術發展現狀表面的層層蓋板。

二、數字時代教育元宇宙賦能遠程教師培訓的形態特征

科技發展的腳步已經邁進數字時代,推進教育數字化轉型、探索智慧教育實現路徑成為國際教育關注的焦點。2022年,國家啟動教育數字化戰略行動,建成世界第一大教育教學資源庫,即國家智慧教育公共服務平臺,目前該平臺總瀏覽量已經超過58.7億次,用戶已經覆蓋200多個國家和地區。《中國智慧教育藍皮書(2022)》認為,智慧教育將“突破學校教育的邊界,推動各種教育類型、資源、要素等的多元結合,融合物理空間、社會空間和數字空間,創新教育教學場景,促進人技融合”〔5〕。從國家數字教育發展戰略要求來看,教育元宇宙賦能遠程教師培訓是智慧教育的一條重要途徑,未來可期。作為元宇宙核心應用場景的教育元宇宙,必將以現實物理空間為核心,構建涵蓋教育資源生態、社會交往生態、線上線下探究學習相融等為中心的智慧學習空間,形成虛實共生教育新形態。基于此,教育元宇宙除了具備元宇宙的先行者Roblox公司歸納的“數字身份(Identity)、社交關系(Friends)、沉浸感(Immersiveness)、低延遲(Low Friction)、多元化(Variety)、隨時隨地(Anywhere)和虛擬文明(Civility)”八種特征以外〔6〕,在賦能遠程教師培訓方面,也必然有它獨有的形態特征。

(一)為教師服務:教育元宇宙賦能遠程教師培訓的實質

無論是2500多年前孔子提出的“有教無類”教育思想,還是大約400年前捷克教育家夸美紐斯提出的“泛智教育”教育思想,之所以一直受到世界的廣泛認同,就是因為它們奉行的是“服務于人”的理念。“推動信息技術與教學深度融合。充分利用虛擬現實和增強現實技術,建設智能學習空間和學習體驗中心等,推行場景式、體驗式、沉浸式學習”〔7〕,符合教育元宇宙賦能為教師服務的教育形式要求,也符合“以人為中心的計算(Human-Centered Computing)”的理念,是計算機諸多研究方向中指向服務于人的研究方向〔8〕。

教育元宇宙賦能遠程教師培訓的落腳點是為線上授受兩方以及教育管理者服務,在虛擬世界中創建虛實結合的教學場所,允許線上授受兩方根據教與學的需要在虛擬的教學場所進行互動,這無疑是創設了一種服務于遠程教育培訓的、沉浸式的教學互動場域。教育元宇宙賦能遠程教師培訓的場域“突破了物理世界的局限,通過網絡教學空間營造了一個新的虛擬教育世界,使得線上師生可以在物理和虛擬世界同時獲得現實和虛擬教學需求的滿足”〔9〕。

數字時代,我國智慧教育建設目的和實質是為廣大教師服務。教育元宇宙賦能遠程教師培訓同樣只有奉行服務廣大教師的理念才會有生命力,才會產發不竭的動力。同時,教育元宇宙在差異化地教、個性化地學、科學化地評等各方面發揮出獨特優勢,讓每一位教師和先天稟賦各不相同的學生都能在教與學方面利用虛實結合的環境最大限度地成就自己,這才是教育元宇宙賦能遠程教師培訓特有屬性的應有之意,這也將使得每一位教師都獲得適合自己的培訓,助力終身學習和學習型社會建設。

(二)數字人教師+多維教育場景:每一位遠程培訓師生的伙伴

教育元宇宙賦能遠程教師培訓的根本任務是探索運用虛實融合的教學場景,解決培訓內容文本化、語言枯燥化,缺乏真實場景、學習內容抽象的難題,讓受訓教師在有深度參與感、體驗感的前提下,形成學科素養。在未來的遠程教師培訓中,培訓教師與虛擬(數字人)教師在多維教育場景中互動教學,受訓教師通過專用AR眼鏡/頭盔感受大量AR場景中的豐富培訓資源,和培訓老師遠程虛擬互動(面對面)、線上線下老師們或實際面對面,或虛擬面對面研討交流互動,獲得深度沉浸式培訓體驗將是一種常態。數字人教師在遠程培訓中除了承擔數字助教、沉浸式情境教學、心靈學伴等任務外,也可承擔“教學示范指導、講解技能類課程,還可充當居家學習陪伴互助、英語情景對話、教案設計指導等角色”〔10〕。

教育元宇宙賦能遠程教師培訓帶來的教學場景多維變化,是基于深度沉浸、真實、友好的教學場景,引導遠程教師在其中體驗、感知、思考展開深度認知活動。教育元宇宙賦能遠程教師培訓將會在突破受物理條件局限的大量試驗性教學內容方面大顯身手:基礎教育階段的宇宙星系中的行星、恒星的演變與形成,宇宙黑洞形成和吞噬效能,獅子座流星雨大爆發,北斗七星一年四季圍繞北極星旋轉等等天體奇觀都可以讓你身臨其境、切身體會;被虛化成一個數字人進入植物體內,體驗植物光合作用是如何接受陽光、水分子、二氧化碳和無機鹽,參與植物葉子光合作用的全過程,親自感知淀粉、單糖和氧氣是如何形成的,等等;專業教師還可以借助3D數字空間技術、人工智能和可視化技術智慧管理課程信息及服務,構建虛實融合的圖書館、專業教室(實驗室)、儀器設備試驗臺等虛擬校園場景,滿足人人、時時、處處可學的智慧教育學習境界。

(三)由淺度沉浸到深度沉浸:虛實融合網絡學習平臺的必然

傳統的教師培訓傳遞教育教學信息的媒體無論是紙質材料,還是音視頻資源,參與培訓的教師都是通過眼、耳獲得直接信息,然后再經過大腦加工將有用信息轉變成自身認知結構的一部分,這個過程是淺度沉浸。教育元宇宙是現實世界與虛擬世界的融合和聯結,被培訓者的身體雖然在現實世界中,但是其意識、情感、情緒和思維都在虛實融合的網絡學習平臺中,這個過程是深度沉浸。

由教育元宇宙構建的虛實融合的網絡學習平臺具有深度沉浸性的特征是由技術操控層面和學習環境創設層面決定的。從技術操控層面來看,5G技術很快就將被6G技術所取代,云計算、人工智能、區塊鏈、物聯網、人機交互等技術也越加趨于人性化、智能化和成熟化,因此,從技術上教育元宇宙會越來越符合人的生理需求、心理需求和人機互動需求。從學習環境創設層面上來看,首先,備受玩家推崇的以即時光線追蹤、即時全方位渲染、面部捕捉、姿體動作捕捉為技術支撐的3D影像技術愈加成熟,促使教育元宇宙的培訓場景愈加逼真,這種高度仿真特質也使得受訓教師和環境之間的互動性、探究性、參與性愈加深入,更給受訓教師帶來強烈的代入感和浸入體膚和神經的體驗感;其次,為了增強虛實融合的網絡學習平臺培訓環境的真實感,可以應用3D攝影技術拍攝立體的真實培訓場景、課程內容資源場景、教室場景、自然景觀,通過后期編輯、合成等技術處理之后引入網絡平臺;再次,虛實融合的網絡學習平臺將應用具有立體沉浸、深度學習的3D全息MR教學系統,使數字孿生虛擬仿真的教學內容和教師現場教學空間的圖景混合,在受訓者的立體眼鏡或者頭盔中呈現的將是高度立體仿真的虛實結合教學場景,虛擬實境講解、實物展示、模擬操作和授受雙方互動研討,讓參與培訓的教師體驗到的不再是二維、抽象的音視頻信息,因而大大增強了受訓教師的參與感、體驗感和互動感,促使受訓教師的認知由深度沉浸式的多維感知到空間想象能力、邏輯推理判斷能力、知識和技能的建構能力都得到躍升。

(四)虛擬與現實并行:遠程教師身在現實世界,神情意體驗于虛擬世界

遠程教師培訓的授受兩方在虛實融合的網絡學習平臺上不間斷地進行教與學、研討、實驗等活動,從表象上看,虛擬教學環境與真實世界之間好似沒有了邊界,虛擬教學環境與真實世界看似實現了無縫對接和有機融合。其實,此時的遠程受訓教師如同在電影院帶著3D眼鏡觀看立體電影,人依然在現實的世界中,只是人的思緒、情感被帶進了3D虛擬世界。也就是說,虛實融合的網絡學習平臺讓虛擬世界的一部分整合到真實世界中,受訓教師的身體依然在真實世界中,而思維、情感和意識被帶進了虛擬世界,不是體驗者與真實世界隔離而進入虛擬世界,受訓教師的基本生理需求依然需要在真實世界中得到滿足。換言之,教育元宇宙呈現的將是現實世界和虛擬世界并行的,現實世界中有虛擬世界,虛擬世界中有現實世界,是互相融合,遠程受訓教師神情意在數字技術和設備創造的虛擬世界中,而身體依然在現實世界中。

三、理性看待教育元宇宙賦能遠程教師培訓的發展基礎

教育元宇宙不是一項新技術,也不是一項新產品,而是整合5G/6G網絡、數字孿生、區塊鏈、物聯網等技術的綜合體,它的成熟一方面需要大量的元宇宙專業人才供給,另一方面需要教育元宇宙技術規則和標準作保障;另外,教育元宇宙基礎設施建設需要6G網絡和云計算技術支撐,現實世界和虛擬世界相融合構建亟需數字孿生技術加持,虛實經濟系統需要區塊鏈技術搭建,提高教育元宇宙的智慧能力需要人工智能技術助力,信息來源需要物聯網技術提供,沉浸式體驗需要交互式技術支持,只有這些單項技術成熟之后,才能構建出理想的虛實融合的教育元宇宙遠程教師培訓平臺。

(一)教育元宇宙專業人才供給匱乏

教育元宇宙未來能夠得以良性發展的基礎之一就是“群體創造”。“群體自由創造是元宇宙存在、發展以及迭代更新的動力之源。”〔11〕由于教育元宇宙全身心沉浸性、全時空交互性和開放性等特征,要促使數字化教育實現全面升維必須有數量龐大的教育元宇宙專業人才支撐。教育元宇宙的沉浸式在線教育模式為受訓教師提供了自由創造的空間和機會,個體的自由創造可以通過平臺分層的有償支付得到補償,從而使得教育元宇宙平臺獲得源源不斷的、分層次的海量培訓資源。教育元宇宙是一個虛實融合的網絡學習平臺,在線教師可以利用自身儲備和元宇宙中豐富的在線網絡資源,寬容的人機互動網絡環境進行個性化的自由創造。

數量龐大、具有數字身份的群體性創造團隊是教育元宇宙在多重技術的綜合支持下,構成與人機混合智能虛實融合系統的基礎保障。只有群體共同創造才能實現現實和虛擬并行的網絡世界的繁榮,而當下具有數字身份的群體性創造團隊還沒有形成,存在的僅僅是個體創造者。目前具有數字身份的群體中,有四種類型:第一類是對虛擬頭像非常感興趣的群體,例如“喜歡用比較可愛的卡通形象充當自己頭像或者作為虛擬人去直播帶貨的女性群體,用比較酷炫、酷帥甚至有些性感的虛擬形象代表自己出鏡社交的男性”〔12〕。第二類是通過數字身份創造自己喜歡的作品或者人物角色來滿足自身對于社交、表達或者自我展示類方面比較豐富需求的準專業人士。第三類是關注元宇宙進展和相關領域內容創作的初級專業人士。第二類群體和第三類群體是數字身份發展速度最快并且最為龐大的兩個用戶群體,他們只要進行一定時間段的專業培訓就會成為第四類群體人員。第四類是專業的網絡游戲公司的專業玩家和高端技術開發人員,這一類人是教育元宇宙最核心和專業的個體,但是個體數量有限。

(二)教育元宇宙技術規則和標準研制剛剛起步

教育元宇宙是一個沒有“國籍”限制的數字世界,儲存著各類用戶構建的海量數據和身份信息,沒有邊界限制的數據和信息在本國與他國之間隨意流動,對國家信息安全可能造成一定的風險;未來的教育元宇宙也會引發青年人迷戀網絡不可自拔的現象、現實世界與虛幻世界混淆的風險;在目前元宇宙被熱炒的大背景下,會給一些不法分子“編造虛假的電子貨幣投資項目、虛構元宇宙房地產項目、數字金融產品詐騙犯罪提供機會”〔13〕。因此,教育元宇宙作為一種互聯網運營存在形式和其他社會運行、經濟運行一樣必須有被社會普遍認同的規則和標準作保障才能符合法律和道德規范要求,否則將引發混亂。

我國教育元宇宙的規則和標準研究還處于起步階段,國家和行業標準體系群還沒有形成,基本的原因是教育元宇宙還是一個新興的互聯網領域。2022年3月,全國信息技術標準化技術委員會教育技術分技術委員會“虛擬實驗與學習工具標準工作組”和“教育大數據與學習分析標準工作組”共同舉辦的“教育元宇宙與教育大數據相關標準化問題研討會”,與會專家們圍繞“教育元宇宙和教育大數據發展中的標準化作用問題充分探討,為我國教育元宇宙和教育大數據相關技術和產業創新發展提供思路”〔14〕。2022年6月,元宇宙國際標準聯盟舉辦元宇宙標準論壇,針對“構建開放元宇宙所需的互操作性標準進行全行業合作,未來將探討缺乏互操作性而阻礙元宇宙部署的成因,以及如何協調和加速標準的開發、組織、定義,并推動元宇宙標準制定的相關工作”〔15〕。2022年7月,中國電子工業標準化技術協會元宇宙工作委員會成立大會在京召開,元宇宙工作委員會將“加強技術研究,堅持標準支撐和應用賦能,未來要重點開展‘理論+技術’研究、‘應用+場景’研究和‘標準+共識’保障等工作”〔16〕。2022年8月,上海市市場監督管理局發布《關于推進本市元宇宙標準體系建設的指導意見》,該指導意見要求“到2025年,初步建成具有上海特色、國內領先的元宇宙標準體系,要完成元宇宙標準體系頂層設計,初步建立系統高效、科學合理的標準化工作機制,初步建成符合本市元宇宙產業創新發展趨勢的標準化體系”〔17〕。由此可以看出,我國國家級教育元宇宙標準體系還處于起步研究階段,真正形成國家標準體系還有待時日;行業技術和管理規范、誠信機制和風險熔斷機制也沒有形成,達到教育元宇宙服務遠程教育的理想狀態還有一段艱難之路要走。

(三)教育元宇宙的核心技術尚在發展和完善之中

教育元宇宙作為一種綜合了5G/6G、數字孿生、區塊鏈、物聯網、人工智能等技術的網絡學習空間,是運用數字技術由現實世界材料構建的與現實世界交互的虛擬世界,使用教育元宇宙時的人身在現實世界,而情感、意識、感知和邏輯思維都深度沉浸在虛擬世界中,現實世界的人也可以看到虛擬世界中自己的數字人身份,而目前相關技術還沒有達到支撐上述理想樣態的程度,下面僅僅選擇5G網絡技術、數字孿生技術和區塊鏈技術加以分析。

1.只有從5G網絡時代跨越到6G網絡時代,教育元宇宙基礎設施才能成熟

現在被普遍使用的5G網絡技術在網絡速度上比4G網絡技術提高了100倍,升級到了10Gbps;延時也從4G的30—50ms縮短至5G的1ms;5G網絡的速度雖然更快,使用體驗感更好,但是它僅僅是在運行速度和低延時上實現了突破,呈現的視頻依然是2D(平面)的。2022年9月,華為公司發布《邁向智能世界》系列白皮書,“倡議產業采取8大舉措,加速5.5G 時代到來”〔18〕。5.5G相對于6G來講僅僅是5—8年的過度技術,但是5.5G時代會在智能終端分享3D影視、游戲以及超高畫質節目方面有所突破。國際標準組織3GPP(3rd Generation Partnership Project)通過不停發布每兩年一次的通信網絡制式Release(版本,簡稱R)來推動技術演進研究。從2017年開始使用的5G經歷了R15、R16和R17的5G標準第一階段,從2022年開始進入R18、R19和R20的5G標準的第二階段,即5.5G技術時代。等到R20結束后的2030年左右,6G將引領互聯網。

幾年后的5.5G網絡的峰值速率將達到下行10Gbps、上行1Gbps級別,信號延時將是毫秒級、千億個物聯網個體實時交互,“身臨其境”的沉浸式體驗將輕松實現,例如VR現場直播、VR雙8K超高清晚會和比賽現場直播,以及群眾體育和競技體育深度融合,即物理+數字時空中進行的虛實融合體育競技比賽都可能實現,觀眾可以借助數字人身份觀看體育賽事和影視作品;“5.5G網絡因為更快的上行傳輸速率,使得物聯網的支持能力,企業生產制造等場景下的機器視覺和海量寬帶物聯等上傳需求得到滿足”〔19〕。相對于5.5G網絡來講,6G網絡由于使用衛星直接傳輸信號因而具有覆蓋全球的能力,傳輸速率較5.5G再大幅提升10—100倍,通信延時降為0.1毫秒,因而也將具有更多智慧能力、更多維顯現能力和更加高速、準確的連接能力,也就是教育元宇宙借助通感互聯網(聯動多維感官實現感覺互通的體驗傳輸網絡),“充分調動視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、味覺乃至情感并實現這些重要感覺的遠程傳輸與交互”〔20〕;通過交互式全息技術,實現全息物體之間的類似實體之間信息的直接交互,例如在虛擬空間用手觸摸到的虛擬人和物體時的手感和觸感與在真實世界中的體驗是一樣的;和遠方的親人和朋友通過全息影像見面就好像在你的對面,對方的體溫、體味和氣息都可以“真實”感受到。6G網絡時代應用全息技術,導航可以借助特殊的眼鏡,在眼前呈現出一幅三維立體城市全息圖景,這一技術將在教育元宇宙所涉及到的增強現實、虛擬現實、智能制造、智慧教育網絡等領域得到應用。2023年7月我國成功發射世界第一顆6G實驗衛星,實驗包括高速數據傳輸、低延遲通信和大規模設備連接等方面的測試,實驗智能終端通過衛星直接通訊全球。實驗中的通信技術,能夠實現更大的帶寬、更快的下載速度、更低延遲、更多物聯,實現人與人、人與物、物與物之間的萬物無縫聯通,并推動物聯網、人工智能和基于XR設備、全息設備等新型終端設備的沉浸式業務等領域的快速發展。幾年之內,6G實驗衛星一旦獲得可行性的經驗和數據,我國將快速組網形成服務全球的能力。

2.數字孿生技術在教育元宇宙中的應用有待開發

數字孿生(Digital Twin)又稱為數字雙胞胎或者數字鏡像,是“充分利用物理模型、傳感器更新、運行歷史等數據,集成多學科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程,在虛擬空間中完成映射,從而反映相對應的實體裝備的全生命周期過程”〔21〕。通俗地講,教育元宇宙賦能遠程教師培訓中的數字孿生主要是要創建和教育對象、場景、儀器設備等實體相同的虛擬體或數字模型,通過虛擬體對實體進行仿真分析,根據獲得的實體運行的實時反饋信息對實體的運行狀態進行監控,再根據采集到的實體對象運行數據來完善虛擬體的仿真分析算法,最后對教育對象、場景、儀器設備等實體的下一步工作和修正提供更加有效的對策。數字孿生反映的過程貫穿教育教學活動研發、設計、形成、課堂教學、課后服務乃至社會實踐的整個周期,即遠程教育全生命周期;教育元宇宙賦能遠程教師培訓中的實體對象和虛擬(孿生)體之間,可以建立全面的實時或準實時聯系,實體對象的信息和虛擬(孿生)體信息相通,呈現的鏡像關系可以具有實時性,而且遠程教師培訓實體和虛擬(孿生)體之間的數據傳輸也可以是雙向的、互逆的。遠程教師培訓實體對象可以向虛擬(孿生)體輸出數據,虛擬(孿生)體也可以向實體對象反饋信息,遠程教師培訓設計者和管理者可以根據虛擬(孿生)體反饋的信息,對實體對象提出修正意見和改進措施,也可以根據實體對象工作數據對虛擬(孿生)體修改工作參數。遠程教師培訓中數字孿生技術是一系列數字化技術的集成融合和創新應用,但重要的技術組成是 3D 仿真技術、空間地理信息技術、數據可視化技術;教育元宇宙賦能遠程教師培訓中的3D 仿真技術是利用數字識別器獲得高分辨率的三維數據,即高清晰度的 3D 數據,通過建模技術、渲染技術和立體合成技術,構建出和現實中的教育對象、教學環境、儀器設備一樣的三維模型并融合到模擬現實的虛擬環境中,使得數字人師生就像在現實環境中一樣;而教育元宇宙賦能遠程教師培訓中的空間地理信息技術,是通過二維和三維數字識別器獲得海量數據然后再進行疊加、大場景數據加載,然后再將教育對象、教學環境、儀器設備等實體數字高清晰度模型、數字的正面投射影像、傾斜角度的投射影像,以及反映了教育對象、教學環境、儀器設備等實物的幾何位置和顏色信息的三維坐標的向量集合點信息數據、 建筑信息模型(BIM)數據等多來源數據進行融合,實現遠程教育所需逼真三維場景的構建。

發展已經近十年的數字孿生技術由復雜的飛行器設計制造領域向一般工業制造領域進行應用拓展,目前在智慧城市、醫療分析、能源、智能制造、軌道交通、電力電網、自動化設備制造等領域的數字仿真、數模混合、智能人工、控制系統和測試系統等方面有比較廣泛的應用,而在教育元宇宙領域的研究現在剛剛從概念研究層面走向應用研究層面。

3.區塊鏈技術從理論框架到應用還有很長的路要走

區塊鏈實際上是沒有中心控制端的網絡化分布式賬本或者數據庫,為了確保以網絡形式分布的賬本數據交換和數據記錄的安全性和可信度,引入了密碼學技術做網絡基礎保證。通俗地講,未來的教育元宇宙平臺也會像騰訊和京東一樣有一個巨大的數據庫賬本需要記錄,應用區塊鏈技術的教育元宇宙系統中的每一個人都有機會參與記賬。只是系統要不斷選擇某個時間節點記賬又快又好的人作為記賬人,“他”會把這段時間數據庫的變化和賬本的變化記在一個區塊(block,可以把它看成記錄卡片)中,系統在確認記錄正確后,會把過去賬本的數據指紋鏈接(chain)到這個區塊上,然后把這個區塊信息(可以看成記錄卡片的復制品)發給整個網絡系統里面的每一個人。如此往復,網絡系統會不斷地選擇記賬又快又好的人生成賬本的復制品發給網絡系統中每一個人。也就是說,教育元宇宙平臺中的每一個人都有一模一樣的賬本,這就是教育元宇宙的區塊鏈技術(Blockchain),又叫做分布式賬本技術,如果這個賬本內容變成了遠程教師培訓內容或者是培訓課程就可以將區塊鏈的遠程培訓具象化了。當然,系統會不斷地對那個記賬又快又好的人給予獎勵,激勵系統里的人都去做那個記賬人,這樣網絡系統中的記賬人就是可變的。由于教育元宇宙系統中有成千上萬個計算機參與運行(每臺計算機賬戶就是一個區塊鏈節點),每臺計算機內存賬戶中記錄的賬本都一模一樣,系統賬本被公開透明,即使有個別教育元宇宙賦能的遠程教育計算機賬戶損壞或者數據丟失也不會影響整個系統中賬本的真實性,保障了賬本數據被惡意篡改的幾率極小,因為系統會自動比較和識別,確認具有相同數據信息數量最多的賬本是真的賬本,少部分和別人數據信息不一樣的賬本是虛假的賬本,也使得少數人篡改賬本數據變得毫無意義。當然,也有一種風險是如果網絡系統平臺中超過51%以上的計算機賬戶數據信息的真實性同時遭遇被篡改,那么教育元宇宙賦能遠程教師培訓系統也將面臨誠信風險。有理由相信,系統將來會自動生成辨別程序懲罰惡意篡改賬本數據者,讓他們無處遁形,成為眾矢之的。

教育元宇宙區塊鏈也和其他區塊鏈一樣由于去中心化、陌生人信任機制、自我管理、集體維護的特性邊緣化了國家法律約束和制度監管的效力,因此強化國家和行業標準,建立有效的網絡制約機制顯得非常重要。2023年5月,我國連續發布《區塊鏈技術安全框架》(GB/T 42570-2023)、《區塊鏈信息服務安全規范》(GB/T 42571-2023)和《區塊鏈和分布式記賬技術參考架構》(GB/T 42752-2023)國家標準,這是“指導我國區塊鏈技術應用和產業發展的基礎性、通用性標準,規范了區塊鏈系統的安全服務功能架構、技術安全核心要素等”〔22〕,對各個領域正確理解區塊鏈概念、構建科學的區塊鏈服務系統具有指導意義,同時也將我國區塊鏈標準化引進快車道,為區塊鏈產業走向高質高效打下堅實基礎。到目前為止,從全國標準信息公共服務平臺、行業標準信息服務平臺等公開網站檢索得知我國已經出臺的區塊鏈技術標準百余項,其中國家級各類標準15項,涉及基礎標準、技術標準、安全服務規范與應用標準等;行業標準和地區標準70余項,涉及政務、金融、大數據、物聯網、物流、醫療、農業、食品、能源等諸多領域,唯獨沒有元宇宙和教育領域的國家標準和行業標準,說明目前在區塊鏈+教育、區塊鏈+元宇宙領域的行業標準研究是空白。

目前,區塊鏈在我國元宇宙領域的發展正逐步從理論研究轉向實踐探索階段,主要涉及兩個方面:一方面是區塊鏈的關鍵技術與元宇宙中的生態體系框架研究、數字身份構建和確立研究、數字資產管理研究;另一方面是區塊鏈技術與增強現實技術、人工智能技術、邊緣計算技術、云計算技術融合研究。而區塊鏈技術在我國教育領域的應用研究主要集中在教育資源管理領域、教育(教學)信息管理領域、教育基礎平臺建設領域三個方面。而在實踐中所面臨的問題包括:“數據產權歸屬界限不明晰;匿名技術尚不成熟,隱私保護存在風險;鏈上存儲可擴展性需求日益迫切,海量數據存儲遭遇瓶頸;技術安全性面臨威脅;應用動力不足,開發有難度。”〔23〕另外,還有一個問題是區塊鏈去中心化的分布式賬本記錄內容優劣的評價如何被監管。區塊鏈沒有等同于互聯網一樣的瀏覽器可供用戶瀏覽評價的手段,被記錄在區塊中的信息是否符合公序良俗,是否符合國家法律要求不能不考慮。

當然,除了5G網絡技術、數字孿生技術和區塊鏈技術還有待發展之外,云計算、VR/AR、物聯網和人工智能等技術雖然其發展各有不同,但都沒有達到理想狀態。因此,教育元宇宙賦能遠程教師培訓變為現實還有很長的路要走。

四、結語

教育元宇宙作為教育數字化轉型的全新樣態構筑虛實融合的網絡學習平臺,利用其三維立體、虛實相融、多感官交互的沉浸式體驗方式讓用戶在其中擁有個性化的虛擬身份,能進行社交、教研互動、教學觀摩、行為反思等一系列教育研修活動,在未來賦能遠程教師培訓領域可能具有非常廣泛的發展前景,但是它卻不能解決當今遠程教師培訓面臨的所有問題。

具有群體自由創造動力之源需求的教育元宇宙面臨專業人才儲備和供給能力匱乏的現實問題。未來的教育元宇宙系統只有有序、開放才能吸引更多的專業和初級開發者參與其中,實現教育元宇宙生態資源的豐富性和多樣性;培養和轉化分層次的教育元宇宙專業人才,利用教育元宇宙設備很好的兼容性和低門檻的操作吸引更多的用戶實時在線,以此獲得源源不斷的分層次的海量培訓資源和逐漸成長起來日益成熟的數量巨大的專業人才供給。

從當前我國的教育元宇宙標準和規則體系建構現狀來看,還沒有制定出具有中國特色、國際領先的標準和規則體系,因此,從國家層面完成教育元宇宙標準體系頂層設計,建立系統高效、科學合理、體系健全的標準化工作機制,是必須解決的一個問題。

從技術層面來看,目前的5G網絡技術還不能滿足教育元宇宙傳輸信號全球覆蓋、高速率、低延遲要求,以及借助通感互聯網傳輸視聽覺、味覺、嗅覺和觸覺等全息信息傳輸的需要,只有6G網絡技術時代到來之后在網絡基礎設施建設上才能和教育元宇宙的需要相匹配。而作為數字孿生技術領域三大支柱的3D 仿真技術、空間地理信息技術和數據可視化技術研發領域,針對遠程教師培訓方面的開發研究還屬于低層次階段。我國區塊鏈技術標準相對匱乏,多為團體范圍內的基礎標準研究,且在關鍵底層技術研究上落后,缺少最新技術理念、解決方案及行業標準,產業發展受限,因此,在區塊鏈基礎技術領域研發和教育資源信息質量監控領域需要做的工作還有很多。當然,教育元宇宙所涉及的交互技術、人工智能技術、物聯網技術和電子游戲技術這些核心技術也都有很大的發展空間。

概言之,教育元宇宙無論是在人才供給方面、規則和標準方面,以及技術方面都不成熟,教育元宇宙賦能遠程教師培訓領域成為常態還需至少五到八年時間,我們必須對目前的數字時代教育元宇宙賦能遠程教師培訓的盲目狂熱降一點溫。