教育元宇宙支持下的深度學習路徑研究

摘 " 要：現階段，深度學習存在情境相對孤立和簡化、學習者間缺乏交流溝通、學習資源片面化、學習方式固定化、評價機制不完善等問題。教育元宇宙具有的多元融合技術、獨有特征，可以為改變深度學習現狀提供更多的可能性，并為深度學習開辟新興發展道路。教育元宇宙支持下的深度學習聚焦新時代教育理念、強化教育政策變革、推動信息科技與教育教學深度融合。鑒于此，依托多重底層技術建構由境脈系統與資源系統組成，具有沉浸式、全方位、多元化、開放性、創造性、探究性的深度學習場域。在此基礎上，秉承“以學習者為中心”理念，在教師的指導下和多元智能化評價反饋系統支持下，為實現學習者的自我反思與創新，構建包含體驗、發現問題（任務）、分析對話、實踐（驗證）、遷移五種類型的多模態個性化學習方式。學習者在此過程中掌握學科專業知識、提高解決問題能力、把握高階思維、形成正確的價值觀與核心素養、主動進行自我反思，最終成為推動新時代社會歷史發展的人才。

關鍵詞：教育元宇宙；深度學習；學習模式；個性化學習；虛擬學習

中圖分類號：G434 " " " " 文獻標志碼：A " " " " 文章編號：1673-8454（2024）06-0112-08

一、教育元宇宙與深度學習的融合發展

隨著信息技術不斷深入發展，學者們將更多的目光投向探究學習的深層次含義、培養學習者學習興趣、提高學習者核心素養等，并將學習空間從學校擴散至社會，將學習方式從講授擴充到探究、體驗、創造，將學習過程從淺層學習跨越到深度學習。深度學習是聚焦某一問題或任務，在教師的指導下，學習者與境脈、資源、學習共同體交互中，全身心主動參與體驗人類已有知識經驗、發現問題、分析討論、信息整合、實踐驗證、遷移運用的有意義學習過程。在這個過程中，學習者掌握學科專業知識、提高解決問題能力、把握高階思維、形成正確的價值觀與核心素養、主動進行自我反思，最終成為推動新時代社會歷史發展的人才。而現階段教育教學活動死氣沉沉，未全面思考教學時空聯結與教學交互[1]、簡化與孤立深度學習所發生的“情境”[2]、忽視教學內容和學生接受能力[3]、發生過程不明、發生目的刻板評價[4]、學習資源片面化、缺乏靈活性[5]，導致深度學習更多地停留在理論層面，學習者更多停留在淺層學習。

2021年被稱為“元宇宙元年”。學者們在探索元宇宙發展前景的同時，也不斷思考元宇宙與生活實踐、教育教學融合的可能性。隨著數智融合的加快，算法、數據、模型不斷進步，在5G走向6G的過程中，XR+數字孿生、區塊鏈、全息影像、3D游戲引擎等新技術持續融入、催熟、活化元宇宙，使其更加具有豐富性、沉浸性、社交性、社會性或文明性。教與學在元宇宙中的活動份額、方式、內容、資源也日益強化與豐富[6]，逐漸形成具有開放性、低延性、沉浸式、獨立性、交互性的教育元宇宙（Education Metaverse）。教育元宇宙是在云計算、大數據、區塊鏈、人工智能、虛擬現實、增強現實技術支持下，由人、社會關系、學習資源、法律與技術組成，為推進教育信息化向更成熟的方向發展，以及促進人的全面發展，建立的一個擁有自己獨立生態系統且與現實世界緊密相連的教育虛擬平行世界。

教育元宇宙以多元融合的技術、獨有的特征，為改變深度學習現狀提供更多可能性，開辟深度學習新興發展道路。首先，虛實融合。在虛擬現實、增強現實技術的支持下，學習者既可以通過智能穿戴設備進入教育元宇宙，利用智能傳感系統使“虛擬具身”在具體情境中進行沉浸式、交互式深度學習；又可以利用教育元宇宙中的教學資源在現實世界中開展教育教學活動，使得教育元宇宙與物理世界形成既平行又融合的緊密聯系。其次，自由開放。在區塊鏈、人工智能技術的支持下，學習者既可以利用教育元宇宙資源開展體驗式學習、探究性學習等多種學習活動；又可以與學習同伴協同更新創造教育元宇宙的資源與情境，并在學習社群中和其他學習者共享創新成果，獲得學習成果認證，教育元宇宙成為學習者自由開放學習探究的場域。最后，面面俱到。在人工智能、云計算、大數據技術的支持下，教育元宇宙既可以依據學習者之間的溝通交流以及協作進度，提供符合團隊協作現狀的具有完整、系統、開放共享特點的智能學習資源，幫助學習者更好地完成合作、探索新知、發現問題；又可以根據學習者的學習風格以及學習現狀制定學習計劃，提供個性化學習支持服務；還可以監測學習者學習全過程，分析學習過程中出現的問題并及時反饋給教師和學習者，更好地促進學習者開展深度學習。

二、教育元宇宙支持下的深度學習路徑建構

（一）教育元宇宙支持下的深度學習模式變革

教育元宇宙開啟教育信息化新征程。站在新起點，必須聚焦新時代教育理念、強化教育政策變革、推動信息科技與教育教學深度融合。建構教育元宇宙支持下的深度學習路徑，首要步驟就是聚焦深度學習理念，強化教育模式變革。

教育元宇宙支持下的深度學習是“以人為本” “深度教學” “融合創新” “社會實踐” “公平發展”的教育模式。“以人為本”體現為，深度學習是在教師指導下“以學習者為中心”展開，通過教育元宇宙為學習者提供個性化學習資源與學習支持服務，促使學習者不斷深入探究的多樣化教育教學過程。“深度教學”體現為，深度教學理念傾注了對學習者發展豐富性的要求，凝聚了對學習者生命成長的關注，滲透著對課堂教學發展性品質的追求[7]，否認了教師與學習者的對立關系，主張教師與學習者協調統一。“融合創新”體現為，教育元宇宙不僅為學習者進行深度學習搭建虛實融合的學習世界、復合多變的學習境脈、豐富多彩的學習資源、個性化學習支持服務等，成為學習者學習創新的平臺；還啟發學習者不斷創新反思促進教育元宇宙自身的更新發展，實現從融合應用階段邁入創新發展階段。“社會實踐”體現為，深度學習注重“人是社會的人”，學習者不僅需要在社會實踐活動中掌握與同伴溝通交流的能力、遷移應用所學知識的能力、批判性思維等，還需要學會發現社會實踐中存在的問題并探究完善，實現人與社會的雙向溝通，成為真正的“社會人”。“公平發展”體現為，深度學習主張根據每一位學習者特性提供適合的學習計劃、解決具體學習問題的教學指導、可自主選擇的學習資源，實現教育教學活動面向每一位學習者，以提升教育公平，保障學習者的全面發展。

（二）教育元宇宙支持下的深度學習場域建構

學習過程是實現學習目標的根本途徑，能否為其提供富有成效的支持將決定學習的發生、發展和效果[8]。教育元宇宙依托多重底層技術，為深度學習建構具有沉浸式、全方位、多元化、開放性、創造性、探究性的深度學習場域（見圖1）。

1.境脈系統

教育元宇宙境脈系統重塑深度學習各要素之間的交互關系，突破深度學習在時間、空間的限制[9]，完善現階段深度學習境脈結構，從交互體系、組織體系、時空體系三方面勾畫深度學習境脈新形態。

（1）交互體系

教育元宇宙支持下的深度學習聚焦學習者的交互行為、立足學習者的學習現狀、跟隨學習者的發展變化，為學習者提供動態的以生生交互、師生交互、生資交互、生境交互、生社交互五種雙向交互為主的深度學習交互境脈。該境脈不僅僅可以由專家或教師創設，學習者也可在與教師和其他學習者的交流溝通中，不斷將其完善。

（2）結構體系

教育元宇宙支持下的深度學習將元認知、能力、情感、核心素養各方面，貫穿整個深度學習課前、課中、課后過程中，形成系統完整的深度學習境脈。教學過程中，從問題的提出到問題的解決都是在境脈中發展完成。每位學習者都可以在深度學習境脈中通過交互探究建立知識間的橫向和縱向聯系、體驗社會生活中的情緒情感、樹立正確的三觀、發展核心素養、掌握處理復雜事件的能力。

（3）時空體系

深度學習常基于項目或問題進行學習境脈創設，教育元宇宙打破現實世界中時間與空間的限制，將歷史、現在、未來與物理空間、教育元宇宙深度融合，全場景沉浸式虛擬學習境脈可以激發學習者學習動機和認知投入，讓學習者從多種感官、多種角度、多種形態體會問題表征，在教師和虛擬導師的幫助和指導下，運用資源以第一身份或第三身份與學習共同體參與到問題解決或項目完成中。

2.資源系統

教育元宇宙支持下的深度學習資源系統由知識體系、工具體系、專家體系三部分組成，為學習者提供全面完整、及時、專業的深度學習知識、工具與指導，減少學習者的無效搜索與對比資源時間，將更多時間和精力放在探索新知識與新世界上。

（1）知識體系

知識體系通過重新梳理知識間的邏輯關系、融合知識與情境的內在聯系、構建跨學科知識間的橫向跨越和縱向延伸、創新知識的多種表現形式、提供多重視角的知識圖譜來滿足學習者的學習需求。學習者既可以隨時隨地從知識體系中查詢自己需要的內容，也可以在境脈中以第一身份親自體驗式學習或第三身份觀察式學習，根據自我需求從視、聽、動覺或虛擬、現實中自由組合知識的表現形式、動態改變知識的順序，找到適合自己學習風格的知識表現方式。

（2）工具體系

教育元宇宙的“元搜索引擎”通過簡化搜索步驟、分類整理信息、個性化表現模式幫助學習者及時快速獲取信息。同時，教育元宇宙為學習者提供大量專業、可操作性強的工具，學習者在利用工具探索學習時也可以嘗試創新學習工具，使得工具在具有輔助性的同時也具有探索研究性。教育元宇宙社交工具突破線上交流出現的距離感、虛假性、情感缺失等問題，不僅是對學習環境的鏡像，也實時仿真學習者學習空間的行為和狀態，增加學習者在社交網絡中的信任度，能夠為學習者在真實世界的社會關系提供情感支持[9]。

（3）專家體系

教育元宇宙為學習者提供獨立的虛擬導師，其具備完整的知識體系、高精度的自動追蹤分析水平、沉浸式的交互能力以及個性化的監督服務功能，在記錄學習者學習進程的同時提供更適合學習者的指導。虛擬導師同時服務于教師與學習者。學科專家通過制定學科學習目標、為學習者規劃學年學習計劃、問題解答的方式，與教師共同決定學習者的學習規劃。教育元宇宙的學科專家、教師與虛擬導師相互配合，為學習者學習提供精準、全面、及時的輔導，解決學習者遇到的困難。

（三）教育元宇宙支持下的深度學習模式

教育元宇宙支持下的深度學習模式是秉承“以學習者為中心”，在教師指導和多元智能化評價反饋系統支持下，為實現學習者自我反思與創新而構建的多模態個性化學習方式，如圖2所示。

1.課前

課前教師與學習者依據教育元宇宙評價反饋系統給出的分析數據、學習目標、學習者分析，參考學習者的最近發展區，共同商定學習者本節課的學習起點，制定學習計劃。學習者分析由學習者對自己學習風格以及上節課學習過程各方面的自我反思、教師對學習者學習過程中存在問題的分析、教育元宇宙依據學習者過往學習數據的分析三個維度的綜合分析得出。學習目標包括學科專家依據國家對學習者的培養目標和學科學習目標、依據學習者分析數據制定出的符合學習者個性化的課時學習目標。學習計劃是生成性而非預設性的，它重關系而非實體、重創造而非預定、重差異而非同一，強調用創生、變化和發展的觀點去看待事物及其變化發展[10]。

2.課中

課堂是深度學習發生的主要場所，教育元宇宙支持下的深度學習為學習者提供多種學習方式，學習者根據學習目標選擇合適的學習方式或融合多種學習方式進行深度學習。教育元宇宙支持下的深度學習方式可以歸納為以下五種類型：

首先，“體驗”是學習者作為個體全部身心投入活動時的內在體驗[11]。深度學習的開始并非被動的接受知識灌輸，也不是盲目的試錯，而是學習者主動對人類已有知識經驗的體驗過程。教育元宇宙深度學習場域為學習者建構“真實還原”的動態體驗式境脈，以及豐富多樣的體驗資源，將靜態的學習過程動態化，消除對新知識的陌生感與懼怕感，初步建立知識間的內在聯系，讓學習者產生探究新知識的欲望與興趣。

其次，“發現問題（任務）”是學習者在教師創建的境脈體驗學習過程中，主動發現實踐中存在的問題與任務，并探究其出現原因、收集相關數據的過程。學習者在反復與境脈進行交互的過程中發現問題或任務，在教師的指導幫助下，利用教育元宇宙深度學習資源主動收集相關數據進行探索，提升自身知識運用能力、觀察判斷能力、批判性思維、溝通交流能力，并體會發現問題的快感，激發學習探究的積極性。

再次，“分析對話”是學習者在與學習共同體交互過程中，協作尋找、分析、整理解決問題或完成任務的步驟與信息，并在實踐、驗證中不斷進行補充整合，最終順利解決問題、完成任務的過程。利用資源進行信息整合是分析對話的主要任務，要求學習者把新的信息整合到原有的認知結構中，以達到對信息的長久理解和保持[12]。教育元宇宙大數據分析技術以“個體差異”和“群體差異”為索引，在個性化學習分析的基礎上，為學習者尋找合適的伙伴并結成學習共同體，其打破了時空界限，也增強了交互真實感。

從次，“實踐（驗證）”是學習者將任務解決方案、創新性解決方案在境脈中實踐的過程，或者驗證實驗結果與創新理論可行性的過程。這不僅僅是一個實踐（驗證）的過程，也是一個發現問題、分析對話的過程，學習者需要不斷自我反思、全方位觀察探究、充實知識經驗、深度思考創新，才能最終順利完成此階段的學習。學習者在不斷重復的過程中，通過補充知識漏洞、梳理知識圖譜、學會自我反思等，發展認知、自我、人際三大領域能力[13]。

最后，“遷移”是檢驗學習結果的最佳途徑[11]。教育元宇宙為遷移提供了自由開放、共建共享的動態化深度學習資源，具身化、多模態的深度學習境脈，以個性化、全方位的指導。學習者依據深度學習境脈的發展變化，運用綜合能力、創新意識、高階認知、審辨思維等綜合性深度學習能力，在與學習共同體交互過程中及時調整解決方案，最終解決問題。

在教育元宇宙支持下的深度學習中，學習者可以按照順序開展學習，也可以按照自身在深度學習中遇到的實際情況，選擇相對應的方式彌補知識欠缺。上述五種深度學習方式相互融合，最終目的是在個性化學習與協作學習過程中，促進學習者自我反思與創新、獲得全面發展，并完成深度學習的目標。

3.課后

評價反饋是一個動態變化、螺旋式上升的過程。深度學習強調過程性評價多于結果性評價，不僅關注學習者的學習表現，同時關注學習者內在學習動機、情緒情感的變化，幫助其反思不足、獲得進步，最終取得良好的發展。

（1）“元監測”體系

教育元宇宙的“元監測”體系，可以隨時監測學習者的學習狀態以及學習進程，形成學習者個人學習檔案；可以根據反饋情況，及時調整監測重點，為學習者與教師提供更細致、準確的學習數據；可以根據個人學習檔案、學習者自身、分析體系及時調整深度學習資源的提供，為學習者匹配相適應的學習方式和學習伙伴。

（2）評價體系

依據不同的標準，可將深度學習評價體系劃分為以下三種：首先，評價內容由學習態度、學習目標達成、資源利用、學習過程表現四方面組成。其次，按評價時間劃分為診斷性評價、過程性評價、結果性評價三種。診斷性評價幫助導師和虛擬教師及時了解學習者學習現狀和學習風格，并提供適宜的學習資源、可接受的學習內容、適合學習者個人風格的深度學習境脈；過程性評價利用分析體系以及“元監測”體系，對學習者進行全方位的評價，了解學習者學習過程中的不足，幫助學習者及時做出調整；結果性評價的目的是使學習者了解自身與學習目標間的差距，在導師以及“元監測”體系的支持下不斷進行深度學習。最后，由評價主體劃分為教師評價、學習者自我評價、伙伴評價、教育元宇宙評價四種。上述三種評價相融合，建立全面、系統、高效的多維度評價系統，全面涵蓋深度學習目標，幫助學習者從各方面動態了解自身的學習并及時作出調整。

（3）分析體系

教育元宇宙的數據聚合，即將學習者的歷史數據與動態的行為、生理、心理、認知等數據進行有機整合，及時反饋給系統、教師與學習者自身，以動態優化教學過程；可對整體活動進行深度數據挖掘和分析，為個體和共同體提供可視化的分析報告[14]。行為數據包含學習者主動性發揮、學習資源的使用、學習內容的分析歸納、交互行為、處理復雜事務能力等；生理數據包括學習者學習時間、學習者智力、學習者身體健康狀況；心理數據包括自信心、自我內驅力、學習意志力、情緒情感等。多元分析體系從學習者各個方面進行深度分析，挖掘學習變化并以可視化方式反饋給學習者、教師、虛擬導師與學科專家，四方通過協作及時調整學習計劃。

三、總結與展望

教育元宇宙支持下的深度學習路徑，對教師提出了更高要求，可以助力學習型社會建設，同時促進教育公平，提升教育質量。

（一）助力學習型社會建設

教育元宇宙支持下的深度學習路徑，在彌補現階段深度學習不足的基礎上，探索知識獲取、思維訓練、技能提升的新方式。學習者沉浸式參與深度學習全過程，自由地學習新知識、發展高階思維、提升技能、學會解決復雜問題，同時與學習共同體共享深度學習成果、體驗不同情緒情感、形成完整的價值體系，最終在交互過程中相互進步，學會學習、自我反思和自我改進，向終身學習的方向發展。教育元宇宙將深度學習的主體，從在校學生延伸至所有有學習需求的學習者，將深度學習的境脈從物理世界擴大到物理世界與教育元宇宙相融合，將深度學習的資源從靜態轉化為動態，將深度學習的方式從固定化流程轉變為個性化提升，將深度學習的范圍從學校擴展到全社會，構建全民參與、終身學習的學習型社會。

（二）對教師提出更高要求

教育元宇宙支持下的深度學習路徑，強調以學習者為中心，但并沒有否定教師的主導作用，相反地，教育元宇宙對教師提出更高的要求。首先，教育元宇宙支持下的深度學習要求教師將信息技術融入教育教學過程中。在教育信息化不斷深入發展的社會中，熟練使用信息技術是每一位新時代教師的必備技能，同時教師還需將信息技術技能、信息技術核心素養融入深度學習過程中，不斷提升學習者的信息技術應用能力。其次，教育元宇宙支持下的深度學習要求教師具有過硬的專業知識技能以及終身學習理念。教師依據學習者的個性，不僅可以創設相適應的深度學習境脈、提供符合學習者最近發展區的深度學習資源、在學習者遇到困難時及時提供腳手架，還可以滿足學習者的情感需求、提升學習者的思維品質，促進學習者身心全面發展。在教育教學過程中，教師還需要通過不斷自我反思，提升專業技能，主動踐行終身學習理念，與學習者共同進步。最后，教育元宇宙支持下的深度學習要求教師具備創新精神與實踐能力。創新精神破除思維定式、激發學習者積極主動學習、保證學習者可持續發展；實踐能力可以轉變灌輸式教學方式、提升文化水平、增強社會情感。

（三）促進教育公平，提升教育質量

教育元宇宙支持下的深度學習路徑，注重學習者個性的培養與體現，確保每一位學習者都能夠在深度學習境脈中，利用學習資源開展探究性學習。促進學習者個性化發展是教育公平的主要表現形式，也是提升教育質量的出發點與落腳點。教育元宇宙支持下的深度學習，將促進學習者個性化發展作為學習目標，體現在依據學習者個性，動態改變深度學習境脈、多模態學習資源、自動化評價反饋系統、符合學習者最近發展區的多樣化學習方式、促進學習者個性化發展的學習指導。

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Research on Deep Learning Path Supported by the Education Metaverse

Yongping WANG， Haiyan WEI

（Department of Education Science， Shanxi Normal University， Taiyuan 030031， Shanxi）

Abstract： At this stage， there are some problems in deep learning， such as relatively isolated and simplified situations， lack of communication among learners， one-sided learning resources， fixed learning methods， and imperfect evaluation mechanisms. The educational meta universe provides more possibilities for changing the current situation of deep learning and opens up a new development path for deep learning with its diversified fusion technology and unique characteristics. The deep learning supported by the educational meta universe focuses on the educational concept of the new era， strengthens the reform of educational policies， and promotes the deep integration of information technology and education and teaching; Relying on multiple underlying technologies， it constructs a deep learning field composed of context system and resource system， which is immersive， all-round， diversified， open， creative and exploratory. Adhering to the principle of “learner centered”， under the guidance of teachers and the support of multiple intelligent evaluation and feedback system， a multi-modal personalized learning mode consisting of experience， problem discovery/task， analysis and dialogue， practice/verification， and transfer is built to realize learners’ self reflection and innovation. During this process， learners can master professional knowledge， improve their ability to solve problems， grasp high-level thinking， form correct values and core qualities， actively reflect on themselves， and finally become the master of promoting the social and historical development of the new era.

Keywords： Education Metaverse; Deep learning; Learning model; Personalized learning; Virtual learning

編輯：王曉明 " 校對：李曉萍

DOI：10.3969/j.issn.1673-8454.2024.06.012

作者簡介：王永平，山西師范大學教育科學學院副教授（山西太原 030031）；魏海燕，山西師范大學教育科學學院碩士研究生（山西太原 030031）

基金項目：山西省研究生教育教學改革課題“SPOC環境下研究生混合式教學模式的構建與實踐研究”（編號：2023JG089）