虛實互構(gòu) 虛實共生

　　教育元宇宙須與現(xiàn)實無縫融合

　　光明日報記者 楊颯

　　編者按

　　當(dāng)今世界，科技進(jìn)步日新月異，互聯(lián)網(wǎng)、云計算等現(xiàn)代信息技術(shù)深刻改變著人類的思維與學(xué)習(xí)方式。如何因應(yīng)信息技術(shù)的發(fā)展，推動教育變革和創(chuàng)新，建設(shè)“人人皆學(xué)、處處能學(xué)、時時可學(xué)”的學(xué)習(xí)型社會，是人類共同面臨的重大課題。黨的二十大將“推進(jìn)教育數(shù)字化”寫進(jìn)報告，提出“推進(jìn)教育數(shù)字化，建設(shè)全民終身學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)型社會、學(xué)習(xí)型大國”，標(biāo)志著推進(jìn)教育數(shù)字化已成為全黨全國普遍共識和重要戰(zhàn)略性目標(biāo)。對此，本版圍繞教育元宇宙這一教育技術(shù)新興領(lǐng)域展開討論，邀請專家學(xué)者共同求解。

　　“元宇宙”這一概念，自問世以來便吸睛無數(shù)。

　　近日，工信部、教育部等五部門聯(lián)合印發(fā)《元宇宙產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展三年行動計劃（2023－2025年）》，其中強(qiáng)調(diào)，“推進(jìn)構(gòu)建虛擬教室、虛擬實驗室等教育教學(xué)環(huán)境，鼓勵通過平臺共享虛擬仿真實驗實訓(xùn)資源，擴(kuò)大優(yōu)質(zhì)教育資源覆蓋面”。作為最重要的應(yīng)用領(lǐng)域之一，教育元宇宙正加速發(fā)展，逐漸走進(jìn)更多人的視野。

　　什么是教育元宇宙？專家介紹，它是元宇宙在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，即在利用元宇宙技術(shù)創(chuàng)建的、虛實融合的場景下進(jìn)行教育活動，具有“沉浸體驗、網(wǎng)絡(luò)社交、群體創(chuàng)造、虛實共生”等主要特征。

　　目前，教育元宇宙有哪些應(yīng)用，成效如何？其發(fā)展還面臨哪些難題？

　　教育元宇宙，前沿應(yīng)用有哪些

　　由工業(yè)和信息化部人才交流中心主辦的2023年全國仿真創(chuàng)新應(yīng)用大賽即將迎來決賽。該中心相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，此賽事秉承產(chǎn)教融合、產(chǎn)才融合的思路，以賽促學(xué)、以賽促研、以賽促用，從產(chǎn)業(yè)鏈的上下游出發(fā)，助力我國仿真產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展?！按筚悶橐I(lǐng)未來科技發(fā)展的前沿科學(xué)問題、工程技術(shù)難題和產(chǎn)業(yè)技術(shù)問題提供了‘仿真答案’，仿真技術(shù)不僅能應(yīng)用于數(shù)字化教學(xué)，還可在醫(yī)學(xué)、化工等領(lǐng)域扮演重要角色。”

　　除此以外，教育元宇宙還有哪些前沿應(yīng)用？

　　首都師范大學(xué)教育學(xué)院教育技術(shù)研究所副所長劉菁介紹，學(xué)界將教育元宇宙系統(tǒng)架構(gòu)劃分為基礎(chǔ)設(shè)施層、運(yùn)行平臺層、規(guī)則機(jī)制層和模式應(yīng)用層。教育元宇宙的運(yùn)用與發(fā)展主要體現(xiàn)在模式應(yīng)用層——以虛擬現(xiàn)實、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)為支撐，與教育教學(xué)環(huán)境深度融合，為師生提供虛擬仿真、XR教學(xué)、智慧教學(xué)等具體場景。

　　“比如教育部建設(shè)的國家虛擬仿真實驗教學(xué)課程共享平臺，目前已有3514個實驗中心，涵蓋了各學(xué)科領(lǐng)域的大學(xué)實驗課程。智慧教學(xué)場景體現(xiàn)為：在傳統(tǒng)教室基礎(chǔ)上加裝電子白板、平板電腦、門禁系統(tǒng)等一系列智能終端設(shè)備的智慧教室；擁有大量數(shù)字化、智能化裝備，能更好滿足學(xué)生學(xué)習(xí)需求、提升實驗效率的智慧實驗室。管理平臺則有中國科學(xué)院大學(xué)研究設(shè)計并搭建的‘基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的綜合能源微網(wǎng)能量管理平臺’等?！彼e例說。

　　沉浸式情景體驗學(xué)習(xí)，效果如何

　　華東師范大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院、上海智能教育研究院教授許鑫長期研究元宇宙在教育領(lǐng)域的應(yīng)用。他發(fā)現(xiàn)，元宇宙不僅能給學(xué)生提供在傳統(tǒng)教學(xué)中難以獲得的身臨其境的體驗，更強(qiáng)烈地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還具有節(jié)省成本和可重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)?！敖逃钪嫱ㄟ^共享虛擬仿真實驗和實訓(xùn)資源，進(jìn)一步做大優(yōu)質(zhì)教育資源‘蛋糕’，提升了教育普及性和公平性?！?/p>

　　不過，所有的學(xué)習(xí)都適用元宇宙技術(shù)嗎？為深入探究此問題，許鑫團(tuán)隊最近進(jìn)行了一項隨機(jī)實驗，比較151名國內(nèi)本科生使用VR解剖學(xué)學(xué)習(xí)模塊與傳統(tǒng)視頻教學(xué)的效果差異?！皩嶒灲Y(jié)果顯示，VR組在學(xué)習(xí)眼球生理結(jié)構(gòu)知識方面的表現(xiàn)略遜于視頻組。與傳統(tǒng)教學(xué)方法相比，目前已有的沉浸式學(xué)習(xí)資源并不一定能有效促進(jìn)復(fù)雜知識的獲取。VR模擬所需的互動性可能會增加學(xué)生的額外認(rèn)知負(fù)擔(dān)，反而抑制了某些學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。”

　　“在前期調(diào)研中，我們還發(fā)現(xiàn)國外也有類似的案例報告。與傳統(tǒng)課堂相比，‘元宇宙+英語’并沒有顯著提高學(xué)生學(xué)習(xí)成績。一些學(xué)生甚至反饋，元宇宙學(xué)習(xí)增加了更多的操作步驟?！痹S鑫補(bǔ)充道。

　　因此，他建議：“教育工作者應(yīng)考慮到不同學(xué)科特點(diǎn)，評估哪些知識內(nèi)容適合采用VR呈現(xiàn)，哪些不太適合。例如，在醫(yī)學(xué)解剖學(xué)等需要大量視覺信息記憶的學(xué)科中，VR技術(shù)無疑具有顯著優(yōu)勢。然而，對于需要語言和邏輯思維的學(xué)科，VR的實際效果還有待進(jìn)一步驗證。”

　　許鑫表示：“在構(gòu)建教育元宇宙過程中，不僅需要重視軟硬件基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，還應(yīng)關(guān)注學(xué)習(xí)者認(rèn)知發(fā)展水平、認(rèn)知習(xí)慣等因素。在制作教育元宇宙教學(xué)資源時，必須全面統(tǒng)籌規(guī)劃，充分考慮新技術(shù)環(huán)境的特性以及各個學(xué)科的特點(diǎn)等?！?/p>

　　劉菁認(rèn)為，目前我國教育元宇宙的建設(shè)，通常由不同的開發(fā)者、教育機(jī)構(gòu)和公司進(jìn)行，缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和指導(dǎo)。并且，支持元宇宙建設(shè)的現(xiàn)實技術(shù)條件還不完善，一些底層技術(shù)不夠成熟。許多虛擬環(huán)境僅僅是數(shù)字化模擬，缺乏真正的互動性和教學(xué)策略。另外，與傳統(tǒng)教師培訓(xùn)相比，針對教育元宇宙教學(xué)應(yīng)用的培訓(xùn)難度較高，目前主要以企業(yè)的技術(shù)使用培訓(xùn)為主，結(jié)合一線實際教學(xué)的培訓(xùn)師資、培訓(xùn)課程及相關(guān)資源、培訓(xùn)環(huán)境極為缺乏。

　　劉菁注意到，2021—2022年間，我國學(xué)者開始積極探索如何推動教育元宇宙落地，但在短短一年時間內(nèi)，話題就從基礎(chǔ)設(shè)備建設(shè)、技術(shù)研發(fā)，拓展到了思政教育、圖書館教育等應(yīng)用研究領(lǐng)域，教育元宇宙研究范疇出現(xiàn)泛化趨勢?！霸钪媸且粋€新興領(lǐng)域，如果盲目研發(fā)教育元宇宙相關(guān)技術(shù)與課程，可能會浪費(fèi)既有教育資源，同時束縛教育元宇宙發(fā)展的想象力?！?/p>

　　劉菁建議，要把教育元宇宙融入教育信息化的長遠(yuǎn)規(guī)劃和頂層設(shè)計中，為教育元宇宙健康有序及可持續(xù)發(fā)展提供政策指導(dǎo)。還要以教育新基建推動教育元宇宙發(fā)展，將其納入教育數(shù)字化戰(zhàn)略行動方案，加快推進(jìn)教育專網(wǎng)建設(shè)，推動5G、VR、AR、人工智能、區(qū)塊鏈等技術(shù)發(fā)展。

　　學(xué)習(xí)體驗更豐富且個性化，何以實現(xiàn)

　　教育元宇宙，將走向何處？

　　許鑫表示，在未來，教育元宇宙將成為全球教育合作中不可或缺的一環(huán)。“例如，有研究將美國、韓國和日本學(xué)生置于元宇宙學(xué)習(xí)空間中，通過安裝傳感器和多語言翻譯轉(zhuǎn)換器等技術(shù)設(shè)備，實現(xiàn)了學(xué)生在跨地區(qū)、跨語言環(huán)境下的互動學(xué)習(xí)，并取得了良好的教學(xué)效果?！?/p>

　　他認(rèn)為，教育元宇宙還將為促進(jìn)教育培訓(xùn)與學(xué)術(shù)交流研討提供全新場域。“舉例來說，2021年，在第29屆亞洲心臟和胸外科學(xué)會線上會議中，來自世界各地的200名參會者通過頭戴式VR設(shè)備參與了手術(shù)培訓(xùn)。參會者紛紛表示，自己仿佛身臨其境地觀看了整個手術(shù)過程。隨著教育元宇宙相關(guān)技術(shù)的不斷成熟，全球范圍內(nèi)的教育數(shù)字化聯(lián)動將以更豐富的形式展現(xiàn)?！?/p>

　　劉菁認(rèn)為，以教育元宇宙為依托的虛擬實驗室、虛擬教研、沉浸式情景體驗學(xué)習(xí)等領(lǐng)域均有較好的發(fā)展前景，能夠為學(xué)生和職場人士提供更加豐富且個性化的學(xué)習(xí)體驗，為終身學(xué)習(xí)提供更好的環(huán)境和平臺。目前，元宇宙發(fā)展正處于數(shù)字孿生階段，隨著其不斷發(fā)展，教育元宇宙還將經(jīng)歷虛實互構(gòu)與虛實共生階段。

　　“如在虛實互構(gòu)階段，教育元宇宙將與教育數(shù)字化深度融合。更廣泛的AR和VR教育應(yīng)用與傳統(tǒng)課堂相結(jié)合，為學(xué)生提供沉浸式學(xué)習(xí)體驗，并支持個性化學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠訪問個性化的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境，根據(jù)自身興趣和學(xué)習(xí)需求選擇課程和活動。在虛實共生階段，虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境將與現(xiàn)實教育更加無縫融合，學(xué)習(xí)變得更綜合和全面。此外，全球教育合作也將進(jìn)一步加強(qiáng)，學(xué)生可以在不同國家和地區(qū)進(jìn)行虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境中的交流與合作。”劉菁說。

　　《光明日報》（2023年10月31日 14版）