基于教育元宇宙的在线教育发展探析_王彦春.pdf

收稿日期：基金项目：山西省 年度软科学研究计划项目“在习近平新时代职业教育思想指导下的山西高职教育改革实践建构研究”（）作者简介：王彦春（），男，山西兴县人，山西财贸职业技术学院，副教授。刘瑞娜（），女，山东临沂人，山西财贸职业技术学院，助教。第 期（总第 期）年 月山西广播电视大学学报 基 基 基 基 基于 于 于 于 于教 教 教 教 教育 育 育 育 育元 元 元 元 元宇 宇 宇 宇 宇宙 宙 宙 宙 宙的 的 的 的 的在 在 在 在 在线 线 线 线 线教 教 教 教 教育 育 育 育 育发 发 发 发 发展 展 展 展 展探 探 探 探 探析 析 析 析 析王王王王王彦彦彦彦彦春春春春春 刘刘刘刘刘瑞瑞瑞瑞瑞娜娜娜娜娜（山山山山山西西西西西财财财财财贸贸贸贸贸职职职职职业业业业业技技技技技术术术术术学学学学学院院院院院，山山山山山西西西西西 太太太太太原原原原原 ）摘要：当前在线教育已成为教育教学的重要组成部分，教学实践中普遍存在着人机交互简单、平面网页枯燥、学习记录数据单一等问题。随着信息技术的迅速发展，以认知理论和沉浸理论为基础，教育元宇宙应运而生。在教育元宇宙的多用户交互世界中，用户以亲身临场感与其他用户形成高度交互模式，实现了高度沉浸、深度交互和全新数字主体角色等方面的革新。同时，教育元宇宙的广泛应用也伴随着数据安全和新知识产权归属、认知和伦理、高度依赖和成瘾等方面的风险。教育元宇宙对于在线教育具有开创性的意义，对其进行深度思考和分析对于促进在线教育的发展具有积极的现实价值。关键词：元宇宙；教育元宇宙；虚拟现实；在线教育 中图分类号：文献标识码：文章编号：（）随着信息技术的发展，教育信息技术及设备已成为当前教育教学的必要条件，教师和学生对教育信息技术的应用需求产生了全新的认识。由于传统在线网络教育模式中存在互动不足等诸多问题，人们急需一种具有强大交互功能的教育场景。在此背景下，网络技术作为一种日臻成熟的学习工具，催生了全新的教育元宇宙场景。教育元宇宙对于教师和学习者来说是一次教育革命，必将对教育教学的“教学考评管”等各环节产生深刻影响。一、教育元宇宙词源考察当前互联网已成为实施教育活动的重要工具，在线教育从互联网到元宇宙的跨越，是社会发展和技术进步的必然结果。（一）元宇宙词源探析元宇宙（）一词源于美国科幻作家 的一部小说，是指一种通过虚拟现实（，）和增强现实（，）技术实现的数字宇宙。显而易见，元宇宙（）是由“元”（）和“宇宙”（）共同组合而成，带有一种宏大平行世界的内涵。元宇宙代表了视觉沉浸技术发展的最新阶段，其本质是一个平行于现实世界的在线数字空间，其核心是由 技术所构建的虚拟世界。在这一虚拟空间中，元宇宙竭力在现实用户之间构建一种虚拟环境接近现实的沉浸式体验，人们的工作、娱乐和社交方式将会以一种全新的数字现实方式呈现，并以一种虚拟角色（数字虚拟身份）与其他虚拟主体进行模拟现实世界的沉浸式交互。美国洛约拉马利蒙特大学电子工程和计算机科学系教授 等认为，和 技术将会赋予元宇宙更为丰富的内涵，呈现一种融合多元概念。美国脸书（）公司将这种新数字现实的元宇宙称之为“新一代互联网”。脸书公司 扎克伯格在 年宣布将其部分子产品改名为“”，并表示“在将来 年，元宇宙场景将成为主流技术模式，我们的物理现实将与数字宇宙紧密融合”。可见，元宇宙作为一种全新的技术交互形式和虚拟现实交互场景，必将对经济社会生活各方面带来革新性影响。（二）教育元宇宙发展的时代背景教育元宇宙面向在线教育这一现实需求，其发展以认知理论和沉浸理论为基础，集 、人工智能、数字孪生等新兴信息技术于一体，是实现在线教育转型升级的突破点。教育元宇宙发展的现实需求。近几年在线教育已成为教育方式的重要补充，现实需求促进了在线教育快速发展，也对在线教育模式提出了新的要求。当前在线教育存在诸如“简单的人机交互方式不能激发学习者的参与感，单调枯燥的平面网页阻碍了学生学习的积极性，残缺的学习记录数据加大了对学习成效评价的难度”等问题。这些问题的根源在于，学习者对全新沉浸式交互学习体验、新型自由人机交互方式等需求难以在现有的二维网络技术环境中得到满足，这就要求教育场景具有强大的交互功能，这正是催生教育元宇宙的源动力。教育元宇宙发展的理论基础和技术支撑。元宇宙成熟的技术体系为教育元宇宙提供了有力的技术支持。元宇宙集 、人工智能、数字孪生等新兴信息技术于一体，是视觉沉浸技术演化的高阶发展产物。作为下一代互联网的最新形态，人们能够利用计算机 技术设计出支持人类感官感知的视频、图形等虚拟场景，也可以通过计算机模拟构建出交互式、多感官的 世界。元宇宙重新定义了在线教育的发生空间，为满足学习者在线教育的高度沉浸和深度交互等个性化需求奠定了技术基础。认知理论和沉浸理论为教育元宇宙奠定了理论基础。信息加工理论和具身认知理论是两种典型的社会认知理论。信息加工理论认为，人的认知过程就是对信息的加工过程，个体对信息的接收是有选择性的，而这种选择会受到信息提供方、所处环境以及信息输出方式等因素的影响，个体通过对特定信息的解读来采取相应行为；具身认知理论认为个体意识、身体活动、外部情境是一个实时互动的耦合系统，系统各要素共同作用，实现认知活动的不断循环，它强调认知活动和身体体验的密切联系。美国著名心理学家米哈里契克森米哈赖（）提出的“沉浸理论”强调个体参与活动的沉浸状态，在沉浸状态下，个体是完全专注的，不受周围环境的影响，从而可以自由开放地参与到活动中，心理也达到一种极致愉悦的状态。无论是社会认知理论强调的认知形成过程、影响因素，还是沉浸理论强调的个体自由开放参与活动的状态，都为教育元宇宙场景的设置提供了理论启示。教育元宇宙旨在构建一种接近现实、高度沉浸的虚拟教育环境，促使学习者充分调动身体感觉运动系统与环境世界进行交互，能够极大地激发学习者的学习动机、学习兴趣和参与意识，从而促进学习者形成更好的认知。现实需求、技术支持和理论支撑催生了教育元宇宙。在教育领域，将教育发展演化分为三个阶段，即以语言符号为主的传统教育、以科学符号为主的现代教育、以虚拟符号为主的符号教育。年仿真、幻象、虚拟现实等虚拟符号井喷式出现，预示着人类迈入符号教育阶段。教育元宇宙与人类目前所处的教育发展阶段不谋而合。二、教育元宇宙对传统在线教育的革新教育元宇宙以其虚拟现实场景和延展现实的数字孪生体验，为个体带来了高度沉浸体验、深度交互体验和全新数字主体角色体验等方面的革新。（一）高度沉浸体验不同于传统的在线教育，在教育元宇宙场景中，现实的教育场景被平移或扩展到数字世界，个体的感官维度被拓展，能够体验三维动态全息影像。这种不脱离真实场景而实现跨领域的动态协作，有助于减少个体在课堂上的认知负荷和认知障碍，使其获得强烈的具身性、跨时空的沉浸感和真实的具象化，进而极大地提高个体在虚拟教育场景的真实感和低延时、高质量的沉浸感。同时，教育元宇宙包括虚拟实践学习、跨学科学习等优化学习性要素，将不同学科进行结合可以构建一种有趣的沉浸式教育模式。这将增强个体的学习意愿，推动其全新沉浸学习体验，增强学习效果。年以来，美国和欧洲已开展了教育元宇宙 年 月王彦春 刘瑞娜：基于教育元宇宙的在线教育发展探析实践，韩国也将虚拟现实技术融入课堂。结果显示的学生对教育元宇宙的沉浸式体验具有强烈兴趣，接受元宇宙系统训练的学生在知识获取方面也高于视频训练组的学生。（二）深度交互体验真实主体在传统互联网中需要通过会议平台、聊天软件等以静态方式实现文字、语音和图像传递以达成交互。虽然能实现实时通讯，但在实际在线教育中仍存在互动不足等局限。在教育元宇宙构建的多用户交互世界中，个体以其临场感体验、高度的注意力和兴趣置身于虚拟场景中，成为积极的交互参与者。这种跨域的较为自由轻松的交互具有诸多优势，例如对个体产生积极的社交和心理影响，使其更容易进行情感表达；个体可以将抽象的知识或思维借助符号转变成具体的表象，加强他人对抽象知识和思维的理解，实现知识的传输以及思维的分享和交流；在教育元宇宙场景中的智能算法支持下，个体的互动呈现一定的自发性，自发地形成课堂、聚集学习或团体协作，有助于促进群体感知网络的形成并促进新知识的创造。研究表明，交互式体验赋予枯燥的传统教育活动更多新意义，身处异地的用户在教育元宇宙场景中能够与他人形成密切互动，共同感知虚拟世界的现实，并互相促进学习进程、提高学习效率。同时，教育元宇宙对现实的高度仿真，极大地增加了个体在社交网络中的信任度。（三）全新数字主体角色体验在教育元宇宙构建的沉浸式虚拟现实中，个体以虚拟数字人身份呈现，并对现实世界进行模拟体验。在这一超级场域中，真实个体可以通过开源代码软件和穿戴式虚拟现实硬件，自主构建更为个性化的虚拟形象，满足数字主体角色的需要。这种全新场景超越了时空的限制，以低耗时、高效率推动数字仿真个体在不同的教育场景和教育进程中进行切换。同时，教育元宇宙可以促进现实主体和数字主体角色的切换，元宇宙可以将数字孪生体的学习行为、学习过程等进行真实准确的数字或符号记载并存储。个体可以通过可视化的方式将数字孪生体或他人的数字主体角色以第三方的形式呈现在现实主体面前，对其进行重新审视。这有助于促进现实主体和数字孪生体的双向成长，有利于对学生实施过程性评价和发展性评价。教育元宇宙的虚拟现实和增强现实技术使个体高度沉浸于高仿真的元宇宙场域中，能够促进个体交互感、沉浸感和认知的提高，从而促使在线教育达到了一个新高点。三、教育元宇宙的风险反思鉴于教育元宇宙虚拟现实融合性特点，教育元宇宙给教育带来极大变革的同时也带来了诸多风险。因此，必须保持审慎的态度辩证看待教育元宇宙的变革。（一）数据安全和新知识产权归属风险教育元宇宙的普及诱发数据安全风险。兼具复杂性和可编辑性特点的数据被称作元宇宙的生命力，无数组数据成为教育元宇宙构建虚拟社会的基础。当前，由于政府对教育元宇宙领域尚未进行系统规划和宏观指导，依托不同互联网平台构建的教育元宇宙可能存在数据结构难以统一、数据保存管理权限混乱等问题。教育场域的数据牵涉到使用者的众多方面，不规范的存储、管理或应用都会给使用者造成困扰，对使用者的隐私带来风险挑战。同时，教育元宇宙还存在着新知识产权归属问题。在教育元宇宙场域高度沉浸、深度交互中，新的知识会伴随集体智慧而产生，新知识的产权归属问题便相伴产生，新知识产权处理不当会严重影响教育元宇宙场域的生态环境。（二）认知和伦理风险教育元宇宙场景中的个体数字人身份具有隐匿性和多样性的特点，个人主体以虚拟数字人的形态存在，延展现实的权利义务关系具有区别于现实世界的特殊性。因此，在教育元宇宙场景中，界定行为主体，弱化数字人身份带来的不确定性成为一项重大挑战。同时，由于教育元宇宙场景中个体的数字人身份具有虚拟性和匿名性特征，容易导致个体在现实世界与虚拟世界的认知鸿沟，产生身份认证、场景适应等伦理风险问题。（三）高度依赖和成瘾风险兼具全新沉浸、具身交互性等特征的教育元宇宙，使个体置身于元宇宙高度依赖的感官环境中，容易导致个体对元宇宙的依赖和成瘾。这种依赖山西广播电视大学学报 年第 期和成瘾是因为教育元宇宙场景营造了数字世界中自我呈现和表演的高保真语境，参与者正是基于多重感官体验而导致个体在教育元宇宙的世界里沉沦与快乐。四、结语教育元宇宙作为一种建构主义策略彰显出独特的教育优势，其情景学习和社会协同机制对于传统在线教育模式具有开创性意义。诸如个体用户能够做到做与学的同向同行，用户之间能够跨时空进行交互学习，还可以通过虚拟实践来规避现实教育实践中的各种风险。教育元宇宙作为在线教育的突破点，分析其发展的现实意义和理论基础，对于促进在线教育的变革大有裨益。此外，还需要对教育元宇宙场景下教育模式所存在的风险以及学习者数字人身份的认定和隐私数据保护等问题进行深入考察。参考文献：，（）：刘革平，王星，高楠，等 从虚拟现实到元宇宙：在线教育的新方向 现代远程教育研究，（）：，：（），（）：（）：文书锋，孙道金 远程学习者学习参与度及其提升策略研究：以中国人民大学网络教育为例 中国电化教