基于元宇宙的在线教育教学应用与挑战_胡国强.pdf

2023 第 3 期(总第 434 期)成人教育ADULT EDUCATIONNo 3 2023Total No 434doi:10 3969/j issn 1001-8794 2023 03 007基于元宇宙的在线教育教学应用与挑战胡国强，宋荣杰，李雨冲(西北农林科技大学，陕西 杨凌 712100)【摘要】元宇宙是映射现实世界的在线虚拟世界，其与在线教育教学领域的结合更具潜力，是破解当前在线教育教学存在问题的有效手段。首先采用文献法分析了基于元宇宙的在线教育教学的内涵与特征，然后讨论了传统在线教育教学存在的问题及基于元宇宙的在线教育教学解决上述问题的突破点，最后分析了基于元宇宙的在线教育教学面临的问题与挑战，并提出解决问题的方法与建议。【关键词】元宇宙;元宇宙+教育;在线教育教学【中图分类号】G434【文献标识码】A【文章编号】1001-8794(2023)03-0046-09【收稿日期】2022-06-30【基金项目】陕西省教育科学“十三五”规划 2020 年度课题“基于 OBE 理念的高校混合教学模式及有效性研究”，课题编号为 SGH20Y1040【作者简介】胡国强(1981)，男，陕西周至人，硕士，高级工程师，研究方向为信息网络技术应用;宋荣杰(1981)，女，河南南阳人，博士，副教授，研究方向为遥感与 GIS 应用;李雨冲(1993)，男，陕西武功人，硕士，助理工程师，研究方向为教育信息化与信息网络安全。一、引言突如其来的疫情加速了线上教育教学的常态化进程，迫使大规模、集中式、全覆盖的在线教学安排成为常态。常态化大规模的在线教学实践突破了传统教学时空限制，厚植了互动教学方式发展土壤，扩展了互动时间与空间的边界，降低了学生参与互动的心理压力，创造了新的互动共同体，不仅重塑了传统教学内容、重构了传统教学结构、再造了传统教学流程和创新传统教学方法，1 而且革新了传统教学的组织模式和服务模式，对疫情期间学生“停课不停学”、教师“停课不停教”起到了重要的支撑作用，在避免了一场停课又停学的教育灾难的同时，也在一定程度上促进了教育资源的共享和共用。然而在线教学活动在取得成绩的同时，也暴露出一些无法回避的问题。5G/6G、AI(人工智能)、3D、V(虚拟现实)、A(增强现实)、X(扩展现实)、区块链、数字孪生、脑机接口等技术的不断突破催化了元宇宙(Meta-verse)的火爆发展，使其经过多年沉寂后再次成为人们关注的焦点。近年来，以 AI、A、V、5G/6G 为代表的新兴技术引领了未来在线教育教学的新方向，元宇宙作为下一代互联网技术的“集大成者”，为学习者提供了一个智能化、虚拟化在线学习环境，破除了传统在线教育教学时空分离的阻碍，再现了教与学的时空融合，产生了超越时空的新型“虚实共在”模式。2 与此同时，它又挣脱了“以教师为中心”的桎梏，冲破了线下教育教学时空禁锢的屏障，转变了线下教育教学中师生地位“失衡”的状态。虚实共在模式的产生和师生地位的平衡将从根本上变革传统的教学结构，构建优于现实空间的智慧学习空间，形成优于传统线上或线下教育教学的新型教学组织形式和教学模式，为传统的在线教育教学带来新的变革。综上所述，基于元宇宙的在线教育教学将重新赋能在线教育教学，为传统在线教育教学提供新的学习范式、深度沉浸的学习过程，更为多样的互动方式、更为丰富的学习资源、更加智能的教育服务与体验，为传统在线教育教学注入新的动力，为其教学模式和评价方式的变革提供可能，给学生实现个性化学习和全面发展带来契机。基于此，文章首先介绍了元宇宙的内涵与特征，然后将着重探讨以下四个问题:(1)传统在线教育教学存在的问题;(2)基于元宇宙的在线教育教学解决上述问题的突破点;(3)基于元宇宙的在线教育教学面临的问题与挑战;(4)对基于元宇宙的在线教育教学的展望与建议。64二、基于元宇宙的在线教育教学的内涵与特征1.元宇宙的内涵元宇宙概念源于科幻小说雪崩，此书中描述的元宇宙是一个脱胎于现实世界，又与现实世界平行、相互影响，并且始终在线的虚拟世界。对于元宇宙的概念，目前尚没有明确、权威、统一的界定，不存在统一标准，不同研究机构、百科全书和学者有着不同见解。元宇宙发展研究报告 2 0 指出，元宇宙是整合多种新技术产生的下一代互联网应用和社会形态，具有时空拓展性、人机融生性、经济增值性。34 娄方园等认为，元宇宙是依托于多种信息技术生成现实世界的镜像 虚拟世界。5 维基百科认为元宇宙是一个聚焦于社交链接的 3D 虚拟世界之网络。6 陈刚和董浩宇认为，元宇宙是利用科技手段进行链接与创造的，与现实世界映射与交互的虚拟世界，具备新型社会体系的数字生活空间。7 张夏恒和李想认为，元宇宙不止是下一代互联网，也不是互联网发展的终极模式，其更是未来人类社会生活的一个方式或场域。在元宇宙场域下，虚拟世界与物理世界相互影响，最终弱化甚至模糊了虚拟世界与现实世界的界限，将成为人类未来生活方式的长久愿景。8 刘宏玉认为，元宇宙是被用来描述一个未来持久化和未中心化的在线三维虚拟环境。9 刘革平认为，元宇宙是一种虚拟与现实无缝链接、深度融合的数字世界，其能够产生超越现实世界的显著价值。10 蔡苏等认为元宇宙将为人类生存带来生存维度和人类感官维度的扩展。11 杨新涯等认为元宇宙是为用户提供沉浸式体验并鼓励用户进行内容生产的虚拟社会。12 华子荀和黄慕雄认为元宇宙是根据物理世界的样态而由人类创造的数字世界。13 综上所述，元宇宙是以多种成熟信息技术构建形成的既映射于、又独立于现实世界的虚拟世界，此世界中既有现实世界的数字化复制物，也有虚拟世界的创造物。2.元宇宙的特征对国内外关于元宇宙特征的研究文献进行梳理，挖掘出学者对于元宇宙特征的不同见解，结果如表 1 所示。表 1 中不同学者从不同角度和多种维度对元宇宙的特征进行了分析，将分析结果进行汇总后发现，元宇宙特征包含:(1)身份唯一性，以唯一的数字身份或虚拟化身份可随时随地登录元宇宙;(2)稳定性、永续性、实时性、安全性、可创造性，元宇宙可稳定安全永久运行，且跟现实世界保持同步，用户可以持续进行创造;(3)沉浸性，具备一个持久的、模拟的和沉浸的环境;(4)交互性，必须提供深度有效交互;(5)去中心化，元宇宙以去中心化的方式运营;(6)内容多样性，元宇宙应具备丰富的资源;(7)多元性，元宇宙必须具备自由、开放、灵活、完善的规则;(8)经济体系完善，应具备完善的经济体系;(9)文明，应具备一定的文化基础;(10)软硬件基础，元宇宙应具备保证其正常运维的软硬件基础设施;(11)虚实联动，元宇宙必须能与现实相连。综合上述研究可知，大多数研究认为元宇宙的特征必须包含:(1)交互性;(2)沉浸性;(3)内容多样性;(4)去中心化;(5)化身性;(6)经济系统;(7)文明。表 1梳理现有研究成果汇总的元宇宙特征文献元宇宙特征元宇宙:具身传播的场景想象14 oblox 认为元宇宙应该具备的八个关键特征:Identity(身份);Friends(朋友);Immer-sive(沉浸感);Low Friction(低延迟);Variety(多样性);Anywhere(随地);Economy(经济);Civility(文明)。元宇宙:是昙花一现，还是数字化生存的新栖居?15 著名分析师 Matthew Ball 认为元宇宙应该具备的六个特征:永续性;实时性;无准入限制;经济功能;可连接性;可创造性。打开教育的另一扇门 教育元宇宙的应用、挑战与展望16 交互性;沉浸性;多元性。学习元宇宙之内涵、机理、架构与应用研究 兼及虚拟化身的学习促进效果17 沉浸性:高拟真化环境与强烈的代入感;化身性:以数字身份或虚拟化身参与学习;特殊性:需应用心电、脑电等技术进行测评。“元宇宙社会”:话语之外的内在潜能与变革影响18 一个持久的、模拟的和沉浸的环境;为一套依托于网络集合的全面数字化媒介系统;有机的、互联的、稳定的、循环的数字集合;一个可供性更高的且包括算力、云、通信、能源在内的基础设施。教育元宇宙的应用潜力与典型场景探析19 虚拟重现;虚实融合;虚拟仿真;虚实联动。教育元宇宙:特征、机理及应用场景20 虚拟与现实全面交织;人类与机器全面协同;学校与社会全面联结。元宇宙+教育:未来虚实融生的教育发展新样态21 深度沉浸体验;具身社交网络;群体自由创造;社会生态文明;虚实融生共在。元宇宙视域下 的 用 户 信 息 行 为:框 架 与展望22 万物交互;虚实结合;去中心化。74续表文献元宇宙特征从虚 拟 现 实 到 元 宇 宙:在 线 教 育 的 新方向23 智能数字技术集合;虚实融合;线上和线下一体化关系;加深用户思维的表象化。教育元宇宙的教学场域架构、关键技术与实验研究24 视听性(Audio-Visual);交互性(Interactivity);持久性(Persistent);沉浸性(Immer-sive)。元宇宙是图书馆的未来吗?25 虚实结合的沉浸式体验;用户生产内容;完整的法律、经济和服务等社会体系;逐渐生长的文明;社交网络;新技术整合。全面剖析元宇宙基本特征26 使用要极其方便;沉浸式的体验;社交网络;经济系统;文明。元宇宙六大特征27 元宇宙的拓路人 Galan 总结了元宇宙的六大特性:Lore(世界观);Community(社群);eality(虚拟中的真实);Flow(心流);Civility(文明);Self-evolution(自我进化)。元宇宙存在的三大特征28 具备极佳的稳定性;具备完善的规则;不能与现实世界断联。“元 宇 宙”火 了，但 你 知 道 它 的 3 个 特点吗?29 元宇宙必须能永远存在，只要文明还存在;元宇宙必须去中心化;元宇宙必须能与现实相连。真正的元宇宙有哪些特征?30 经济系统稳定;虚拟身份认同强;强社交性;开放自由创作;沉浸式体验。元宇宙的八大特征，不太对?31 唯一身份;社交交友;沉浸式体验;快速体验;多种多样的内容;全球覆盖和全终端覆盖;虚拟经济与虚拟货币;安全性。元宇宙的特征32 Matthew Ball 认为元宇宙应具备的 4 个关键特征:虚实共存;经济成熟;交互性;去中心化。3.基于元宇宙的在线教育教学的内涵及特征基于元宇宙的在线教育教学即元宇宙在在线教育教学领域的应用，可以认为是从事在线教育教学活动的元宇宙。结合上述关于元宇宙的概念，文章认为基于元宇宙的教育教学是运用多种成熟的信息技术构建形成的既映射于、又独立于现实世界的虚拟世界。此虚拟教育教学世界作为新的教育教学形态，随时随地让教师、学生、教学管理等人员通过虚拟化身沉浸于基于元宇宙的教育教学中自主地创建、参与、组织、管理教学活动，自然地响应虚实世界的教学行为，突破教学过程中物理规律和地理空间的束缚，实现信息在虚实世界的双向传递。33 基于元宇宙的在线教育教学可通过虚实融合的教育教学环境与众多完善的技术与方法创新人才培养模式、提供多样化教育资源、构建多元化学习活动、开展智能化学习评价达成促进学习者智慧养成的目标。参考元宇宙的特征，结合教育教学领域特色，文章认为基于元宇宙的在线教育教学应具备以下特征:(1)交互性;(2)沉浸性;(3)内容多样性;(4)去中心化;(5)化身性。三、传统在线教育教学存在的问题1.关心、关怀缺失“人无德不立，育人的根本在于立德。”教育教学不光是传授学生知识和技能，更要注重学生品德的培养，而教会学生关心、关怀是教育的重要任务之一。当前的在线教育教学，学生只能面对屏幕，相互之间缺乏面对面教学的相遇感和交流感，正如唐汉卫在 在线教学存在的伦理问题与应对策略 一文中提到，“传统在线教学实施过程中学生经常是面对冰冷的显示器或没有表情的手机界面，教师面对的是毫无生气的直播设备，两者相互关心的条件、场景、氛围等着实难以形成”，34 关心、关怀形成条件的缺失，直接导致关心、关怀场域的形成，无法体现教育教学应有的关怀特质。2.互动质量有待提升在线教育教学过程教与学双方通过互动促进教育思想、理念、态度和方法互相融合，不断完善并帮助学生建构自己的知识体系，在此过程