从虚拟现实到元宇宙：双减教育的新方向

杨东润 詹蕾 李莎

随着信息时代的不断发展，中国教育方式的发展也受到了较大的影响。“双减”政策于2021年7月发布实施以来，全国1.56亿义务教育在校学生的教育生活状态发生了明显改变。这次改革的目的是让学生从应试教育走向素质教育。双减政策下无论是家长、学生，或是老师都存在众多困惑，由于政策的目的是减负，家长会认为孩子学不到知识，随着教育机构的关停，孩子们辅导和扩展的渠道减少，导致众多家长产生了焦虑，老师由于增加了课后托管等一系列的教学任务，也不能很好地对每一个孩子进行学习上的指导。

中国教育学会名誉会长顾明远对“双减政策”解释到，政策目的是解决培养什么样的人，怎么培养人这个问题。那么双减减什么呢？主要是减课外的作业，所以减的是学生的课业负担。减少了课业负担以后，能够让学生多参加一些自己喜欢感兴趣的活动，发挥他们潜在的能力和特长，这将有利于学生们德、智、体、美、劳的全面发展，有利于素质教育的提高。

在2021年11月6日第四届“世界教育前沿论坛”开幕式上，全国政协常务委员兼副秘书长、民进中央副主席朱永新作了题为《教育前沿统观》的演讲。朱永新谈道：“元宇宙的出现，将会为教育带来新的想象空间。”他认为，人类的教育正处在一个大变革前沿。受疫情和世界格局的变化影响，学习方式等也随之发生改变，对世界教育格局和中国教育的未来发展会产生非常重要的影响。他强调，虽然世界在变化，但不可能从根本上改变全球化的大趋势，更改变不了中国人为建立人类命运共同体继续努力的决心。

一、元宇宙

1.1元宇宙概念

元宇宙这一概念，最早出现在1992年由美国科幻小说作家尼尔·斯蒂芬森出版的小说《雪崩》中。它的英文由Meta（超越）+Universe（宇宙）两部分组成。根据维基百科的解释，元宇宙被定义为“一个集体虚拟共享空间，由虚拟增强的物理现实和物理持久的虚拟空间融合而创造，包括所有虚拟世界、增强现实和互联网的总和。

目前，互联网社区对于“超宇宙”的共识是，它是一个由互联网演变而来的实时网络世界，是一个由许多线上和线下平台组成的新的经济、社会和文明体系。它平行于现实世界，却有一套相似的运作规则，人们在那个世界里有分身，可以娱乐、交易、生活。

1.2教育元宇宙

元宇宙教育的概念可以很好地解决师生与家长间的困惑，元宇宙在教育领域的优势可以生动地展现虚拟实验室，使得学生学习历史地理身临其境，让同学在课余之外自主选择自己感兴趣的内容进行深入了解，而不是填鸭式的应试教育。以大数据人工智能技术作为导引的教育模式、教育的改良与创新成为因材施教的一把钥匙，知识的传播场景更加沉浸化，学生学习与探索知识的体验得到提升，受教育者的主观能动性和自主意识更加成为学习的动力。当学生沉浸在虚拟世界带来的“真实感”中，更加能够让中小学生增加自主学习的兴趣，使得传统学习的传者本位转变为受者本位。

教育元宇宙可以理解为元宇宙中的教育应用。它为教师、学生、管理者和其他人员相关者创造了数字身份，在虚拟世界中打开了正式和非正式的教学场所，使得师生在虚拟教学场所进行互动。从教育哲学的角度看，元宇宙最突出的赋能优势是为师生创造沉浸式的教学交互场。教育元宇宙的范围突破了物理世界的局限，通过网络教学空间创造了一个新的虚拟教育世界，使教师和学生在物理世界和虚拟世界中同时满足真实和虚拟教学的需要。从本质上讲，二者是相互影响、相互联系、共同发展的。然而，教育元宇宙中的虚拟世界不是物理世界的机械翻版，而是物理世界的再发展。它的优点是可以补充物理世界的缺点，甚至在某些维度上超越物理世界的局限。

1.3教育元宇宙特征

1.3.1去中心化

在元宇宙的概念中，存在去“中心化”的说法，一般认为通过5G传输、云计算技术可以为大规模用户同时在线作为支撑，提升数字世界的可进入性。这里的去“中心化”更多的是利用区块链技术，比如在游戏中涉及到土地的买卖。现实生活中房屋的不动产登记，利用区块链技术也能非常方便地完成在线登记和受理。

1.3.2时空拓展性

在教育元宇宙中，学生可以打破空间局限，进入各种场景、时代，使得知识有更好的体验和效果，抽象的知識和遥远的历史变得更加立体。

1.3.3沉浸感

使用者能够沉浸在元宇宙的体验当中，忽略其他的一切，增加学习的乐趣，目前新东方已入局儿童剧本杀教育模式，预示着教育元宇宙的到来。

二、虚拟现实技术、5G时代的到来，元宇宙+教育的强大工具

自2016年起，虚拟现实技术被人们所熟知，这一年被称为“VR元年”。5G技术采用一个信号基站对应一个用户的方式，有着更快的传输速率和更大的容量。在5G环境中，怎样使VR视频的沉浸感更加清晰地表现出来成为目前科学界的主流，以VR全景视频业务为代表的新媒体形式构成未来“5G+VR视频”业务核心。

“元宇宙的到来将重塑未来的教育方式，而VR、AR等技术将会是打造“元宇宙+教育”的强大工具。”马克·扎克伯格如是说。不妨想象，在“元宇宙+教育”的全新教学环境中，学生戴上VR眼镜和耳机，就能即刻‘穿越’到虚拟教学空间中，身临其境地接触现实世界不常观察到的立体教学模型，比如行星运动轨迹、建筑内部结构、人体器官等。

当前，以VR、AR等技术为主构造的虚拟教学空间已经在实际教学中实践与运用。在美国，游戏公司Roblox创立了一项1000万美元的资金项目，专门用于打造3D多人互动式教学空间。

2.1元宇宙应用场景

长时间以来，这个元宇宙的概念还只是停留在小说、电影中，但在2020年，科技界和资本圈开始认真思考，如何将这个所谓的“新世界”搬进现实。思考的契机是2020年的新冠疫情。新冠疫情，让在游戏或是虚拟软件中进行日常会议变成了可以实现的现实。关于一种虚拟会议，最著名的是2020年5月，加州大学伯克利分校毕业生们因为疫情无法在去年春天参加正常的毕业典礼。100多位学生想到一个颇有创意的解决方案——他们花了两个月时间，在沙盒游戏《我的世界》中重建了校园，包括上百栋重要的建筑，学校的老师、学生，校友们也化身成了方头方脑的样子。虽然使用虚拟的游戏界面，但是许多细节又无比真实：涌入体育场的卡通人物，在屏幕之外都能对应到真实的学生，发言致辞的也是现实中的伯克利分校校长，每个学生在游戏中把帽子抛向了高空。

2.2教育元宇宙实验应用

作为未来元宇宙时间和相关研究的试验田，香港中文大学（深圳）蔡玮教授采用联盟链FISCO-BCOS作为底层区块链架构，建立了首个校园元宇宙模型——CUHKSZ Metaverse。此平台为学校的同学构建一个虚拟的交流平台，主要目的是通过三维校园模型+交互解谜娱乐的方式向新生和家长介绍学校。此平台的框架来源于2020年香港中文大学（深圳）人云系统实验室设立《港中深新手村》项目，以体素风再现的3D校园为舞台，玩家将扮演一名初来乍到的大一新生，在探索校园、与NPC交流、完成任务时，体验大学的学习与生活。任务形式和内容多种多样，既有聆听来自校长和院长的迎新寄语，也有考验眼力的拍照任务，还有让玩家手指抽筋的跑酷挑战，更能知悉妙趣横生的校园轶事，通过角色扮演体验新生在香港中文大学（深圳）的学习和生活。

近期Twitter前印度负责人创办教育元宇宙平台InvactMetaversity，这是一家为全球学生提供沉浸式学习体验的教育科技公司，融合了传统教育与元宇宙的特点，将3D体验带进教育服务，使得学生不管身处于何地都可以与老师沉浸互动学习。

三、元宇宙+教育，重新定义传统教育

以VR、AR等技术为主构建而成的交互式教学模式，既像是一种大型游戏，让学生体会到虚拟空间的真实感，也能体会到寓教于乐的娱乐效果。例如AR技术最常运用于儿童早教领域，由新技术打造的元宇宙虚拟空间与教育相结合，能够激发儿童的好奇心、想象力与创造力以及学习潜能。又例如VR、MR等技术更适合满足职业性、场景化的教育需求，比如通过虚拟教学场景直观而形象地展现驾驶操作等。教育元宇宙概念中加入智能教学助手能更好地帮助学生的成长，也能让老师准确制定教学计划。随着元宇宙与教育的深度融合，在不久后，教育行业将出现更多技术开发人员与创意设计人员打造全新的教学环境。

3.1教育模式的变化

“元宇宙+教育”除了能够带来寓教于乐的效果之外，此模式还将会改变中小学教育和教学工作者的传统方式。中国互联网协会副秘书长宋茂恩认为元宇宙与教育的融合将从三个方面赋能教育，即可以在教育场景克服时空的局限，传授者与学习者可以在开发者的支持下进行更加深入便捷的互动，实现更加充分的“教学相长”，可以通过数字技术优势有效降低教育教学成本，改善教育资源不均衡，促进教育均等。

在过去，在校教育是由现实中一位真正的讲师对有限数量的学生群体进行实时授课，讲座授课形式极为单一。如今，一个讲师可以同时面向真实的学生听众和网络上虚拟的用户账号进行讲课。在元宇宙中，曾经单一形式的课程，可以演化为多种数字化格式的课程形式。此外，在元宇宙中，学生还可以学习来自世界各地的其他课程，现实世界的学者将化身为元宇宙的教育者，与开发者一起为学生量身定制新型教学模式。学生不再受限于单一的实体院校，而是涌向资源无限的元宇宙教学平台。

3.2.1人机交互VR、AR、AI

所谓沉浸技术，包括模拟产生一个虚拟世界，为用户提供感官模拟体验的虚拟现实技术（VR），通过计算机生成的虚拟信息和对象叠加在现实世界中，被人类感官所感知的增强现实技术（AR），以及将真实世界和虚拟世界混合在一起，产生新的可视化环境的混合现实技术（MR），这些沉浸技术可统称为扩展现实技术（XR），即通过计算机技术和可穿戴设备产生的一个真实与虚拟组合的、可人机交互的环境。

3.2.2基础设施5G

网络基础设施的升级（5G商用、6G研发）带来了移动通信网络性能的飞跃——高速率、低时延和大连接，将为新兴的沉浸技术提供更好的体验。

3.2.3空间计算、3D引擎、GIS、数字孪生

GIS主要是空间相关的技术，通过地图的形式展现空间位置和空间数据，数字孪生是通过地理数据、空间参考，允许人们在真实世界和数字世界之间进行移动。

3.3元宇宙教育新模式下存在的相关问题及展望

教育元宇宙雖然为双减政策下的教育提供了新方向，但是也还有很多实际问题需要研究解决，首先是使用人群的便捷性，进入虚拟空间或者参与到虚拟环境中需要设备的支持，要考虑到设备的普及性，另一方面则是硬件设备还不够便携，因此在后期的设备技术开发中，研发者应该更多的考虑设备的轻便;其次是预防学生沉迷的行为，因为虚拟空间所具有的沉浸性和游戏感，会使学生沉迷其中，学生处于生长发育阶段，长时间面对电子产品和虚拟世界，会对其眼睛与身体造成损害，并且中小学的学生年龄尚小，长时间处于虚拟环境也会使其对现实空间的认知产生影响，这需要从教育开发进行顶层设计研究;最后是使用者的隐私安全问题，进入虚拟世界，使用者不可避免地要与外界发生各种各样的联系。同时，元宇宙场景需要满足个体对智能感知的更高需求，因而对个人工作和生活相关数据的收集规模将呈指数级增加，这一过程会涉及大量的个人隐私和信息。有些不法分子则会通过网络漏洞损害或窃取信息，因此加大数据安全治理力度也是教育元宇宙的重要课题。

5G/6G网络、人工智能、大数据、物联网、云计算、VR/AR/MR、数字孪生、区块链乃至脑机接口技术近年来都有了飞速发展，为教育元宇宙的实现奠定了坚实的技术基础，使得构造教育元宇宙的基本技术已逐渐成熟。教育元宇宙的概念在教育场景方面可以克服时空的局限性;在传授者与学习者方面，通过教育元宇宙平台进行高互动性和体验性的场景学习，学生可以通过全景场景视频进入各个时代学习历史，也可以近距离观察火山与宇宙星空，传统教育主要是通过课本和教学视频完成在元宇宙中课件的形式，可以让学生大胆尝试去虚拟空间的真实场景中切身感受，使得学习资源更加立体，教育者可以与开发者共同开发新型教学模式，而学习者也可以获取丰富的学习资源;最后在多元空间与无限资源之下，有效解决教育资源分配不均衡的问题，促进教育平等。

（杨东润，江苏大学艺术学院副教授，研究生导师，数字媒体与动画系主任，主要研究方向：IP设计策划与数字内容传播。詹蕾，江苏大学艺术学院21级在读研究生，艺术设计专业，研究方向数字化艺术设计。）

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