元宇宙赋能在线教育的理性审视

张惠,胡钦晓

(曲阜师范大学 教育学院,山东 曲阜 273165)

2021年,中国元宇宙峰会召开,开启了元宇宙元年。从词源学上看,元宇宙包含前缀“Meta”(元,超越)和词根“verse”(源自universe,宇宙),取“超越现有宇宙”之义,即现实世界之外的超现实、虚拟化的世界。从技术层面看,元宇宙并不是一项新兴的技术,而是一系列现代化技术的综合集成,是已有的各种现代化信息技术集成而来的信息技术整体,具有1+1＞2的系统功效[1],互联网、5G、虚拟现实、增强现实、云计算、大数据、人工智能、区块链、可穿戴设备等新兴科学技术手段都被囊括其中,以支撑“元宇宙”这样一个宏大、超现实的数字空间的存在、运转与发展,使得元宇宙呈现出虚实相生、人机交互、高度沉浸、开放多元的特征。

人类文明发展的史实证明,每次科学技术的重大突破都会带来社会领域的深刻变革,影响人们的生产、生活与教育方式。石器工具制造与应用技能的发展催生了以“有组织的学习和必要的教育”为特征的第一次教育革命,农业技术的改良成为早期学校和大学诞生的物质前提,促成了以制度化教育为特征的第二次教育革命,印刷术的发展与普及推动了学科性质与学校性质的变化,引发了以大众化为特征的第三次教育革命,而今,人工智能、虚拟现实等技术的发展催生了第四次教育革命[2]。作为一系列现代化技术的综合集成的元宇宙,被称为“互联网发展历史上第三次技术革命”,也被学者引入教育研究与实践领域,有望赋能当下的在线教育,引领未来在线教育的新方向。基于此,元宇宙在教育领域应用的可行性成为研究者关注的热点,值得深入挖掘和分析。

一、元宇宙赋能在线教育的理论基点

1.元宇宙促发学习的具身认知和分布式认知

梅洛·庞蒂指出,“主体与世界是不可分离的,与之分离的不过是一个作为主体自身投射的世界”[3]。瓦雷拉等人继承并发展了他的观点,强调感知与运动过程、知觉与行为本质上与认知不可分离[4],并在其《具身心智:认知科学和人类经验》一书中对“具身性”(embodiment)进行了阐释,认为具身性不仅“包括身体作为活生生的、经验的结构,也包含身体作为认知机制的环境或语境”[5]。身体不是物体,而是一个处于特定时空和环境中的自然主体,与世界共存,是联系世界的重要手段[6]。个体的生理体验与心理状态是密不可分的,不仅身体的形态结构、感觉运动系统、神经系统和经历体验会影响到认知的形成与发展,大脑、身体与环境之间的交互也会对认知形成与发展产生影响[7]。认知不仅具有“具身性”,还体现出“分布式”的特征,杜威认为,“机体离不开环境。有了环境这个概念,把心理活动看作是孤立存在于真空中的个体活动是不可能的”。赫钦斯也强调,活动是通过功能系统的运作形成的,任务的完成需要人与技术工具之间的交互协调[8],“认知本质上就是一种文化过程”[9]。作为关注个体之间、媒介、环境、文化、社会以及时间之中的认知[10]的认知理论,分布性认知理论以系统论的观点考量认知现象,强调系统各要素的相互联系以及对认知活动的整体影响,认为认知不仅存在于个体内部,还存在于个体之间、个体与系统要素之间以及社会文化环境与认知过程之间,包含与学习有关的资源、环境、工具以及不同学习者之间的交互,是一种囊括所有参与认知的事物的分析单元[11]。基于此,认知活动具有系统性、全局性、环境根植性与分布性[12],要有效发展学习者的认知活动,提升其认知的理解水平,需要为其创设丰富的认知情境,提供多样的感官刺激,调动具身认知与分布式认知。

当下的在线教育虽然更少地受制于时间与地域局限,表现出更强的灵活性和适应性,但其很大程度上只是教师讲授“阵地”的转移,呈现教学内容的方式仍以教师讲授为主,辅之以一定的声音、录像、动画等多媒体演示,学习者的身体感官参与有限,不能有效促发具身认知(embodied cognition),且学习者与学习资料之间的交互形式匮乏、频次较低,分布式认知未能得到良好的体现。元宇宙赋能的在线教育能够利用数字孪生、虚拟现实、增强现实等技术手段创设刺激丰富、具身性强、可观可感的学习情境,保证学习情境的客观真实、课堂互动的深入有效以及实验情境的具象感性[13],实现虚拟空间与现实社会共生共通,让学习者仿若置身真实的社会文化时空,同时借助可穿戴智能设备进行“实境操作”,充分调动学习者的身体感觉运动系统,激发其丰富的生理和心理体验,以实现学习者与学习情境的高水平具身动态交互,达到更好的认知效果。

2.元宇宙促进学习者在情境中展开深度学习

1976年,瑞典学者马顿(Marton F.)和萨乔(Saljo R.)研究发现,同一班级、相同教师教出的学生之所以表现出不同的学习结果,取决于他们采用“深度”还是“浅层”学习方法[14]。而是否采用深度学习方法受学生主观教学感知、情绪感知和共同体感知的影响[15],是学习者与他所处情境交互作用的产物,具有个性化、建构性的特征[16]。由此可知,情境是深度学习的一个关键要素,学习者利用活动与情境的交互作用获得知识,同时成为某一共同体的成员,并于此共同体中逐渐适应、不断进步[17]。情境学习理论基于学习者与情境交互作用的立场,反对学习者与情境分离的观点,强调知识与情境不可分离,是学习者基于特定情境主动建构起来的、与情境相互作用的产物,是文化适应的过程[18]。传统在线教育多是技术和工具取向的,被视为传统线下教育在教学技术、策略、方法上的革新,着眼于可观测的教学技巧、高熟练度的信息技术能力、操作性强的教学设计与程序化的教学模式,在真实社会情景、师生情感交流与共同体构建上不尽如人意,难以有效调动学生的主观教学感知。

元宇宙能够实现对真实社会情境的问题性转化与虚拟化构建,依据学习任务构建包含复杂问题的虚拟学习情境,创设师生互动多样、同伴协作有效、趣味盎然的活动单元。在虚拟的学习情境中,为学习者提供一定的学习支持与策略向导,允许不同学习者在同一任务情境中结成“学伴”,形成师生/生生合作的“共同体”。学习者获得更多与教师、同伴交流合作的机会,有助于保持积极的情绪体验,强化在学习中的情绪感知和共同体感知,进而激发学习者采取深度学习策略,积极进行探索、尝试,主动参与、积极思考、自主建构知识体系,发展批判思维、迁移思维等高阶思维,建构起情景化、主体性、用于问题解决的知识体系,完成学习任务。

3.元宇宙构建有助于沉浸学习的空间

沉浸是心理学领域对于一种心理状态的描述,由美国心理学家米哈里(Mihalyi Csiksczentmihalyi)率先提出。当个体全身心地投入某种活动,注意力高度集中,排除周围环境其他因素影响,完全过滤掉所有不相关的感觉,达到状态就是沉浸[19]。当学习者自由开放地参与到学习活动中,且学习活动的挑战性与他自身的技能水平相当时,便会呈现积极的心理状态(即沉浸),这种沉浸状态能够有效提升学习效果。也有学者将这种沉浸状态称为“心流状态”,是基于沉浸式设备所实现的“境身合一”状态[20]。沉浸理论源于心理学,目前被广泛应用于教育领域,学者将沉浸理论应用于教学模式改革、教学设计创新以及提升学生学习参与的相关研究。

当下的在线教育主要是出于将传统课堂投射到互联网平台的角度考虑,线上平台的作用在很大程度上是进行学习资源的投放,关注点在于形式而非内容,更非增强交互性或学生的沉浸体验,因此在线教育的实时交互和课程体验并不能形成与传统线下课堂相比拟的在场感和沉浸感。而元宇宙情境下的虚拟现实交互感更强,沉浸体验更突出,这对于在线教育的教学方法、互动模式、教学反馈和评价方式等都有重要应用价值。

4.元宇宙融合人脑与机器脑的交互学习

脑是人体最复杂的器官,神经系统的最高级部分,大约有1000亿个神经元,且神经元之间通过错综复杂的突触进行信息沟通和联系,一直是人类认知的“黑匣子”,有诸多未解之谜。脑科学可谓当下最顶尖、最难以攻克的研究领域之一,涉及对人类的感知、记忆、情绪和认知发展等本质与规律的探究,研究脑的生理构造与功能,探究脑信息处理、数据计算、生理情感调控等神经机制与物质基础。研究者利用现代技术手段动态监测、记录教学活动中教师、学生的大脑活动,能够监控教学过程、预测教学效果、识别教学影响因素[21]。脑科学蓬勃发展,并与心理、计算机、人工智能等其他学科领域交叉融合,催生了类脑研究的发展,类脑(cybernetic brain)研究期望参照人脑的信息处理方式,模拟大脑的工作机制,建造可媲美人脑的虚拟机器脑,并在此基础上进行脑机交互,构建虚拟机器脑与原生生物脑智能融合的“超级大脑”,实现“脑机合一”的理想状态[22],为未来在线教育的发展开辟了崭新的发展愿景。

元宇宙作为一个平行于真实世界且又独立于真实世界的虚实融生的数字化空间,需要强大的计算能力、人机交互技术加持,脑科学与类脑研究的发展、虚拟机器脑的出现、脑机接口技术的进展使得个体能够在元宇宙中深度沉浸、跨地域活动、超现实创造,而实现人脑与机器脑交互共进,无疑是教育与学习领域的一大突破。

二、元宇宙赋能在线教育的现实可能

1.更新在线教育的技术手段

相比传统线下教育,在线教育利用互联网和电子通讯设备,能够在网络平台开展实时直播教学或录制教学视频以进行面向更大群体的可重复性课程教学,具有运行成本低、地域覆盖广、时空限制少等优势,使得课堂教学表现出更大的灵活性和适应性,但是,在线教育也一直被诟病受限于网络环境、技术平台、电子设备的便捷性与稳定性,同时存在师生交互差、团队合作少等问题。

元宇宙是包含互联网、5G、云计算、大数据、虚拟现实、人工智能、区块链、数字孪生技术等众多高新技术的综合集成。互联网和5G 技术能够突破通信屏障,为未来的在线教育提供高速率、低延迟、强连接、低能耗的网络服务环境;云计算和大数据技术可以集合世界范围内的计算能力,采集世界范围内的物化数据,创建一个可观察、可计算、可预测的数据化世界[23],利用数据云、资源云和服务云,将元宇宙中的数据与用户进行迅速、精准传输与对接,有助于实现元宇宙在线教育的个性化、多元化和精准化服务;虚拟现实技术和人工智能技能可以创设虚实融合学习环境,利用可穿戴的智能工具或传感器设备使学习者在虚拟学习环境中进行具身学习,获得更强的沉浸体验,发展高阶思维能力;区块链作为高保性、可追溯、全程留痕和公开透明的数据结构,能够确保教学过程中所产生数据信息的完整性和安全性,有助于元宇宙学习环境中的成果、学分与能力认证[24]。技术是在线教育发展的重要支撑,席卷全球的新冠肺炎疫情促使传统课堂被迫转为线上教学,后疫情时代的在线教育俨然成为覆盖全国各学段、各地域的教育新常态,技术之于在线教育的重要性更加凸显。

2.拓展在线教育的学习场域

元宇宙能够创设出超现实的虚拟化数字空间,提供与真实学习环境相差无几的虚拟学习环境,开发全景式学习场域,利用数字孪生、物联网、脑机接口以及可穿戴智能设备等技术为教师的教学过程和学生的学习过程提供场景、技术、交互等全面支持,解决传统在线教育学习过程的时空局限、学习资源失真、学习空间分散、感官调动不足等问题,实现情景化具身沉浸学习、跨地域的深度参与学习、无障碍的共同体协作学习、个性多元的创新学习。

正如当下的在线教育需要依托Coursera、Udacity、ed X、中国大学MOOC、学堂在线等学习平台一样,元宇宙若要应用于教育领域,拓展全新的学习场域,也需要建立自己的“元宇宙平台”。这个平台应包括元宇宙高效运行的所有基础设施,包括构造元宇宙的物理设备(网络设备、计算机设备、可穿戴设备、交互设备等)、构建元宇宙的软件系统(数据系统、计算系统、VR 系统、任务操作系统、生物信息采集系统等)、适宜的基础运行环境(5G 网络环境、操作场地等)、可操作的虚拟学习空间(虚拟化学习情境、个性化的学习任务、精准化的学业指导、多维度的成绩评价等)。在元宇宙搭建的全新学习场域中,不仅可以实现资源共享、在线讲授与课程考核,更是为开展教学实践突破了时空、设备、成本等多方局限,开辟了全新的实践活动场域,既可以执行线上与线下结合、虚拟与现实共生的混合式教学,也可独立完成教学活动,打破了课堂壁垒,拓展了在线教育的应用场域,使得教学活动拥有了更自由的比例设置、更灵活的技术手段和更多元的操作可能[25]。全新的学习场域使得教育活动从传统课堂延展开来,学习者可以在真实或虚拟的场景中开展学习活动,学习的时间、地点和进程都更加多元化、个性化。

3.创生虚实交互的学习模式

每次科学技术的进步都会促进学习方式的转变和学习模式的创新,现代通讯技术和互联网催生了在线教育的蓬勃发展,人工智能技术加强了学生学习的精准化、拟真化,虚拟现实技术让学生学习趋向高沉浸、高交互,数字孪生技术为教育虚实一体化提供了资源样态,支撑云端、远端、身边的孪生体相互交融[26]。元宇宙在本质是一种网络集合,指向一个交互的、沉浸的、复合的、协作的虚拟空间,具有低成本、自由配置和高沉浸的特征[27]。元宇宙催生了一个基于计算机的人机交互和人机协作的新兴领域[28],通过创生虚实交互的学习模式,借助知识图谱、深度学习算法等技术手段为学习者量身定制学习计划、创设学习情境,能够激发学习者的学习动机,提高学习参与度,为当下在线教育的变革提供了崭新的发展视角和强大的技术支持。

数字孪生技术能够构造真实个体的动态孪生体(即与真实自我相对应的元宇宙中的“我”),XR、VR 技术能够保证虚拟情境的强交互性和高仿真性,而5G 技术的加持,可以使得虚拟学习情境有更高的传输速率,更低的时空延迟,智能生物数据采集技术不仅能够实时捕获和识别学习者的语言动作、面部表情、身体姿态、手势等外显的课堂行为数据,还能够借助传感设备采集到学习者的心率、脑电、皮肤电等内隐的生理数据,推断学习者的情绪情感、认知提升、高阶思维等发展情况[29],对学习者的学习状态进行全程监控、动态分析、实时反馈和危机预警,能够有效提升学习者的学习积极性与投入度,使学习者获得更高的沉浸体验。元宇宙的高仿真、高沉浸体验、自由创造以及灵活操控、具身社交等特征能够助力教师与学生进行跨越时空的验证性学习、跨时空深度协作发现式学习,形成虚实融生和跨界探索的学习模式,最终实现以现实物理世界为核心的虚拟文明与现实文明共在的未来教育形态[30]。元宇宙作为一种未来的学习模式,其内在机理、活动设计于传统在线教育而言均是颠覆性的变革,必然会凸显出其独特的价值,释放崭新的活力。

4.深化在线教育的学习体验

传统在线教育为学习者提供的学习资源主要是文字、图片、视频、有限的实物等,难以支撑学习者的自我探索或群体探索,存在诸如交互性弱、可操作性差、反馈信息缺失、时空跨越性受限以及决策支持不足等问题。元宇宙赋能的在线教育虚拟学习环境中,学习场景生动逼真,声图文并茂,能够呈现多重感官刺激、动态实时人机交互,带来轻松愉悦的生理体验与情绪感受,提升学习者的具身感与沉浸感。学习者借助软硬件基础设施、智能穿戴设备、脑机接口以及人机交互等技术,能够冲破时空限制,随时进出学习环境,创造性地开展学习活动、群体交互,在虚拟的环境中进行高仿真的实践活动,利用元宇宙的群体创造功能进行反思观察与行动应用。

元宇宙的数据孪生、虚拟现实等技术可以保证虚拟学习环境中物体可探索、工具可操控、数据全周期监控,通过智能合成问题的方式为学生创建问题解决学习环境,提供可供自我抑或群体探索的学习资源,促进学习者独立思考、自行探索,也可以利用大数据、人工智能以及自适应学习等技术对学习者进行学情判断、水平评估,量身打造多样化方案,与元宇宙中的“智慧学伴”进行问题解决方案的持续协作探索,直至获得问题解决的最佳方案。

三、元宇宙赋能在线教育的理性审视

1.规训虚拟世界的数据伦理

元宇宙是人机交互的全面数字化形态,教育教学的资源共享、实施、评价都依据数据展开、以数据的形态运行、存储,元宇宙的教师与学生个体也都是以“虚拟我”的数字符号形式存在,个体的学习轨迹、学习表现、学习成果乃至学习过程中的脑电、皮肤电等生理、情绪反应被全程监测、记录、存储,不仅如此,各类数据彼此印证、互相补充,能够再现个体的学习和生活全景,形成使个人隐私无所遁形的“数据监控”[31]。如此看来,数据的获取、应用、存储等都需要伦理规训,需要形成强制性的隐私保护契约。

中国工程院院士、系统工程专家沈昌祥在2021年元宇宙产业论坛上提到,“元宇宙确实是下一代网络空间,而安全又是网络空间的头等大事”。网络空间安全的头等大事,当属数据安全,学习者隐私的保护。美国出于资源共享、促进个性化学习的目的,曾设立K12 学生数据存储机构in Bloom,却遭到家长的坚决抵制,因其系统能够从美国学校数据库中提取的数据不仅包括学生姓名、家庭住址、考核和考勤,也包含诸如家庭经济状况、残疾与否和社保账号等敏感数据,而这些数据一旦被泄露,就会对个人隐私、尊严造成极大伤害[32]。失去数据支撑的元宇宙,难以保证在线教育的规模化运行与个性化定制;没有伦理规训的元宇宙,则容易引发学习者隐私泄露、学习行为不端、学历资格造假、损害教育公平等潜在的伦理风险。

规训元宇宙这一宏大虚拟世界的数据伦理,一方面需要政府自上而下推动建立健全伦理规范,以法规的形式确立基本的虚拟世界运行规则、个体行为准则、数据保密原则;另一方面需要借助智能化的、安全可信的技术原理,构建“访问+认证”“运行+保护”并行的技术体系结构,保证元宇宙世界可信、可控、可管,推动现实世界与数字世界和谐共进。

2.厘清虚拟与现实世界的交往边界

元宇宙拓展了在线教育的学习场域与交往边界,打造了超现实的虚拟世界,学习者进入虚拟学习情境,会遇到形形色色类似NPC(non-player character,电子游戏中的角色)的“人物”,这些“人物”可能以教师或同伴的身份出现,与学习者协作完成某项任务或解决某个问题,且高仿真、高沉浸的环境会让学习者产生高度具身感,存在“虚拟成瘾”“虚实不分”的风险。

在现实世界中,人们一方面要遵从自然规律,另一方面要遵守强制性的法律法规和约定俗成的伦理道德规范,生活在有规训、强约束的自由中。在虚拟世界中,人们以虚拟的身份进入,跨越时空局限,消弭阶层种族,摆脱“熟人压力”,是一种无拘无束、挥洒自如的完全自由。这种自由自在的虚拟生活,让人不得不思考,学习者会不会如沉迷网络社交与游戏的年轻人那般沉溺于元宇宙不可自拔,如网络成瘾般“虚拟成瘾”。

元宇宙并非“教育的伊甸园”,也非“数字的乌托邦”[33],不可能替代现实世界,而是对现实世界的映射补充和预测反思,无论虚拟学习环境如何逼真、如何智能,都是基于现实世界的真实需要,是为弥补现实教学的讲授、认知、实践、转化应用的局限而开发构建的,最终落脚点都是为了更好地适应、改造现实世界;无论虚拟学习如何具身交互、如何高度沉浸,都离不开教师的引导,教师应做好虚拟世界与现实世界的“摆渡人”,对学习者展开积极、充分的引导,使他们正确认识虚拟与现实,理清虚拟与现实世界的界限,避免出现虚实不分、“虚拟成瘾”等问题。

3.追寻在线教育的德性复归

教育起源于生产生活,在生存环境恶劣、物质资源匮乏的原始社会,其主要功用是传授经验、发展技能,即使在当代,功利性的教育价值取向也是普遍存在的。元宇宙的技术化、数字化和智能化特征,为在线教育带来新发展方向、新转型机遇的同时,也加剧了未来在线教育的不确定性和挑战性,加剧了在线教育忽略教育本质、德性价值而深陷功利主义和技术主义泥潭的风险。

杜威曾说,“教育上合乎需要的一切目的和价值,它们自身就是合乎道德的”[34],金生鈜教授也曾在《规训与教化》中遗憾地表示“现代性的教育重视的是生活娱乐化的能力,而不是生活的内容和生活目的,过一种道德的生活和做一个有德性的人,实质上并不在现代性的教育的视野之内”。即便元宇宙有逻辑严密的算法、充足可靠的数据、高端智能的技术,也无法燃起学习者的“生命和精神之火”[35],无法为学习者提供情感支持,甚至因过度技术化、数字化带来情感荒芜,更无法培养人性、发展德性。而从本质上来说,教育是一种育“人”活动、一项需要竭诚付出的德性事业,其价值旨归在于“对精神的守望和援助”[36]。无论技术如何炫酷,都不能脱离教育的育人本质,元宇宙从理论到现实需要有教育德性的约束。

好的教学饱含价值承诺,内蕴道德维度[37],不仅要探寻知识经验,更要育人弘德,涵养美好的品性,形塑高贵的灵魂。超越教育功利主义的价值取向,追寻德性复归,需要跳出“教育”的功用范畴,分析“元教育”的哲学理性;重新审视教育的工具性价值和本体性价值,意识到当下过于强调教育的工具性、功利性,而导致的对教育德性的遮蔽;重构基于“育人”而非“育分”教育的结构、功能、内涵和评价,重申教育的德性基础、价值观念,规避教育的功利性竞争与炫技式展演,冲破技术工具理性专制的牢笼,真正释放教育丰富人性、培育德性、发展理性[38]的育人本质。

结语

元宇宙是技术与社会高度发展的产物,元宇宙赋能的在线教育超越了技术的工具属性,智能化的学习技术、超现实的学习场域、虚实交互的学习模式、高沉浸的学习体验能够在更深层次上赋能人和社会的未来发展。我们也应清醒地认识到:虚拟只是手段和工具,教育是实实在在的现实的育人工程,不是虚拟的镜花水月;元宇宙只是技术,立德树人才是教育的根本,技术的研究与应用是为了更好地服务教育的育人目标。技术发展固然可喜,技术滥用确需警惕,元宇宙为在线教育带来崭新发展机遇的同时也内隐诸多“数据监控”“虚拟成瘾”等潜在风险,只有强化人的价值判断和道德伦理,把科技力量控制在道德范围内,规避技术应用可能带来的潜在风险,保证技术赋能下教育教学价值取向公平、合理,才能用好元宇宙这柄“达摩克利斯之剑”,摆脱技术主义的桎梏,实现教育的良性发展和价值旨归。