从游戏化学习到学习元宇宙：沉浸式学习新框架与实践要义*

张文超 袁 磊，2 闫若 远 航

（1.广西师范大学 教育学部；2.广西教育信息化发展研究中心；3.广西师范大学 体育与健康学院，广西桂林 541004）

一、引言

21世纪初诞生的虚拟游戏“第二人生”（Second Life），营造了一个可以沉浸体验虚拟人生的虚拟世界，向世人展示了在虚拟世界中生活、工作与学习的可能性。之后，基于数字游戏的游戏化学习研究大量涌现。在这一过程中，因数字游戏能够提供沉浸体验感，成为沉浸及相关理论探索的实践场域。自此，虚拟空间中的沉浸式学习日益受到人们的关注，如今已经成为国内外学习研究的热点之一。进入元宇宙时代，沉浸式学习已逐渐成为一种常态化的学习方式。然而，现有的沉浸式学习研究大多拘泥于原有的游戏化学习，还很少从学习元宇宙（Learning Metaverse）的场域来审视与探索。在学习元宇宙新场域中，如何设计、应用沉浸式元素，沉浸式学习与学习元宇宙的有效结合等，成为一个值得探讨的前沿课题。

学习科学理论视角下的学习元宇宙与沉浸式学习，具有很多契合之处。学习元宇宙是以学习者为中心，为沉浸式学习体验活动提供常态化、高沉浸感的虚实交流空间，能够助力学习者激活动机、唤醒情绪，进行心流体验、交互性学习，从而实现知识理解与认知迁移的学习过程。学习元宇宙中的沉浸式学习，将成为以半数字人或数字人为代表的学习者适应未来虚实共生世界的一种崭新学习方式，并为构建虚实共生的未来学习形态提供新的可能。

为此，本文聚焦于沉浸式学习，在梳理从游戏化学习到学习元宇宙发展脉络的基础上，探索了学习元宇宙赋能沉浸式学习的形式，提炼了其中沉浸式学习的特征，进而构建了学习元宇宙视域下的沉浸式学习框架。最后，探讨了这一新框架在游戏化学习、跨学科学习、非正式学习等教与学实践中的应用。以期为支持未来高度数字化、网络化与虚实共融学习元宇宙中的沉浸式学习，提供一定的参考。

二、相关研究概述

（一）游戏化学习与发展的四个阶段

游戏化学习是指游戏化体验方式与游戏化机制在学习过程中的应用，萌芽于20世纪70年代。早在1970年，阿布特（Abt，1970）在《严肃游戏》一书中，便提出了“游戏是有效的教学和培训方法”的观点。自那时起，一部分学者开始关注视频游戏的教育价值，研究游戏如何激发学习者的学习动机，并试图将游戏应用于教学。但此阶段的研究除了关注动机之外，人们对模拟游戏及其教育价值的理解，尚十分模糊。

自20世纪80年代起，随着电子游戏开始出现，游戏化学习进入平稳的发展期。兰德尔（Randel，et al.，1992）发表了第一篇关于游戏有效性的文献综述，梳理了有关电子游戏和非电子游戏在内的68 个研究，指出在数学和语言艺术学习中，通过玩游戏往往更有效。到20世纪90年代后期，随着电脑游戏的大量涌现，教育游戏的设计、开发与应用，逐渐受到重视。

由此可见，自20世纪末以来，游戏化学习领域沿着“电子游戏—基于游戏的学习—严肃学习—游戏化学习”的路径展开（Deterding，et al.，2011）。从21世纪初开始，游戏化学习相关研究的发文量急剧增加，逐渐趋于成熟期。值得一提的是，在2011年国际游戏者开发大会上，“游戏化学习”这一名词被首次提出并得到认可。从2012年起，美国新媒体联盟发布的《地平线报告》连续三年将“游戏化和基于游戏的学习”列为未来在教育领域得到广泛应用的新技术之一（徐杰，等，2018）。

此阶段，大量的实证研究开始涌现，但结论并不一致。社会对数字游戏效果的巨大期待和基于游戏研究证据所得出的谨慎态度之间，存在着一定的差距。面对关于游戏化学习“玩物丧志”的负面评价，游戏化学习的支持者提出了“游戏优势假设”（Game Superiority Hypothesis），认为教育中存在一个严重的问题就是学生缺乏学习动机。相比于传统课堂或者课本，游戏更能激发学生的学习动机，从而让他们对学习产生并保持很高的投入（Mayer，2019）。已有的一些实证研究表明，游戏化学习中增加通道（Moreno，et al.，2002）、个性化（Moreno，et al.，2004）、提前准备（Prothero，2002）、辅导（Dempsey，2002）、自我解释（Lee，et al.，2009）等功能后，能有效促进学习。更有部分研究者从游戏化产生的认知结果角度进行研究，进而发现数字动作游戏有助于提高玩家的知觉与注意技能（Bavelier，2007；Pratt，2007）。

然而，至今在游戏化学习的研究领域中，关于对学习效果的研究，并未将游戏化学习上升到沉浸式学习高度并进行系统化探索。近几年来，伴随着虚拟现实技术的发展以及虚拟空间与场景的不断丰富，游戏化学习逐渐进入转型期，这以2021年“元宇宙”概念的火爆为标志。元宇宙的出现，打破了游戏化学习仅作为某一限定时间段或环境中一种教学辅助应用或工具，为游戏化学习呈现了常态化且高沉浸度的虚实交互学习环境。今后，以学习元宇宙为代表的虚拟空间中所具有游戏化元素、高沉浸度的学习方式，将逐步成为学习者的常态化学习方式。

纵观游戏化学习的发展历程，本文特将其划分为萌芽期、发展期、成熟期、转型期四个阶段，伴随这一发展过程，有关沉浸的研究开始出现并得到大量的验证与应用。特别是在成熟期阶段，涌现了大量数字游戏中的沉浸式学习研究；而进入转型期后，学习元宇宙自然成为游戏化学习与沉浸式学习研究共同的聚焦点（如图1所示）。

图1 游戏化学习与沉浸研究的兴起与发展

（二）沉浸式学习的发展与研究趋势

沉浸式学习是一种独特、别致的学习形式，指学习者情不自禁地投入学习活动中而完全不受周围其他干扰的影响，进入到“屏蔽”了一切无关的感知，忘我般地高度聚焦于学习目标上的一种状态（亦称为“心流状态”）。对应前面的四个发展阶段，沉浸式学习是伴随着沉浸现象的研究及相关观点的提出而出现，并不断发展的。因此，其发展过程也可大致可分为萌芽期、发展期、成熟期、转型期四个阶段。

在萌芽期中，米哈里（Mihaly）于1975年提出了心流理论，描述了人们在活动中全身心完全被吸引并具身投入情境当中。此时，过滤掉所有不相关的知觉，而进入一种忘我状态。早期的心流理论认为，挑战（Challenge）与技巧（Skill）是影响沉浸感的主要因素。在此阶段中，沉浸式学习主要作为一种单纯的语言教学模式，应用于第二言语等教学过程中。

在发展期中，马西米尼（Massimini，1988）等人对“挑战”与“技能”的关系进行了梳理，提出了八区间心流体验模型，并认为当“挑战”与“技能”两者进入动态平衡时，就会极大地刺激学习者进入心流通道；当处于这种心流通道之中时，便会产生较为强烈的沉浸体验。由此可见，沉浸式学习发生于挑战（学习目标、学习内容、作业、考核等）与技能（学习者自身的思维与能力）之间处于相对平衡之时。此阶段沉浸式学习的研究，仍然聚焦于现实空间中的学习过程，学习者的沉浸形式相对单一、沉浸场域受限。

在成熟期中，伴随着虚拟现实技术的发展以及数字游戏的普及化，虚拟交互环境的大量出现，以数字游戏为代表的虚拟环境中的沉浸式学习，日益受到研究者的关注。比如，威廉等（William，et al.，2003）将虚拟现实技术下的沉浸分为身体（感官）沉浸（Physical/Sensory Immersion）和精神沉浸（Mental Immersion）两大类。同时指出，精神沉浸不像身体沉浸那么简单，但通过虚拟现实技术融入多种感官展示的虚拟世界，可以极大地帮助人们实现精神沉浸。并且，他们进一步提出了“无沉浸”（None Whatsoever）、“弱接受”（Minor Acceptance）、“参与中”（Engaged）、“完全精神沉浸”（Full Mental Immersion）四个沉浸等级（见表1）。

表1 沉浸等级（William，et al.，2003）

布朗等（Brown，et al.，2004）依据电子游戏的沉浸强度，将沉浸式体验分为三个层次，由浅入深依次为：初步参与、全神贯注、完全沉浸。已有研究表明，学习者在各种智能技术构建的沉浸式环境中，其存在感和动机更强（Tsai，2020）。并且，沉浸式VR 环境能够营造身临其境的场景，这种直观的学习方式符合大脑的本能反应，有利于学习效率的提升（刘江晖，2020）。

近年来，随着与元宇宙相关技术的快速发展，使得沉浸式学习获得了更多的应用空间。作为新型、超大型虚实交互环境的元宇宙，为用户提供了一个沉浸体验、具身交互的虚拟与现实深度融合的系统，能够让用户利用海量资源和技术工具实现“可见即可知”、“可想即可尝试”等抽象思维表象化的过程（刘革平，等，2021）。相比于传统桌面端的交互界面，元宇宙所提供的沉浸式交互界面，能够利用人们的立体视觉展现数据，将数据表达空间从二维平面转向用户周围的三维空间，提供可移动性、自然的交互方式以及触觉嗅觉等交互通道，让用户能利用多通道自然而并行地与数据交互（叶帅男，等，2021）。

其实，元宇宙概念早在30年前已被提出，当时仅被认为是科幻小说《雪崩》中所虚构的场景，并未引起关注。但随着许多曾经看似不可能实现的技术逐步突破，让元宇宙可以为学习者提供多种玄幻般的沉浸体验，并且能够支持沉浸式学习过程中激活动机、唤醒情绪、心流体验、自主学习、认知迁移等关键要素，使学习者实现完全的精神沉浸状态。

伴随从数字游戏化学习到学习元宇宙的发展，沉浸式学习越来越成为数字一代常态化体验、交互、学习的方式。尤其是在学习元宇宙中，能够赋能技术与学习者营造多样且逼真的虚拟空间、构建虚实交互的共生系统、创造新型的体验方式（华子荀，等，2022），将成为未来沉浸式学习的重要场域。

三、学习元宇宙赋能沉浸式学习

（一）为沉浸式学习营造多样的虚拟空间

学习元宇宙能为沉浸式学习提供数字孪生世界（Digital Twins）以及幻想世界（Fantasy World）等多种虚拟空间。本文认为，数字孪生世界是已知现实世界的数字化复刻，幻想世界则是完全由意识或数字构想所创造出来的世界，未知现实世界则对应元宇宙中待创造的数字孪生世界，三者共同构建起“元宇宙化”（Metaversification）的世界。所谓元宇宙化的世界，是指现实世界向虚拟世界扩展过程中所形成的已知现实世界的数字孪生世界、待创造的数字孪生世界以及幻想世界的统合（如图2所示）。

图2 “元宇宙化”产生的世界

元宇宙化的世界为沉浸式学习营造了更为逼真的虚拟空间，且三种不同类型的虚拟空间，能为沉浸式学习提供不同的功能。主要表现在：已知现实世界的数字孪生世界，深度还原已知现实世界的场景或景象，是已知现实世界的虚拟镜像，为沉浸式学习提供的是与现实世界相同的场景。但在功能上，它突破了现实世界的物理限制，可以让学习者沉浸式体验跨越时空的虚拟情境。待创造的数字孪生世界，能为学习者提供更为丰富的创造性体验环境，允许学习者在沉浸式学习的过程中，不间断探索未知的现实世界。幻想世界并非以还原真实世界为原则，而是基于人们的想象力创造出的虚拟幻想环境，它将形成多样的“可能世界”，该空间的最大特色在于完全可由学习者自行想象创造。因此，在幻想世界中也可为学习者打造更符合个性化需求的沉浸式学习虚拟空间。

（二）为沉浸式学习构建虚实共生系统

学习元宇宙是基于扩展现实技术、数据技术、网络技术、人工智能技术、图像显示技术、区块链技术等形成的复合体，从而为沉浸式学习构建了具备视听性、交互性、持久性和具身性的虚实共生学习系统。这一虚实共生的学习系统打破了虚实世界之间的边界，让学习不仅仅局限于单一的现实世界亦或虚拟世界，而是为学习者营造了更多元、更逼真、虚实高度融合的沉浸式学习场域。

在学习元宇宙所构建的虚实共生系统下，沉浸式学习的学习内容、学习活动、学习结果等都能沿着由实转虚、由虚转实的双向通道进行自由转换，以满足学习者多样化的学习需求：现实世界中由文字与图像等平面呈现的学习材料，在虚拟世界中可以进行立体化、情境化的呈现，让学习者具身体验与认知。同时，现实世界中难以开展的学习活动，可以迁移至虚拟世界中进行，并且虚拟世界中沉浸式学习活动所产生的成果，可通过智能助理以及3D 打印技术等在现实世界中实体化。由此可见，学习者是学习元宇宙虚实共生系统的中心或作用点，通过虚实交互的丰富学习活动，最终达成在虚实共生世界中实现认知迁移，获得沉浸式学习体验。

（三）为沉浸式学习创造全新的体验方式

数字游戏诞生30 多年来，一直是虚拟体验的重要场所，大规模网络游戏的出现，更让这种虚拟体验成为一种时尚。比如，诞生于2006年的“第二人生”，已经呈现了用户通过虚拟化身在虚拟空间中进行沉浸式体验的大量活动内容与情景，可被称为早期元宇宙。但“第二人生”中所呈现的虚拟世界，限于当时的网络与图像显示技术等，具有许多不够爽快、自在的用户体验、低完成度的场景世界以及不够成熟的规则，使得用户很难持久、充分沉浸其中。尔后，以娱乐为主要目的的3A 数字游戏，比如“刺客信条起源”等，虽然提供了开放式的探索与体验任务，但在提供沉浸式学习内容方面，难以实现系统的知识学习与教育目的；大量不聚焦学习的数字游戏机上的作品，则难以实现沉浸式学习过程中所需的激活动机、唤醒情绪、心流体验、自主学习、认知迁移等关键因素，而且还具有一定的“副作用”。比如，大量接触到不适宜的内容。“反数字仇恨中心”（Center for Countering Digital Hate，2021）的研究表明，在过度泛化内容的虚拟空间中，容易充斥着辱骂、骚扰、种族主义和色情内容。包括未成年人在内的用户，每7 分钟就会接触到暴力与色情行为，让用户产生不良的沉浸体验。

然而，元宇宙则不同。元宇宙的起点和基准平台虽然也是数字游戏，但简单地就将元宇宙视作是既有数字游戏的某种拓展和衍生形式，显然是表面甚至肤浅的见解（姜宇辉，2021）。元宇宙源自“第二人生”，但远甚于“第二人生”。新技术的发展与大量融入及应用，为沉浸式体验带来更为逼真、震撼的场景，使得当下的元宇宙所营造的虚拟场景与内容等，已经远远超越如“第二人生”那样的数字游戏虚拟空间。尤其是在学习元宇宙中，具备内容精准化、交互具身化、环境精细化、过程可视化的大量新型沉浸式学习体验方式，如表2所示。

表2 游戏化虚拟环境（以“第二人生”为代表）与学习元宇宙营造的沉浸体验对比

学习元宇宙在内容体验上能为学习者提供聚焦于学习的立体化、场景化学习材料，让学习者能够精准体验教学内容。在交互体验方面，学习者通过自己的化身或虚拟扮演者，能体验到接近用户视角与感官的具身式交互方式，更容易进入身体沉浸状态。在环境体验方面，如今的虚拟成像、3D 渲染等图像技术，能为沉浸式学习营造完成度更高、画面更精细的虚拟环境，提供更丰富、更精彩的视听觉感官体验。在过程体验方面，学习元宇宙的“生命记录”过程功能，支持数字化记录并可视化呈现沉浸式学习的整体过程，赋能学习者通过元认知的视角多角度、动态化地审视自己的沉浸式学习效果。

四、学习元宇宙视域下的沉浸式学习特征分析

（一）学习主体的虚拟性

学习元宇宙中沉浸式学习的学习主体，必然呈现较强的虚拟性特征，这种虚拟性主要以虚拟化身（Avatar）代表或扮演学习者在虚拟世界中进行学习活动。本文认为，该化身具有三种形态（如图3所示）：非自定义虚拟化身（Non-Custom Avatar）、数字孪生虚拟化身（Digital Twin Avatar）、全自定义虚拟化身（Fully Custom Avatar）。

图3 学习元宇宙中学习者虚拟化身的三种形态

非自定义虚拟化身类似于RPG（Role-playing Game，角色扮演游戏）中游戏设计者事先已设计好的角色，学习者以该角色进入学习元宇宙后，沉浸式体验的是该角色所属的“叙事”情节。数字孪生虚拟化身是学习者在学习元宇宙中的镜像，它具备和学习者相同的身体特征与身份信息，将学习者“复刻”至虚拟世界中。全自定义虚拟化身是指学习者拥有进行虚拟形象塑造的权限，可以自主定义和塑造其在学习元宇宙中的各种形象，这种虚拟定义权也具有特别的含义。美国心理学家威廉·詹姆斯认为，自我的客体由三部分组成：物质我（Body Image）、社会我（Social Self）以及人格我（Self Identity）（王颖吉，2010）。学习元宇宙中学习者的三种虚拟化身虽然缺少物质我的属性，却都具备社会我与人格我的属性。

以非自定义虚拟化身及全自定义虚拟化身所进行的学习活动，其过程中学习者沉浸体验到的是他人的社会我与人格我。这两类化身可以让学习者体验完全不同的人生体验，可借由虚拟化身沉浸式体验历史人物、文学作品主人公、社会弱势群体等不同人的人生经历。数字孪生虚拟化身沉浸式体验的则是属于学习者个人的社会我与人格我，学习者可以借由数字孪生虚拟化身进行跨越时空的互动与虚拟世界的探索，体验到现实世界中难以体验并且具有一定危险性的学习活动或内容。

（二）学习体验的具身心流性

学习元宇宙中的沉浸式学习体验所呈现的具身心流性特征，是具身认知体验与心流体验的有机融合，能让学习者从知觉身体层面到内心精神层面都获得高沉浸感。以往，无论现实世界还是游戏化学习中的体验活动，难以兼顾身心的双重沉浸，学习者只能以旁观者的视角被动接受单向呈现的学习材料，依靠进入心流状态时的想象，来脑补学习材料中情节的真实感，并不能得到身临其境的具身化高沉浸体验。但在学习元宇宙中，学习者体验到的是一种“知觉—幻觉”联合的感知模式，这一“知觉—幻觉”模式中学习者所参与感知的“身体”是可变换的，是一个“身体”不断体验并移情的动态过程，而这种移情必然导致“身体的多元化”（即一种身份的不断替换与裂变般）的幻觉（陶侃，2009）。

知觉身体层面的学习者可通过体感设备，控制图3 所述的三类虚拟化身，使用其身体的真实感官接收各种虚拟世界中的信息并进行反馈，具身式参与到虚实交互的活动中，产生身体（感官）的高度沉浸。在精神层面，将物理世界中的自己移情至虚拟化身，借由虚拟化身进入心流状态，产生精神沉浸。基于此，依据具身性与心流性的高低，可形成学习元宇宙中沉浸式学习的四种不同学习体验：具身性心流性双低体验、高具身性低心流性体验、低具身性高心流性体验、具身性心流性双高体验，分别对应无沉浸、弱接受、参与中、完全精神沉浸四个沉浸等级（如图4所示）。在学习元宇宙中，当学习者处于具身性与心流性双高的体验过程时，就能达到完全精神沉浸。

图4 学习元宇宙中四种不同的沉浸式学习体验

（三）学习情境的多样性

基于元宇宙丰富的活动内容与场景，学习元宇宙中沉浸式学习的学习情境必然呈现多样性特征。现实世界中因为时空条件的局限，往往不能形象地给学习者呈现历史情境、远距离情境、虚构情境等，此类情境大多需要学习者通过想象而非真实感官进行体验。然而，学习元宇宙是人为设计并营造出的虚拟空间，可以实现让学习者沉浸体验现实世界中难以再现或无法实现的学习情境。开发者通过场景设计、虚拟成像、3D 渲染等图像技术，可以让学习元宇宙中的学习情境无限拟真现实情境，也可以绘制出基于想象的幻想情境。因此，学习元宇宙中的学习情境，可以穿越时间维度、跨越空间维度、拓展互动维度。

在时间维度方面，学习者可以在学习元宇宙中穿越于各个历史时代，充分体验在虚拟世界中所呈现的历史情境。即，学习者可通过非自定义虚拟化身，体验或扮演某一历史人物的经历；也可通过全自定义虚拟化身，将自己塑造成某一历史阶段中的人物，体验甚至改变该历史情境中的社会发展。在空间维度方面，学习者可以跨越现实空间的局限，瞬时移动至想去的区域，甚至可以上天入海，遨游星际空间。在互动维度方面，学习元宇宙可以为学习者提供高互动性与低互动性并存的学习情境。高互动性情境指不断与他人进行充分交流，以知识或问题沟通为中心的情境；低互动性学习情境，指专属于学习者个人，不需要与他人进行互动的情境。而且这种互动，可以无限拓展，充满无穷变化。

（四）学习社区的协同性

学习元宇宙因其去中心化、扩展性强等特性，有助于形成各种类似于网络游戏中“公会”的协同性虚拟学习社区。学习者将成为虚拟学习社区的组建者、规则制定者以及沉浸式学习过程中的合作者，并在学习元宇宙中形成具有相同兴趣或学习目标的学习共同体。这些学习元宇宙中的不同团队、群体，都能通过虚拟化身在其中匹配适合自己的学习社区，在与他人交互或合作的探究过程中进行沉浸式学习。依据心理学家弗洛伊德曾提出的“本我”“自我”“超我”的概念，学习者在现实世界中可能要受到“超我”的限制，往往不愿意展现“本我”。而在学习元宇宙的虚拟空间中，则可以更容易展现“本我”与他人交互。不同国家、不同种族、不同性格或认知特征的学习者，可以通过非自定义虚拟化身、数字孪生虚拟化身或全自定义虚拟化身，在虚拟学习社区中进行交流互动，获得协作、竞技攻关等过程中的沉浸式学习体验。

并且，学习元宇宙所呈现的学习社区可以满足不同学习者对于“美”的定义，能为身心障碍的特殊学习者，提供借由虚拟化身与他人共同学习的平台。不同类型的学习者通过虚拟化身，可在学习元宇宙中建立精神链接，形成虚拟世界中的社交网络。这种精神链接的影响力，可以通过由虚向实的转化并投射到现世界中，实现虚拟世界中的沉浸式学习互动效果与学习成果，不断向现实世界的投射或迁移。

五、学习元宇宙视域下的沉浸式学习框架构建

基于上述学习元宇宙赋能沉浸式学习的探索，以及对沉浸式学习的特征概括，在此，本文提出学习元宇宙视域下的沉浸式学习框架（见图5）。该框架在借鉴现有相关沉浸式学习框架研究的基础上，将沉浸式学习的机理分为技术机制、入口机制、活动机制、监控机制、成果机制，对应沉浸式学习过程中的五个关键因素：激活动机、唤醒情绪、心流体验、自主学习、认知迁移，以支撑学习者沉浸式学习的全过程。

图5 学习元宇宙视域下的沉浸式学习框架

（一）技术机制：激活沉浸式学习动机

沉浸式学习离不开学习动机的驱动，激活学习动机是产生和维持沉浸式学习的前提。在沉浸式学习的过程中，需要建立学习者与学习内容等之间的紧密链接以充分激活学习者的动机。学习元宇宙中的技术机制统摄了扩展现实技术、数据技术、网络技术、人工智能等多种相关技术，能提供多种方式增强学习者与学习内容等之间的链接与互动，以激活学习者沉浸式学习的动机。

扩展现实技术等应用，有助于激发沉浸式学习中学习者快速进入学习状态、具身式接触学习、获得即时反馈等的行为取向学习动机。在桌面PC 端时代，学习者与虚拟学习平台之间存在实际的物理距离，需要通过鼠标、键盘、电脑显示屏进行“远程”学习。学习元宇宙则大大缩短了学习者接触学习内容、学习空间、学习活动、学习社区之间的距离。通过借助可穿戴设备、体感、手势等，学习者在虚拟空间中能够进行如同现实世界中的各种肢体动作，体验到接近现实的低延时感官反馈。

数据技术等应用，为学习元宇宙实现“生命记录”过程功能提供了数据保障，有助于激活沉浸式学习中学习者自我满足的人本取向学习动机以及认知取向学习动机。比如，体感设备上的传感器可以收集、跟踪和记录学习者在沉浸式学习过程中所有可测量的学习表现数据，动态进行数字化记录并存储于学习元宇宙中。让学习者能更客观地了解与把握沉浸式学习过程中的学习成就，认清自身与学习任务间的差距，从而维持或改变沉浸式学习动机。

网络技术等应用，成为学习元宇宙广域互联与人际交互的基础，为沉浸式学习呈现了人—机互联、人—人互联、机—机互联等多种形式的链接方式，将激活学习者在沉浸式学习过程中的归属感、认同感及社会文化取向的学习动机。

需要指出的是，在沉浸式学习过程中，学习者需要具备较高的自我效能感以完成学习任务。学习元宇宙中人工智能技术等能为学习者提供诸如智能虚拟学习助手、智能NPC（Non-player Character）、智能伙伴、智能管理员等功能，起到动态化辅助、指导、监督学习者完成学习目标的作用，以激活沉浸式学习中需要外部支持学习者自我效能感提升的社会认知取向学习动机。

（二）入口机制：唤醒沉浸式学习情绪

根据马西米尼（1988）的八区间心流体验模型，当学习者进入沉浸状态时，其情绪处于激动、掌控、放松之间，偏向正性情绪，而非焦虑、担心、淡漠、无聊等负性情绪。基于这一理论，本文认为，学习元宇宙的入口机制应由正性情绪激励机制与负性情绪规避机制组成，可唤醒学习者进入沉浸状态时所需的正性情绪，以规避影响沉浸式学习的负性情绪。

根据脑科学中情绪产生的“神经肌肉—感觉反馈”原理，处于入口机制的学习者，通过初期虚实交互所获得的良性感觉信息，将作用于大脑皮层下的有关部位，随之传导出的运动信息使学习者产生表达情绪的肌肉活动，肌肉活动所引起的感觉反馈信息进入边缘皮层区，使情绪达到意识水平，产生正性的情绪体验。正性的情绪激励机制，能够通过神经内分泌、感觉反馈、情感激发、认知激活等多种方式，唤醒学习者进入沉浸状态时所需的正性情绪。基于这一原理，在学习元宇宙中可通过头戴设备，刺激丘脑、下丘脑、网状结构等调节情绪的中枢神经系统，激活正性情绪；借由体感设备等的感觉反馈，及时提示学习者改变姿态或表情，诱发正性情绪；通过虚实交互环境刺激学习者的积极情感，例如，通过香味激活学习者快乐的情感。除此之外，具象化呈现学习者曾经体验的沉浸式学习成就，并给予表扬鼓励，从而进一步唤醒学习者沉浸式学习的愉悦感认知。

与此同时，需要规避学习者的不良或负面情绪。负性情绪规避机制将通过年龄限定规则、身份真实性规则、虚拟形象转换规则、违规再入场规则等一系列规则，规避学习者在进入沉浸状态前可能存在的负面情绪。首先，年龄限定规则旨在限定不同年龄段学习者所能接触到的虚拟世界范围与内容，将学习者分配至适合学习者年龄的虚拟学习区域中，规避学习者进入沉浸状态前关于学习内容匹配度的焦虑。其次，身份真实性规则指学习者需要通过关于身份真实性的物理与虚拟信息的双重验证后，方可进入学习元宇宙，有助于消解学习者在沉浸状态中对交互对象真实性的疑虑，以及关于数字身份被他人盗用、篡改等信息安全风险的担忧。再次，虚拟形象转换规则旨在为学习者提供多种虚拟化身的转换方式，以化解特殊学习者害怕、厌恶使用现实形象的虚拟镜像进行学习的负性情绪。最后，违规再入场规则指学习者在学习元宇宙中存在违规记录时，判定是否允许学习者再次进入的规则。这将缓和学习者在学习过程中出现违规行为后，因虚拟学习活动受到制约而产生的愤怒、痛苦、内疚等负性情绪，给予学习者再次进入学习元宇宙进行沉浸式体验的机会。

（三）活动机制：增强沉浸式心流体验

全身心忘我投入的心流体验，是沉浸式学习活动最典型的表现形式。学习元宇宙中的学习活动机制，分为学习准备活动机制与正式学习活动机制。

学习准备活动帮助学习者提前了解即将进行的学习内容、学习任务、学习目标以及设备操作等，减轻学习者进行正式学习活动的认知负荷，从而让学习者可以释放出更多的认知容量，用于体验学习过程中的心流感受。为此，在学习元宇宙中，现实世界与虚拟世界之间应设置一个“学习准备区”，用于开展沉浸式学习的准备活动。学习准备区也是学习者进出虚拟世界的候场区：在进入虚拟世界时，学习者可以在学习准备区中进行虚拟形象的创建、选择与调整，可穿戴设备等的操作学习与性能调试，虚拟空间界面基本操作的学习与自定义调整，学习元宇宙规则的学习以及即将进入的虚拟学习区域或内容的选择等一系列准备活动。在离开虚拟世界时，学习者也可再次回到学习准备区，通过基于学习者行为数据所形成的学习报告，了解自己在学习元宇宙中的学习成就以及未完成的学习任务等，以便为下一次学习活动的开展奠定基础。

正式学习活动是学习者进行沉浸式学习体验、实现学习目标或任务的主要活动过程。学习者的虚拟化身是正式学习活动的主体，学习者借由虚拟化身进行多通道感知、动态交互、情境体验，在虚实交融与充满探究元素的场景或任务中达成具身性、心流性双高状态。学习者既可以带着现实世界中亟待解决的学习问题，进入虚拟世界中开展项目式、探究式或创客式的活动，也可以将学习元宇宙中沉浸式学习活动的成果，延伸或嫁接至现实世界中。并且，由于学习元宇宙不受现实物理规则的束缚，沉浸式学习活动可以更具创意性与变化性，以满足学习者个性化学习活动的不同需求，获得最佳心流体验。同时，虚拟学习活动的可重复性，打破了心流体验一次性的局限，学习者可以多次体验同一学习活动，在回味式的心流体验中，查漏补缺、温故知新或者强化某一特定知识或技能的学习。

（四）监控机制：监控沉浸式自主学习

沉浸式学习是学习者在激活学习动机、正性情绪的驱动下，全身心地投入学习，进入心流状态，并在该状态下完成学习任务的一种自主学习方式。然而，学习者容易因与学习内容无关的刺激以及不熟悉的学习操作而走神或分心，也会因为学习任务难度的逐级提升而积累学习压力，无法持久保持心流学习状态。因此，沉浸式学习的外部监控机制是保证学习者持继稳定进行自主学习的关键。学习元宇宙中教师与AI 虚拟学习助手等组合形成的人机协同的监控机制，将监控学习者学习的整体过程，引导学习者顺利完成学习任务。教师在这一人机协同监控机制中以虚拟形象扮演多元的主体性角色，包括学习活动设计者、学习任务辅助者、学习探索引路者、学习社群组织者、违规行为纠正者等职能。

AI 虚拟学习助手将赋能教师，辅助教师监控并支持学习者的沉浸式学习。在学习准备区中的AI 虚拟学习助手，可指导学习者掌握基本的人机交互设备的操作、引导学习者进行虚拟角色的塑造、测量学生的基础学情、判断学习者学习情绪、给出正式学习活动的建议等。当学习者通过学习准备区进入虚拟世界后，AI 虚拟学习助手将通过可穿戴设备等收集并分析学习者在沉浸式学习过程中的动态信息，实时监督学习者的学情、身心与情绪状况变化，帮助学习者解决常规性的学习问题，引导其顺利进入沉浸状态并完成任务。同时，AI 虚拟学习助手还扮演者反沉迷监控者的角色，记录学习者的学习沉浸时长，防止学习者过长时间地沉浸于元宇宙中。

（五）评价机制：助力认知迁移的评价

有意义的自主沉浸式学习，必然包括认知迁移的过程。即学习者在旧认知的基础上，通过沉浸体验形成了新的认知。由于认知迁移复杂且具隐蔽性，并且现实世界中难以实现在不影响学习者沉浸状态下实时监测与反馈其认知迁移过程。因此，对认知迁移效果的评价，一直是沉浸式学习效果评价的一大难题。对此，学习元宇宙中的智能化评价机制，可以实现在不打断沉浸式学习过程、不干扰学习者沉浸状态的情况下，助力沉浸式学习从开始、进行到结束阶段认知迁移的评价（见图6）。主要关注三阶段：

图6 沉浸式学习全过程评价机制

在学习者进入沉浸式学习前，学习元宇宙中的评价机制在技术机制、入口机制以及学习准备区等的加持下，通过可视化形式展示关于学习者现有认知结构的评价，让学习者能够觉察并准确了解自己的认知结构。

在沉浸式学习进行阶段，评价机制将通过监控机制实时收集学习者的学习数据并进行阶段性智能化评价，借由教师或者AI 虚拟学习助手向学习者及时反馈。这种过程性的评价机制，可以让学习者在沉浸式学习过程中，了解自己在完成具体学习任务时的认知变化，以调整学习策略进入后续的学习。

在沉浸式学习结束阶段，评价机制可以基于学习者沉浸式学习的整体过程，可视化呈现其认知地图，让学习者回顾新旧认知迁移的变化，发现哪些旧认知发生了增加、合并、调整、重组。

评价机制长期持续性产生的过程性评价信息，还有助于教师了解学习者沉浸式学习的认知习惯、学习效果等，调整沉浸式教学活动的设计与实施策略。

六、沉浸式学习新框架的应用探索

（一）游戏化学习：从虚拟体验走向学习探究

学习元宇宙视域下的沉浸式学习框架与游戏化学习具有较高的契合度，两者的交融不仅能够为游戏化学习提供高沉浸感体验，还能够保障游戏化学习对焦学习者的需求、对标教育者的要求。游戏化学习根据交互对象的不同，可以分为两大类：以学习者之间交互为主的LvL（Learner versus Learner）类型与以学习者与环境间交互为主的LvE（Learner versus Environment）类型。以LvL 类型游戏化学习为例，它发生于学习者之间交互并协同完成学习任务的过程中，适合沉浸式项目式学习、合作学习等教学活动。LvL 类型中沉浸式学习要素的融入，需要聚焦于激活、维持和提升人际间交互的沉浸体验感。首先，教师可借由技术机制中的网络技术连接广域范围内的学习者，提供更多的虚拟人际沉浸交互对象的选择，并且设计更多人际间交互的沉浸式学习活动，以增强心流体验过程中人际间的交互体验感。其次，在监控机制的赋能下，全程监测学习者之间的沉浸式互动频率、互动内容、互动效果等，以维持学习者处于人际间交互沉浸体验的稳定闭环中。最后，教师可以利用评价机制精准地了解每一位学生在LvL 类型游戏化学习中语言、行为、情绪等方面的变化情况，进行以学习者人际间沉浸式互动数据为基础的精准化、多维化、全面化LvL 类型的游戏化学习评价。

沉浸式学习框架在指导游戏化学习方面的价值，在于引导学习者从沉浸式虚拟体验走向沉浸式学习探究，需要把握与选择现有学科/课程中适合游戏化学习的相关内容，精细设计并重构教学流程，把沉浸式学习框架要素有机嵌入教学过程，为学习者营造一个能具身交互、多角度观察、虚拟体验、动态呈现这样一个虚实融合的环境。伴随这一过程，可以充分利用学习元宇宙场景，在游戏化学习中融入更多人际、人机交互任务与行为，把相关知识点、原理等通过让学习者具身动态体验与多角度探索中理解与掌握。教师需要不断关注学习者的沉浸体验状态，逐级提升游戏化学习的任务难度或改变体验场景、活动方式等，让学习者从完成相对简单的触摸、抓取、移动等高具身性低心流性的虚拟空间观察活动，逐步转为设计、制作、整合等具身性心流性双高的创造性活动。在整个游戏化学习过程中，可将探究活动的完成度、学习者的沉浸等级等积分化、徽章化，通过AI 虚拟助手、智能NPC 等向学习者及时反馈。

（二）个性化学习：兼顾多元学习需求

文本所构建的学习元宇宙视域下的沉浸式学习新框架，可满足学习者个性化学习的多元学习需求。例如，在历史文化类科目的学习中，学习者可通过学习元宇宙的活动机制，将自己移情至非自定义虚拟化身，亲身体验某一个历史场景或事件；也可通过全自定义虚拟化身，将自己塑造成某一历史阶段中的“亲历者”，亲身观察与体验相关情景，感悟该历史情境中的各种复杂关系。在外语学习过程中，学习者可以将自己的数字孪生化身移动至以该外语为母语的虚拟区域，具身式地进行外语对话与交流。

在传统课堂中，因现实空间的物理条件等限制，难以提供符合每一位学习者个性化学习需求的学习环境。而且，现有的学习空间缺乏艺术化的设计与沉浸性元素，使得学习者在现实世界的学习过程中，时常会受到其他因素的干扰，难以进入沉浸状态。

“智能+”元宇宙时代的教学需要更多的交互与探究，需要引导学习者自主展开对话与动手操作，这也与沉浸式学习的理念相一致。因此，当教学过程中需要高互动性空间时，教师应引导学习者在“学习准备区”进行基于团队自愿组合的分组与虚拟化身转换，设计并营造逼真的学习场景，让学习者在高互动性的虚拟学习空间完成小组活动项目。当教学过程中需要低互动性空间时，教师则可以引导一些特殊的学习者进入学习者个人“专属”的虚拟学习空间，让其充分进行独自探索。当前，学习元宇宙所呈现的虚拟世界，已满足了一些特殊学生的个性化学习需求，虚拟化身的可塑性，可以弥补特殊学生在心理方面的交流困难，增加特殊学生与他人互动交流的机会，以实现与正常学生的共同成长。

（三）跨学科学习：以场景体验为中介

学习元宇宙视域下的沉浸式学习，并非只关注学习者单一学科的素养，而是关注到跨学科综合素养的培养。学习元宇宙中的多元学习方式、多学科学习内容与高效性的探究活动，可有效支持跨学科教学的开展。例如，STEM 教育、创客教育等，以培养学习者跨学科的创新精神和实践能力。文本所构建的新框架在跨学科教学过程中的应用，可以解决现有跨学科教学中缺乏多元化教学场景、及时性学习反馈机制、有效性学习支持服务等的问题。

学习元宇宙与STEM 教育、创客教育等的融合，也将成为今后虚拟世界中跨学科素养培养的重要途径。学习元宇宙所营造的可个性化定制的虚拟空间，可以为STEM 教育、项目式教育、创客教育等提供完整的沉浸场景。比如，在STEM 教学中，教师可以设计自然灾害防护、宇宙探索等在现实世界中难以进行现场体验的学习项目，引导学习者通过虚拟化身等进入数字孪生世界，沉浸式体验STEM 学习活动；在体验中发现问题、设计并实施解决方案，最终将问题解决方案迁移于现实世界中。在创客活动中，教师可以引导学习者通过自定义虚拟化身进入幻想世界，在探索中发挥想象力进行沉浸式创造活动，并通过3D 打印等在现实世界呈现学习制品。

（四）非正式学习：融通课堂内外场域

学习元宇宙中现实世界与虚拟世界的对接与转换，消除了传统教育中课堂内外的界限，为学习者在课外进行非正式学习，提供了与课堂学习相同甚至超越课堂学习的新颖学习场域。学习元宇宙在非正式学习中的应用形式，可以分为两类：一类是课堂内容的课外虚拟拓展与丰富，另一类则是专门应用于课堂外非正式学习活动，比如，博物馆中心虚拟场景与内容。

第一类应用形式可以打破课堂内外学习界限，助力“五育”突破学校场域的限制。虽然，我国倡导五育并举，但是学校内的教学时空与条件毕竟有限，限制了“五育”在学校中的深度开展。例如，学校美育或音乐教育中所呈现的课堂教学内容，并未实现向外延伸、拓展至课外教育，也未实现向内渗透（闫若萊，等，2021）。而学习元宇宙可以将现实音乐课堂作为学习者互动交流、技艺学习、问题发现的新场域，可将虚拟世界作为学习者课后非正式学习中进行沉浸式音乐技能训练的场所。

第二类应用形式可以满足学习者除了学校教育课程外的非正式学习需求。特别是在因自然灾害、疫情等因素导致学习者无法在现实空间进行大范围移动以及聚众活动时，这种形式可以让学习者借由虚拟化身，参观由虚拟技术等呈现的博物馆、美术馆、科技馆等，沉浸式体验其非正式的学习内容。在上述两类应用形式中，学习元宇宙的监控机制与评价机制，可以持续性地为非正式学习场景中的沉浸式学习，提供学习支持服务。

七、结语

数字新技术的快速发展，已经把人们不自觉地带入一个新的“创感时代”，在此过程中，沉浸式学习经历了由现实空间向虚拟数字游戏，再向学习元宇宙的演进。每一次的演进都扩展了沉浸式学习的场域与体验方式，让学习者有更丰富的机会、更多样的形式进行“所感即所学”的沉浸式学习体验。不同于数字游戏中的沉浸式暂时性体验，学习元宇宙中的沉浸式体验将成为数字化一代常态化的学习方式。为此，本文初步探讨了学习元宇宙赋能沉浸式学习的形式，凝练其中的学习特征，一窥沉浸式学习的新样态；借由构建学习元宇宙视域下的沉浸式学习框架并探索其教学应用，以凸现学习元宇宙中沉浸式学习的实践要义。伴随着学习元宇宙技术的日趋成熟，将映现更多学习元宇宙中沉浸式学习的教与学实践探索，可对该框架进行更多的验证，以促使学习元宇宙视域下沉浸式学习的理论与实践臻于完善。