元宇宙+职业教育：未来虚实融生的职业教育发展新趋势

张烨 蔡翔华

一、引言

元宇宙（Metaverse）是整合多种新技术（扩展现实、人工智能、数字孪生、区块链等）产生的下一代互联网应用和社会形态。2021年被称为“元宇宙”元年。作为数字化的虚拟世界，元宇宙代表了未来可能的一个发展方向，科技界、产业界、资本界都对此持有浓厚兴趣，有必要在教育领域加强研究和探索。我国在这方面已有一定的基础，如何发挥元宇宙的优势、抢占先机尤为重要。

《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》提出，“聚焦教育等重点领域，推动数字化服务普惠应用”。2022年年初，工信部提出培育一批进军元宇宙、区块链、人工智能等新兴领域的创新型中小企业。《教育部2022年工作要点》提出实施教育数字化战略行动，积极发展“互联网+教育”，加快推进教育数字转型和智能升级。可见，元宇宙已进入教育研究与实践领域。元宇宙时代的到来将为我国职业教育高质量发展以及职业教育的未来发展提供新的契机。为此，本研究将重点围绕元宇宙的发展历程、职业教育元宇宙的内涵特征以及应用场景等，探讨元宇宙时代未来职业教育发展面临的挑战。

二、职业教育元宇宙的基本内涵与特征

（一）元宇宙的起源与发展

1981年，“元宇宙”的概念由美国作家弗诺·文奇在小说《真名实姓》中提出，书中构建了一个可以通过脑机接口进入并获得沉浸式体验的虚拟世界。通过这种方式，虚拟的观念与现实产生了关联，并对人们的生活产生了影响。“元宇宙”一词则源自美国科幻作家尼尔·史蒂芬森1992年发表的科幻作品《雪崩》。在这部作品里，人们可以通过数字化身的互相竞争来提升自己在虚拟世界中的地位。随着科学技术的不断发展，“元宇宙”这一概念逐步被人类接受并在人类生活中得到了广泛应用。从社会经济学的角度看，“元宇宙”是下一代的技术未来。许多企业都在“元宇宙”项目上投入了大量资金，从而成为首批元宇宙场景的创建者。2021年年初，Soul应用第一次在业界提议建立一个“社交元宇宙”。美国社交媒体Facebook在同一年也宣布将其改名为“Meta”。2021年，清华大学发布《2020—2021年元宇宙发展研究报告》，提出2020年人类社会虚拟化的临界点，2021年成为元宇宙元年。尤其在新冠肺炎疫情影响下，由于工作、学习和生活的需要，人类上网时长大幅增长，线上生活已经成为常态，现实生活开始大规模向虚拟世界迁移，人类同时在现实世界与虚拟世界生活。尽管元宇宙的概念很早已产生，但对于元宇宙技术的应用和具体实现则是全新的、创新性的。

在元宇宙中，未来的网络将是一个庞大、灵活、充满活力的世界。目前已经对Web1.0和Web2.0进行了大量投入，其中Web1.0主要用来浏览简单的页面，Web2.0解决了在可控的生态系统内如何接入社交平台的问题。Web3.0则要打造一个去中心化的通用数字身份体系以通行于各个平台。在元宇宙中，非同质化代币（Non-Fungible Token，NFT）将会在一个开放的、去中心化的环境中代替数字所有权。这将有助于人们通过数字方式与世界相连，从而创建一个健康的经济体。

图1说明了元宇宙中的基本元素以及它们如何与物理世界交互。一般来说，使用XR设备的用户可以访问元宇宙并参与其各种社交活动，通过5G和人机交互（Human-Computer Interaction，HCI）等技术顺利执行。用户可以通过3D建模自由创建个性化内容，以描述元宇宙中的社交事件，而这些内容可以通过非同质化代币进行交易。物理世界（包括现实世界货币和现实世界物体）可以在元宇宙中以数字孪生的形式呈现，通过三维建模生成，并与人工智能（AI）辅助的XR设备一起使用。

图1 元宇宙的基本元素及其与物理世界的交互

随着包括XR、区块链以及人工智能等各种新兴技术的发展，人们发现构建一个虚拟空间的可实现性，也同样考虑到这样一个数字空间的作用与意义。近年来包括电子游戏、工程技术和教育在内的多个领域都开始关注对元宇宙的研究。从职业教育领域来看，构建虚实融生的职业教育和培训场景是未来职业教育的发展方向。作为职业教育元宇宙的一种形式，慕课（Massive Open Online Courses）近年来获得较好的发展。它成功实现了知识的互联共享，国内外的职业院校也陆续设立网络学习平台或入驻MOOC职教频道，在网上教授免费的职业教育相关课程和技能。然而，慕课仅仅是职业教育元宇宙初级阶段的体现。未来，通过职业教育元宇宙，每个学生都能免费获取多样化的学习资源，可以在任何地方用VR/AR/MR设备进行学习，这是职业教育元宇宙的价值所在。

（二）职业教育元宇宙的基本内涵

学界对元宇宙的基本内涵虽未形成一个统一、清晰的科学界定，但已从多个维度对其展开论述。从技术维度来看，元宇宙是人工智能（AI）、虚拟现实（VR）、增强现实（AR）、混合现实（MR）、区块链、5G技术、云计算、大数据等高新技术的规模化整合；从社会维度来看，元宇宙是一个由聚焦于个性化与沉浸感、强调多元性与实时性的社交网络集群构成的三维虚拟社会；从逻辑维度来看，元宇宙是一个平行于现实世界的在线数字空间，是一种人以数字身份参与的虚实融合的存在。在打通了线上线下多个平台、形成了一个自洽自治的完整体系后，人类数字化的未来图景将通过元宇宙得以实现。

党的二十大报告指出，要深入实施科教兴国战略，推进教育数字化。这代表着我国教育数字化进入新时代，更强调数字化对教育教学的深度变革，更强调融合创新和智能引领。职业教育数字化是把当代数据科学与计算机技术运用于职业教育资源整合与利用、职业教育模式改革与创新，从而促进职业教育现代化的过程。当前，我国职业教育数字化已经实现从无到有的根本转变，但随着社会变革与时代进步，其发展与日益增长的社会需求之间的矛盾日渐突出。职业教育元宇宙是职业教育数字化发展必经的高级阶段，是适应新时代新阶段国家职业教育发展战略的需要。具体而言，职业教育元宇宙是利用VR/AR/MR、数字孪生、5G、人工智能、区块链等新兴信息技术塑造的虚实融合的职业教育环境（见图2）。在职业教育元宇宙中，教育活动参与者创建数字身份，在虚拟世界中开拓正式和非正式教学场所，在虚拟教学场所进行互动。由此，可以保证教育活动参与者在元宇宙中获得沉浸式体验，高效获取知识和技能，并有效改善由于区域经济发展不平衡、教育资源短缺等带来的教育公平问题。

图2 职业教育元宇宙学习环境模型

（三）职业教育元宇宙的主要特征

职业教育元宇宙呈现三个特征：职业教育要素的虚拟与现实共生、职业教育相关人员与机器融生、职业教育院校机构与社会衔接。

1.职业教育要素的虚拟与现实共生。职业教育元宇宙不仅体现在教育培训空间的仿真和复制，还把职业教育的现实要素如教育内容、教育方法、角色关系、培养模式等融入其逻辑体系，并基于虚拟空间和职业教育体系的关联特质衍生出新的虚实共生的职业教育体系，实现虚拟职业教育空间体系与现实职业教育体系的融合，构成教师和学生跨越虚拟与现实的基础条件。师生之间、生生之间能够以虚拟化身身份构建多渠道交互方式，利用终端设备模拟视听动触等交互效果，完成学习互动与交流。此外，职业教育元宇宙的境域构造既保留了真实世界的职业教育价值，又跨越了现实空间限制和物理阻碍，使职业教育主体具备了实现虚实共生的必要条件，让其在交织的二重空间完成兼具自由性和创造性的职业教育活动。

2.职业教育相关人员与机器融生。作为连接虚拟和现实的技术生态系统，职业教育元宇宙与智能感知、云计算、区块链等关键技术高度融合，使得职业教育主体与元宇宙的关键核心技术之间的劳动关系更加密切。职业教育主体的劳动方式逐渐上升到思维与创意的设计，然后通过脑机接口技术，即时将思维设计转化为虚拟空间的实在场景。职业教育主体凭借想象和创意随意构建新型的教育空间，可以极大促进学生的思维发展。此外，智能技术的智能性将得到彰显，如职业教育元宇宙通过精准的学习者画像，为教师提供教学设计依据，实现差异化教学。同时，画像结果还能使职业教育元宇宙更加精准地向学习者推送多模态的学习资源，彰显新兴技术的服务价值，更好地满足学习者个性化学习的需求。总之，在职业教育元宇宙中，人与技术的依存关系得到更深程度的表现，人与机器的融生机制也更加灵活高效。

3.职业教育院校机构与社会衔接。职业教育元宇宙通过衔接虚拟空间与现实空间，消解了职业教育与社会的“围墙”和边界。在职业教育元宇宙中，基于区块链与虚拟现实技术的支持，职业院校机构和社会体系可以联通。此外，真正的终身教育和学习型社会愿景将在职业教育元宇宙的作用下成为现实。职业教育元宇宙将更加高效地促进职业教育理论与实践的衔接和转化，从而实现学生知识与能力的深层次发展。

三、职业教育元宇宙的应用场景

（一）智能化的泛在学习

“智能化的泛在学习”是指教师和学生能够在职业教育元宇宙中开展跨越时空的验证性学习，它将极大地缓解课堂抽象讨论、自学难以理解、创意难以实现等问题。以元宇宙的空间特性为支撑，可以为学生在元宇宙空间中进行问题假设、方案验证以及路径优化提供有效途径。只要学生运用与职业教育元宇宙相关的软硬件，就可以进行全面学习。基于高保真、创造性、灵活操作的职业教育元宇宙存在于泛在学习中，这充分体现了虚拟与现实的高度一致性及灵活性。基于可验证的智能学习流程主要包括：审视问题发生情境、提出问题假设、验证分析假设、研判解决方案、归纳主要结论和探究后续优化方案等。问题解决情境是建立在元宇宙空间基础之上的。教师、教育机构、科研人员等可以为学生构建一个问题解决情境，学生也可以从情境案例库中自行选择。要验证分析研究假设，需要充分利用元宇宙和人机互动设备，发挥元宇宙的集体创造能力，让学生自由操作设备、修改参数、观察分析实验结果，并智能化地收集反馈以便决策。探究问题结论和优化后续方案则是教师、学生和专家对研究数据的结果进行深入讨论，并在此基础上优化方案留待后续研究。在职业教育元宇宙中，教师和学生之间的互动体现出全新的社交特征，在课前、课中、课后的任何学习时段都可以运用元宇宙进行智能化学习。

（二）深度浸入的体验性学习

具身认知理论认为，认知、记忆、思维、情绪、学习、态度等活动都是由个体和外界环境相互作用形成的，而这些活动受到个体的物理经验的制约。职业教育元宇宙不但可以为学习者提供真实的影像，还可以通过穿戴设备、脑机接口、人机交互等技术，与虚拟现实中的人物、实验设备、自然环境等进行实时互动与智能反馈。深度浸入的体验性学习可以有效规避传统课堂经验学习的局限性，这是一个经验转化和知识创造的过程。体验学习主要涵盖深度体验、反思观察、抽象概括和行为运用四个基本阶段，包括认知获取、内涵转换、理解获取和扩展转化四方面的内容。深度浸入的体验性学习是以元宇宙为基础的，包括反思观察、抽象概括和行为运用的学习活动。反思观察是教师、学生和其他参与者，通过元宇宙中的集体创造和具体社会功能进行即时的思辨，使主观感受和客观现实相结合，从而达到“发散性学习”和“内涵转化”。抽象概括是指在职业教育元宇宙中，通过协同编辑、智能分析、记录和预测等多种功能，学习者或学习团体可以进行抽象概括、因果解释或总结说明。行为应用指由职业教育元宇宙所提供的“自主创新”与“团队合作创新”，为学生在“假设验证”“实践应用”“知识转移”等方面提供支撑。

（三）跨时空的深度协作发现式学习

跨时空的深度协作发现式学习是在自在发现学习理论指导下，通过职业教育元宇宙为学习者提供学习资源，并通过元宇宙的沉浸体验、具身社交、集体创作等多种功能，帮助学习者自主思考、自主探索、自主学习。自主探究的学习资源对发现学习的发生、发展及其效果起着至关重要的作用。以往学习者的学习资源主要是文字、图片、视频、失真的虚拟世界、有限的实物等，很难支持学习者进行自主探究和集体探索，存在交互性差、可操作性差、反馈信息缺失、时空跨越性受限、缺乏决策支持等问题。职业教育的元宇宙将为学生创造群体自由创造、具身社交和虚拟融合等多维度的学习提供多维度支持。在空间和时间上，深入合作的探索学习过程主要分为四个阶段：

第一，问题的提出和澄清。职业教育元宇宙将改变教师向学生提问的传统教学模式，为学生设置一个提出和澄清问题的情境。第二，解决方案的环境构建。职业教育元宇宙以智能化问题整合的形式，为学生创造一个由良构问题到非良构问题的可持续发展的学习环境。第三，解决方案的探索。学生必须充分利用元宇宙中对象的可探索性、工具可操控性和整个数据生命周期监测的能力，不断探索问题解决方案。第四，解决方案的智能分析与优化。学生通过运用大数据、人工智能等前沿技术，分析完成解决方案的选择与优化。

（四）虚实融生的协同知识生成学习

虚实融生的协同知识生成学习是指学生充分发挥身为元宇宙居民的虚实融生的特性，在虚拟与真实的世界之间任意切换，并在理论与实践上得到即时的检验与完善。在职业教育元宇宙中，虚实融生的第一阶段是增强现实，第二阶段是数字孪生，更高层次的阶段则是人的意识的网络永生。虚实融生的协同知识的产生，解决了虚拟环境与真实学习环境之间不协调的问题，学习者通过虚拟角色随机进入职业教育元宇宙来改善问题并提出解决方案。在数字孪生技术的支持下，职业教育元宇宙中的虚拟和现实逐渐相融。教师、学习者、元宇宙的居民都可以通过对现实问题、实验过程、假设和问题的解决进行分析和完善，从而实现虚拟和现实的结合。协同知识产生的虚实相融，主要由四大部分组成。第一，虚拟学习环境的建立，是指基于虚拟学习环境可以发挥扩展、创造、监测等功能，形成虚拟学习环境和现实学习环境的联动，从而实现虚拟学习空间和现实学习空间的互通。第二，虚拟与现实的跨界问题解决研究，是指元宇宙为教师和学生提供的、关于虚实交叉问题的方案研究，从而解决由于时空限制造成的课前、课中和课后课堂实践验证缺位、深度讨论缺失的问题。第三，虚拟与现实的协作交互验证，是指利用元宇宙的高保真、实时交互和全生命周期监测等功能，交替检验关于虚实空间的研究假设，从而保证知识生成学习的效果和效率。第四，群体智慧生成的知识创造，是指通过网络、数据库，借助学生、教师乃至元宇宙居民等群体的智慧，进行知识协同合作，从而创新问题解决方案的过程。

四、职业教育元宇宙未来面临的挑战

（一）研制职业教育元宇宙的体系结构与技术标准

职业教育元宇宙的最终目标是建立与世界平行的社会生态体系，要达到这一目标，需要统筹规划、制订统一的技术规范。首先，职业教育元宇宙技术标准必须在全国和全球范围内进行协商。需要建立国内外技术标准制定机构与政府机构、职业院校的合作体系，实现元宇宙系统架构、技术规程和资料库共享的标准化。其次，构建可持续的职业教育元宇宙发展体系。职业教育元宇宙建成非旦夕之功，需要循序渐进，无论是教育技术革新、专业人员培养，还是教学资源储备，都要求职业教育元宇宙体系必须具有可链接、可拓展及可更新等特征。一个可持续的元宇宙发展体系，将在功能模块化、接口标准化、数据格式统一化等方面得到迅速发展完善。

（二）建立利益相关方的职业教育元宇宙研发共同体

要使职业教育元宇宙实现可持续发展，必须建立利益相关方的研发共同体。首先，要从制度建设、资金投入、税收管理等方面对科技企业进行引导、培育和扶持。其次，建立以政府为主体、职业院校为主体的科研共同体。构建职业教育元宇宙是一项复杂的多学科工程，它要求在不同职业院校、学科群、企业间建立协同研究的机制。第三，激励个人发展为个性化元宇宙（也就是子元宇宙）。职业教育元宇宙自身的创造与相容机制，使得子元宇宙的无限创造成为可能，个人将成为子元宇宙或个性元宇宙的创造者。通过科研资金扶持、知识产权保护等正向激励手段，可以激励个人参与创建新的职业教育子元宇宙，从而在职业教育元宇宙中获得成就感和满足感。

（三）探索基于职业教育元宇宙的教学模式与策略

当职业教育元宇宙真正进入课堂，将会对传统教学的思维模式产生重大而深远的影响，因此，有必要对其开展前瞻性探索和研究。第一，充分利用产学研合作项目，加强对职业教育元宇宙的推广与资助。第二，鼓励一线教师和科研工作者在工作中探索职业教育元宇宙的教学模式与策略，以示范推选、重点资助、政策引领、理论指导等方式促进高水平的职业教育元宇宙模式或策略研究。第三，通过学术交流研讨，不断完善职业教育元宇宙的应用教学模式与教学策略，通过举办职业教育元宇宙相关的主题学术会议、论坛等，既可以提高社会各界的参与度，又可以为职业教育元宇宙的应用和创新提供一个新的空间。

（四）完善并维护职业教育元宇宙的基础设施

尽管职业教育元宇宙为线下职业教育提供了更多的可能性，但也在无形中给部分基础设施较差地区的学生设置了学习障碍。第一，职业教育元宇宙对于算力有着较高的技术要求，运行现实世界的模拟程序、渲染场景与真实或虚拟人物的互动，都需要规模浩大的算力开发作为支撑。第二，大算力意味着高能耗，由此产生的能耗成本会转移给用户，从而客观抬高了职业教育元宇宙的进入门槛。第三，职业教育元宇宙的程序运行需要高速率和低延迟的网络环境，以完全处理传感器和用户之间的交互信息。建议通过政府补贴、校企合作、社会赞助等方式降低职业教育元宇宙基础设施的运维成本，让职业教育元宇宙的红利惠及更多人群。