元宇宙视域下教育教学研究

刘坤，杨璐，徐滢蕾，陈梦娜

（长春理工大学，吉林长春，130022）

一、引言

2021 年被称作元宇宙（Metaverse）元年，与元宇宙相关的一切都势头强劲，全球的科技巨头们都面向元宇宙做出重磅战略布局，全面加强技术研发和产业赋能。元宇宙平台开发与伦理法规不断完善，全球元宇宙交流合作持续深化。

2021 年3 月，沙盒游戏平台罗布乐思将元宇宙概念写进招股书，上市后首日市值突破400亿美元；2021 年7 月，扎克伯格宣布成立“元宇宙”产品研发团队，又将母公司更名为“Meta”；2022年1月英伟达开发出创建元宇宙虚拟世界的软件Ominiverse，2022 年2 月谷歌和NBA 合作推出元宇宙项目Google Pixel Arena，Meta 推出“个人结界”功能防范元宇宙骚扰；2022 年6 月，Meta 发布四款VR 原型机，两个月后又推出元宇宙身份系统Meta accounts& Meta profiles 以及元宇宙应用Horizon Worlds；2023 年1 月，震撼世界的chatGPT 一个月访问量过亿，有专家称其为元宇宙赋予了灵魂。百度在2021年12月发布了首个元宇宙产品“希壤”，目前此款应用可在pico（国内具有自主创新和研发创造能力的科技公司小鸟看看推出的虚拟现实穿戴设备，此产品于2021年8月被字节跳动收购）上运行；2022年2月HTC VIVE 推出开源元宇宙平台VIVERSE，2022年4 月清华大学元宇宙实验室、中国人民大学元宇宙研究中心成立；2022 年6 月，腾讯成立XR 部门，字节跳动收购元宇宙社交厂商波粒子科技并依托其庞大的产品矩阵投资布局元宇宙领域；2022 年8月全球元宇宙大会在上海举办。我国国家和地方各个层面都做出肯定表态，顺应趋势积极布局；商界投资研发热烈，元宇宙企业融资加剧，融资能力强劲；学界交流研讨活跃，协会、机构、实验室相继成立，元宇宙论文、著作接连出版。

元宇宙以势不可挡之势席卷全球，并必将在未来翻新整个世界：创造一个万物互联、虚实共生的世界。同时它作为在线教育的新平台，将重新定义教育的场域、模式和评价体系。教育部部长怀进鹏在2023 年2 月13 日举行的世界数字教育大会上作了主题为“数字变革与教育未来”的主旨演讲，其中提及：新一轮科技革命和产业变革深入发展，数字技术愈发成为驱动人类社会思维方式、组织架构和运作模式发生根本性变革、全方位重塑的引领力量，为我们创新路径、重塑形态、推动发展提供了新的重大机遇，也带来了新的挑战，“教育何为、教育应该往何处去”也成为世界各国共同思考的命题。以元宇宙为代表的数字技术对于教育的冲击无法回避，教育教学必然进行重大变革。因此，梳理元宇宙以及教育元宇宙的概念、探讨其特点和应用势在必行。

二、元宇宙缘起与概念

（一）Metaverse 与元宇宙

Metaverse 出自1992 年美国作家尼尔·斯蒂芬森的科幻小说SnowCrash（《雪崩》），小说中描绘了一个虚拟且可以通过终端互动的与现实平行的世界，人们的真身与网络分身“Avatar”在现实世界和虚拟平行世界之间交流、娱乐。汉译“元宇宙”最初在chatGPT 中没有对应的英译，即元宇宙这个词汇是中国特有的解析“metaverse”的方式。我国学界认为“元”包含世界的元初、宇宙最微观的元要素、未来的不确定性、虚拟、圆满五种意义。而元宇宙是我们在虚构出包罗一切的宇宙的概念之上又出现的虚拟世界，它将包含真实宇宙、虚拟宇宙、平行宇宙、循环宇宙、高等宇宙等一切宇宙共同的原初宇宙，即元宇宙生成一切宇宙。本文采用国内通用的“元宇宙”说法归化翻译“metaverse”。“meta”是元，是超越、超级的意思；“Universe”是宇宙、世界、空间，“-verse”表示更泛在的、全面的空间。“metaverse”意味着超越了现实空间，是更高空间、更高维度的新的世界。

（二）元宇宙概念界定

如果用“metaverse”单词本身来诠释元宇宙，那么元宇宙也可称为后设宇宙、元界、超感空间、虚拟空间，是一个未来持久化和去中心化的三维虚拟环境。它是由互联网、区块链、云计算、数字孪生、虚拟现实、沉浸式体验等组成的未来融合态，是一系列尖端技术的集合体，融合交互技术、人工智能技术、区块链技术、运算技术、网络技术、物联网技术、电子游戏技术等数字技术之大成而形成的一体型终极数字平台，在此平台之上实现现实世界与虚拟世界的连接，实现虚实共生的愿景。国内关于元宇宙的概念如：元宇宙是一个与现实世界平行的且与现实世界实现互动的虚拟世界，其是PC（电脑）互联网、移动互联网之后的第三代互联网（聂辉华、李靖、张夏恒等，2021）；元宇宙是一种起始于游戏平台，奠基于数字货币，并由一系列集合式数字技术和硬件技术同步涌现所支持的人类生活深度介入其中的虚拟世界及生存愿景（袁园、杨永忠，2022）；元宇宙是社会信息化与虚拟化的必然趋势，是互联网发展的终极阶段，元宇宙的原动力是互联网的功用中心从信息转移到人，这种转移驱使着媒介技术的不断发展，从而给目前的人类社会带来全方位的变革，并在未来塑造一个全新的社会形态（方凌智、沈煌南，2021）。从传播学视角看，元宇宙是集成与融合现在与未来全部数字技术于一体的终极数字媒介，它将实现现实世界和虚拟世界连接革命，进而成为超越现实世界的、更高维度的新型世界（喻国明、耿晓梦，2022）。易股天下董事长易欢欢认为，元宇宙是未来虚实共生的人类世界，不单是虚拟社会，更是虚拟与现实呼应共生的社会（《当代电影》编辑部，2021）。

本文借鉴清华大学元宇宙研究中心沈阳教授研究团队在2022 年11 月23 日发布的元宇宙发展研究报告3.0 版中关于元宇宙概念的论述，将元宇宙概念分为小、中、大、全四个维度进行阐述。小概念是扎克伯格认为的：元宇宙是移动互联网的升级版，是融合虚拟技术，用专属的硬件设备打造一个具有超强沉浸感的社交平台。中概念源自微软CEO 纳德拉：元宇宙是全新的应用程序类型和下一代超级平台。无限向内，无限向外，无限向实，无限向虚，入乎其中，出乎其外。大概念出自沈阳教授团队：元宇宙具有“三化”（三维化、三元化、三权化），“三性”（时空拓展性、人机融生性、经济增值性），“三能”（时空智能、生命智能、合约智能）。元宇宙的全概念指出，元宇宙包罗万象，是所有互联网技术都包含在内的下一代互联网形态和社会形态，在链接和创造中不断发展和演变。元宇宙将会成为一个万物互联、虚实共生的世界。元宇宙正在高速驰行，概念正在不断演进、不断发展，技术的更迭、参与者们的不同认知都在拓展、深化、丰富元宇宙的内涵和外延。

三、教育元宇宙的概念和特点

（一）教育元宇宙概念

教育发生的空间场域从“在线”走向“在场”是一个必然的趋势，近几年国家加大了虚拟仿真实验课程平台的建设，以虚拟现实、数字孪生等为代表的视觉技术正不断从学习资源、教学结构、教学平台等诸多方面重塑在线教育。这不仅能配合疫情期间教育停滞问题的解决，也是激发教育从二维走向三维的时代契机。宾夕法尼亚大学沃顿商学院开设为期六周的“元宇宙经济学”（MetaverseBusinessintheMetaverseEconomy）相关课程。东京大学工学研究生院将开设元宇宙工程学系，面向初中生及以上人群开设元宇宙领域内的相关课程。南开大学新闻与传播学院秀山堂现实物理空间虚拟复制的数字空间已上线，通过沉浸式教学展示信息传播技术的前沿进展，提升学生的新闻传播专业技能。南京信息工程大学人工智能学院信息工程系更名为元宇宙工程系，致力于通过产教研结合进行元宇宙教学与研究。

教育元宇宙是利用新兴信息技术打造的虚实共生的教育环境，是一个与实体教育体系相连接的虚拟世界，是集人类智慧与文明的具有自由性和创造性的数字空间。在教育元宇宙中，虚拟与现实双向互动，人类与机器全面链接，学校发展与社会进步协同推进。教育元宇宙可以创新人才培养模式，提供浩瀚的教育资源，构建多元化教学活动，开展智能化教学评估，促进高等教育教学和科研的进步。

（二）教育元宇宙特点

一是具身参与性。身体深度介入虚拟场景之中是元宇宙的核心特征之一，具身是指“身体通过意向性与世界和他人达成的一种实践过程，所有意义、理解和沟通都基于这种身体实践过程”。即身体参与信息流动和接收，且在意义和关系维系中处于基础地位。学生在元宇宙学习平台上，以数字人身份进行学习。技术嵌入身体实现人机交融，身体对接虚拟的学习场景之中，数字人的学习体验、情绪态度、行为意向皆可同步到真身，实现人机协同，极大促进学生的思维发展。

二是教学情境真实性。传统课堂教学的情境靠教师语言催化、学生自行建构；线上线下混合式教学模式下的教学情境是在传统课堂教学情境基础之上辅助以音频视频图片等网络资源综合呈现，学生仍是旁观者。而教育元宇宙情境创设灵活，借助智能交互设备，学习者可以进入不同教学场所，身临其境地进入探究式、协作式、具体化的学习活动；教学者借助虚拟数字人化身旁观并指导，增强师生互动，在虚拟的真实情境下答疑解惑。

三是个性化学习性。教育元宇宙平台可以满足学生的不同需求和发展特点，提供学习的多种可能性，采取适切的教育方法、模式、评价等促进学生自主学习。传统个性化学习强调教师因材施教，侧重于教师对学生水平的了解分析以及自身坚守的传道授业的个性化指导。借助多媒体教学的个性化学习指导是教师或算法基于学生特点和薄弱点，制定和推送不同指导方案和学业计划。教育元宇宙支持个性化学习，学生完全处于主导地位，不仅是教育元宇宙平台的使用者，也是教学资源的创造者、更新者和审视者。学生学习方式灵活，可采用跨时空课堂式学习、高沉浸游戏式学习、高仿真情境观察或演练式学习等。在高精度、高算力、低延时的教育元宇宙场域下，学生学习目标可以多重设定，评价体系也必然多元，学生的个性化学习要求将得到极大的发展。

四、教育元宇宙的应用及意义

（一）教育元宇宙的应用

教育元宇宙将重新界定素质教育、特殊教育和职业教育的范围、形式及发展。

对于素质教育，教育元宇宙将打破教育的物理边界，实现教与学的泛在化，即空间教学场域将不再是教学的桎梏，课堂也不再是教学的中心，教师根据教学内容在元宇宙里设定灵活的教学场所，虚拟的各种场馆、各类实验室将在虚实共生中实现真实的学习体验。教育元宇宙将突破客观条件的制约，支持灵活多样的教学模式，实现多元化教学方式和多样性教学手段。元宇宙所提供的虚实融生的感官体验、灵活多变的交互方式、具体性的学习体验和协作性的社会化学习，支持游戏化、探究型、情景式的教学项目，帮助学生实现本专业及跨学科的深度学习。教育元宇宙将创新评价手段，实现多维度、高精度、广范围数据支撑的素质教育评价。人机融合使学生的数字人分身在元宇宙中产生的一切行为都可以以数字化的形式被采集，实现多维度多感官的数据支撑，形成精确的教学评价。

对于特殊教育，首先，教育元宇宙可以创建更具包容性、公平性、隐秘性和同理性的学习空间，满足特殊学生的需求：通过语音识别、眼动、触碰、肢体语言等方式实现人机交互无障碍；通过识别身体缺陷提供特殊的教学资源，实现教学资源的个性化供给；通过手语识别、眼动跟踪、脑机接口等技术手段实现顺畅的沟通交流。其次，教育元宇宙可以帮助特殊需求学生获得相对完满的学习体验和学习乐趣。由于自身缺陷，特殊学生无法经由自身器官参与学习去体会学习的乐趣，元宇宙的虚实共生使学生借助脑机接口进入虚拟世界，获得沉浸式全方位的感受体验，通过大脑皮层指令重建感觉和知觉，完成指令动作，实现学习体验。最后，教育元宇宙可以创建数字人分身，实现个人的形象重塑。特殊学生与普通学生的差异是阻碍其融入学校学习的重要原因之一，元宇宙中的数字人分身可以消弭差异，在虚拟空间中进行正常的学习、工作、交际和娱乐。数字人分身是特殊学生的第二个身份，可以满足对美好自己的全部期许，实现自我认同。教育元宇宙提供了一个像“Second Life”一样的虚拟平行时空，理想的数字人分身呈现出来的特点会影响本体的认知、态度和行为，进而提升其幸福感和社会归属感。

对于职业教育，首先，教育元宇宙能够有效解决职业教育教学的高成本、高风险、高污染问题，创建高仿真的虚拟的学习场景、实训基地和工作环境，基于人机交互技术手段实现具体性体验，降低教学成本，规避危险操作。其次，教育元宇宙中虚实联动，学生可以在真实场景、虚拟场景、虚实融合场景之间选择更有利于实践的场域。场景适配对于职业教育意义重大，多场景融合教学契合职业教育的发展需求。最后，教育元宇宙可以促进虚实世界的结合，共享社交体系、身份体系和经济体系。这有利于学校、社会（对口企业）、学生三方关系稳定、合作共赢；有利于学生实现理论与实践的互相促进、转化与融合，进而加强自身专业技能的学习；有利于学生根据自身的个性化需求，突破物理空间的限制，勇敢规划和选择不同的企业进行实训。

（二）教育元宇宙的意义

第一，教育元宇宙会带来教学交互的变革。人工智能技术和融合交互技术能够实现虚实共生和感知交互，突破真实世界和虚拟世界的双重局限，学习者可以在虚实教学场景之间自如切换，在数字人分身和真实个体间随意切换，与虚拟对象和物理实物分别互动，在虚拟学习场景和真实世界中自由学习、随性体验。

第二，教育元宇宙会带来教学场域的变革。集大成的元宇宙技术打造的高仿真、沉浸式、虚实联动的教学平台，有利于教师创设真实有效的教学场景。比如，外语教学中创建契合教学内容和教学目标的沉浸式语言学习环境，支持学习者在不同环境下演练不同的跨文化交际技能和语言应用技能。

第三，教育元宇宙会带来教育模式的变革。元宇宙技术打造的虚实共生的世界、虚实融合的理念推动教育教学向数字世界迁徙。个性化学习的灵活性、多重性、精准性，沉浸式教学的真实性、深入性、交互性，游戏化学习的即时性、创造沉浸性，教师研修的参与性、实践性和低成本性，这一切构成极具包容性的数字教育生态模式。教育将在元宇宙中形成新的价值共识、伦理共识和发展共识，引导师生强化专业素养、科技素养、信息素养和道德素养，培养科技向善的科研环境，助力公平开放的教育环境，创造可持续发展的未来教育世界。

在万物互联、虚实共生的元宇宙世界里，科技与教育的融合是必然的发展方向。教育元宇宙将呈现出一个虚拟世界与实体教育体系融合联动的教育空间，使人类与机器全面链接、虚拟与现实自如交互、人才培养与社会进步协同发展，打造融学习者具身参与性、学习情境真实性、个性化学习于一体的多元教育教学场域，推动素质教育、特殊教育、职业教育顺应时代，不断变革和发展。

元宇宙是大势所趋，教育元宇宙也一触即发。教育工作者要根据实际教育教学需求以及自身的专业特点，积极参与教育元宇宙的构划、建设和应用，保持开放的心态，探索教育元宇宙应用的场域和方式，持续推动教育元宇宙的科研进程，引领教育元宇宙的融合创新和良性发展。