当今世界,科技进步日新月异,互联网、云计算等现代信息技术深刻改变着人类的思维与学习方式。如何因应信息技术的发展,推动教育变革和创新,建设“人人皆学、处处能学、时时可学”的学习型社会,是人类共同面临的重大课题。党的二十大将“推进教育数字化”写进报告,提出“推进教育数字化,建设全民终身学习的学习型社会、学习型大国”,标志着推进教育数字化已成为全党全国普遍共识和重要战略性目标。对此,本版围绕教育元宇宙这一教育技术新兴领域展开讨论,邀请专家学者共同求解。

什么是教育元宇宙?专家介绍,它是元宇宙在教育领域的应用,即在利用元宇宙技术创建的、虚实融合的场景下进行教育活动,具有“沉浸体验、网络社交、群体创造、虚实共生”等主要特征。

由工业和信息化部人才交流中心主办的2023年全国仿真创新应用大赛即将迎来决赛。该中心相关负责人表示,此赛事秉承产教融合、产才融合的思路,以赛促学、以赛促研、以赛促用,从产业链的上下游出发,助力我国仿真产业快速发展。“大赛为引领未来科技发展的前沿科学问题、工程技术难题和产业技术问题提供了‘仿真答案’,仿真技术不仅能应用于数字化教学,还可在医学、化工等领域扮演重要角色。”

首都师范大学教育学院教育技术研究所副所长刘菁介绍,学界将教育元宇宙系统架构划分为基础设施层、运行平台层、规则机制层和模式应用层。教育元宇宙的运用与发展主要体现在模式应用层——以虚拟现实、大数据、人工智能等技术为支撑,与教育教学环境深度融合,为师生提供虚拟仿真、XR教学、智慧教学等具体场景。

“比如教育部建设的国家虚拟仿真实验教学课程共享平台,目前已有3514个实验中心,涵盖了各学科领域的大学实验课程。智慧教学场景体现为:在传统教室基础上加装电子白板、平板电脑、门禁系统等一系列智能终端设备的智慧教室;拥有大量数字化、智能化装备,能更好满足学生学习需求、提升实验效率的智慧实验室。管理平台则有中国科学院大学研究设计并搭建的‘基于深度强化学习的综合能源微网能量管理平台’等。”她举例说。

华东师范大学经济与管理学院、上海智能教育研究院教授许鑫长期研究元宇宙在教育领域的应用。他发现,元宇宙不仅能给学生提供在传统教学中难以获得的身临其境的体验,更强烈地激发学生的学习兴趣,还具有节省成本和可重复使用等优点。“教育元宇宙通过共享虚拟仿真实验和实训资源,进一步做大优质教育资源‘蛋糕’,提升了教育普及性和公平性。”

不过,所有的学习都适用元宇宙技术吗?为深入探究此问题,许鑫团队最近进行了一项随机实验,比较151名国内本科生使用VR解剖学学习模块与传统视频教学的效果差异。“实验结果显示,VR组在学习眼球生理结构知识方面的表现略逊于视频组。与传统教学方法相比,目前已有的沉浸式学习资源并不一定能有效促进复杂知识的获取。VR模拟所需的互动性可能会增加学生的额外认知负担,反而抑制了某些学生的学习效果。”

“在前期调研中,我们还发现国外也有类似的案例报告。与传统课堂相比,‘元宇宙+英语’并没有显著提高学生学习成绩。一些学生甚至反馈,元宇宙学习增加了更多的操作步骤。”许鑫补充道。

因此,他建议:“教育工作者应考虑到不同学科特点,评估哪些知识内容适合采用VR呈现,哪些不太适合。例如,在医学解剖学等需要大量视觉信息记忆的学科中,VR技术无疑具有显著优势。然而,对于需要语言和逻辑思维的学科,VR的实际效果还有待进一步验证。”

许鑫表示:“在构建教育元宇宙过程中,不仅需要重视软硬件基础设施建设,还应关注学习者认知发展水平、认知习惯等因素。在制作教育元宇宙教学资源时,必须全面统筹规划,充分考虑新技术环境的特性以及各个学科的特点等。”

刘菁认为,目前我国教育元宇宙的建设,通常由不同的开发者、教育机构和公司进行,缺乏统一标准和指导。并且,支持元宇宙建设的现实技术条件还不完善,一些底层技术不够成熟。许多虚拟环境仅仅是数字化模拟,缺乏真正的互动性和教学策略。另外,与传统教师培训相比,针对教育元宇宙教学应用的培训难度较高,目前主要以企业的技术使用培训为主,结合一线实际教学的培训师资、培训课程及相关资源、培训环境极为缺乏。

刘菁注意到,2021—2022年间,我国学者开始积极探索如何推动教育元宇宙落地,但在短短一年时间内,话题就从基础设备建设、技术研发,拓展到了思政教育、图书馆教育等应用研究领域,教育元宇宙研究范畴出现泛化趋势。“元宇宙是一个新兴领域,如果盲目研发教育元宇宙相关技术与课程,可能会浪费既有教育资源,同时束缚教育元宇宙发展的想象力。”

刘菁建议,要把教育元宇宙融入教育信息化的长远规划和顶层设计中,为教育元宇宙健康有序及可持续发展提供政策指导。还要以教育新基建推动教育元宇宙发展,将其纳入教育数字化战略行动方案,加快推进教育专网建设,推动5G、VR、AR、人工智能、区块链等技术发展。

许鑫表示,在未来,教育元宇宙将成为全球教育合作中不可或缺的一环。“例如,有研究将美国、韩国和日本学生置于元宇宙学习空间中,通过安装传感器和多语言翻译转换器等技术设备,实现了学生在跨地区、跨语言环境下的互动学习,并取得了良好的教学效果。”

他认为,教育元宇宙还将为促进教育培训与学术交流研讨提供全新场域。“举例来说,2021年,在第29届亚洲心脏和胸外科学会线上会议中,来自世界各地的200名参会者通过头戴式VR设备参与了手术培训。参会者纷纷表示,自己仿佛身临其境地观看了整个手术过程。随着教育元宇宙相关技术的不断成熟,全球范围内的教育数字化联动将以更丰富的形式展现。”

刘菁认为,以教育元宇宙为依托的虚拟实验室、虚拟教研、沉浸式情景体验学习等领域均有较好的发展前景,能够为学生和职场人士提供更加丰富且个性化的学习体验,为终身学习提供更好的环境和平台。目前,元宇宙发展正处于数字孪生阶段,随着其不断发展,教育元宇宙还将经历虚实互构与虚实共生阶段。

“如在虚实互构阶段,教育元宇宙将与教育数字化深度融合。更广泛的AR和VR教育应用与传统课堂相结合,为学生提供沉浸式学习体验,并支持个性化学习,使学生能够访问个性化的虚拟学习环境,根据自身兴趣和学习需求选择课程和活动。在虚实共生阶段,虚拟学习环境将与现实教育更加无缝融合,学习变得更综合和全面。此外,全球教育合作也将进一步加强,学生可以在不同国家和地区进行虚拟学习环境中的交流与合作。”刘菁说。

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