□胡永斌 倪清 楊現(xiàn)民

一、元宇宙發(fā)展簡(jiǎn)史回顧

“元宇宙” 這一術(shù)語(yǔ)自出現(xiàn)以來(lái)一直受到文學(xué)層面尤其是科幻小說的關(guān)注。美國(guó)科幻作家尼爾·斯蒂芬森（Neal Stephenson）1992 年出版的《雪崩》，以及歐內(nèi)斯特·克萊恩（Ernest Cline）2011年出版的《頭號(hào)玩家》都呈現(xiàn)了最符合當(dāng)今人類想象的元宇宙。2007年，元宇宙首次受到技術(shù)專家的關(guān)注。來(lái)自哈佛大學(xué)、麻省理工學(xué)院、阿肯色大學(xué)等高等院校，以及來(lái)自谷歌、微軟、林登實(shí)驗(yàn)室（Linden Lab）等互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)聯(lián)合成立 “加速研究基金會(huì)” （Acceleration Studies Foundation，ASF），提出建立元宇宙路線圖項(xiàng)目（Metaverse Roadmap Project）。該項(xiàng)目發(fā)布了全球首個(gè)元宇宙研究報(bào)告《元宇宙路線圖：通往3D 網(wǎng)絡(luò)之路》，并對(duì)元宇宙的概念、分類、現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)、發(fā)展路徑等進(jìn)行了深入分析（Smart et al.，2007）。且該報(bào)告直言，長(zhǎng)期來(lái)看，元宇宙將對(duì)社會(huì)形態(tài)產(chǎn)生革命性影響，它既是一種明智的商業(yè)戰(zhàn)略，也是一種廣泛的社會(huì)福利。

元宇宙領(lǐng)域的突破性進(jìn)展出現(xiàn)在2017 年。美國(guó)比特幣交易所Coinbase 的聯(lián)合創(chuàng)始人弗雷德·埃爾扎姆（Fred Ehrsam）撰寫了《虛擬現(xiàn)實(shí)將會(huì)是區(qū)塊鏈的殺手級(jí)應(yīng)用》一文（Ehrsam，2017）。該文回顧了《雪崩》和《頭號(hào)玩家》描述的未來(lái)生活，并對(duì)當(dāng)前魔獸世界（World of Warcraft）、臉書（Facebook）等由中心化組織運(yùn)營(yíng)的虛擬世界表示擔(dān)心，因?yàn)檫@種中心化的運(yùn)營(yíng)方式可以隨意剝奪用戶的虛擬資產(chǎn)（包括社會(huì)地位、財(cái)富等），改變用戶的個(gè)人檔案，甚至刪除用戶的身份賬號(hào)。弗雷德·埃爾扎姆提出的 “以區(qū)塊鏈驅(qū)動(dòng)元宇宙” 的構(gòu)想，標(biāo)志著元宇宙時(shí)代的真正到來(lái)。

2017 年以來(lái)， “元宇宙” 一詞在國(guó)際加密社區(qū)非?；鸨?，虛擬貨幣、虛擬資產(chǎn)、虛擬身份、非同質(zhì)化代幣（Non-Fungible Token，NFT）等成為熱點(diǎn)議題，越來(lái)越多的技術(shù)人員嘗試用以太坊（Ethereum）區(qū)塊鏈創(chuàng)建元宇宙項(xiàng)目，Decentraland、Cryptovoxels 等項(xiàng)目陸續(xù)上鏈。2020 年以來(lái)，全球科技巨頭布局元宇宙，探尋未來(lái)信息技術(shù)的發(fā)展方向。元宇宙亦受到各國(guó)政府、金融機(jī)構(gòu)以及行業(yè)企業(yè)的高度關(guān)注。從國(guó)家層面來(lái)看，美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家積極布局元宇宙產(chǎn)業(yè)，韓國(guó)政府將元宇宙上升到國(guó)家戰(zhàn)略并成立了元宇宙發(fā)展聯(lián)盟。從行業(yè)層面來(lái)看，各行各業(yè)都開始關(guān)注元宇宙，探索利用元宇宙破解行業(yè)難題，促進(jìn)行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。在金融領(lǐng)域，Kookmin等韓國(guó)銀行已開始在元宇宙中開立分行，允許客戶以虛擬化身與客服進(jìn)行溝通交流（Park，2021）。在城市建設(shè)領(lǐng)域，韓國(guó)首爾市發(fā)布《首爾愿景2030》，提出從經(jīng)濟(jì)、教育、旅游、通信、城市、行政和基礎(chǔ)設(shè)施等7個(gè)基礎(chǔ)領(lǐng)域建設(shè)首爾元宇宙以提升城市服務(wù)（Oh Se-hoon，2021）。在醫(yī)療領(lǐng)域，索羅卡大學(xué)醫(yī)學(xué)中心（Soroka-University Medical Center）使用Surgical Theatre公司的醫(yī)療元宇宙進(jìn)行手術(shù)模擬，順利完成了以色列首例連體雙胞胎頭部分離手術(shù)（Jaffe-Hoffman，2021）。在工業(yè)領(lǐng)域，德國(guó)寶馬公司（BMW）利用英偉達(dá)公司的Omniverse 元宇宙構(gòu)建了虛擬工廠，以對(duì)量產(chǎn)工廠進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真協(xié)作，徹底改變了寶馬公司的規(guī)劃流程，實(shí)現(xiàn)了智能制造（Nica，2021）。

當(dāng)前，利用信息技術(shù)促進(jìn)教育變革已經(jīng)成為國(guó)際社會(huì)的普遍共識(shí)（胡欽太等，2018；楊現(xiàn)民等，2021）。隨著元宇宙的逐步完善及其應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，國(guó)際上一些教育機(jī)構(gòu)和學(xué)者開始關(guān)注并探討元宇宙在教育領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。斯坦福大學(xué)（Stanford University）虛擬人交互實(shí)驗(yàn)室杰里米·拜倫森（Jeremy Bailenson）教授指出，教育是元宇宙的 “殺手級(jí)” 應(yīng)用場(chǎng)景之一（Nover，2021）。德國(guó)亞琛工業(yè)大學(xué)（RWTH Aachen University）弗蘭克·皮勒（Frank Piller）教授確信元宇宙教學(xué)比網(wǎng)絡(luò)教學(xué)更接近課堂教學(xué)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)（Almirall，2022）。希臘帕特雷大學(xué)（University of Patras）的斯蒂利亞諾斯·米斯塔基迪斯（Stylianos Mystakidis）教授指出，元宇宙將會(huì)成為促進(jìn)教育民主化的重要因素，使全球?qū)W習(xí)者能平等參與、共同學(xué)習(xí)（Mystakidis，2022a）。整體來(lái)看，當(dāng)前元宇宙的教育應(yīng)用探索仍處于起步階段，缺少成熟的理論成果和清晰的建設(shè)應(yīng)用思路。有鑒于此，本研究將立足于國(guó)際視野，系統(tǒng)梳理和分析元宇宙教育應(yīng)用的國(guó)際演進(jìn)、應(yīng)用模式和未來(lái)趨勢(shì)，以期為推進(jìn)元宇宙在教育領(lǐng)域的應(yīng)用提供鏡鑒。

二、關(guān)于元宇宙的5種主流認(rèn)識(shí)觀

元宇宙仍是一個(gè)不斷發(fā)展演變的概念，當(dāng)前人們對(duì)于元宇宙的認(rèn)識(shí)主要形成了5 種代表性觀點(diǎn)，分別是 “Web3.0 技術(shù)觀” “終極游戲觀” “虛擬現(xiàn)實(shí)觀” “虛擬世界觀” 和 “虛實(shí)融合觀” 等。

第一，Web3.0 技術(shù)觀。該觀點(diǎn)認(rèn)為元宇宙就是下一代互聯(lián)網(wǎng)——Web3.0。Web3.0 是互聯(lián)網(wǎng)從Web1.0 到Web2.0 不斷迭代升級(jí)的下一階段（Wood，2018）。區(qū)別于Web1.0 的 “只讀” 數(shù)據(jù)和Web2.0 的 “讀＋寫” 數(shù)據(jù)，Web3.0 以區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建，用戶可以控制乃至擁有自己創(chuàng)建的互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容。實(shí)際上，元宇宙和Web3.0 的概念仍有一定差異（Arvas，2022）。Web3.0是元宇宙的底層設(shè)施，是實(shí)現(xiàn)去中心化的互聯(lián)網(wǎng)，每個(gè)用戶都能掌握自己的身份和數(shù)據(jù)。而元宇宙則是基于Web3.0 技術(shù)體系和運(yùn)作機(jī)制所建構(gòu)形成的上層數(shù)字化生態(tài)，用戶在元宇宙中進(jìn)行社交、娛樂、創(chuàng)作、交易等活動(dòng)都需要Web3.0技術(shù)作為支撐。

第二，終極游戲觀。該觀點(diǎn)認(rèn)為元宇宙將是改變中心化互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的解決方案。終極游戲（Ultimate Game），也可稱之為元宇宙，將是一個(gè)終極形態(tài)的三維游戲，所有內(nèi)容都是開放和彼此兼容的，大規(guī)模用戶能夠平等地在其中創(chuàng)作、體驗(yàn)和生活，同時(shí)獲得經(jīng)濟(jì)回報(bào)（Sweeney，2019）。元宇宙具備賦能用戶內(nèi)容創(chuàng)作、創(chuàng)作者經(jīng)濟(jì)、平等和開放、大規(guī)模等特征，是一個(gè)真實(shí)且永遠(yuǎn)在線的游戲世界，不像電腦游戲一樣可以暫?；蛘咧匦麻_始。全球頂尖游戲公司Epic Games 提供的Epic 在線服務(wù)和虛幻開發(fā)引擎（Unreal Engine）已經(jīng)顯現(xiàn)出元宇宙的雛形。

第三，虛擬現(xiàn)實(shí)觀。該觀點(diǎn)認(rèn)為元宇宙是現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的延伸，相當(dāng)于將視頻會(huì)議、電子郵件、社交軟件升級(jí)為沉浸的三維虛擬現(xiàn)實(shí)空間，其核心是人與人的社交關(guān)系（Heath，2021）。用戶可以通過VR、AR、個(gè)人電腦和移動(dòng)設(shè)備等計(jì)算平臺(tái)接入元宇宙，開展社交、辦公、游戲、教育、健身等活動(dòng)。Meta 公司CEO 馬克·扎克伯格（Mark Zuckerberg）認(rèn)為，元宇宙是一個(gè) “具身化互聯(lián)網(wǎng)” （Embodied Internet），其所具有的臨場(chǎng)感、虛擬化身、瞬間移動(dòng)、虛擬商品、自然交互等重要特征，使得人們可以走進(jìn)這個(gè)虛擬空間去體驗(yàn)它。目前Meta 公司已陸續(xù)發(fā)布Horizon Worlds、Horizon Workrooms、Horizon Home等元宇宙社交應(yīng)用。

第四，虛擬世界觀。該觀點(diǎn)認(rèn)為元宇宙是一個(gè)大規(guī)模、可互操作的實(shí)時(shí)渲染三維虛擬世界。該虛擬世界可以讓大規(guī)模用戶進(jìn)行實(shí)時(shí)和持久體驗(yàn)，用戶可以獲得臨場(chǎng)感、身份、歷史、權(quán)限、對(duì)象、通信和支付等信息的持續(xù)性數(shù)據(jù)（Ball，2021）。馬修·鮑爾（Matthew Ball）將元宇宙的核心特征歸納為7個(gè)方面（Ball，2020）：（1）永久存在；（2）保持同步性和實(shí)時(shí)性；（3）對(duì)同時(shí)在線的用戶數(shù)量沒有限制，且能為每個(gè)用戶提供一種獨(dú)特的 “臨場(chǎng)感” ；（4）形成充分的經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，參與者能夠創(chuàng)作、擁有、投資、出售多種虛擬物品；（5）提供跨越虛擬世界和物理世界的體驗(yàn)；（6）數(shù)字資產(chǎn)、社交關(guān)系等內(nèi)容可以在元宇宙的各個(gè)空間高度互通，元宇宙與物理世界存在廣泛的交互接口；（7）擁有大量的內(nèi)容創(chuàng)作者，可能是個(gè)人、小型創(chuàng)作團(tuán)體或企業(yè)。馬修·鮑爾所構(gòu)建的元宇宙本質(zhì)上是基于Web3.0 的生態(tài)系統(tǒng)，是互聯(lián)網(wǎng)提供的服務(wù)。這種構(gòu)想需要技術(shù)的極大進(jìn)步才能支撐，屆時(shí)法律法規(guī)、商業(yè)政策、消費(fèi)行為也需要徹底改變。

第五，虛實(shí)融合觀。該觀點(diǎn)認(rèn)為元宇宙是一個(gè)能讓用戶體驗(yàn)到的虛擬世界和物理世界相互作用、融合發(fā)展的混合空間（Smart et al.，2007），其底層是虛擬資產(chǎn)、虛擬身份和虛擬貨幣。通過擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)（Extended Reality，XR）技術(shù)，元宇宙能支持物理世界與虛擬世界進(jìn)行無(wú)縫通信和多感官交互（Mystakidis，2022b）。換言之，元宇宙中的虛擬化身和物理世界的用戶是同一個(gè)人，虛擬化身在元宇宙中可以參與社交、工作、娛樂、教育等社會(huì)活動(dòng)。

綜上所述，元宇宙既不是一個(gè)新概念，也不是一種新興的顛覆性技術(shù)，而是麻省理工學(xué)院（Massachusetts Institute of Technology）媒體實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)辦人兼執(zhí)行總監(jiān)尼古拉斯·尼葛洛龐帝（Nicholas Negroponte）教授所提到的人類數(shù)字化生存的新階段?；赪eb3.0 技術(shù)構(gòu)建的元宇宙與以往基于Web2.0技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)世界的不同之處在于：元宇宙以XR 技術(shù)提升沉浸式體驗(yàn)，以區(qū)塊鏈技術(shù)搭建經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和虛擬貨幣，以用戶內(nèi)容創(chuàng)作（User Generated Content，UGC）助力個(gè)人資產(chǎn)生成等。各種信息技術(shù)在元宇宙中集成融合，形成功能更加強(qiáng)大、過去單項(xiàng)技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)的綜合功能（Collins，2008）。因此，從本質(zhì)上說，元宇宙就是一種虛實(shí)融合的混合空間，人類可以數(shù)字身份在其中生活、娛樂和社交，并在虛擬世界和物理世界之間進(jìn)行無(wú)縫轉(zhuǎn)換。

三、元宇宙教育應(yīng)用的國(guó)際演進(jìn)脈絡(luò)

元宇宙教育應(yīng)用的探索從萬(wàn)維網(wǎng)出現(xiàn)之時(shí)就已開始（Mystakidis，2022b）。鑒于元宇宙的研究進(jìn)展主要聚焦在虛擬世界（Duan et al.，2021；Frey，2021；Marr，2022），筆者嘗試梳理了虛擬世界教育應(yīng)用的演進(jìn)過程，以此窺探元宇宙教育應(yīng)用的發(fā)展脈絡(luò)（見圖1）。

1. “三維虛擬世界” 階段

上世紀(jì)90 年代中期，人們不再滿足于基于文本的游戲交互， 轉(zhuǎn)而探索三維虛擬世界（Three-Dimensional Virtual World，3DVW）的游戲和仿真軟件。三維虛擬世界的規(guī)則來(lái)自物理世界，如能對(duì)重力、地形、運(yùn)動(dòng)、動(dòng)作等進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真。用戶可以自定義角色形象，使用個(gè)性化虛擬化身參與活動(dòng)，與其他虛擬化身開展基于文字、語(yǔ)音、體態(tài)等方式的交流（Biocca et al.，2013）。該階段的典型案例是1995 年出現(xiàn)的《動(dòng)態(tài)世界》（Active World），該產(chǎn)品允許用戶擁有自己的世界并在其中創(chuàng)作內(nèi)容。《動(dòng)態(tài)世界》在教育領(lǐng)域主要用于協(xié)作學(xué)習(xí)和項(xiàng)目學(xué)習(xí)。例如，美國(guó)部分中小學(xué)使用《動(dòng)態(tài)世界》設(shè)計(jì)了美國(guó)航空航天局的Real World-In World 工程項(xiàng)目和EDUni-NY 等科學(xué)探究項(xiàng)目。紐約博物館也嘗試使用《動(dòng)態(tài)世界》支持學(xué)習(xí)者開展STEM 項(xiàng)目學(xué)習(xí)。這一階段日本世嘉（Sega）公司發(fā)布世嘉VR 頭盔。該設(shè)備使用LCD 液晶顯示屏、立體聲耳機(jī)和慣性傳感器，使系統(tǒng)能夠跟蹤用戶的頭部運(yùn)動(dòng)。三維虛擬世界能支持學(xué)習(xí)者持續(xù)的、不斷增長(zhǎng)的社會(huì)交往，因而成為合作教育的重要基礎(chǔ)（Kluge et al.，2008）。此外，三維虛擬世界可以讓學(xué)習(xí)者完成在物理世界中由于成本、時(shí)間或場(chǎng)所等限制而難以實(shí)施的任務(wù)，因而也備受研究者的關(guān)注。由于這一階段的網(wǎng)絡(luò)接入以傳輸速度較慢的撥號(hào)上網(wǎng)為主，因而多用戶在線協(xié)作難以實(shí)現(xiàn)。

2. “在線虛擬世界” 階段

2002年以來(lái)，隨著寬帶網(wǎng)絡(luò)的接入和計(jì)算機(jī)圖形處理性能的提升，支持多人協(xié)作的在線虛擬世界（Online Virtual Worlds，OVW）逐漸形成。用戶可在仿真度更高的三維環(huán)境中進(jìn)行實(shí)時(shí)交流、深度交互、內(nèi)容創(chuàng)作和物品交易。比如，2003 年發(fā)布的《第二人生》（Second Life），用戶可在其中創(chuàng)作虛擬場(chǎng)景，自定義交互功能，擁有可與現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行兌換的虛擬貨幣（Kemp et al.，2006）。2006年發(fā)布的Roblox在線游戲平臺(tái)既是一個(gè)虛擬世界，也是一個(gè)游戲創(chuàng)作和交易平臺(tái)，該平臺(tái)對(duì)創(chuàng)作工具Roblox Studio進(jìn)行持續(xù)升級(jí)，提供了強(qiáng)大的編輯功能和豐富的素材庫(kù)，鼓勵(lì)用戶進(jìn)行UGC創(chuàng)作和銷售，開發(fā)者在得到Robux（Roblox世界的虛擬幣）后還可以兌換成現(xiàn)金。2011 年發(fā)布的《我的世界》（Minecraft）是一個(gè)以方塊進(jìn)行交互的沙盒游戲平臺(tái)，用戶可以為游戲添加新的對(duì)象、角色和功能，開展探索世界、采集資源、合成物品及生存冒險(xiǎn)等活動(dòng)?！段业氖澜纾航逃妗肥菍ｉT為課堂教學(xué)而設(shè)計(jì)的版本，內(nèi)置多個(gè)模塊、課程和練習(xí)，在生態(tài)學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)、地質(zhì)學(xué)和地理學(xué)等教學(xué)主題，以及數(shù)學(xué)概念和規(guī)則中具有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值（Short，2012）。在線虛擬世界構(gòu)建的高度仿真學(xué)習(xí)場(chǎng)景能為學(xué)生賦予極強(qiáng)的沉浸感和可玩性，UGC功能使用戶更易于生產(chǎn)、傳播和交易其創(chuàng)作內(nèi)容，特別是VR 和AR 技術(shù)更豐富了在線虛擬世界的交互方式。然而，在線虛擬世界的交易方式并沒有擺脫 “中心化” 的模式，虛擬資產(chǎn)和個(gè)人數(shù)據(jù)保護(hù)也未能實(shí)現(xiàn)，而且三維場(chǎng)景的實(shí)時(shí)渲染需要大量算力也導(dǎo)致渲染效果不盡如人意。

3. “鏈上虛擬世界” 階段

隨著以太坊區(qū)塊鏈投入應(yīng)用，在線虛擬世界融合了智能合約（Smart Contract）功能，從而形成了鏈上虛擬世界（Blockchain-Based Virtual Worlds，BVW），推動(dòng)元宇宙邁向新的階段。鏈上虛擬世界具有如下特征：（1）不由任何組織來(lái)控制，而是處于自治管理狀態(tài)；（2）擁有以加密貨幣為中介的經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)；（3）UGC較為普遍，用戶是內(nèi)容的創(chuàng)作者，可以通過創(chuàng)作內(nèi)容獲得經(jīng)濟(jì)回報(bào)。近年來(lái)鏈上虛擬世界不斷涌現(xiàn)，例如，2018 年上鏈的Sandbox 沙盒游戲就是一個(gè)典型的鏈上虛擬世界，參與者或藝術(shù)工作者、游戲設(shè)計(jì)師可以通過Sandbox 提供的免費(fèi)軟件（VoxEdit 或 Game Maker）生產(chǎn)個(gè)人虛擬資產(chǎn)（如藝術(shù)畫廊、3D 模型甚至游戲等）。Sandbox打造的元宇宙世界擁有獨(dú)立的經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和SAND幣，這種代幣可以用于創(chuàng)建、購(gòu)買和質(zhì)押虛擬資產(chǎn)。在UGC機(jī)制的激勵(lì)下，Sandbox中大量的場(chǎng)景、藝術(shù)品、模型、建筑等得以創(chuàng)造和交易，實(shí)現(xiàn)了虛擬世界生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。此外，香港中文大學(xué)還基于CUHKSZ元宇宙原型系統(tǒng)構(gòu)建了由基礎(chǔ)層、交互層和生態(tài)層組成的數(shù)字孿生校園，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生交流、個(gè)人展示、成就激勵(lì)和校園服務(wù)等功能（Duan et al.，2021）。在區(qū)塊鏈技術(shù)的支撐下，鏈上虛擬世界已實(shí)現(xiàn)了虛擬身份、虛擬貨幣、虛擬資產(chǎn)、UGC 激勵(lì)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)等諸多功能。但由于算力需求大，大規(guī)模用戶并發(fā)的實(shí)時(shí)渲染尚未實(shí)現(xiàn)，沉浸體驗(yàn)等核心功能還有待提升。

四、元宇宙教育應(yīng)用的四種典型情景

美國(guó)元宇宙路線圖項(xiàng)目負(fù)責(zé)人約翰·斯馬特（John Smart）提出了極具開創(chuàng)性和包容性的元宇宙應(yīng)用情景分類框架（Smart et al.，2007），由于該框架體現(xiàn)了認(rèn)知、身體、環(huán)境的一致性，具有豐富的認(rèn)知具身化思想和教育意蘊(yùn)，因而得到了普遍的認(rèn)可（Kye et al.，2021）。當(dāng)代具身認(rèn)知理論重新審視身體、認(rèn)知和世界的關(guān)系，提出 “身體是認(rèn)知過程發(fā)生的核心” “認(rèn)知產(chǎn)生于身體與環(huán)境的相互作用過程中” 等觀點(diǎn)（陳醒等，2019）。與之相伴的具身學(xué)習(xí)鼓勵(lì)并支持學(xué)習(xí)者的具身交互和感知體驗(yàn)，目的是實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)者、學(xué)習(xí)環(huán)境、學(xué)習(xí)資源等要素的緊密耦合和動(dòng)態(tài)演化。

具身認(rèn)知理論為理解元宇宙的教育應(yīng)用情景提供了一個(gè)新的視角。元宇宙中的學(xué)習(xí)過程體現(xiàn)在學(xué)習(xí)者身體的實(shí)踐中，即身體與學(xué)習(xí)環(huán)境相互作用和相互交織，由此可以將元宇宙中的實(shí)踐理解為杜威的 “從做中學(xué)” 。在具身認(rèn)知視域下，以具身學(xué)習(xí)為目標(biāo)，身體的 “內(nèi)部—外部” 為水平軸，技術(shù)的 “增強(qiáng)—仿真” 應(yīng)用為垂直軸，可以構(gòu)建出如圖2所示的元宇宙教育應(yīng)用情景分類框架。其中， “內(nèi)部” 關(guān)注學(xué)習(xí)者或虛擬化身的身份、行為和狀態(tài)等， “外部” 聚焦學(xué)習(xí)者或虛擬化身以外的場(chǎng)景、信息和對(duì)象等， “增強(qiáng)” 是指疊加信息內(nèi)容到物理世界的技術(shù)， “仿真” 是指將物理世界映射到虛擬世界的技術(shù)。

圖2 元宇宙教育應(yīng)用情景分類框架

由此，元宇宙教育應(yīng)用情景可設(shè)計(jì)為虛擬世界（Virtual Worlds）、鏡像世界（Mirror Worlds）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality）和生活記錄（Lifelogging）四種類型。產(chǎn)生具身認(rèn)知的環(huán)境并不僅限于真實(shí)的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，也可以是人造（技術(shù)）環(huán)境，或是通過語(yǔ)詞喚起的過去表象與經(jīng)驗(yàn)。根據(jù)上述具身效應(yīng)產(chǎn)生的條件，殷明等（2015）將具身分為實(shí)感具身、實(shí)境具身和離線具身三種類型。上述分類框架中的虛擬世界和鏡像世界屬于實(shí)境具身，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和生活記錄屬于實(shí)感具身，對(duì)其的定義、特征、教育應(yīng)用和案例如表1所示。

表1 元宇宙的教育應(yīng)用情景比較

“虛擬世界” 是一種以虛擬化身的視角來(lái)觀察內(nèi)部世界的應(yīng)用情景，也是最常見的元宇宙教育應(yīng)用情景?？蓪⑵涠x為學(xué)習(xí)者以虛擬化身參與社交、娛樂、學(xué)習(xí)的沉浸式數(shù)字空間。虛擬世界的場(chǎng)景和規(guī)則可能來(lái)自物理世界，也可能是設(shè)計(jì)者幻想的世界。虛擬世界的學(xué)習(xí)者可以自定義角色模型作為虛擬化身，以走、飛、瞬移等各種方式移動(dòng)，通過文字、圖像、聲音、視頻等形式開展交流。盡管這個(gè)虛擬世界是 “虛擬” 的，它源自于設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造和想象，但這個(gè)世界又是客觀存在的，它在學(xué)習(xí)者離開后依然存在。

“鏡像世界” 是一種對(duì)學(xué)習(xí)者的外部世界進(jìn)行精準(zhǔn)映射的元宇宙教育應(yīng)用情景?？蓪⑵涠x為依據(jù)物理世界的場(chǎng)景、信息和結(jié)構(gòu)創(chuàng)建的數(shù)字空間。鏡像世界是以數(shù)字形式呈現(xiàn)的物理世界，它通過地理位置或場(chǎng)景建模的方法來(lái)映射物理世界，提供一個(gè)模擬人類活動(dòng)環(huán)境和活動(dòng)方式的數(shù)字空間。人們可以在鏡像世界中以 “人類尺度” 去觀察自然界，在視野的深度、清晰度和透明度方面可以做到 “微觀” “宏觀” 或 “宇觀” 。

“增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)” 是一種可以把學(xué)習(xí)者的外部世界進(jìn)行信息增強(qiáng)的元宇宙教育應(yīng)用情景?？蓪⑵涠x為利用位置感知或信息疊加的技術(shù)，將虛擬信息內(nèi)容疊加到物理世界中從而實(shí)現(xiàn)虛實(shí)融合的數(shù)字空間。在虛擬信息內(nèi)容重疊之后，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)不僅能夠有效體現(xiàn)出物理世界的內(nèi)容，也能凸顯出虛擬信息內(nèi)容的價(jià)值。

“生活記錄” 是一種可以把學(xué)習(xí)者內(nèi)部世界進(jìn)行增強(qiáng)的元宇宙教育應(yīng)用情景?？蓪⑵涠x為學(xué)習(xí)者利用智能設(shè)備來(lái)記錄個(gè)人生理和學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)所形成的數(shù)字空間，具體包括鍛煉、睡眠、飲食、生理指標(biāo)、學(xué)習(xí)進(jìn)度、測(cè)驗(yàn)成績(jī)等。在醫(yī)療領(lǐng)域已經(jīng)出現(xiàn)了利用可穿戴設(shè)備存儲(chǔ)生物特征信息的服務(wù)，比如Apple Watch 可以記錄運(yùn)動(dòng)量、睡眠質(zhì)量、心臟健康、血壓和血氧飽和度等信息，眼動(dòng)儀可以記錄眼跳、注意力等指標(biāo)，腦波儀可以記錄注意力、專注指數(shù)和放松指數(shù)等。

五、元宇宙教育應(yīng)用的5種主要模式

教育是元宇宙應(yīng)用的核心領(lǐng)域之一。目前國(guó)際上一些元宇宙機(jī)構(gòu)或組織創(chuàng)建了多個(gè)元宇宙教育應(yīng)用項(xiàng)目，嘗試提供虛實(shí)結(jié)合、高度沉浸、開放融合、隨時(shí)可學(xué)的元宇宙沉浸學(xué)習(xí)。筆者重點(diǎn)梳理了元宇宙作為學(xué)習(xí)平臺(tái)、沉浸課程、虛擬學(xué)校、孿生校園和開放大學(xué)等5種潛在的教育應(yīng)用模式。

1.作為學(xué)習(xí)平臺(tái)，提供高度沉浸的學(xué)習(xí)環(huán)境

由服務(wù)機(jī)構(gòu)提供沉浸學(xué)習(xí)平臺(tái)，是目前國(guó)際領(lǐng)域較為常見的一種元宇宙教育應(yīng)用模式。在該模式中，元宇宙服務(wù)機(jī)構(gòu)提供高度沉浸的學(xué)習(xí)環(huán)境，而虛擬現(xiàn)實(shí)硬件設(shè)備、教學(xué)內(nèi)容、討論主題、組織方式等則由學(xué)習(xí)活動(dòng)發(fā)起人準(zhǔn)備。目前全球元宇宙市場(chǎng) 有 Horizon Workrooms、 Microsoft Mesh、 VR Chat、MeetinVR、Rec Room 等元宇宙平臺(tái)均能提供高度沉浸的學(xué)習(xí)環(huán)境。

以Meta 公司發(fā)布的Horizon Workrooms 為例，該產(chǎn)品基于Oculus Quest 2 硬件，可實(shí)現(xiàn)虛擬化身、AR 透視、桌面識(shí)別、手勢(shì)追蹤、鍵盤識(shí)別、多任務(wù)模式等功能（Heath，2021）。在Workrooms中，身處世界任意位置的用戶均可進(jìn)行遠(yuǎn)程協(xié)作，支持接入的硬件包括VR設(shè)備、移動(dòng)設(shè)備和個(gè)人電腦。Workrooms 的具體功能包括：（1）利用人工智能生成虛擬化身，最多支持50 個(gè)虛擬化身互動(dòng)；（2）利用手勢(shì)追蹤識(shí)別用戶手臂，完成虛擬化身的舉手、豎大拇指點(diǎn)贊等動(dòng)作，人機(jī)交互自然流暢；（3）支持辦公電腦、鍵盤、演示文稿等共享到虛擬場(chǎng)景；（4）以原生和自然的方式提供高質(zhì)量、低延遲、有向性的空間音效；（5）虛擬場(chǎng)景提供無(wú)限的白板空間可隨時(shí)取用；（6）虛擬場(chǎng)景集成會(huì)議記錄、文件共享、日歷等；（7）虛擬場(chǎng)景中有若干套空間座位布局可供選擇。

2.作為沉浸課程，提升在校學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)

為在校學(xué)生提供沉浸式課程，是一種有廣泛需求的元宇宙教育應(yīng)用模式。該模式中，課程提供方自研或租用第三方元宇宙平臺(tái)，提供課程內(nèi)容、課程組織、課程輔導(dǎo)、實(shí)踐活動(dòng)和成績(jī)?cè)u(píng)定。元宇宙課程的高沉浸學(xué)習(xí)體驗(yàn)和高質(zhì)量課程服務(wù)，正成為教育領(lǐng)域全新的課程形態(tài)。

斯坦福大學(xué)虛擬人交互實(shí)驗(yàn)室的杰里米·拜倫森教授發(fā)起的沉浸課程 “虛擬人” （Virtual People）就是一種開創(chuàng)性的嘗試。該課程開設(shè)于2003 年，主要講授流行文化、工程學(xué)、行為科學(xué)和傳播學(xué)等領(lǐng)域的VR應(yīng)用（Bailenson，2021）。隨著新冠肺炎疫情（COVID-19）的突然暴發(fā)和持續(xù)蔓延，拜倫森教授意識(shí)到，元宇宙課程可以提供優(yōu)于ZOOM 的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。為此他于2020 年重新設(shè)計(jì)了教學(xué)大綱，在Engage 元宇宙平臺(tái)（https://engagevr.io/）上開設(shè)了 “虛擬人” 課程，給全部263名學(xué)生郵寄了Oculus Quest 2 設(shè)備（要求課程結(jié)束后歸還），并組織他們參與元宇宙課程學(xué)習(xí)。2021年夏天，所有學(xué)生在20 個(gè)星期內(nèi)花了超過3300 小時(shí)一起在元宇宙課程中開展學(xué)習(xí)與交流。而且課程教學(xué)方式十分多樣，包括集體授課，考察博物館、海洋館、火山口，體驗(yàn)體育課，小組討論，表演音樂劇和滑稽劇等。拜倫森教授還給學(xué)生們安排了UGC創(chuàng)作，允許個(gè)人或團(tuán)隊(duì)建立他們自己的虛擬世界。正如拜倫森教授在接受訪談時(shí)所說的， “基于硬件、軟件和課程內(nèi)容，構(gòu)建一個(gè)持久、穩(wěn)定、沉浸的元宇宙課程，真正利用它們來(lái)實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)是可行的” （Coin Yuppie，2021）。

3.作為虛擬學(xué)校，提供K-12課程及教學(xué)服務(wù)

國(guó)際上已出現(xiàn)了一些專門為K-12 學(xué)生提供學(xué)習(xí)服務(wù)的元宇宙虛擬學(xué)校。這些機(jī)構(gòu)采用自主開發(fā)的元宇宙平臺(tái)，聘任專職教師組織教學(xué)，提供適合學(xué)生的課程內(nèi)容和個(gè)性化指導(dǎo)。隨著元宇宙的發(fā)展，原來(lái)提供在線學(xué)習(xí)服務(wù)的虛擬學(xué)校開始向提供沉浸學(xué)習(xí)服務(wù)轉(zhuǎn)型（Merod，2022）。

由美國(guó)達(dá)拉斯教育基金會(huì)（Dallas Education Foundation）發(fā)起建立的STEMuli（https://stemuli.net/）就是一個(gè)典型的元宇宙虛擬學(xué)校項(xiàng)目（Bosilkovski，2021）。在新冠肺炎疫情期間，達(dá)拉斯獨(dú)立學(xué)區(qū)制定了為期3 年的 “未來(lái)學(xué)習(xí)計(jì)劃” ，為中小學(xué)生提供互聯(lián)網(wǎng)接入、移動(dòng)設(shè)備和學(xué)習(xí)材料。為配合此計(jì)劃，達(dá)拉斯教育基金會(huì)啟動(dòng)STEMuli項(xiàng)目，旨在滿足達(dá)拉斯獨(dú)立學(xué)區(qū)的線上教學(xué)需求。該項(xiàng)目吸收借鑒了 “我的世界” “堡壘之夜” （Fortnite）、 “模擬人生” （The Sims）等典型虛擬世界，設(shè)計(jì)了STEMuli的三維場(chǎng)景、交互機(jī)制、激勵(lì)機(jī)制和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)（Vaughn，2022）。STEMuli 項(xiàng)目提供的教學(xué)服務(wù)主要包括：（1）支持學(xué)生在選擇虛擬化身后進(jìn)入虛擬校園和虛擬教室；（2）項(xiàng)目場(chǎng)景精準(zhǔn)鏡像了達(dá)拉斯獨(dú)立學(xué)區(qū)的場(chǎng)景，學(xué)生在其中可以看到美國(guó)航空中心和達(dá)拉斯天際線；（3）教師登錄后，可以用虛擬化身在教室授課；（4）學(xué)生的虛擬化身可以舉手回答問題或參與課堂討論；（5）學(xué)生按時(shí)上課、參與互動(dòng)或完成作業(yè)，可以獲得積分；（6）項(xiàng)目基于區(qū)塊鏈構(gòu)建，積分可以用來(lái)升級(jí)學(xué)生畫像，兌換成數(shù)字貨幣，購(gòu)買校園內(nèi)的虛擬物品，甚至可以兌換成現(xiàn)金來(lái)支付賬單。由于STEMuli項(xiàng)目體現(xiàn)了很大的商業(yè)價(jià)值和教育價(jià)值，美國(guó)達(dá)拉斯教育基金會(huì)擬再投入1500 萬(wàn)美元建設(shè)經(jīng)費(fèi)，進(jìn)一步豐富教學(xué)內(nèi)容，提升學(xué)習(xí)體驗(yàn)，探索元宇宙學(xué)習(xí)。

4.作為孿生校園，提升校園數(shù)字化服務(wù)能力

數(shù)字孿生校園是物理維度上的實(shí)體校園和信息維度上的虛擬校園同生共存、虛實(shí)交融的學(xué)校未來(lái)發(fā)展形態(tài)，它以虛擬服務(wù)現(xiàn)實(shí)、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)治理為特征。數(shù)字孿生校園是元宇宙的典型應(yīng)用，可提升校園數(shù)字化服務(wù)能力，助力智慧校園建設(shè)和應(yīng)用。

香港中文大學(xué)人云系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室嘗試設(shè)計(jì)了區(qū)塊鏈驅(qū)動(dòng)的CUHKSZ校園元宇宙原型系統(tǒng)（Duan et al.，2021）。該系統(tǒng)通過基礎(chǔ)層、交互層和生態(tài)層等架構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)物理校園和虛擬校園的虛實(shí)融合。在基礎(chǔ)層，使用Blender 進(jìn)行校園三維建模，使用聯(lián)盟鏈和智能合約來(lái)支持生態(tài)系統(tǒng)，包括代幣（Token）、去中心化自治組織（Decentralized Autonomous Organization，DAO）、交易系統(tǒng)等。在交互層，通過Unity 3D引擎進(jìn)行交互設(shè)計(jì)，提供學(xué)生與元宇宙進(jìn)行交互的界面（包括第一和第三人稱視角），同時(shí)提供基于普適傳感的交互服務(wù)（如基于位置信息的服務(wù)）。在生態(tài)層，基于區(qū)塊鏈構(gòu)建了代幣應(yīng)用系統(tǒng)以用于交易和投票，同時(shí)還建立了去中心化的自治組織（學(xué)生會(huì)等）。UGC是該項(xiàng)目未來(lái)的核心功能，為每個(gè)用戶提供個(gè)人展示空間，支持用戶自由定制傳送門。比如，學(xué)生在校園展示UGC、豎立廣告牌等均可設(shè)定為傳送門，其他用戶可以通過傳送門進(jìn)入對(duì)應(yīng)的個(gè)人空間，并借助虛擬化身進(jìn)行交流互動(dòng)。此外，該項(xiàng)目還構(gòu)建了一個(gè)人工智能驅(qū)動(dòng)的元宇宙觀察者系統(tǒng)，允許觀察者分析系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)，并追蹤校園元宇宙中正在發(fā)生的關(guān)鍵事件。

5.作為開放大學(xué)，提供高質(zhì)量高等教育服務(wù)

繼Coursera、Udacity、edX 等國(guó)際慕課平臺(tái)之后，國(guó)際上還出現(xiàn)了一些專門為成人學(xué)習(xí)者提供 “元宇宙慕課” （Metaverse MOOCs）服務(wù)的開放大學(xué)，這是一種較為新穎的元宇宙教育應(yīng)用模式。這些開放大學(xué)采用自主開發(fā)的元宇宙平臺(tái)，聘任行業(yè)翹楚親自實(shí)施教學(xué)，還能提供專業(yè)技能、就業(yè)創(chuàng)業(yè)方面的一對(duì)一指導(dǎo)。元宇宙慕課的教學(xué)活動(dòng)比在線教學(xué)更接近課堂教學(xué)（Almirall，2022），已經(jīng)吸引了大量風(fēng)險(xiǎn)投資。

Invact Metaversity 是一個(gè)面向成人學(xué)習(xí)者、以提供硅谷商業(yè)高級(jí)人才培養(yǎng)為特色的元宇宙創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，由Twitter 前負(fù)責(zé)人馬尼什·馬赫什瓦里（Manish Maheshwari）和微軟前軟件工程師塔奈·普拉塔普（Tanay Pratap）共同創(chuàng)立。該項(xiàng)目的特色在于由實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的領(lǐng)域領(lǐng)軍人物以虛擬化身方式參與教學(xué)。到目前為止，該項(xiàng)目提供了 “市場(chǎng)營(yíng)銷” 和 “產(chǎn)品開發(fā)” 兩門課程。其課程服務(wù)包括：（1）以產(chǎn)業(yè)驅(qū)動(dòng)和成果導(dǎo)向構(gòu)建實(shí)踐性強(qiáng)的商業(yè)課程；（2）全程提供沉浸式校園和沉浸式課堂學(xué)習(xí)；（3）學(xué)生使用虛擬化身，可獲得虛擬資產(chǎn)（包括學(xué)習(xí)證書、教育背景、工作經(jīng)驗(yàn)等）；（4）課程由行業(yè)資深人士負(fù)責(zé)策劃和授課；（5）采用同步沉浸課堂、特邀報(bào)告、個(gè)案研究、角色扮演、同伴互評(píng)等多種學(xué)習(xí)方式；（6）由來(lái)自谷歌等行業(yè)翹楚提供一對(duì)一的學(xué)業(yè)和創(chuàng)業(yè)指導(dǎo)。截至目前，該 項(xiàng) 目 已 從 微 軟 、 Meta、 Coinbase、 谷 歌 、Twitter、亞馬遜、軟銀等全球互聯(lián)網(wǎng)頭部公司融資3300 萬(wàn)美元（ETtech，2022）。如果創(chuàng)業(yè)成功，該公司可能會(huì)超過Coursera和edX等現(xiàn)有以提供慕課服務(wù)為主的在線教育科技公司。

六、元宇宙教育應(yīng)用的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

元宇宙是在線教育的新方向（劉革平等，2021），有助于滿足人類日益增長(zhǎng)的終身學(xué)習(xí)需求，適應(yīng)學(xué)習(xí)者的學(xué)校學(xué)習(xí)、家庭學(xué)習(xí)和社會(huì)學(xué)習(xí)的需要，對(duì)于構(gòu)建 “人人皆學(xué)、處處能學(xué)、時(shí)時(shí)可學(xué)” 的學(xué)習(xí)型社會(huì)具有重大意義。隨著Web3.0、XR、人工智能、5G等技術(shù)的發(fā)展，虛擬世界和物理世界將加速融合，元宇宙教育應(yīng)用可能呈現(xiàn)出如下發(fā)展趨勢(shì)。

1.治理升級(jí)：去中心化自治組織提升教育治理水平

通過分布式記賬、通證激勵(lì)、智能合約、共識(shí)算法等，區(qū)塊鏈可以完成人類大規(guī)模協(xié)作（梅曉麗，2020）。去中心化自治組織是架設(shè)在區(qū)塊鏈技術(shù)上的一種組織形式，其運(yùn)行依賴于智能合約，其目的是協(xié)同組織成員的利益，最終完成組織管理和組織決策。當(dāng)以區(qū)塊鏈作為底層技術(shù)構(gòu)建元宇宙并應(yīng)用于教育領(lǐng)域時(shí)，可能讓教育組織走向去中心化，協(xié)助管理者進(jìn)行更高效智能的教學(xué)管理。去中心化自治組織的價(jià)值表現(xiàn)在：（1）區(qū)塊鏈本身的透明化和數(shù)據(jù)不可篡改等特征，可以規(guī)避虛假信息、保護(hù)學(xué)生個(gè)人信息、降低隱私泄露的風(fēng)險(xiǎn)；（2）依據(jù)智能合約，學(xué)生可對(duì)課程內(nèi)容、教學(xué)資源、教師教學(xué)進(jìn)行評(píng)價(jià)，也可進(jìn)行同伴互評(píng)，且各類教學(xué)數(shù)據(jù)都通過區(qū)塊鏈進(jìn)行驗(yàn)證，確保其不被篡改；（3）教學(xué)數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)、評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)、成果數(shù)據(jù)等可以在區(qū)塊鏈上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和認(rèn)證；（4）可管理和發(fā)布學(xué)歷證書，實(shí)現(xiàn)學(xué)歷證書的透明制作、發(fā)放和查驗(yàn)。元宇宙中的去中心化自治組織將借力區(qū)塊鏈技術(shù)，實(shí)現(xiàn)教育組織的真正 “自組織” 運(yùn)行。

2.供給升級(jí)：元宇宙將增強(qiáng)優(yōu)質(zhì)教育資源有效供給

在元宇宙中，Web3.0支持的低代碼開發(fā)環(huán)境，以及仿真交互技術(shù)的模塊化封裝特性，將降低UGC開發(fā)者的資源開發(fā)門檻。以創(chuàng)作者經(jīng)濟(jì)（Creator Economy）為特征的元宇宙經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，采用Web3.0將資源共享平臺(tái)改造成一個(gè)由創(chuàng)作者共同運(yùn)營(yíng)的去中心化社區(qū)。由于拋開了中心化平臺(tái)的高額抽成，創(chuàng)作者的收益可能會(huì)增加，這將進(jìn)一步激發(fā)他們的創(chuàng)作動(dòng)機(jī)。UGC成為元宇宙的主流數(shù)字教育資源生產(chǎn)方式，有助于解決教育資源產(chǎn)能瓶頸，滿足用戶多樣化、個(gè)性化的需求。此外，由于資源需要?jiǎng)?chuàng)作者付出大量的時(shí)間成本，而人工智能生成內(nèi)容（AI-Generated Content，AIGC）技術(shù)的應(yīng)用，能支持視頻、音頻、動(dòng)畫、AR/VR等不同類型教育資源的自動(dòng)化生成，從而有助于提升創(chuàng)作的效率。

3.保護(hù)升級(jí)：元宇宙將提供教育資源的確權(quán)和驗(yàn)證

由于當(dāng)前數(shù)字版權(quán)管理技術(shù)難以杜絕盜版問題，大多數(shù)資源創(chuàng)作者在教育資源開放共享過程中獲益較少，這會(huì)對(duì)作者創(chuàng)作和出版商發(fā)行產(chǎn)生一定的消極影響。非同質(zhì)化代幣（NFT）的出現(xiàn)為數(shù)字教育資源的 “確權(quán)” 帶來(lái)了曙光。NFT是指使用以太坊ERC-721 通證標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)建的智能合約。將數(shù)字教育資源作為資產(chǎn) “上鏈” （也稱 “發(fā)行” ），就可以通過NFT 記錄作品的所有者，以及資源轉(zhuǎn)移的歷史記錄?；贜FT 的唯一性和不可篡改性，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字資源的確權(quán)、驗(yàn)證、防偽以及溯源。由此可見，NFT 可助力數(shù)字教育資源的確權(quán)和驗(yàn)證，使元宇宙中的教育資源版權(quán)保護(hù)得到升級(jí)。

4.體驗(yàn)升級(jí)：擬真場(chǎng)景和自然交互將提升學(xué)習(xí)體驗(yàn)

傳媒大師麥克盧漢曾經(jīng)說過：媒介是人類感官的延伸。通過云渲染等技術(shù)，元宇宙能實(shí)時(shí)渲染出逼真的學(xué)習(xí)場(chǎng)景，給學(xué)習(xí)者創(chuàng)造一個(gè)超脫于常態(tài)生活的沉浸式環(huán)境。通過感知手套、感知背心、VR萬(wàn)向跑步機(jī)等技術(shù)手段，可將學(xué)習(xí)者的五感（視覺、聽覺、觸覺、味覺、感覺）逐一數(shù)字化，并將數(shù)字內(nèi)容不斷逼近現(xiàn)實(shí)的感官體驗(yàn)，更具有真實(shí)沉浸感。同時(shí)學(xué)習(xí)者也可以通過手勢(shì)、聲音、體感與其他虛擬化身進(jìn)行更貼近自然的實(shí)時(shí)交互。隨著腦機(jī)接口技術(shù)的成熟，學(xué)習(xí)者甚至可以直接用腦電波控制虛擬化身。因此，渲染技術(shù)、觸摸感知技術(shù)和體感技術(shù)的發(fā)展將更加提升學(xué)習(xí)者在元宇宙中的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

七、元宇宙教育應(yīng)用的現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)

與國(guó)外相比，我國(guó)研究者緊跟國(guó)際元宇宙研究前沿并取得了初步成果，但研究的深度與實(shí)踐的廣度還有待提升。當(dāng)前，我國(guó)元宇宙教育應(yīng)用主要面臨應(yīng)用落地、學(xué)習(xí)機(jī)制、教育風(fēng)險(xiǎn)、算力需求等方面的現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)。

1.應(yīng)用落地問題

當(dāng)前元宇宙受到廣泛的社會(huì)關(guān)注，廣大教育工作者充分認(rèn)識(shí)到元宇宙在推動(dòng)教育智能化、實(shí)現(xiàn)教育規(guī)模化和個(gè)性化等方面具有重要價(jià)值。然而，當(dāng)前元宇宙的產(chǎn)業(yè)布局尚未形成，還處于起步探索階段。2022 年以來(lái)，無(wú)錫、北京、上海、廈門等多地政府加緊布局元宇宙產(chǎn)業(yè)，密集出臺(tái)元宇宙發(fā)展的相關(guān)政策，而布局元宇宙教育應(yīng)用的政策和科技企業(yè)還不多見。元宇宙教育應(yīng)用究竟應(yīng)該如何全面落地，如何形成可推廣的成熟應(yīng)用模式，仍是困擾我國(guó)教育界的一大難題。為此，建議從國(guó)家層面進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)和科學(xué)布局，出臺(tái)元宇宙教育應(yīng)用發(fā)展建議與建設(shè)指南；組織高校和科研機(jī)構(gòu)成立專門的元宇宙教育研究機(jī)構(gòu)，開展前瞻性研究，破解元宇宙教育應(yīng)用難點(diǎn)問題；結(jié)合教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略需求，提煉總結(jié)若干典型、有推廣價(jià)值的元宇宙教育應(yīng)用模式與案例，優(yōu)先在智慧教育示范區(qū)先行先試，引領(lǐng)元宇宙的教育創(chuàng)新應(yīng)用。

2.學(xué)習(xí)機(jī)制問題

隨著元宇宙的普及和應(yīng)用，利用XR設(shè)備開展基于元宇宙的沉浸學(xué)習(xí)將會(huì)成為新的學(xué)習(xí)方式。需解決的關(guān)鍵問題有：基于元宇宙的沉浸學(xué)習(xí)與面對(duì)面學(xué)習(xí)、在線學(xué)習(xí)有何異同？元宇宙系統(tǒng)對(duì)學(xué)習(xí)和教學(xué)心理有何影響？如何基于人的心理特點(diǎn)與心理機(jī)制設(shè)計(jì)高效的沉浸式元宇宙系統(tǒng)？如何實(shí)現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合的個(gè)性化學(xué)習(xí)，并建立客觀、高效的評(píng)價(jià)系統(tǒng)？對(duì)此，高校應(yīng)組織教育學(xué)、心理學(xué)和技術(shù)學(xué)方面的專家，成立專門的元宇宙教學(xué)應(yīng)用研究機(jī)構(gòu)，通過眼動(dòng)儀、腦波儀、生理檢測(cè)儀等多種研究工具獲取一手?jǐn)?shù)據(jù)，協(xié)同破解元宇宙的學(xué)習(xí)機(jī)制問題。

3.教育風(fēng)險(xiǎn)問題

作為一種發(fā)展中的新型教育環(huán)境，元宇宙可能會(huì)引發(fā)諸多教育風(fēng)險(xiǎn)。它與數(shù)字游戲具有很多相同特征，其沉浸性設(shè)計(jì)可能促使學(xué)習(xí)者的認(rèn)知和情感過度沉浸于虛擬化身之中，進(jìn)而讓他們產(chǎn)生一種 “非我” 的錯(cuò)覺，甚至患上虛擬世界成癮癥。另外，久坐引起駝背、脊柱側(cè)彎、肥胖，長(zhǎng)時(shí)間注視屏幕導(dǎo)致眼部疾病等問題，也可能會(huì)影響學(xué)習(xí)者的身體健康。當(dāng)下數(shù)字游戲的高成癮性已帶來(lái)許多社會(huì)問題，元宇宙廣泛應(yīng)用帶來(lái)的教育風(fēng)險(xiǎn)可能達(dá)到前所未有的程度。對(duì)此高校等研究機(jī)構(gòu)應(yīng)匯聚教育學(xué)、心理學(xué)、青少年健康方面的專家，成立專門的元宇宙教育應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中心，通過實(shí)證數(shù)據(jù)研判元宇宙對(duì)青少年生理、心理的影響，制定安全、科學(xué)、有效的元宇宙教育應(yīng)用指南和規(guī)范。

4.算力需求問題

元宇宙是一個(gè)規(guī)模巨大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的巨系統(tǒng)，系統(tǒng)渲染、并發(fā)和數(shù)據(jù)交互對(duì)算力的需求達(dá)到了前所未有的強(qiáng)度。在渲染方面，需要實(shí)時(shí)渲染三維場(chǎng)景和虛擬化身，形成高度真實(shí)的視覺效果。在并發(fā)量方面，需要支持大規(guī)模用戶同時(shí)在線，處理用戶超高并發(fā)的數(shù)據(jù)體量。在數(shù)據(jù)采集方面，需要實(shí)時(shí)采集和處理虛擬世界與物理世界的交互數(shù)據(jù)，信息維度升級(jí)將導(dǎo)致指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)的計(jì)算復(fù)雜度。如此龐大的計(jì)算量，目前的算力尚無(wú)法完全支撐。為此，建議以 “教育新基建” 為契機(jī)，推進(jìn)元宇宙算力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，通過自建和購(gòu)買等多種方式建設(shè)智能計(jì)算中心，鼓勵(lì)區(qū)域和高校共享超算資源，建成 “云—邊—端” 一體化的協(xié)同計(jì)算來(lái)適應(yīng)元宇宙教育應(yīng)用的發(fā)展需要。