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教育元宇宙的特性与应用场景

发布时间:2023-01-16

编辑人:灵图互动

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元宇宙的概念是多元、多维的。基于技术组成而言,元宇宙是人工智能、VR/AR/MR、区块链、通信技术、云计算、大数据、数字孪生等技术的规模化统合,是对多种新兴技术的统摄性想象。基于构成特征而言,元宇宙具备身份、朋友、沉浸感、低延迟、多元化、随地、经济系统和文明等特征,是一个“创造+娱乐+展示+社交+交易”的综合平台。基于空间属性而言,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三元世界数字社会。基于事物性质而言,元宇宙可能是互联网发展的终点,是由线上线下多个平台打通所组成的一种新的经济、社会和文明系统,为人类勾勒了未来数字化的生存图景。

早在元宇宙概念出现之前,元宇宙的相关技术已与教育建立了深厚的思想联系。虚拟现实技术是元宇宙的支撑技术之一,钱学森1990年将其译为“灵境”,意为“身临其境”,并将其作为“大成智慧学”的重要技术。“大成智慧学”的核心内容是“把人的思维、思维的成果、人的知识、智慧及各种情报、资料、信息统统集成起来”。可以说,大成智慧学思想预设了元宇宙关联技术的教育应用目标,也预见性地证明了元宇宙的系统性构造图景具有巨大的育人价值。因此,教育元宇宙不仅是一个与现实世界体系连接的镜像虚拟世界,还是一个倾注人类文明与智慧、思维与经验,兼具自由性和创造性的智慧空间。

教育元宇宙

综合来看,教育元宇宙呈现三个特征:

(一)虚拟与现实全面交织

教育元宇宙不仅停留于空间的仿真复制,还把教育的现实要素(教育内容、教育目的、角色关系、管理模式等)融入其逻辑体系,进而基于虚拟空间和教育系统的关联特质衍生出新的教育体系,最后实现虚拟教育空间体系与现实教育系统的缔结融合,构成教育者、学习者、教育活动参与者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,教育元宇宙的境域构造既保留了真实世界的教育活动价值,又跨越了现实空间限制和物理阻碍,使教育主体由单一的现实属性形成适应虚与实的“两栖”素养,让其在交织的二重空间内完成兼具自由性和创造性的教育活动。

(二)人类与机器全面协同

教育元宇宙作为衔接虚拟与现实的技术生态系统,经由智能感知、云计算、区块链等技术的高度整合,使教育主体与技术之间的劳动关系变得紧密。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。教育主体凭借想象和创意随意构建新型的教育空间,可以极大地促进学生思维发展。此外,智能技术的智能性将得到彰显,例如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,更好地满足学习者的个性化学习。总之,在教育元宇宙中,人与技术的依存关系得到更深程度的表现,人与机器的协同机制也更加灵活高效。

(三)学校与社会全面联结

教育元宇宙通过衔接虚拟空间与现实空间,消解了教育与社会的“围墙”和边界。美国哲学家、教育学家杜威提出了“学校即社会”的教育原则,但现实桎梏使该原则难以实现。在教育元宇宙中,基于区块链与虚拟现实技术的支持,学校体系和社会体系可以联通,学校与社会之间不再存在围墙。此外,真正的终身教育和学习型社会愿景将在教育元宇宙的作用下成为现实。知识学习与能力发展将得到更深次的融合衔接,虚拟空间将极大地促进理论与实践的交互,使知识学习更高效地完成显性与隐性的转化,真正促进知识与能力的全面发展。

教育元宇宙应用场景

职业教育肩负着为我国经济社会发展提供人才支撑的重要职责。职业教育的发展是全面建设社会主义现代化国家不可或缺的重要环节。我国职业教育已取得显著成就,但仍存在着技能实训不够扎实、教学模式严重落后、校企合作不够深入等问题。教育元宇宙有望为职业教育提供新的解决方案,推动职业教育高质量发展。

教育元宇宙能够有效解决职业教育教学的“三高”(高成本、高风险、高污染)、“四难”(难下去、难动作、难看出、难再现)问题。一方面,它利用扩展现实、数字孪生等技术可以将学习场景、实训场景、工作场景复刻到虚拟空间,为教师开展教学活动提供高度拟真的实践环境,同时基于现实的人机交互方式可供学生具身参与虚拟实践,培养学生的实践能力和操作技能,解决“四难”问题。另一方面,教育元宇宙是数字化发展到高阶的产物,本质是数字化软件。学生通过VR设备进入教育元宇宙进行实践训练,可以大大降低教学成本,也可避免实操实践过程中出现的危险事故,解决“三高”难题。

教育元宇宙不仅可以改变职业教育教学环境,还可促进职业教育教学模式的创新。教育元宇宙虚实融合的特性能够实现真实场景、虚拟场景以及虚实融合场景之间的无缝切换,可以解决传统职业教育单一场景无法满足学习者全方位学习需求的痛点,还可以实现多场景融合的教学模式。多场景融合的教学模式以场景适配为核心,教师根据教学任务、教学目标等结合场景特点,在不同场景中转换开展无缝教学,满足学习者的多种学习需求。教师可在课堂、实验室、实习企业等场所随时随地根据需要联动三种学习场景。多场景融合的混合教学模式将是职业教育教学的未来发展趋势。

教育元宇宙将促进虚拟世界与现实世界的密切融合,共享经济系统、社交系统和身份系统,为校企深度合作提供平台,实现学校、学生和企业三方共赢。对于学校,教育元宇宙可以提供丰富的教育资源、逼真的实践情境,有利于实现工学一体化,破解知识技能教学与工作实训脱节等难题。对于企业,教育元宇宙可以为企业最大程度地降低校企合作所占用的资源,有效避免校企合作中的“壁炉”现象。学生将成为最大受益者,不仅可根据学习需求自由进出教育元宇宙,提高工学交替频率,实现理论知识和实践技能的转化与融合,强化自身专业技能;还可突破物理空间的限制,根据自己的专业、爱好和职业规划选择在不同的企业进行实习实训。

教育元宇宙的应用

教育元宇宙的实现将会给教育事业带来翻天覆地的改变,我们在抓住教育元宇宙发展机遇的同时,也要为教育元宇宙的应用做好准备。首先,加速教育新基建进程,推动教育的数字化转型、智能升级和融合创新。教育新基建的建设内容包括以5G、物联网、卫星互联网为代表的通信网络基础设施,以人工智能、云计算、区块链等为代表的新技术基础设施和以数据中心、智能计算中心为代表的算力基础设施。它们为教育元宇宙的实现提供完备的技术基座。其次,制定化身行为规范、沉浸资源标准、教学活动逻辑准则等政策法规,保证教育元宇宙平稳、安全、有序运行。教育元宇宙具有庞大的数据资源,为平衡好数据使用和数据安全,需要前瞻性地构建教育元宇宙相关数据的采集和使用规范。第三,加快推动元宇宙在智慧校园、沉浸资源等领域的开发与应用,以点带面、逐步推广,尝试解决实际教育问题。最后,提升师生信息素养以适应教育元宇宙带来的教学变革。教育元宇宙的应用将会使教学由物理空间转向虚拟空间、混合空间,由此将引发教学方式、教学设计、师生交互等发生改变。


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