元宇宙+教育：未來虛實(shí)融生的教育發(fā)展新樣態(tài)

　　【摘 要】“元宇宙+教育”為未來教育發(fā)展提供了新方向，其深度沉浸體驗(yàn)、具身社交網(wǎng)絡(luò)、群體自由創(chuàng)造、社會(huì)生態(tài)文明以及虛實(shí)融生共在等特征為構(gòu)建虛實(shí)融生的未來教育形態(tài)提供了新可能。教育元宇宙為教育新基建建設(shè)提供了新方向，為高質(zhì)量教育教學(xué)提供了新支持，為學(xué)習(xí)過程提供了新場域。在人工智能、區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)以及學(xué)習(xí)分析等技術(shù)的加持下，教育元宇宙將會(huì)構(gòu)建成以資源生態(tài)、社會(huì)交往、探究學(xué)習(xí)和評價(jià)系統(tǒng)等為核心的智慧學(xué)習(xí)空間，形成虛實(shí)融生和跨界探索的學(xué)習(xí)模式，最終實(shí)現(xiàn)以現(xiàn)實(shí)物理世界為核心的教育元宇宙與星際文明共在的未來教育形態(tài)。教育元宇宙將會(huì)在泛在可驗(yàn)證的智慧學(xué)習(xí)、深度沉浸的體驗(yàn)性學(xué)習(xí)、跨時(shí)空的深度協(xié)作發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)以及虛實(shí)融生的協(xié)同知識生成學(xué)習(xí)等方面對現(xiàn)有教學(xué)產(chǎn)生重要影響。教育元宇宙的未來發(fā)展需要制定通用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、構(gòu)建研發(fā)共同體、探索教育元宇宙教育模式以及規(guī)避“缸中之腦”風(fēng)險(xiǎn)。

　　【關(guān)鍵詞】教育元宇宙;在線學(xué)習(xí);未來教育;虛實(shí)融生;學(xué)習(xí)空間

　　李海峰; 王煒 現(xiàn)代遠(yuǎn)距離教育 2022-01-10

　　一、元宇宙時(shí)代來臨與教育發(fā)展新契機(jī)

　　2021 年被稱為元宇宙元年[1-2]。自從羅布樂思(Roblox)上市引爆“元宇宙”以及臉書(Facebook)更名為元宇宙(Meta)開始，“元宇宙”這一概念迅速引發(fā)世界眾多國家、公司、團(tuán)體以及個(gè)人的高度關(guān)注和急速行動(dòng)。中國電信在盤古計(jì)劃 2.0 中全面布局元宇宙，致力打造元宇宙與算力的建設(shè)整合者、元宇宙社會(huì)生態(tài)及其內(nèi)容創(chuàng)設(shè)的創(chuàng)新協(xié)同者、元宇宙開發(fā)平臺與應(yīng)用服務(wù)的繼承者[3]。清華大學(xué)的“元宇宙特別計(jì)劃”圍繞“藝科元宇宙”主題呈現(xiàn)了未來博物館、未來科技館、未來城市、宇宙探索以及文化遺產(chǎn)等[4]。易凱資本在其 2021 元宇宙報(bào)告中指出，元宇宙將重構(gòu)人們的生產(chǎn)模式、組織治理方式以及生活方式[5]。2021 年 12 月，虛擬游戲平臺 Sandbox 以 430 萬美元的價(jià)格售出了一塊“元宇宙”虛擬土地，更是將各界對“元宇宙”的關(guān)注推向了高潮。

　　元宇宙學(xué)校的創(chuàng)建為未來元宇宙教育的發(fā)展提供了新可能[6]，諸如虛實(shí)同步與高度仿真、創(chuàng)新創(chuàng)造與開源開發(fā)、持續(xù)動(dòng)態(tài)發(fā)展等[7]。元宇宙學(xué)校的創(chuàng)建不僅能夠解決在線學(xué)習(xí)時(shí)空分離導(dǎo)致的教與學(xué)沉浸感缺失、學(xué)習(xí)孤獨(dú)感以及社交范圍與體驗(yàn)不足等問題，而且能夠構(gòu)建與物理學(xué)習(xí)空間平行的、虛實(shí)環(huán)境融生的以及促進(jìn)高階思維發(fā)展的學(xué)習(xí)時(shí)空。元宇宙創(chuàng)設(shè)的具身社交環(huán)境、基于區(qū)塊鏈的信任機(jī)制以及高保真學(xué)習(xí)環(huán)境等將有效解決現(xiàn)在學(xué)習(xí)空間遇到的問題[8]，諸如學(xué)習(xí)環(huán)境明顯失真、以學(xué)生為中心難以體現(xiàn)[8]、三元空間難融合[9]、學(xué)習(xí)沉浸感缺乏以及跨時(shí)空高階思維培養(yǎng)乏力[10]等。學(xué)校、教師、學(xué)生、家長以及其他人員可以在元宇宙中自創(chuàng)個(gè)性化學(xué)習(xí)空間，開啟獨(dú)特的、個(gè)性化的以及泛在的沉浸體驗(yàn)學(xué)習(xí)。

　　元宇宙時(shí)代的到來將為我國教育新基建、學(xué)生高階思維培養(yǎng)以及未來教育發(fā)展提供新機(jī)遇。依據(jù)元宇宙的發(fā)展歷程、元宇宙的卓越特征以及元宇宙賦能教育的邏輯關(guān)系，探究元宇宙對教育產(chǎn)生的重要影響，前瞻性分析元宇宙時(shí)代未來教育發(fā)展的新形態(tài)。為此，本研究將圍繞以下問題進(jìn)行深度討論。元宇宙到底是什么?元宇宙的主要特征是什么?元宇宙創(chuàng)建的核心技術(shù)是什么?元宇宙時(shí)代的教育形態(tài)與主要應(yīng)用場景是什么?教育元宇宙面臨的未來挑戰(zhàn)是什么?

　　二、元宇宙的基本內(nèi)涵與特征

　　(一)元宇宙的起源與發(fā)展

　　“元宇宙”是 Metaverse 的中文釋義，由 Meta 和 Verse 兩個(gè)詞根組成。Meta 源自于希臘語超越(Beyond)之意,從語用學(xué)視角看也譯為希臘語之后(After);Verse 由 Universe 演化而來，意指宇宙或者世界。元宇宙(Metaverse)一詞意味著穿越現(xiàn)實(shí)形成的一個(gè)被認(rèn)可的新王國。“元宇宙”這一術(shù)語最早由科幻作家尼爾·史蒂文森(Neal Stephenson)在小說《雪崩》中被創(chuàng)造[11]，后續(xù)的《頭號玩家》、《西部世界》以及《黑客帝國》等科幻影片更加逼真地描述了“元宇宙”的基本構(gòu)想。元宇宙(Metaverse)一詞在羅布樂思上市的招股說明書中被明確提到之后，關(guān)于元宇宙基本內(nèi)涵的解釋開始呈現(xiàn)多樣化發(fā)展，特別是臉書創(chuàng)始人扎克伯格利用視頻形象地呈現(xiàn)了元宇宙獨(dú)特的社交圖景。

　　(二)元宇宙的定義

　　盡管目前元宇宙并未形成統(tǒng)一的界定，但是人們對元宇宙存在著具身網(wǎng)絡(luò)說、社會(huì)生態(tài)說、虛擬時(shí)空說和虛實(shí)融合說四種主要解釋。

　　1.元宇宙具身網(wǎng)絡(luò)說

　　元宇宙具身網(wǎng)絡(luò)說起源于臉書(Facebook)創(chuàng)始人馬克·扎克伯格(Mark Zuckerberg)宣布從社交媒體公司轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)元宇宙公司，該公司將成為一個(gè)融合真實(shí)世界和虛擬世界的 “具身化互聯(lián)網(wǎng)”(Embodied internet)公司[12]。馬克·扎克伯格的元宇宙構(gòu)想視頻演示了虛實(shí)融合的具身體驗(yàn)，創(chuàng)建了一個(gè)以虛擬現(xiàn)實(shí)、混合現(xiàn)實(shí)、數(shù)字孿生以及人機(jī)交互等技術(shù)為基礎(chǔ)的虛實(shí)共在、虛實(shí)交互以及具身體驗(yàn)的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)空[13]。人們可以在元宇宙中享受“真實(shí)” 的社交、生活以及工作等沉浸體驗(yàn)，形成了虛擬中有現(xiàn)實(shí)、現(xiàn)實(shí)中有虛擬的具身互聯(lián)網(wǎng)時(shí)空。

　　2.元宇宙社會(huì)生態(tài)說

　　將元宇宙看作是社會(huì)生態(tài)系統(tǒng)的真實(shí)映射是元宇宙社會(huì)生態(tài)說的本質(zhì)特征，超越了僅將元宇宙視作基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的具身網(wǎng)絡(luò)的基本觀點(diǎn)。易凱資本元宇宙報(bào)告明確闡明了元宇宙是現(xiàn)實(shí)世界多種因素的融合體，人(生產(chǎn)力)、人際關(guān)系(生產(chǎn)關(guān)系)、環(huán)境、社會(huì)生產(chǎn)資料(物料)、法律關(guān)系、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)(交易體系)以及技術(shù)生態(tài)體系等共同構(gòu)成了元宇宙系統(tǒng) [5]。通過對這些要素的改造和重構(gòu)，形成了實(shí)時(shí)映射現(xiàn)實(shí)世界且獨(dú)立于現(xiàn)實(shí)世界的元宇宙。元宇宙將會(huì)創(chuàng)建一個(gè)以元宇宙居民為行動(dòng)者和生產(chǎn)力的社會(huì)時(shí)空，具有唯一身份標(biāo)識的元宇宙居民在元宇宙中的生產(chǎn)生活、法律規(guī)范、經(jīng)濟(jì)體系、基礎(chǔ)設(shè)施以及技術(shù)工具等支持下，構(gòu)建了一個(gè)基于元宇宙的全真社會(huì)生態(tài)系統(tǒng)。

　　3.元宇宙虛擬時(shí)空說

　　元宇宙是一個(gè)人造的平行于現(xiàn)實(shí)世界運(yùn)行的虛實(shí)融合空間[14]，是一個(gè)整合了 3D 圖形、屏幕或者虛擬現(xiàn)實(shí)的在線共享空間[15]。元宇宙虛擬時(shí)空說用來刻畫虛擬宇宙中共享的、持久的以及沉浸的三維虛擬時(shí)空[1]，人物身份、沉浸感、朋友、多樣性、低延遲、泛在化、經(jīng)濟(jì)制度以及文明禮儀八個(gè)特征形成了元宇宙虛擬時(shí)空系統(tǒng)。從技術(shù)構(gòu)建的視角看，維基百科將元宇宙描述為一個(gè)集體共享虛擬空間，由虛擬增強(qiáng)的物理現(xiàn)實(shí)空間和物理持久的虛擬空間融合創(chuàng)造而成，是虛擬世界、物理世界以及互聯(lián)網(wǎng)的融合共生[7]。元宇宙不僅是一個(gè)映射物理空間的數(shù)字孿生空間，而且是一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)共存的數(shù)字化空間。元宇宙是一個(gè)抑或一簇交互、沉浸式和協(xié)作的共享虛擬 3D 世界，能夠?qū)崿F(xiàn)真實(shí)物理空間與虛擬物理空間的相融相生。

　　4.元宇宙虛實(shí)融合說

　　最具代表性的元宇宙虛實(shí)融合說是清華大學(xué)新媒體研究中心提出的“融宇宙”觀，將元宇宙視作融合虛擬和現(xiàn)實(shí)的“融宇宙”和超現(xiàn)實(shí)宇宙[2]。元宇宙是整合諸多新技術(shù)創(chuàng)設(shè)的新型虛實(shí)相融的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與社會(huì)形態(tài)，利用擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)技術(shù)為元宇宙居民提供接近現(xiàn)實(shí)的沉浸式驗(yàn)，借助數(shù)字孿生技術(shù)實(shí)時(shí)映射現(xiàn)實(shí)世界，基于區(qū)塊鏈技術(shù)搭建元宇宙空間的信任機(jī)制、經(jīng)濟(jì)體系以及虛實(shí)物體交換制度等，實(shí)現(xiàn)了虛擬世界與現(xiàn)實(shí)世界在社交系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)以及身份系統(tǒng)上的密切融合，為每個(gè)用戶提供了元宇宙空間內(nèi)容生產(chǎn)和世界編輯的權(quán)限。通過一元宇宙、多元宇宙、跨元宇宙以及超元宇宙的元宇宙進(jìn)化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)人類在現(xiàn)實(shí)世界和虛擬世界的生存方式和空間多維拓展以及綜合感官。

　　綜上所述，盡管人們對元宇宙的詮釋存在不同觀點(diǎn)，但是這些觀點(diǎn)存在著一些共同特征，諸如深度沉浸感、社會(huì)生態(tài)文明、虛實(shí)空間交互融合以及自由創(chuàng)造等。基于此，本研究認(rèn)為元宇宙是以數(shù)字孿生、人工智能、人機(jī)交互、物聯(lián)網(wǎng)以及高速通信等技術(shù)為基礎(chǔ)，為滿足人們深度沉浸感、跨域社交娛樂、超現(xiàn)實(shí)創(chuàng)造等需要，創(chuàng)建的平行于真實(shí)世界且又獨(dú)立于真實(shí)世界的自然與社會(huì)交融的虛實(shí)融生生態(tài)文明空間。元宇宙是一個(gè)自然與社會(huì)交融的生態(tài)文明空間，不僅是對扎克伯格具身網(wǎng)絡(luò)元宇宙觀的超越，而且從一個(gè)獨(dú)立的和虛實(shí)交融的跨元宇宙系統(tǒng)觀詮釋了元宇宙的本質(zhì)特征。

　　(三)元宇宙的主要特征

　　基于對元宇宙相關(guān)特征[1-2, 5]的分析，元宇宙的突出特征是深度沉浸式體驗(yàn)、具身社交網(wǎng)絡(luò)、群體自由創(chuàng)造、社會(huì)文明生態(tài)以及虛實(shí)融生共在。

　　1.深度沉浸體驗(yàn)

　　“感知即真實(shí)”是元宇宙深度沉浸體驗(yàn)的本質(zhì)表現(xiàn)。在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、生命記錄(Lifelogging)、鏡像世界和虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)的加持下，元宇宙居民不僅能夠獲得與真實(shí)世界同樣的真實(shí)體驗(yàn)，而且全生命周期的生命記錄進(jìn)一步增強(qiáng)了沉浸體驗(yàn)[16]。元宇宙并非是虛擬現(xiàn)實(shí)游戲、3D 虛擬空間抑或虛擬社交空間，而是一個(gè)以數(shù)字孿生、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、物聯(lián)網(wǎng)和腦機(jī)接口等技術(shù)為基礎(chǔ)創(chuàng)建的平行于自然世界且又獨(dú)立于自然世界的高保真空間。正如扎克伯格將臉書轉(zhuǎn)變成為一個(gè)虛實(shí)融合世界的“具身互聯(lián)網(wǎng)”一樣，元宇宙將使人們獲得真實(shí)的社交體驗(yàn)、沉浸的環(huán)境感知以及多模態(tài)生存感受。深度沉浸體驗(yàn)不僅強(qiáng)調(diào)了人們能夠在元宇宙中獲得真實(shí)體驗(yàn)，而且可以在自由穿梭于元宇宙與物理空間之間獲得超現(xiàn)實(shí)的沉浸體驗(yàn)。

　　2.具身社交網(wǎng)絡(luò)

　　感知社交、共在效應(yīng)以及情感體驗(yàn)等是元宇宙具身社交網(wǎng)絡(luò)的突出優(yōu)勢。元宇宙將為人們帶來全景式的社交感知體驗(yàn)，創(chuàng)建虛實(shí)場景共在的在場效應(yīng)，特別是為人們提供了真切的社交情感體驗(yàn)。扎克伯格構(gòu)想的元宇宙突出描述了人們在元宇宙空間進(jìn)行娛樂、游戲、工作或者生活的社會(huì)交往形態(tài)，逼真地呈現(xiàn)了人的虛擬化身遨游在元宇宙中以及與他人進(jìn)行社交的感知體驗(yàn)。羅布樂思的大衛(wèi)·巴蘇基從身份(Identity)和朋友(Friends)兩個(gè)維度闡述了元宇宙社交網(wǎng)絡(luò)的虛實(shí)融合功能[17]，元宇宙居民利用自己的元宇宙唯一身份能夠進(jìn)行全方位社交，諸如朋友、戀人以及親屬等。元宇宙提供的跨域社交也為人們帶來了超現(xiàn)實(shí)的社交體驗(yàn)，每個(gè)個(gè)體能夠在不同的元宇宙中以不同角色獲得獨(dú)特的社交體驗(yàn)[18]。

　　3.群體自由創(chuàng)造

　　共創(chuàng)、共治和共享是元宇宙的基本價(jià)值觀，其核心特征是數(shù)字化創(chuàng)造，群體自由創(chuàng)造是元宇宙存在、發(fā)展以及迭代更新的根本動(dòng)力[1]。個(gè)體創(chuàng)造活動(dòng)是元宇宙創(chuàng)造的基礎(chǔ)，元宇宙為個(gè)體創(chuàng)造活動(dòng)提供了個(gè)性化空間、自創(chuàng)工具以及智能會(huì)話等功能。元宇宙引發(fā)參與、促進(jìn)交互以及持續(xù)發(fā)展的根本動(dòng)因是激勵(lì)創(chuàng)造興趣、引發(fā)創(chuàng)造靈感以及促進(jìn)創(chuàng)造分享。元宇宙居民將從自我創(chuàng)造中獲得生理需求、安全需求、社交需求、尊重需求和自我實(shí)現(xiàn)需求的滿足感。群體自由創(chuàng)造是基于個(gè)體創(chuàng)造實(shí)現(xiàn)的，元宇宙為群體協(xié)作操控、分布式協(xié)同創(chuàng)新以及創(chuàng)新成果保護(hù)等提供了充分的支持。

　　4.社會(huì)生態(tài)文明

　　元宇宙是超越物理世界形成的新的社會(huì)生態(tài)文明。元宇宙的社會(huì)生態(tài)文明是去中心化的、永續(xù)存在的以及體系完善的，具有完整的經(jīng)濟(jì)制度體系、符合實(shí)際的法律制度以及完善的元宇宙基礎(chǔ)設(shè)施[17]。元宇宙一定是以去中心化的社會(huì)形態(tài)存在的，不僅是由元宇宙居民的參與特征、元宇宙發(fā)展進(jìn)程以及元宇宙分布式網(wǎng)絡(luò)等因素決定的，而且是實(shí)現(xiàn)元宇宙快速發(fā)展、群體創(chuàng)新以及數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基本制度保障。去中心化的元宇宙是確保元宇宙居民數(shù)字資產(chǎn)進(jìn)行跨區(qū)域交易的重要基礎(chǔ)，是消解現(xiàn)實(shí)空間的制度、條件以及才能等因素束縛的關(guān)鍵。去中心化并不意味著混沌、無序以及暴力，在基于區(qū)塊鏈構(gòu)建的元宇宙信任體系和公共秩序規(guī)則保障下，能夠形成良好的社會(huì)生態(tài)、對抗互聯(lián)網(wǎng)巨頭以及遏制商業(yè)壟斷等問題。

　　5.虛實(shí)融生共在

　　元宇宙將呈現(xiàn)三個(gè)典型的發(fā)展階段，包括虛實(shí)共生、虛實(shí)莫辨、真元宇宙時(shí)代[17]。虛實(shí)共生以現(xiàn)實(shí)和數(shù)字世界的相互聯(lián)通為典型特征，虛實(shí)莫辨以海量的子元宇宙誕生為標(biāo)志，真元宇宙時(shí)代以腦機(jī)與 AI+系統(tǒng)互聯(lián)為主要特征。在數(shù)字孿生、物聯(lián)網(wǎng)、高速通訊、腦機(jī)接口以及穿戴設(shè)備等技術(shù)的加持下，元宇宙與物理現(xiàn)實(shí)空間實(shí)現(xiàn)了虛實(shí)融合和共生。人們在物理世界和元宇宙中的行為或者屬性能夠進(jìn)行相互映射，通過高科技手段實(shí)現(xiàn)人腦意識獲取、表達(dá)以及在元宇宙中執(zhí)行操控。元宇宙中的人物虛擬化身是物理空間真實(shí)人物的鏡像呈現(xiàn)，不僅在形態(tài)、行為以及認(rèn)知等方面與真實(shí)人物相同，而且具有超出真實(shí)人物的特殊功能，諸如騰空飛行、身形變化以及角色轉(zhuǎn)換等。

　　三、元宇宙賦能教育的著力點(diǎn)與應(yīng)用場景(一)元宇宙賦能教育的著力點(diǎn) 1.元宇宙為教育新基建建設(shè)提供了新方向

　　教育新基建具有新網(wǎng)絡(luò)、新平臺、新資源、新校園、新應(yīng)用和新安全六個(gè)關(guān)鍵特征[19]，需要從數(shù)字底座、應(yīng)用場景、體系規(guī)范和目標(biāo)引領(lǐng)四個(gè)層面構(gòu)建教育信息化新基建標(biāo)準(zhǔn)的需求框架[20]。元宇宙將從根本上解決教育新基建分散建設(shè)、數(shù)據(jù)孤島、質(zhì)量參差不齊等問題。教師、學(xué)生、教育機(jī)構(gòu)或者公司等可以在共享的、開放的、標(biāo)準(zhǔn)化的、可創(chuàng)造的以及可擴(kuò)展的教育元宇宙中進(jìn)行學(xué)習(xí)。教育元宇宙的可創(chuàng)造性、可擴(kuò)展性和永續(xù)發(fā)展等特征將為教師和學(xué)生開發(fā)自己的子元宇宙提供更多機(jī)會(huì)，也能激發(fā)師生進(jìn)行教與學(xué)活動(dòng)的興趣和動(dòng)機(jī)。教育元宇宙將為公平且有質(zhì)量的教育提供關(guān)鍵支持，學(xué)生和教師能夠享有知名院校教師的高質(zhì)量教育機(jī)會(huì)，那些農(nóng)村地區(qū)、僻遠(yuǎn)地區(qū)以及普通院校的學(xué)生能夠獲得使用高精尖實(shí)驗(yàn)設(shè)備的機(jī)會(huì)和協(xié)同探究實(shí)驗(yàn)的體驗(yàn)。

　　2.元宇宙為高質(zhì)量的教育教學(xué)提供新動(dòng)力

　　高質(zhì)量的教育教學(xué)存在著金課說、目標(biāo)說和核心素養(yǎng)說三種主要解釋。金課說將具有創(chuàng)新性、高階性以及挑戰(zhàn)度的課程教學(xué)視作高質(zhì)量教學(xué)。目標(biāo)說將能夠?qū)崿F(xiàn)分析、綜合、評價(jià)和創(chuàng)造這些教學(xué)目標(biāo)的課程教學(xué)視作高質(zhì)量教育教學(xué)。核心素養(yǎng)說將能夠促進(jìn)學(xué)生文化基礎(chǔ)、自主發(fā)展以及社會(huì)參與三個(gè)維度核心素養(yǎng)發(fā)展的課程教學(xué)看作高質(zhì)量教育。根據(jù)三種不同的高質(zhì)量教育教學(xué)解釋，高質(zhì)量教育教學(xué)至少能夠促進(jìn)學(xué)生的復(fù)雜問題解決能力、批判性思維能力和協(xié)作探究能力發(fā)展，然而傳統(tǒng)課堂卻難以為學(xué)生的這些能力培養(yǎng)提供有力支持。元宇宙具有的沉浸體驗(yàn)、群體自由創(chuàng)造、虛實(shí)融生共在等特征將為高質(zhì)量教學(xué)提供有力支持。元宇宙時(shí)代的教與學(xué)將會(huì)彌合課堂內(nèi)外的界限，使課前自主學(xué)習(xí)和課內(nèi)深度討論實(shí)現(xiàn)了有機(jī)融合，學(xué)生在課前、課中和課后均可以利用元宇宙實(shí)現(xiàn)跨時(shí)空的教與學(xué)沉浸體驗(yàn)，利用元宇宙中已有的、自創(chuàng)的或者分享的創(chuàng)作工具進(jìn)行協(xié)同探究學(xué)習(xí)。元宇宙將徹底解決時(shí)空局限、資源失衡以及社交受阻等問題，能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的教育教學(xué)。

　　3.元宇宙為學(xué)習(xí)過程提供了全景式新場域

　　學(xué)習(xí)過程是實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)的根本途徑，能否為其提供富有成效的支持將決定學(xué)習(xí)的發(fā)生、發(fā)展和效果。教學(xué)事件、學(xué)習(xí)材料、學(xué)習(xí)活動(dòng)以及學(xué)習(xí)資源等是支持學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的重要條件，教師利用翻轉(zhuǎn)課堂、線上線下混合學(xué)習(xí)以及小組協(xié)作學(xué)習(xí)等方式提升學(xué)習(xí)績效。然而，學(xué)習(xí)過程由于時(shí)空局限、學(xué)習(xí)資源失真、學(xué)習(xí)空間分散等問題導(dǎo)致了課堂教學(xué)與課前學(xué)習(xí)是割裂的，課堂中學(xué)生的深度討論主要以抽象的形式存在，難以將深度討論的成果抑或創(chuàng)新靈感進(jìn)行及時(shí)驗(yàn)證與持續(xù)改進(jìn)，最終導(dǎo)致富有成效的教學(xué)理論或者教學(xué)模式因難以獲得有力支持而最終失敗[10]。元宇宙的創(chuàng)建與發(fā)展將為解決這些教學(xué)問題提供有力支持，全景式學(xué)習(xí)場域?yàn)榻處熀蛯W(xué)生的教學(xué)過程與學(xué)習(xí)過程提供全面支持。全景式新場域是基于數(shù)字孿生、物聯(lián)網(wǎng)、腦機(jī)接口以及穿戴設(shè)備等技術(shù)創(chuàng)建的教育元宇宙抑或教育子元宇宙空間，以超強(qiáng)社交、深度沉浸、高保真以及自由創(chuàng)造等功能為學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過程提供全面支持。學(xué)生能夠利用相關(guān)設(shè)備進(jìn)入教育元宇宙空間，實(shí)現(xiàn)課前、課中和課后的教與學(xué)活動(dòng)深度融合及其連續(xù)統(tǒng)發(fā)展，通過創(chuàng)建虛中有實(shí)、實(shí)中有虛的虛實(shí)融生學(xué)習(xí)環(huán)境加持學(xué)習(xí)過程。

　　4.元宇宙為未來虛實(shí)融合學(xué)習(xí)提供新方式

　　傳統(tǒng)的虛實(shí)融合學(xué)習(xí)環(huán)境以傳感器設(shè)備識別與獲取真實(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境中與學(xué)習(xí)活動(dòng)相關(guān)的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用互聯(lián)網(wǎng)將虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境與真實(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境融為一體[21]，為培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的高階思維能力提供了新的學(xué)習(xí)方式，諸如主題探究、協(xié)作學(xué)習(xí)、分布式學(xué)習(xí)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)以及機(jī)器人編程等[22]。然而，它們難以實(shí)現(xiàn)真正的虛實(shí)融合，主要表現(xiàn)為虛擬環(huán)境失真、虛實(shí)同步失調(diào)、遠(yuǎn)程協(xié)作困難、空間社交抽象以及自創(chuàng)支持不足等。教育元宇宙以深度沉浸體驗(yàn)、具身社交網(wǎng)絡(luò)和群體自由創(chuàng)造等特征為虛實(shí)融合學(xué)習(xí)提供了新方式，使得人、自然界以及萬物與元宇宙之間渾然一體。腦機(jī)接口將是人與元宇宙渾然一體的最高境界，使得人們能夠通過意識控制元宇宙中自我虛擬化身，與此同時(shí)也能夠獲得元宇宙中自我虛擬化身在其中的感受、認(rèn)知以及體驗(yàn)等。元宇宙的出現(xiàn)將可能轉(zhuǎn)變?nèi)藗儗?ldquo;自我存在”的認(rèn)知[17] ，使得人們難以區(qū)分自我是否處于真實(shí)世界還是元宇宙中。元宇宙提供的超強(qiáng)虛實(shí)融合功能將為教與學(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境融合提供新方式，實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域的深度參與學(xué)習(xí)、無障礙遠(yuǎn)程協(xié)作學(xué)習(xí)探究、可驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)環(huán)境、自由創(chuàng)造的群體創(chuàng)客空間等。

　　(二)元宇宙賦能教育的應(yīng)用場景 1.泛在可驗(yàn)證的智慧學(xué)習(xí)范式

　　泛在可驗(yàn)證是指教師與學(xué)生能夠利用教育元宇宙進(jìn)行跨越時(shí)空的驗(yàn)證性學(xué)習(xí)活動(dòng)，教師和學(xué)生能夠在元宇宙空間根據(jù)學(xué)習(xí)需要進(jìn)行及時(shí)的假設(shè)驗(yàn)證以及方案改進(jìn)等學(xué)習(xí)活動(dòng)。泛在可驗(yàn)證學(xué)習(xí)將是教育元宇宙賦能教育的主要應(yīng)用場景，將會(huì)顯著消解課堂抽象討論、自學(xué)難以理解以及創(chuàng)造靈感難以實(shí)現(xiàn)等問題。泛在可驗(yàn)證性智慧學(xué)習(xí)方式是以元宇宙的無限空間和教育教學(xué)功能支持為基礎(chǔ)的，為學(xué)習(xí)者在教育元宇宙空間進(jìn)行研究假設(shè)、方案驗(yàn)證以及持續(xù)改進(jìn)提供了有力支持。只要學(xué)習(xí)者具備接入教育元宇宙的相應(yīng)軟硬件，那么他們就能夠進(jìn)行泛在可驗(yàn)證性學(xué)習(xí)。泛在可驗(yàn)證性學(xué)習(xí)以教育元宇宙的高保真、創(chuàng)造性以及靈活操控等特征為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了假設(shè)驗(yàn)證結(jié)果的虛實(shí)高度一致性和問題解決方案的高度遷移性。泛在可驗(yàn)證的智慧學(xué)習(xí)過程主要包括創(chuàng)建問題解決情境、探究問題解決方案、建立問題研究假設(shè)、驗(yàn)證與分析研究假設(shè)、結(jié)論探究與方案改進(jìn)等。問題解決情境是基于教育元宇宙創(chuàng)建的問題解決環(huán)境，教師、教育機(jī)構(gòu)或者研究者等可以為學(xué)生創(chuàng)建問題解決情境，教師和學(xué)生也可以利用元宇宙中現(xiàn)有環(huán)境作為問題解決情境。探究問題解決方案和問題研究假設(shè)的建立不僅可以在教育元宇宙中通過師生強(qiáng)社交和深度互動(dòng)完成，而且也可以在課前、課中和課后的不同學(xué)習(xí)階段利用元宇宙進(jìn)行靈活性的研究假設(shè)討論。驗(yàn)證與分析研究假設(shè)需要充分利用元宇宙及其人機(jī)交互設(shè)備，發(fā)揮元宇宙可進(jìn)行群體創(chuàng)造的功能，使得學(xué)生在元宇宙中能夠持續(xù)操控設(shè)備、修改參數(shù)、觀察與分析實(shí)驗(yàn)狀態(tài)以及系統(tǒng)為學(xué)習(xí)者提供的智能反饋信息與決策等。結(jié)論探究與方案改進(jìn)是師生抑或?qū)＜业葒@數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行的深度討論活動(dòng)，基于此再次進(jìn)行問題解決環(huán)境的創(chuàng)設(shè)、驗(yàn)證、分析、討論以及方案改進(jìn)等活動(dòng)。

　　2.深度沉浸的體驗(yàn)性學(xué)習(xí)過程

　　具身認(rèn)知理論將認(rèn)知、記憶、思維、情感、學(xué)習(xí)和態(tài)度等看作是身體與環(huán)境交互塑造的結(jié)果，身體的物理體驗(yàn)制約了心智活動(dòng)的特征和性質(zhì)[23]。教育元宇宙的深度沉浸體驗(yàn)性學(xué)習(xí)將能有效突破傳統(tǒng)課堂體驗(yàn)學(xué)習(xí)的局限。體驗(yàn)學(xué)習(xí)又稱為經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)，將學(xué)習(xí)看作體驗(yàn)的轉(zhuǎn)換與知識創(chuàng)造的過程[24]。體驗(yàn)學(xué)習(xí)圈通過具身體驗(yàn)、反思觀察、抽象概括以及行動(dòng)應(yīng)用四個(gè)連續(xù)階段描述了學(xué)習(xí)者體驗(yàn)轉(zhuǎn)換的基本過程，揭示了發(fā)散學(xué)習(xí)、同化學(xué)習(xí)、輻合學(xué)習(xí)、順應(yīng)學(xué)習(xí)的基本過程，概括了感知獲取、內(nèi)涵轉(zhuǎn)換、領(lǐng)悟獲取以及外延轉(zhuǎn)換的知識創(chuàng)造過程?；诮逃钪娴纳疃瘸两w驗(yàn)性學(xué)習(xí)突破了傳統(tǒng)課堂、在線學(xué)習(xí)空間以及混合學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)環(huán)境局限，使學(xué)習(xí)者能夠隨時(shí)進(jìn)行高保真學(xué)習(xí)環(huán)境的體驗(yàn)學(xué)習(xí)，利用教育元宇宙的群體創(chuàng)造功能進(jìn)行反思觀察與行動(dòng)應(yīng)用。

　　深度沉浸的體驗(yàn)性學(xué)習(xí)過程是基于元宇宙進(jìn)行的具身體驗(yàn)、反思觀察、抽象概括以及行動(dòng)應(yīng)用等學(xué)習(xí)活動(dòng)。就具身體驗(yàn)學(xué)習(xí)階段而言，教育元宇宙提供的具身體驗(yàn)不僅為學(xué)習(xí)者提供了逼真畫面，而且他們能夠利用穿戴設(shè)備、腦機(jī)接口以及人機(jī)交互等技術(shù)與教育元宇宙中的人物、實(shí)驗(yàn)設(shè)備以及自然環(huán)境等進(jìn)行實(shí)時(shí)流暢互動(dòng)與智能反饋。反思觀察是師生、生生或者其他參與者可以利用元宇宙的群體創(chuàng)造與具身社交功能進(jìn)行實(shí)時(shí)的反思觀察，使得具身體驗(yàn)與觀察反思融為一體來實(shí)現(xiàn)發(fā)散學(xué)習(xí)與內(nèi)涵轉(zhuǎn)換。抽象概括是學(xué)習(xí)者或者學(xué)習(xí)群體可以利用教育元宇宙提供的協(xié)同編輯、智能分析以及事物全生命周期記錄與預(yù)測等功能進(jìn)行的抽象概括、因果解釋抑或結(jié)論闡述。行動(dòng)應(yīng)用是指教育元宇宙提供的自我創(chuàng)造和群體協(xié)作創(chuàng)造的功能為學(xué)習(xí)者進(jìn)行假設(shè)驗(yàn)證、實(shí)踐應(yīng)用以及知識遷移等提供的支持。

　　3.跨時(shí)空深度協(xié)作發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)

　　跨時(shí)空深度協(xié)作發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)是以發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)理論[25]為指導(dǎo)進(jìn)行學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)過程設(shè)計(jì)，利用教育元宇宙為學(xué)習(xí)者提供可供自我抑或群體探索的學(xué)習(xí)資源，基于元宇宙的沉浸體驗(yàn)、具身社交以及群體自由創(chuàng)造等功能促進(jìn)學(xué)習(xí)者獨(dú)立思考、自行探索與內(nèi)容掌握?？勺孕刑剿鞯膶W(xué)習(xí)資源是發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)能否有效發(fā)生的關(guān)鍵，其決定了發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)的發(fā)生、發(fā)展和效果。以往為學(xué)習(xí)者提供的學(xué)習(xí)資源主要是文字、圖片、視頻、失真的虛擬現(xiàn)實(shí)或者極其有限的實(shí)物等，難以支撐學(xué)習(xí)者進(jìn)行自我探索抑或群體探索，諸如缺乏交互性、可操作性差、反饋信息缺失、時(shí)空跨越性受限以及決策支持不足等。教育元宇宙將為學(xué)習(xí)者的發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)提供多維支持，諸如群體自由創(chuàng)造、具身社交以及虛實(shí)融生。跨時(shí)空深度協(xié)作發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)過程主要包括四個(gè)主要階段。第一，提出與明確問題。教育元宇宙將轉(zhuǎn)變以往教師負(fù)責(zé)提問的學(xué)習(xí)方式，而是為學(xué)習(xí)者創(chuàng)設(shè)蘊(yùn)含問題的場景抑或以人工制品優(yōu)化為導(dǎo)向的問題解決情境。第二，創(chuàng)設(shè)問題解決環(huán)境。教育元宇宙通過智能合成問題的方式為學(xué)生創(chuàng)建從良構(gòu)問題向非良構(gòu)問題持續(xù)發(fā)展的問題解決學(xué)習(xí)環(huán)境[26]。第三，群體協(xié)作問題分析與方案討論。學(xué)習(xí)者需要充分利用元宇宙中物體可探索、工具可操控以及數(shù)據(jù)全生命周期監(jiān)控等功能，進(jìn)行問題解決方案的持續(xù)協(xié)作探索。第四，智慧引擎促進(jìn)最佳方案探析。學(xué)習(xí)者抑或智慧學(xué)伴利用學(xué)習(xí)分析、大數(shù)據(jù)、人工智能以及自適應(yīng)學(xué)習(xí)等技術(shù)生成多樣化方案，利用提供的工具或者實(shí)踐場景進(jìn)行問題解決方案的驗(yàn)證與最佳方案甄選。

　　4.虛實(shí)融生的協(xié)同性知識生成

　　虛實(shí)融生的協(xié)同性知識生成是指學(xué)習(xí)者與元宇宙居民利用元宇宙的虛實(shí)融生特性，進(jìn)行虛擬與現(xiàn)實(shí)環(huán)境的任意切換、理論與實(shí)踐的及時(shí)驗(yàn)證和改進(jìn)。教育元宇宙的虛實(shí)融生初級階段是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，發(fā)展階段是數(shù)字孿生，高級階段是人腦融合或者人類意識的網(wǎng)絡(luò)永生。虛實(shí)融生的協(xié)同性知識生成解決了虛擬與現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境融合受阻問題，學(xué)習(xí)者利用虛實(shí)角色隨機(jī)切入教育元宇宙中改進(jìn)問題解決方案。數(shù)字孿生技術(shù)加持下的教育元宇宙，虛擬與現(xiàn)實(shí)的界限逐步模糊。教師、學(xué)習(xí)者抑或元宇宙居民等在虛實(shí)融生狀態(tài)下，能夠圍繞實(shí)踐問題、實(shí)驗(yàn)過程、研究假設(shè)以及問題解決方案等進(jìn)行分析與知識改進(jìn)，任何元宇宙空間的個(gè)體抑或群體都可以在虛實(shí)融生的狀態(tài)下進(jìn)行協(xié)同知識生成。虛實(shí)融生的協(xié)同性知識生成學(xué)習(xí)主要包括五個(gè)關(guān)鍵步驟。第一，虛實(shí)融生的學(xué)習(xí)環(huán)境創(chuàng)設(shè)是指基于元宇宙的可擴(kuò)展、可創(chuàng)造以及可監(jiān)控等功能，實(shí)現(xiàn)元宇宙學(xué)習(xí)空間與現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)空間的功能連接，使學(xué)習(xí)者能夠在虛實(shí)空間進(jìn)行相互操控和行為映射。第二，虛實(shí)交融的跨界問題解決探究是元宇宙為師生提供的虛實(shí)跨界交替問題解決的技術(shù)支持，能夠?qū)崿F(xiàn)隨機(jī)抑或隨時(shí)切換虛實(shí)空間進(jìn)行問題解決。第三，虛實(shí)交融的跨界問題解決探究將能夠顯著消解翻轉(zhuǎn)課堂課前、課中和課后因時(shí)空局限導(dǎo)致的課前缺乏深度討論、課中實(shí)踐驗(yàn)證缺位以及課后深度討論不足等問題。第四，虛實(shí)共體的協(xié)作交互驗(yàn)證是利用元宇宙高保真、實(shí)時(shí)交互以及全生命周期監(jiān)控等功能實(shí)現(xiàn)的虛實(shí)空間交替檢驗(yàn)研究假設(shè)的目的。第五，群體智慧生成的知識創(chuàng)造是師生協(xié)同元宇宙居民并參照實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行的問題解決方案創(chuàng)新過程。

　　四、元宇宙教育應(yīng)用的基本架構(gòu)(一)教育元宇宙的關(guān)鍵技術(shù)

　　教育元宇宙的關(guān)鍵技術(shù)不僅繼承了元宇宙的所有技術(shù)，而且也需要提供促進(jìn)教與學(xué)的關(guān)鍵技術(shù)?；谠钪骊P(guān)鍵技術(shù)[1-2, 17]多種描述，教育元宇宙需要具備至少五個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，包括人工智能技術(shù)、交互技術(shù)、區(qū)塊鏈技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、學(xué)習(xí)分析技術(shù)。

　　1.人工智能技術(shù)

　　人工智能技術(shù)是教育元宇宙萬物智慧的根本技術(shù)，使教育元宇宙的教師、學(xué)生以及物體具備了社會(huì)交往、協(xié)作參與以及自適應(yīng)學(xué)習(xí)等功能。機(jī)器學(xué)習(xí)是教育元宇宙所有系統(tǒng)、居民、生物以及物體具有超級智能的基礎(chǔ)，通過自我機(jī)器學(xué)習(xí)與智慧共享實(shí)現(xiàn)智慧化、能動(dòng)性與主體性。自然語言處理技術(shù)是人機(jī)之間運(yùn)用自然語言實(shí)現(xiàn)有效通信的方法和理論，為確保教育元宇宙中師生溝通、人與物互動(dòng)、物與物通信、虛擬與現(xiàn)實(shí)通信等提供了根本保障。智能語音以語音合成和識別技術(shù)為基礎(chǔ)，為教育元宇宙居民、用戶以及智能物體之間、用戶與教育元宇宙系統(tǒng)之間的語言識別、多語言互譯、關(guān)鍵信息智能抓取、違規(guī)內(nèi)容過濾等提供支持。計(jì)算機(jī)視覺是利用攝像機(jī)抑或虛擬攝像機(jī)、圖像識別以及人工智能圖像算法等實(shí)現(xiàn)對教育元宇宙目標(biāo)識別、動(dòng)態(tài)跟蹤以及數(shù)據(jù)測量。

　　2.交互技術(shù)

　　交互技術(shù)是教育元宇宙為學(xué)習(xí)者提供沉浸學(xué)習(xí)體驗(yàn)、具身群體社交以及探索性學(xué)習(xí)等支持的關(guān)鍵技術(shù)，主要包括混合現(xiàn)實(shí)、全息投影、腦機(jī)接口以及體感技術(shù)等。混合現(xiàn)實(shí)涉及虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)以及擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，能夠?yàn)榻逃钪鎺熒峁┥疃瘸两w驗(yàn)與身臨其境的交互感受。全息投影能夠?yàn)榻處熀蛯W(xué)生提供逼真的畫面，教育元宇宙中的師生可以直接感知和體驗(yàn)現(xiàn)實(shí)與虛擬環(huán)境。腦機(jī)接口為人與元宇宙深度融合的最高境界提供支持，師生通過腦機(jī)接口技術(shù)利用意識操控教育元宇宙中的虛擬化身以及萬物互動(dòng)，甚至可以進(jìn)行人類意識的網(wǎng)絡(luò)存儲和網(wǎng)絡(luò)化再生。體感技術(shù)為師生與虛實(shí)環(huán)境互動(dòng)提供有力支持，使師生能夠擺脫復(fù)雜昂貴的穿戴設(shè)備來實(shí)現(xiàn)沉浸學(xué)習(xí)體驗(yàn)和具身社交。

　　3.區(qū)塊鏈技術(shù)

　　區(qū)塊鏈?zhǔn)侵敢环N利用密碼學(xué)按時(shí)間序列將數(shù)據(jù)區(qū)塊依次相連而組成的鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式 [27]，其防篡改性、分布式記賬和可編程性等特征[28]能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)信息的全程留痕、可以追溯、公開透明、不可偽造以及集體維護(hù)等功能。區(qū)塊鏈的這些特征使學(xué)習(xí)過程、學(xué)習(xí)評價(jià)、學(xué)習(xí)行為、社會(huì)交易以及生態(tài)系統(tǒng)等能夠在高度的信任制度體系中得到良好發(fā)展。區(qū)塊鏈技術(shù)主要由哈希算法與時(shí)間戳技術(shù)、分布式存儲、數(shù)據(jù)傳播與驗(yàn)證機(jī)制、智能合約以及分布賬本等組成。區(qū)塊鏈為教育元宇宙用戶提供了底層數(shù)據(jù)的保密性與可追溯性支持，為學(xué)分制度、數(shù)字徽章以及終身教育考評等提供了平等且公開的保障機(jī)制，使得學(xué)習(xí)者在教育元宇宙中的數(shù)字資產(chǎn)、信用等級、虛擬身份等能夠進(jìn)行虛實(shí)空間交換。

　　4.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

　　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是指利用各種傳感器采集任何需要監(jiān)控物體或者過程的各種信息，實(shí)現(xiàn)人與物、物與物的泛在互聯(lián)、智能感知等。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是構(gòu)建平行于現(xiàn)實(shí)世界教育元宇宙且相互交融的基礎(chǔ)。支持教育元宇宙的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要由感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層三個(gè)部分組成。感知層主要由溫度、氣體、濕度和聲音等傳感器組成，為教育元宇宙與物理世界萬物的相互映射、虛實(shí)孿生和感知萬物提供信息來源。網(wǎng)絡(luò)層主要利用高速通訊技術(shù)進(jìn)行泛在高速數(shù)據(jù)通信，為教育元宇宙感知、映射與操控世界萬物提供數(shù)據(jù)傳輸支撐技術(shù)。應(yīng)用層主要以鴻蒙系統(tǒng)、遠(yuǎn)程協(xié)作實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)以及虛實(shí)交互操作系統(tǒng)等對教育元宇宙萬物進(jìn)行鏈接和操控管理，是教育元宇宙實(shí)現(xiàn)虛實(shí)共生以及師生與萬物共生的基礎(chǔ)。

　　5.學(xué)習(xí)分析技術(shù)

　　學(xué)習(xí)分析是測量、收集、分析以及報(bào)告學(xué)習(xí)者及其學(xué)習(xí)環(huán)境生成的數(shù)據(jù)信息，旨在掌握與優(yōu)化學(xué)習(xí)行為和發(fā)生情境。學(xué)習(xí)分析主要利用數(shù)據(jù)和模型對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為和績效進(jìn)行預(yù)測與干預(yù)，涉及學(xué)習(xí)者知識建模、學(xué)習(xí)活動(dòng)跟蹤、學(xué)習(xí)者畫像、學(xué)習(xí)情緒建模、教學(xué)策略與教學(xué)資源優(yōu)化、個(gè)性化學(xué)習(xí)與自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)等技術(shù)[29]。教育元宇宙利用學(xué)習(xí)分析理論與技術(shù)為師生提供支持，促進(jìn)個(gè)性化學(xué)習(xí)與提供學(xué)習(xí)服務(wù)。利用學(xué)習(xí)行為與學(xué)習(xí)活動(dòng)跟蹤技術(shù)構(gòu)建并持續(xù)改進(jìn)學(xué)習(xí)者的知識模型，根據(jù)學(xué)習(xí)者的知識模型為學(xué)習(xí)者提供個(gè)性化的知識推送與學(xué)習(xí)服務(wù)。根據(jù)教育元宇宙的強(qiáng)社交特征，學(xué)習(xí)情緒建模不僅是教育元宇宙空間良好學(xué)習(xí)氛圍的關(guān)鍵，而且也是智慧學(xué)伴、智能導(dǎo)師以及元宇宙居民為其提供情緒支持的基礎(chǔ)。

　　(二)教育元宇宙智慧學(xué)習(xí)空間

　　教育元宇宙是以元宇宙為基礎(chǔ)創(chuàng)建的具有特殊教育目的的智慧學(xué)習(xí)空間。元宇宙的任何事物和“生命體”都可以作為教育元宇宙中師生的學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)環(huán)境、學(xué)習(xí)工具以及社交對象。教育元宇宙以提升學(xué)生的核心素養(yǎng)能力、高階思維能力以及全面發(fā)展為根本目標(biāo)，構(gòu)建了教與學(xué)資源生態(tài)、社會(huì)交往、探究學(xué)習(xí)以及評價(jià)系統(tǒng)等關(guān)鍵功能系統(tǒng)。教育元宇宙并非人類實(shí)現(xiàn)教育目標(biāo)的唯一理想狀態(tài)，需要構(gòu)建現(xiàn)實(shí)物理世界與教育元宇宙之間的虛實(shí)融生與跨界探索的學(xué)習(xí)模式。未來人類教育應(yīng)是以現(xiàn)實(shí)物理世界為基礎(chǔ)，利用教育元宇宙進(jìn)行加持，最終走向星際文明的理想教育狀態(tài)，如圖 1 所示。

　　1.教育元宇宙智慧學(xué)習(xí)空間

　　(1)資源生態(tài)

　　資源生態(tài)是學(xué)習(xí)者進(jìn)行發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)以及知識創(chuàng)新的重要基礎(chǔ)，其生成方式包括自創(chuàng)資源、群創(chuàng)資源、原生資源、過程資源以及智生資源。自創(chuàng)資源是基于元宇宙的可創(chuàng)造、可操控以及可修改等功能實(shí)現(xiàn)的，教師、學(xué)生、家長以及其他群體可根據(jù)需要進(jìn)行創(chuàng)造、分享以及獲得回報(bào)。自創(chuàng)資源是教育元宇宙資源生成和發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。群?chuàng)資源是群體利用教育元宇宙的協(xié)作創(chuàng)造功能進(jìn)行的龐大資源系統(tǒng)、高精尖資源以及資源缺陷改善等學(xué)習(xí)活動(dòng)。原生資源是指元宇宙或者教育元宇宙創(chuàng)建之初就已具備的資源，創(chuàng)作者可以基于底層開發(fā)框架進(jìn)行應(yīng)用程序或者資源開發(fā)。過程資源是指教育元宇宙系統(tǒng)運(yùn)行過程中生成的數(shù)據(jù)信息或者物體，為師生回溯、探索和分析事物的發(fā)展變化提供了關(guān)鍵的數(shù)據(jù)資源支持。智生資源是指教育元宇宙中的智能體根據(jù)需要或者“自我繁殖”等特性實(shí)現(xiàn)的資源自我生產(chǎn)，賦予了教育元宇宙物體自我生產(chǎn)能力。

　　(2)社會(huì)交往

　　教育元宇宙能夠?qū)崿F(xiàn)師生與萬物之間的跨時(shí)空具身社會(huì)交往體驗(yàn)，主要涉及人機(jī)交往、師生交往、生生交往、物物交往、虛實(shí)交往。人機(jī)交往是指現(xiàn)實(shí)物理空間中的個(gè)體利用穿戴設(shè)備與教育元宇宙中的自我虛擬化身進(jìn)行的孿生化交往，主要變現(xiàn)為虛擬化身映射物理空間的個(gè)體屬性與行為以及虛擬化身能夠與實(shí)體進(jìn)行自我對話、評價(jià)、反思以及意識共享等。師生交往是指師生在教育元宇宙中以具身認(rèn)知體驗(yàn)的方式進(jìn)行情境性、探究性和驗(yàn)證性的學(xué)習(xí)活動(dòng)。生生交往是指學(xué)習(xí)者在教育元宇宙中利用各自虛擬化身進(jìn)行的社會(huì)交往、協(xié)同實(shí)踐探索。物物交往是指被賦予智慧的物體將能夠進(jìn)行物體之間的社會(huì)交往，使得教師、學(xué)生以及物體之間能夠?qū)崟r(shí)共享信息、情感交流以及超現(xiàn)實(shí)的社會(huì)互動(dòng)。虛實(shí)交往屬于現(xiàn)實(shí)物理世界與教育元宇宙之間的跨界交往交流，教育元宇宙中通過嵌入真實(shí)世界的情境以實(shí)現(xiàn)虛實(shí)人際交往、人物交往以及萬物共生的目的。

　　(3)探究學(xué)習(xí)

　　探究學(xué)習(xí)是指學(xué)習(xí)者與其他學(xué)習(xí)者、教師、智能體以及多種智慧物體進(jìn)行的實(shí)踐探索、理論反思以及知識創(chuàng)造等活動(dòng)，主要包括自我探究、群體探究、實(shí)踐探究、改進(jìn)探究以及智慧生成等。自我探究是學(xué)習(xí)者根據(jù)學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)計(jì)劃以及學(xué)習(xí)任務(wù)，利用教育元宇宙中的學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)工具以及學(xué)習(xí)環(huán)境進(jìn)行的一種以興趣或者任務(wù)導(dǎo)向的學(xué)習(xí)活動(dòng)。群體探究是由不同地域、不同類型和不同層次的學(xué)習(xí)者，以協(xié)作的方式進(jìn)行復(fù)雜問題解決的學(xué)習(xí)活動(dòng)。實(shí)踐探究和改進(jìn)探究是以“做中學(xué)”理論指導(dǎo)的教與學(xué)學(xué)習(xí)活動(dòng)，學(xué)習(xí)者不僅能夠完成現(xiàn)實(shí)世界幾乎所有的實(shí)踐學(xué)習(xí)活動(dòng)，而且能夠完成超現(xiàn)實(shí)的學(xué)習(xí)活動(dòng)。譬如，學(xué)習(xí)者能夠通過自身飛行功能實(shí)現(xiàn)對宏觀和微觀事物的觀察與探索，利用各種工具對事物進(jìn)行分割、重組以及創(chuàng)造等。智慧生成是指學(xué)習(xí)者可以根據(jù)教育元宇宙的全生命周期數(shù)據(jù)、智能決策推薦以及實(shí)踐反饋數(shù)據(jù)等進(jìn)行問題創(chuàng)新性解決、未來發(fā)展趨勢預(yù)測以及知識創(chuàng)造等活動(dòng)，為學(xué)習(xí)者的知識創(chuàng)造、創(chuàng)新靈感以及群體智慧等提供有力支持。

　　(4)評價(jià)系統(tǒng)

　　評價(jià)系統(tǒng)是為描述教師、學(xué)生以及智能體的教與學(xué)行為與績效創(chuàng)建的，主要涉及評價(jià)內(nèi)容、評價(jià)表征、評價(jià)跨度、評價(jià)維度和評價(jià)機(jī)制。評價(jià)內(nèi)容主要評估學(xué)習(xí)者的核心素養(yǎng)、高階思維能力以及能力發(fā)展，評價(jià)對象是學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)資源與工具使用、人工制品、互評與反饋信息、社會(huì)交往、情感與態(tài)度等。評價(jià)表征是指呈現(xiàn)學(xué)習(xí)者評價(jià)信息的方式，諸如數(shù)據(jù)儀表盤、全生命周期查詢系統(tǒng)以及虛實(shí)映射評價(jià)表征等。評價(jià)跨度是指評價(jià)時(shí)間、評價(jià)對象和評價(jià)空間的范圍與程度。評價(jià)跨度是面向?qū)ο笕芷诘脑u價(jià)，對象范圍涵蓋了整個(gè)教育元宇宙的任何事物及其過程數(shù)據(jù)，評價(jià)空間是面向生態(tài)系統(tǒng)的、立體性的以及發(fā)展性的評價(jià)。評價(jià)維度是依據(jù)教與學(xué)目標(biāo)劃分的，需要關(guān)注的是自我和群體創(chuàng)造過程以及他們的能力發(fā)展。評價(jià)機(jī)制是以區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建的評價(jià)方法體系，可以實(shí)現(xiàn)教育元宇宙中學(xué)習(xí)者評價(jià)的全程留痕、可以追溯、公開透明以及不可偽造等目標(biāo)。

　　2.現(xiàn)實(shí)物理世界與教育元宇宙的關(guān)系

　　教育元宇宙是平行于且超越現(xiàn)實(shí)物理世界的智慧學(xué)習(xí)空間，現(xiàn)實(shí)物理世界是教育元宇宙的根基，教育元宇宙繼承和發(fā)展了現(xiàn)實(shí)物理世界的屬性和行為?；诮逃钪娴慕膛c學(xué)行為是建立在現(xiàn)實(shí)物理世界與教育元宇宙之間虛實(shí)融生基礎(chǔ)之上的，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為是基于兩者的跨界融合學(xué)習(xí)。教育元宇宙雖然可以為學(xué)習(xí)者提供現(xiàn)實(shí)世界抑或超現(xiàn)實(shí)世界的幾乎一切事物，但是人必然是存在于現(xiàn)實(shí)世界之中的實(shí)體生物，身體素質(zhì)的培養(yǎng)、自然世界的探索以及研究結(jié)果的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用等都需要在現(xiàn)實(shí)世界中實(shí)現(xiàn)。未來教育將是在基于現(xiàn)實(shí)物理世界和教育元宇宙構(gòu)建的虛實(shí)融生環(huán)境中進(jìn)行的高質(zhì)量學(xué)習(xí)，通過它們的優(yōu)缺互補(bǔ)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的教育發(fā)展。學(xué)習(xí)者可以在未來利用更加便捷的教育元宇宙訪問設(shè)備實(shí)現(xiàn)虛實(shí)環(huán)境的跨界學(xué)習(xí)，使得學(xué)習(xí)者能夠根據(jù)學(xué)習(xí)需要進(jìn)行持續(xù)假設(shè)驗(yàn)證和實(shí)踐探索。

　　3.星際文明與教育元宇宙之間的關(guān)系

　　雖然元宇宙能夠?yàn)槿祟愄峁┮环N新的虛擬文明，但是元宇宙也被人們看作是人類的一種文明內(nèi)卷，甚至可能將人類帶向“缸中之腦”悖論的方向，教育元宇宙也存在這樣的風(fēng)險(xiǎn)。人類教育不能被局限于教育元宇宙這種虛擬文明中，星際文明探索才是人類教育發(fā)展的未來理想目標(biāo)。星際文明是教育元宇宙社會(huì)文明的重要來源，隨著星際文明的深度探索和發(fā)展，教育元宇宙的社會(huì)文明形態(tài)也會(huì)逐步拓展和完善。與星際文明相比，教育元宇宙僅是人類社會(huì)交往、學(xué)習(xí)空間以及學(xué)習(xí)內(nèi)容等方面的重要場域，教育需要為學(xué)習(xí)者提供邁向星際文明的重要學(xué)習(xí)工具、學(xué)習(xí)資源以及學(xué)習(xí)途徑，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者適應(yīng)未來的強(qiáng)健體魄、健全人格以及創(chuàng)新能力，不能最終把學(xué)生變成或者培養(yǎng)成為利用營養(yǎng)液培養(yǎng)的“缸中之腦”。

　　五、教育元宇宙應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)與解決路徑(一)研制教育元宇宙的體系結(jié)構(gòu)與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

　　教育元宇宙的終極理想狀態(tài)是構(gòu)建平行于世界的另一個(gè)社會(huì)生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)這一理想必須統(tǒng)一規(guī)劃布局和制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。首先，需要從國家和全球?qū)用嫔瞎餐瑓f(xié)商教育元宇宙的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。充分發(fā)揮國際和國家相關(guān)信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化組織的作用，通過與元宇宙公司、教育機(jī)構(gòu)以及政府部門等進(jìn)行溝通，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)系統(tǒng)架構(gòu)、學(xué)習(xí)技術(shù)系統(tǒng)架構(gòu)、元宇宙框架等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化抑或制定數(shù)據(jù)兼容標(biāo)準(zhǔn)。其次，建設(shè)“積木式”的開發(fā)框架。教育元宇宙是一個(gè)龐大的系統(tǒng)性工程，絕對不可能一次就能建成永久性的教育元宇宙，技術(shù)發(fā)展、師生需求、學(xué)習(xí)資源供給以及教與學(xué)目標(biāo)變化等決定了教育元宇宙體系框架必須具有可拓展、可連接以及可發(fā)展等特征。“積木式”元宇宙開發(fā)框架通過功能模塊化、接口標(biāo)準(zhǔn)化以及元數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一化等途徑，能夠?qū)崿F(xiàn)教育元宇宙的快速拓展與功能完善。

　　(二)構(gòu)建相關(guān)群體的教育元宇宙研發(fā)共同體

　　構(gòu)建相關(guān)利益群體的研發(fā)共同體將是實(shí)現(xiàn)教育元宇宙快速發(fā)展和持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。第一，政府和教育結(jié)構(gòu)需要引導(dǎo)、培植與鼓勵(lì)具有尖端技術(shù)的公司創(chuàng)建教育元宇宙，從制度建設(shè)、資金投入以及稅收管理等方面給予充分支持。第二，形成以政府主導(dǎo)、科研院校共同參與的研究共同體。教育元宇宙建設(shè)是一個(gè)跨學(xué)科的復(fù)雜性工程，需要搭建不同研究團(tuán)隊(duì)、學(xué)科群以及研究機(jī)構(gòu)等之間的合作研發(fā)機(jī)制。第三，激發(fā)個(gè)體成為個(gè)性化子元宇宙開發(fā)的有生力量。教育元宇宙的自我創(chuàng)建和兼容機(jī)制為無限創(chuàng)建子元宇宙提供可能，個(gè)體將成為子元宇宙或者個(gè)性化空間的主要?jiǎng)?chuàng)建者。教育元宇宙總平臺可以通過獎(jiǎng)勵(lì)、交易以及使用權(quán)限等方式激發(fā)個(gè)體進(jìn)行創(chuàng)建，使個(gè)體不僅能夠在教育元宇宙中得到滿意的回報(bào)，而且能夠?qū)⑵渑c現(xiàn)實(shí)世界的物體進(jìn)行兌換和連接。

　　(三)探索基于教育元宇宙的教學(xué)模式與策略

　　元宇宙的教育應(yīng)用對傳統(tǒng)課堂的教學(xué)模式和教學(xué)策略將會(huì)產(chǎn)生重要影響，需要教師和研究者對教育元宇宙的教學(xué)模式和策略進(jìn)行重新探討。第一，發(fā)揮科研項(xiàng)目在教育元宇宙應(yīng)用中的引領(lǐng)、資助和推廣作用，增強(qiáng)國家社會(huì)科學(xué)基金和國家自然科學(xué)基金等科研項(xiàng)目資助教育元宇宙相關(guān)課題的力度。第二，激發(fā)一線教師和研究者在實(shí)踐中探索教育元宇宙教學(xué)模式和教學(xué)策略的積極性、能動(dòng)性以及創(chuàng)造性，通過示范推選、重點(diǎn)資助、政策引領(lǐng)以及理論指導(dǎo)等方式促進(jìn)高水平的教育元宇宙模式或者策略探究。第三，以學(xué)術(shù)交流促進(jìn)教育元宇宙應(yīng)用教學(xué)模式和教學(xué)策略的持續(xù)改進(jìn)。通過搭建以教育元宇宙教育應(yīng)用為主題的學(xué)術(shù)會(huì)議、學(xué)術(shù)論壇抑或期刊欄目等，不僅能夠引起教師、研究者抑或相關(guān)部門和公司的高度關(guān)注，而且能夠?yàn)榻逃钪娴慕逃龖?yīng)用創(chuàng)新提供思想碰撞和創(chuàng)新靈感的場域。

　　(四)教育元宇宙應(yīng)用的缸中之腦悖論與防治

　　人們認(rèn)為元宇宙發(fā)展的終極狀態(tài)是利用腦機(jī)接口實(shí)現(xiàn)人腦與元宇宙的融合，但是這將會(huì)使未來的學(xué)習(xí)者陷入“缸中之腦” 悖論之中。“缸中之腦”描述的是離身大腦與計(jì)算機(jī)相連進(jìn)行信息傳遞抑或相互操控的假說[30]。教育元宇宙如果實(shí)現(xiàn)或者接近了“缸中之腦”假說，將會(huì)導(dǎo)致學(xué)習(xí)與身體的分離，那么未來教育將會(huì)使人類永久地存在于虛幻的教育元宇宙中。 “缸中之腦”假說為那些極端教育元宇宙應(yīng)用的研究者提出警示，不管教育元宇宙如何發(fā)展，人類社會(huì)的教育始終應(yīng)當(dāng)是具身性的，是面向星際文明的。為避免教育元宇宙的“缸中之腦” 危險(xiǎn)，國家政府、教育部以及教育機(jī)構(gòu)需要制定相應(yīng)的制度避免學(xué)習(xí)者過度沉浸于教育元宇宙中，可以從元宇宙使用時(shí)限、社會(huì)活動(dòng)參與制度以及教育倫理等方面考慮。提高學(xué)習(xí)者的自我控制能力是解決這一問題的根本，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者獨(dú)立思考、社會(huì)參與意識、探究星際文明興趣等是重要的解決途徑。