元宇宙場域下學習環境的變革

【摘 要】學習環境作為教育基礎設施建設的重要組成部分，在元宇宙場域下得到創新發展，構建出新一代學習環境，即沉浸式智能學習環境。作為一種新型學習環境，沉浸式智能學習環境以多種技術融合構建而成，支持學習者以數字人身份在元宇宙場域中實現自然交互的學習活動，可以實現學習者感官、敘事、心理全方位的沉浸，并為學習者的學習活動提供智能化的支持服務。

【關鍵詞】元宇宙;學習環境;沉浸式學習;沉浸式智能學習環境

【中圖分類號】G434 【文獻標識碼】A

【論文編號】1671-7384（2022）010-011-03

元宇宙推動教育變革

2021年，來自于科幻小說《雪崩》的元宇宙概念在全球范圍內開始加速普及，被認為是富技術環境下社會發展的新形態。元宇宙融合了當下各類信息技術，將現實世界和虛擬世界連接起來，是數字化轉型的高級階段，有望成為集生產生活、學習社交為一體的全新數字世界。與教育教學領域的融合被普遍認為是當前元宇宙的核心應用場景之一。技術是教育變革的核心動力，作為多種技術融合而成的元宇宙在教育教學領域的應用落地勢必會賦能其新的形態。相較于傳統在線教育而言，元宇宙通過將物理世界、數字世界、精神世界連接起來，營造全新的學習場域，激發學習者的學習熱情，讓學習者的“所想即所得”成為現實，學習體驗也大大升級。

2021年，教育部、發改委等六部門《關于推進教育新型基礎設施建設構建高質量教育支撐體系的指導意見》中明確提出“通過5G、人工智能、虛擬現實等新一代信息技術的應用、推動教育數字轉型”，并強調依托感知交互、仿真實驗等裝備，打造生動直觀形象的新課堂、完善智慧教學設施[1]。教育新基建以滿足師生教學需求、支持高質量個性化教育教學活動為目標導向，強調對新型教育空間的建設，支撐教育教學流程再造與模式重構，它的深入推進為元宇宙在教育領域的普及奠定了基礎。

當今時代正處于瞬息萬變之中，新一輪科技革命正不斷影響著教育教學，對教師和學生都提出了更高的要求。依托元宇宙能夠提供更開放的學習場所、更豐富的學習內容、更深入的互動交流、更多樣的學習活動，從而為推進當前學習型社會建設及更廣泛意義上的教育新基建工作提供支持。

元宇宙支持的沉浸式智能學習環境

1.內涵

（1）沉浸式學習

在智能傳感技術、增強現實、5G等新技術與教育教學的深度融合下，孕育出新的學習范式，即沉浸式學習[2]。沉浸式學習是借助特定的信息技術，通過激發身體感知，使學習者更加聚焦于學習之中，實現有意義學習的一種學習范式。沉浸式學習具備身心合一、深度交互、高臨場感的特性。在這種學習狀態下，學習者能夠突破既定的學習流程，以自身目標為導向，自發主動地開展學習活動。在多種新興技術的加持下，以沉浸體驗、虛擬化身、深度交互為特征的元宇宙正不斷打破虛實空間的界限，讓沉浸式學習更容易實現。

（2）沉浸式智能學習環境

學習環境作為教育基礎設施的重要組成部分，經歷了從物理學習環境、數字學習環境到智慧學習環境的變革過程。早期研究者主要關注物理環境和社會環境對于學生學習的影響，主要包含學校、教師、圖書館等各類實體場所。之后在信息技術的持續發展和教育變革的推動下，人們開始將目光轉移到各種技術支持下的數字化學習環境，主要針對特定教學需求對單一技術進行應用設計。近年來，以人工智能為代表的新興技術支持的智慧學習環境成為研究熱點。通過分析發現，以往研究者通常利用單一技術支持并設計學習環境，雖然滿足了學生個性化、多元化的學習需求，但一定程度上缺乏了普適、開放、靈活的屬性。

新一代學習環境必須具備先進的技術、開放的社交空間、支持個性泛在學習，以構建更加開放的教育體系，促進學生有效地進行學習。各類技術在本質上是相互賦能且緊密相連的，在元宇宙中可綜合利用多種新興技術構建智慧、互聯、融合、創新的沉浸式智能教學環境，為師生等相關主體提供數字虛擬身份，創設與現實學習空間平行的虛擬沉浸式互動場域，將虛與實深度融合，促使學習者在自然靈活的交互中將知識由被動接受轉變為主動建構，讓深度學習更容易發生。沉浸式智能學習環境是智慧學習環境的高級形態，符合新一代學習環境的標準，通過對學習環境中各要素進行一系列智能化建設，給學習者帶來沉浸式、高保真的學習體驗。

2.主要特征

（1）技術融合

技術融合是元宇宙的核心特征之一。多種信息技術在元宇宙中得到了充分融合應用，主要表現為借助虛擬現實、增強現實等核心技術，通過協同應用、高度融合5G網絡、人工智能、區塊鏈、物聯網、交互技術等新一代促進教與學的關鍵技術，共同為學習者創設出強體驗、自然交互、智能感知的沉浸式智能學習環境。

（2）全面沉浸

“沉浸”代表了個體集中注意力的狀態，能夠幫助學習者達到高效學習的目的。元宇宙創設的沉浸式智能學習環境將為學習者提供更為豐富且有意義的學習體驗，讓其可以隨時隨地進行輕松且有效的沉浸式學習。

全面沉浸主要表現為以下三方面：其一，全面的感官刺激。傳感技術將賦予身處元宇宙環境中的人們更為細致的感官體驗，通過調動人們的身體感知以達到傳遞知識的目的，學習者能感受到由視覺、聽覺到觸覺、味覺全面遞升的感官刺激。其二，強臨場的敘事沉浸。元宇宙以智能互動技術為輔助來營造高度沉浸且具有吸引力的敘事場景，允許學習者與多個同伴進入同一環境，在故事的推動下快速接納新知識，進行主動學習。其三，產生心流體驗。在元宇宙空間中，屏幕壁壘和空間壁壘被打破，線上線下活動可實現同步互動。因此可以不必擔心時間、成本等問題，學習者可通過情景重現、角色扮演等激活內心感覺，伴隨著人的精神完全投入其中以產生心流體驗，讓個體在元宇宙環境中獲得愉悅感和滿足感。

（3）智能化支持服務

沉浸式智能學習環境要能在智能技術的助力下對學習者的個性需求做出智能響應，提供智能化的支持服務。在這種環境下，智能設備通過處理數據來進行個性診斷、智能推送、智能管理等多樣化服務，為身處元宇宙學習空間的師生提供有效信息，幫助教師靈活調整教學方法，給學生匹配適合自己的學習資源，以提升教育教學的效果。

（4）深度交互協作

交互在學習過程中具有關鍵地位，具身交互是元宇宙環境的顯著優勢。在沉浸式、智能化的學習環境下，創建虛實共生的在場感，特別是學習者可利用元宇宙中數字人身份，通過肢體語言、神態動作、觸碰感知等多通道與學習環境進行全方位感知交互，以獲得真切的社交體驗。深度的交互協作可以促使學習者處于不斷學習、創造和探索之中，實現從知識記憶到思維遷移的轉變，支持開展全身心參與、自然交互的學習活動。

沉浸式智能學習環境的應用價值

1.生成動態學習資源

學習資源在元宇宙創設的沉浸式智能學習環境中得到了創新發展。元宇宙是對真實世界的一種高級鏡像映射，更加泛在互聯、開放自由，極大地支持了學習資源根據教學實際需求進行跨地域跨時空的持續創造。學習資源能根據學生的實時認知狀態、學習任務進行動態創生，可更加靈活、普適地支持學生開展個性化學習活動。基于重要支撐技術區塊鏈的去中心化理念，強調共建共享，允許產學研多方角色共同打造虛實融合、多模表征、個性豐富的學習資源，實現優質資源的有效共享、自由流通與公平配置。

2.支持個性化學習方式

在沉浸式智能學習環境的支持下，學習者的學習方式正在發生深層次的變革，呈現出多元化、個性化的特點。在當下的智能時代，學習者的個性越來越凸顯，在具體學習過程中都有自身偏愛的學習方式。加上元宇宙的出現給學習者提供了更為豐富的學習資源，信息來源渠道多元化，師生、生生之間的交流更加緊密。因此，學習者更加關注也越來越需要個性、泛在、雙向交互的新型學習方式。在元宇宙提供的沉浸式智能環境中通過發揮大數據、學習分析、區塊鏈等技術的優勢，對學習者進行精準畫像、學習數據實時監控、共享學習全數據、生成多元場景，為開展體驗式、游戲化、情景化、協作式的學習提供支持，實現個性化的培養。

3.創建泛在智能學習空間

元宇宙環境下，學習空間被重新設計，不再只是局限于教室這個空間，以高度智能聯通、數據貫通、人機協同為特征的泛在智能學習空間得以充分實現。泛在智能學習空間使傳統在線教育中人與人的互動轉向了萬物互動，擺脫時間、場域及經費等的限制，允許學習者根據自我學習需求進行非統一、非正規的學習，在深度互動、智能化支持服務的學習空間中實現處處可學，時時可學。元宇宙的逐漸興起和快速發展變革了教育教學過程，仿真化、游戲化、情景化的學習方式被引入，個性化、智能化、泛在化的學習空間促進學習者的有意義學習，推動了在線教育的高質量發展。

4.構建沉浸式虛擬課堂

新一輪科技革命和突發事件頻發的疊加影響使得線上教學從應急之舉逐漸轉變為常態之舉。以虛擬現實、增強現實等新興智能技術為支撐的元宇宙，將引發課堂變革，打造雙向互動、具身參與、多維體驗的沉浸式虛擬課堂。在這種未來課堂新樣態中，師生可以置身于具體情境中以數字身份進行交互，顛覆傳統教學方式，具有高度的實操性，不僅能促進知識的有效遷移，而且可以激發學生的想象、發現和創造。

5.助推技能型人才培養

隨著人類社會的不斷發展進步，各行各業必將經歷迭代式的變革，培養高質量技能型人才已然成為職業教育亟待解決的問題。職業教育是國民教育體系的重要組成部分，肩負著培養人才、發展技能、促進就業的重要職責[3]。與普通高等教育不同的是，職業教育更注重實踐技能的學習，因此職業院校需要配備相應的教學設備以培養不同類型的專業人才。然而當前教學設備投入高、實訓操作安全性不足、實訓條件難以契合實際現場環境等問題逐漸成為職業教育辦學的阻礙。在元宇宙營造的沉浸式智能學習環境中，可對教師進行職前培訓，幫助學生進行仿真模擬練習，復刻難以實現的實訓場景，實現優質教育資源的共享，為解決這些問題提供了更好的方案。學生可以利用元宇宙中高仿真的數字化虛擬設備開展逼真化、專業性的實訓操作，在降低設備投入的同時，更能通過模擬操作避免安全隱患問題的出現。還可以實現課堂和實訓室之間的自由切換、虛實多場景的深度融合，破解技能學習與實際工作相脫節的難題，進一步促進職業教育高質量發展。

注：本文系2021年江蘇省研究生科研與實踐創新計劃項目“VR賦能思政教育的路徑探究與效果分析”（項目編號：KYCX21_2508）的研究成果;2021年江蘇省研究生科研與實踐創新計劃項目“中學立體幾何AR教育資源設計開發與實證分析”（項目編號：SJCX21_1105）的研究成果

參考文獻

教育部等. 關于推進教育新型基礎設施建設構建高質量教育支撐體系的指導意見[EB/OL].[2022-06-20].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s3342/202107/t20210720_545783.html

王煒，曹婷，陳萌. 沉浸式學習：現代信息技術支持下職業教育新學習范式[J]. 當代職業教育，2022（2）： 80-87.

中共中央辦公廳，國務院辦公廳. 關于推動現代職業教育高質量發展的意見[EB/OL].[2022-06-20].http：//www.gov.cn/zhengce/2021-10/12/content_ 5642120.htm.

作者單位：江蘇師范大學智慧教育學院