元宇宙賦能大規(guī)模超域協(xié)同學(xué)習(xí)系統(tǒng)框架的研究

關(guān)鍵詞：元宇宙教育；大規(guī)模協(xié)同學(xué)習(xí)；超域?qū)W習(xí)

0引言

元宇宙的出現(xiàn)將新一代信息技術(shù)與現(xiàn)代教育緊密融合，使得基于網(wǎng)絡(luò)自主線上線下混合式教學(xué)系統(tǒng)與平臺(tái)更具智能化和情境化、學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)記錄信息更完整[1-2]。元宇宙教育通過5G/6G建立了真實(shí)世界與虛擬空間、個(gè)人學(xué)習(xí)空間與群體學(xué)習(xí)空間（教育機(jī)構(gòu)）的橋梁，又通過人機(jī)交互和人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)了萬物智聯(lián)、沉浸協(xié)同[3]；利用AR/VR技術(shù)實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)實(shí)世界和虛擬世界的結(jié)合以至超越真實(shí)世界，其也是高維度的數(shù)字空間的集成與融合，是數(shù)據(jù)孿生技術(shù)的數(shù)字化重現(xiàn)。元宇宙中可實(shí)現(xiàn)虛擬世界和現(xiàn)實(shí)世界之間自由切換。

1元宇宙教育應(yīng)用的必要性

“元宇宙+教育”案例不斷涌現(xiàn)，從其在教育領(lǐng)域的現(xiàn)有應(yīng)用來看，元宇宙教育應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注3個(gè)基本特性：一是虛實(shí)相融的沉浸協(xié)同與體驗(yàn)；二是超時(shí)空的社交網(wǎng)絡(luò)體系；三是開放的創(chuàng)造系統(tǒng)[4]。元宇宙的以上3個(gè)特性可彌補(bǔ)當(dāng)下存在的線上、線下教育的短板。

元宇宙賦能大規(guī)模超域?qū)W習(xí)系統(tǒng)有4個(gè)必要性：①自主學(xué)習(xí)的推進(jìn)。通過使用元宇宙賦能的大規(guī)模超域協(xié)同學(xué)習(xí)系統(tǒng)，體驗(yàn)到一種完全不同于現(xiàn)實(shí)世界的學(xué)習(xí)方式。②學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變。為了提升學(xué)習(xí)者與宇宙智慧體之間的交流，采用數(shù)字孿生技術(shù)創(chuàng)建一種虛擬替身學(xué)習(xí)者。③個(gè)性化創(chuàng)作的智能化。元宇宙賦能大規(guī)模超域協(xié)同學(xué)習(xí)系統(tǒng)提供了大規(guī)模沉浸式體驗(yàn)。④賦能大規(guī)模學(xué)習(xí)的基石。在大規(guī)模超域協(xié)同學(xué)習(xí)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，元宇宙提出了一種全新的混合型區(qū)塊鏈技術(shù)，它將個(gè)人信息與組織信息相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)更高效的學(xué)習(xí)。

2大規(guī)模超域協(xié)同學(xué)習(xí)的系統(tǒng)框架構(gòu)建

大規(guī)模協(xié)同學(xué)習(xí)與超域?qū)W習(xí)是構(gòu)建元宇宙賦能大規(guī)模超域協(xié)同學(xué)習(xí)系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。

（1）大規(guī)模協(xié)同學(xué)習(xí)系統(tǒng)。大規(guī)模協(xié)同學(xué)習(xí)是一種復(fù)雜的學(xué)習(xí)過程，它涉及個(gè)人學(xué)習(xí)、集體探索以及其他多種學(xué)習(xí)模式。因此，為了實(shí)現(xiàn)大規(guī)模協(xié)同學(xué)習(xí)，必須建立一個(gè)具備4個(gè)關(guān)鍵特征的框架：①大規(guī)模的集體創(chuàng)作；②高度的社會(huì)認(rèn)知度；③大規(guī)模的協(xié)同安全保障；④大規(guī)模的集體智慧。

（2）超域?qū)W習(xí)系統(tǒng)。元宇宙的智能技術(shù)，特別是智能交互、電子游戲、人工智能和現(xiàn)代通信技術(shù)，為大規(guī)模超域協(xié)同學(xué)習(xí)系統(tǒng)提供了強(qiáng)大的支持，這將極大地改變未來教育的方式，從而推動(dòng)教育的發(fā)展和進(jìn)步[5]。具體表現(xiàn)為：①學(xué)生們從僅僅理解抽象符號(hào)的角度出發(fā)，開始將它們轉(zhuǎn)化為可以被數(shù)字化的實(shí)體，并且通過分解和重組這些實(shí)體，實(shí)現(xiàn)了從信息交流到感官交互的轉(zhuǎn)變。②通過應(yīng)用元宇宙技術(shù)，超域?qū)W習(xí)系統(tǒng)可以大幅改善學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)環(huán)境。③在超域協(xié)同學(xué)習(xí)系統(tǒng)中，為了更好地理解學(xué)習(xí)者的情感，個(gè)性化的智能體將發(fā)揮其獨(dú)特的智慧交互功能，使學(xué)習(xí)者在面對(duì)復(fù)雜性問題時(shí)，更加有效地進(jìn)行知識(shí)建構(gòu)與實(shí)現(xiàn)。

2.1大規(guī)模超域協(xié)同學(xué)習(xí)的系統(tǒng)框架構(gòu)建

由于通信技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)手段和人工智能技術(shù)的發(fā)展，元宇宙賦予人們巨大的能量，讓人們可以進(jìn)行遠(yuǎn)程的、智能化的、完整的、跨領(lǐng)域的虛擬現(xiàn)實(shí)教育，將現(xiàn)有的知識(shí)相互結(jié)合，從而改變傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方法。

大規(guī)模超域協(xié)同學(xué)習(xí)的系統(tǒng)框架如圖1所示。元宇宙的超域協(xié)同學(xué)習(xí)技術(shù)架構(gòu)主要包括現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)空間和虛擬學(xué)習(xí)空間、學(xué)習(xí)者個(gè)體和學(xué)習(xí)者群體、邊緣計(jì)算和大數(shù)據(jù)、視覺技術(shù)與機(jī)器學(xué)習(xí)、AR/VR技術(shù)、開放的創(chuàng)造系統(tǒng)和多樣的文明形態(tài)、感知技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等。隨著元宇宙技術(shù)與教育的發(fā)展，學(xué)習(xí)者的異質(zhì)性、數(shù)據(jù)技術(shù)的強(qiáng)力支持、高質(zhì)量的協(xié)同要求，以及社會(huì)的需要與教學(xué)模式的變化，元宇宙賦能大規(guī)模超域協(xié)同學(xué)習(xí)系統(tǒng)將成為未來學(xué)習(xí)的主要途徑。

2.2大規(guī)模超域協(xié)同學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)框架

通過大規(guī)模跨領(lǐng)域的協(xié)作，可以創(chuàng)建一個(gè)針對(duì)不斷變化的社會(huì)背景、融匯各種學(xué)科知識(shí)的虛擬學(xué)習(xí)平臺(tái)，從而有效地改善傳統(tǒng)的課堂氛圍，使得學(xué)生能夠更快速地進(jìn)入特定的情境中。采用大規(guī)模協(xié)同學(xué)習(xí)機(jī)制及其相關(guān)的學(xué)習(xí)領(lǐng)域，可以采用一系列漸進(jìn)式的步驟，實(shí)現(xiàn)超域協(xié)同學(xué)習(xí)，大規(guī)模超域協(xié)同學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)框架如圖2所示。

（1）引導(dǎo)學(xué)習(xí)的構(gòu)建。元宇宙是用戶創(chuàng)造驅(qū)動(dòng)的世界，用戶創(chuàng)造內(nèi)容（usergeneratedcontent，UGC）是打造元宇宙的有效途徑。教師和學(xué)生共同參與學(xué)習(xí)元宇宙內(nèi)容的制作，且貫穿于教學(xué)活動(dòng)的始終。

（2）虛擬與現(xiàn)實(shí)的智能融合。虛擬與現(xiàn)實(shí)的智能融合能夠讓人們跨越地域進(jìn)行自由探究，并且能夠輕松地將所有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)整合到一起。

（3）智能協(xié)同交互構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。利用元宇宙技術(shù)，大規(guī)模超域協(xié)同學(xué)習(xí)具有多種功能，打破了傳統(tǒng)的時(shí)空限制，為智能時(shí)代的智慧學(xué)習(xí)提供了全新的生態(tài)環(huán)境，讓人類和機(jī)器之間的智慧得以融合，實(shí)現(xiàn)協(xié)同的知識(shí)構(gòu)建、群體智慧的創(chuàng)新以及信息的深度整合與共享。

（4）智能多模態(tài)數(shù)據(jù)分析與追蹤評(píng)價(jià)。通過采用一種高度靈活的模型來滿足不同的需求，并且能夠跟蹤和反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。通過使用元宇宙的智能系統(tǒng)，可以幫助學(xué)生更好地掌握課程內(nèi)容，并通過合作和交流來完成更多的任務(wù)。

3元宇宙賦能大規(guī)模超域協(xié)同學(xué)習(xí)流程

元宇宙賦能大規(guī)模超域協(xié)同學(xué)習(xí)流程包括感知物聯(lián)、智慧組織、智能交互和綜合評(píng)價(jià)。

（1）感知物聯(lián)。利用數(shù)字孿生技術(shù)將現(xiàn)實(shí)問題虛擬化重現(xiàn)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)化分解后的學(xué)習(xí)資源仿真重現(xiàn)優(yōu)化，用人工智能透析與解釋、分解重組實(shí)現(xiàn)內(nèi)容數(shù)字化。

（2）智慧組織。學(xué)習(xí)者在自身學(xué)習(xí)背景、教師支持等因素下，分組協(xié)作，自覺地形成學(xué)習(xí)小組，對(duì)學(xué)習(xí)問題和任務(wù)責(zé)任到組、到人，實(shí)行聯(lián)絡(luò)人職責(zé)制，不同任務(wù)節(jié)點(diǎn)有對(duì)應(yīng)的“聯(lián)絡(luò)人學(xué)習(xí)者”。以“聯(lián)絡(luò)人學(xué)習(xí)者”為核心，再對(duì)各個(gè)學(xué)習(xí)者階段性動(dòng)態(tài)分析再重組，實(shí)現(xiàn)群體智能交互。

（3）智能交互。學(xué)習(xí)者之間大規(guī)模交互，以群體個(gè)體交互、隨機(jī)智能交互等形式關(guān)聯(lián)問題聚合，匯集群體智慧，構(gòu)建社會(huì)認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)。

（4）綜合評(píng)價(jià)。從多視角、多維度用多元化方式對(duì)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的個(gè)性化、自主學(xué)習(xí)性、資源創(chuàng)新性等方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

4結(jié)語

通過元宇宙超域協(xié)同學(xué)習(xí)系統(tǒng)，人們可以獲得一種智能化、沉浸式、全域化的虛擬學(xué)習(xí)體驗(yàn)。該系統(tǒng)利用云服務(wù)集成技術(shù)，將真實(shí)教育與虛擬學(xué)習(xí)完美結(jié)合，從而改變學(xué)習(xí)方式。元宇宙賦能大規(guī)模超域協(xié)同學(xué)習(xí)系統(tǒng)技術(shù)框架，對(duì)“元宇宙+高等教育”的創(chuàng)新教育改革具有驅(qū)動(dòng)價(jià)值。元宇宙賦能大規(guī)模超域協(xié)同學(xué)習(xí)系統(tǒng)為大規(guī)模學(xué)習(xí)者提供一個(gè)虛實(shí)共生的生態(tài)化學(xué)習(xí)空間。通過使用云服務(wù)集成技術(shù)，人們可以創(chuàng)建一個(gè)超域協(xié)同學(xué)習(xí)系統(tǒng)，它可以讓大規(guī)模學(xué)習(xí)者在虛擬與現(xiàn)實(shí)之間自由切換，并且可以有效改變學(xué)習(xí)方式，為大規(guī)模超域協(xié)同學(xué)習(xí)應(yīng)用和實(shí)踐提供了一個(gè)成功案例。