人工智能技術在教育元宇宙中的應用研究

摘" 要：隨著科技的進步和數字化的快速發展，集合了增強現實、虛擬現實等多種技術與概念的元宇宙受到廣泛關注。作為推動元宇宙發展的重要動力之一，人工智能技術在教育領域的應用日益增多。盡管人工智能技術在教育質量和教學效率的提升上取得顯著成就，但也伴隨著潛在的負面影響。因此，有必要分析人工智能技術在教育元宇宙中的應用，關注其倫理風險，并針對這些風險提出合理的應對建議。

關鍵詞：人工智能技術；教育元宇宙；機器學習；倫理風險

文章編號：1671-489X（2025）04-00-03

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2025.04.0

0" 引言

隨著科技的不斷發展，人工智能已經成為一支不容忽視的力量，在推動教育變革方面發揮了巨大作用。2017年7月發布的《國務院關于印發新一代人工智能發展規劃的通知》中明確指出，利用智能技術加快推動人才培養模式、教學方法改革，構建包含智能學習、交互式學習的新型教育體系[1]。國家高度重視人工智能技術對教育的深刻影響。隨著人工智能、擴展現實、物聯網、5G、區塊鏈、數字孿生等新技術的迅猛發展，元宇宙快速走進大眾視野[2]。

元宇宙概念的出現給教育領域帶來巨大的變革，通過整合虛擬現實和增強現實等技術，學習者可以在虛擬實驗、虛擬課堂等虛擬環境中進行學習，增加了跨文化學習的可能性。這樣一個數字化環境的構建，在擴大學習方式的同時也為教育行業創造了更多的機會和可能性，增強了教育資源的多樣性。

1" 人工智能發展概述

人工智能（Artificial Intelligence）是一門模擬人的腦思維和社會活動的技術科學，主要研究如何開發出一種能夠模擬人類智能的機器或系統。作為一門新興技術，人工智能的發展經歷了漫長的歷史積淀。在20世紀50年代，人工智能之父阿蘭·圖靈提出著名的圖靈測試，為機器智能的研究奠定了基礎。1956年，達特茅斯會議上正式提出人工智能的概念，標志著這一領域的誕生。此后，人工智能迎來第一次研究高潮，并在多個領域取得突破性進展。例如：1959年，出現世界首個工業機器人；1966年，世界上第一臺聊天機器人問世。盡管人工智能在早期取得顯著進展，但其發展并非一帆風順。在20世紀70年代初期，研究者發現，大多數的人工智能只能按照既定的指令完成一些特殊的任務，沒有實際的學習和思維能力，解決不了復雜的問題，這導致出現人工智能的第一次低谷。在經歷了多年的低谷后，在20世紀末隨著計算能力的提升和大數據的興起，研究者開始探索新的人工智能技術路徑。2006年，李飛飛教授率先建立ImageNet大規模影像數據庫，并推出影像識別挑戰賽。同年，以深度神經網絡為方向的人工智能技術取得突破性成果，推動了人工智能的發展。2016年，AlphaGo擊敗世界圍棋冠軍李世石[3]，成功展示了深度學習在復雜任務中的應用潛力，推動了人工智能技術的進一步發展。目前，人工智能技術已被廣泛應用于各個領域。

2" 教育元宇宙概述和人工智能技術應用

2.1" 教育元宇宙概述

元宇宙首次出現是在尼爾·斯蒂芬森（Neal Stephenson）的科幻小說《雪崩》中[4]。元宇宙被描述為一個通過個人終端和虛擬現實護目鏡訪問的3D虛擬空間，這個虛擬空間與現實世界平行存在，并且能夠與互聯網進行互通，形成一個獨特的虛擬世界。隨著新技術的迅猛發展，元宇宙快速進入社會多個應用領域。

2023年8月發布的《工業和信息化部辦公廳 教育部辦公廳 文化和旅游部辦公廳 國務院國資委辦公廳 廣電總局辦公廳關于印發〈元宇宙產業創新發展三年行動計劃（2023—2025年）〉的通知》強調，要推進構建虛擬教室、虛擬實驗室等教育教學環境，鼓勵通過平臺共享虛擬仿真實驗實訓資源，擴大優質教育資源覆蓋面。在教育領域，“元宇宙+

教育”逐漸演變成教育元宇宙（Edu-Metaverse）概念。教育元宇宙是元宇宙在教育領域的應用，即在利用元宇宙技術創建的、虛實融合的場景下進行教育活動，具有沉浸體驗、網絡社交、群體創造、虛實共生等主要特征[5]。當前，對教育元宇宙的研究剛剛起步，教育元宇宙的應用也處于初級階段，相關理論研究成果還不多。黃欣榮等[6]認為，教育元宇宙是以新的社會體系——數字化生存空間的虛擬世界與現實世界進行映射和互動，綜合運用人工智能、區塊鏈等科技手段進行創造活動。劉革平等[7]認為，教育元宇宙是利用數字孿生、5G、人工智能等新興信息技術塑造的虛實融合教育環境。華子荀等[8]認為，教育元宇宙是在虛擬世界中創建教學場所的應用，使教師、學生和管理人員能在數字身份下互動。

基于以上學者觀點進行總結，教育元宇宙包含兩方面維度：從技術應用維度出發，教育元宇宙通過整合人工智能技術、虛擬現實技術等多種新興技術，能夠增強教學效果和學習體驗，為廣大師生提供互動交流的新途徑；從社會維度出發，教育元宇宙通過構建虛擬的學習空間，打破了傳統家庭和學校的時空限制，重構了傳統的師生關系，使學習者能夠在任何時間、任何地點獲取知識，并為其提供一個多維度的知識拓展平臺和浸入式的學習環境。因此，教育元宇宙是一個包含技術層面創新應用和社會教育層面影響深遠的多維度概念。

2.2" 人工智能技術在教育元宇宙中的應用

人工智能技術在教育元宇宙中的應用，賦予師生社會互動、協作參與、適應性學習等關鍵能力，這些能力構成教育元宇宙的基礎技術架構。如圖1所示，教育元宇宙中人工智能技術的應用目前主要體現在四個方面：機器學習、自然語言處理技術、計算機視覺、智能語音。

2.2.1" 機器學習

機器學習通過算法來挖掘數據中蘊含的潛在規律得出相應的結果，能夠分析學生的學習內容和學習偏好，為教師提供個性化的教學路徑參考，對教學流程加以優化。基于機器學習的智能導師系統能夠模仿真實的教師角色，動態地為學生提供個性化的學習輔導，并能根據學生的具體學習情況和學習需求對教學方法和策略進行及時調整，從而增強學習效果。

2.2.2" 自然語言處理技術

自然語言處理技術是一種通過自然語言有效溝通人與人之間的方法，為虛擬與現實的溝通提供了基礎保障。教師可以用自然語言處理技術來開發智能教學助手，協助自己進行課堂管理、教材準備、解答學生等；還可以通過語音或文字與智能助手溝通，獲取學生的學習狀況、教學建議等；還能通過多種方法和模型了解學生的語言輸入，并對學生的意圖和需要進行分析。對學生而言，智能教育助手能夠為他們提供個性化的學習內容和服務，如與學生進行語言交流、答疑解惑、講解概念、給出學習建議等。

2.2.3" 智能語音

智能語音基于語音合成與識別技術，在教育元宇宙中實現語言識別、多語言互譯、關鍵信息智能捕捉、違規內容篩選等功能。基于這些功能，智能語音可以開發語音助手等應用，支持使用者與智能對象、使用者與其他使用者之間的交互。教師可以利用智能語音助手或語言控制系統進行輔助教學和課堂管理，通過語音指令控制教學設備等。學生可以利用智能語音助手進行個性化學習，系統能實時語音解答他們的問題，提供相應的指導和解決方案。

2.2.4" 計算機視覺

計算機視覺通過攝像機、圖像識別、圖像處理等手段來識別、跟蹤和測量教育元宇宙中的目標。基于這一能力，教師可以利用計算機視覺技術生成教學內容，將抽象的概念以圖像、視頻等形式直觀地展示給學生，幫助學生更好地理解復雜知識。學生可以通過攝像頭拍攝作業，系統自動識別和評分，并及時提供反饋和評估結果，幫助他們及時調整學習策略。同時，計算機視覺技術還能識別學生在課堂上的情緒和學習狀態，根據這些數據，系統提供個性化的學習建議和反饋，從而幫助學生優化學習過程，增強學習效果。

3" 人工智能技術在教育元宇宙中應用的倫

理風險問題

技術是把雙刃劍，教育領域作為人工智能技術應用的主要領域，不可避免地受到技術的雙重影響。要關注人工智能技術應用于教育元宇宙的倫理風險，并針對這些風險提出合理的應對建議。

3.1" 隱私泄露風險

在教育元宇宙的應用中，人工智能技術通常會采集、分析和處理師生的大量個人信息和行為數據，包括姓名、電話、學習情況等。這些數據信息如果在存儲、傳輸和處理過程中未采取適當的數據保護措施，可能會導致信息被未經授權的第三方訪問或濫用，從而引發信息泄露，給教師和學生帶來隱私風險。

3.2" 算法偏見風險

算法是人工智能技術的“靈魂”。算法訓練依賴于開發者收集的大量用戶數據，但這些數據并非絕對的客觀和中立，往往隱含開發者的主導意圖。這意味著算法在教育元宇宙中的應用可能帶有固有的偏見，影響學習內容的推薦、評估標準的設定等。尤其是數據的來源和質量可能導致算法產生不公平的判斷，從而影響學生的學習體驗和教育機會，強化社會偏見或錯誤信息。

3.3" 技術依賴風險

人工智能技術在教育元宇宙中的應用可能導致教師和學生對技術產生過度依賴，從而引發技術依賴風險。對于教師而言，其職業能力的發展依賴于經驗積累和實踐探索，過度依賴技術可能導致教師因追求效率而忽視職業道德和素養的培養。對于學生而言，過度依賴人工智能工具可能降低學習主動性和獨立性，失去自主探索和解決問題的機會，影響批判性思維和創新能力的發展。

4" 倫理風險的應對措施

4.1" 加強信息安全建設

面對隱私泄露風險，應該認識到人工智能技術的發展不應以犧牲人類的隱私與安全為代價，要把保護教師和學生的隱私與安全作為教育元宇宙的首要任務。為此，需要建立安全管理體系、嚴格的數據安全制度，確保師生隱私信息不被泄露或追蹤，從而降低數據泄露的風險。此外，還可以構建符合教育教學要求的數據隱私保護體系，并開發相應的技術平臺。通過制度和技術的雙重保障，切實維護師生的隱私與安全。

4.2" 完善算法透明與數據監督體系

人工智能技術在教育元宇宙中的應用，首先需要完善算法的透明度和公開性與對數據的監管，特別是在算法設計、數據使用等方面，避免設計人員把自己的主觀意識、偏見帶到算法設計過程中，結果造成不合理的歧視性問題。其次，要確保用戶的合法權益不受侵害，應避免濫用大數據分析等技術手段。同時，對于收集到的信息如何存儲，如何使用，能給出一個合理的解釋，以保證用戶的信息安全。

4.3" 構建以人為本的倫理認知

技術的本質在于服務于人，要避免由技術依賴而導致的師生主動性和創造力喪失，進而削弱教育的根本價值。因此，必須構建以人為本的倫理認知，確保技術始終服務于教育目標，而非替代教育者的判斷力與學生的獨立思考。通過加強師生對技術的反思與自我控制，避免過度依賴技術，從而維護教學的平衡性和教育的本質價值。

5" 結束語

人工智能技術在教育元宇宙中的應用日益廣泛，機器學習、自然語言處理技術、智能語音、計算機視覺等技術在提升教育便利性的同時，也伴隨著倫理風險。教育始終以人為核心，技術也應服務于人。在充分發揮人工智能技術優勢的同時，要通過進一步加強信息安全建設、完善算法透明和數據監督體系、構建以人為本的倫理認知等措施，積極應對和防范倫理風險。

6" 參考文獻

[1] 國務院關于印發新一代人工智能發展規劃的通知[A/OL].（2017-07-20）[2024-02-13].https：//www.gov.cn/gongbao/content/2017/content_5216427.htm.

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