教育元宇宙應(yīng)用于中學(xué)地理教學(xué)的路徑探析

鄭祖槐 陳石權(quán) 李 琳,3*

（1.云南師范大學(xué) 教育學(xué)部,云南 昆明 650500;2.鎮(zhèn)沅彝族哈尼族拉祜族自治縣民族中學(xué),云南 普洱 666500;3.云南師范大學(xué) 地理學(xué)部,云南 昆明 650500）

教育是國(guó)之大計(jì)、黨之大計(jì)。黨的二十大報(bào)告中，習(xí)近平總書(shū)記強(qiáng)調(diào)要“推進(jìn)教育數(shù)字化”。這為推動(dòng)數(shù)字化賦能教育高質(zhì)量發(fā)展、加快建設(shè)數(shù)字中國(guó)、教育強(qiáng)國(guó)提供了根本遵循。2023年8月，教育部等五部門(mén)聯(lián)合印發(fā)的《元宇宙產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃（2023—2025年）》提到要推進(jìn)構(gòu)建虛擬教室、虛擬實(shí)驗(yàn)室等教育教學(xué)環(huán)境?！霸钪妗北环Q為第三次互聯(lián)網(wǎng)革命，與人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、“互聯(lián)網(wǎng)+”教育等緊密相連。教育元宇宙也需回答“為誰(shuí)培養(yǎng)人、培養(yǎng)什么人、如何培養(yǎng)人”這三個(gè)基本問(wèn)題。[1]這對(duì)當(dāng)前中學(xué)地理教學(xué)改革創(chuàng)新發(fā)展提出新要求。

就當(dāng)前對(duì)教育元宇宙研究狀況來(lái)看，學(xué)術(shù)界將擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)、數(shù)字孿生、人工智能、5G等技術(shù)作為教育元宇宙的關(guān)鍵技術(shù)。[2]然而，關(guān)于教育元宇宙賦能地理教學(xué)的研究成果還不多，尚未引起地理教育學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，目前僅有徐旭、陳實(shí)基于哲學(xué)解釋學(xué)視角探討了元宇宙時(shí)代的地理教學(xué)變革，并提出需要面對(duì)的挑戰(zhàn)；[3]陳茜月從“元宇宙”賦能地理信息檔案管理方面進(jìn)行研究，并提出融合“元宇宙”技術(shù)的檔案管理新模式。[4]總體來(lái)看，目前相關(guān)研究并未對(duì)教育元宇宙賦能中學(xué)地理教學(xué)的路徑優(yōu)化做翔實(shí)論述，研究視角和內(nèi)容有待進(jìn)一步開(kāi)拓。

教育元宇宙集合關(guān)鍵技術(shù)，可為地理教學(xué)提供一個(gè)虛擬的教學(xué)環(huán)境，優(yōu)化教學(xué)過(guò)程，催生高沉浸式的教學(xué)體驗(yàn)，將有可能為中學(xué)地理教學(xué)帶來(lái)新變革。元宇宙與教育的深度融合符合新時(shí)代智慧教育、教育數(shù)字化助力現(xiàn)代教育發(fā)展的要求，有利于促進(jìn)中國(guó)式教育現(xiàn)代化的跨越式發(fā)展。本文通過(guò)分析教育元宇宙賦能中學(xué)地理教學(xué)的必要性和可行性，深入挖掘和分析教育元宇宙的應(yīng)用潛力，并提出教育元宇宙應(yīng)用于中學(xué)地理教學(xué)的新路徑，豐富和拓展中學(xué)地理教學(xué)的前沿問(wèn)題研究，以期推進(jìn)中學(xué)地理教學(xué)的變革創(chuàng)新。

一、教育元宇宙賦能中學(xué)地理教學(xué)改革的必要性

教育數(shù)字化、智慧教育的應(yīng)用已逐漸成為當(dāng)前和今后教育領(lǐng)域創(chuàng)新發(fā)展的重要趨勢(shì)?！镀胀ǜ咧械乩碚n程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱“新課標(biāo)”）強(qiáng)調(diào)要深化信息技術(shù)應(yīng)用，恰當(dāng)運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能、“互聯(lián)網(wǎng)+”教育等技術(shù)助推地理教學(xué)改革。[5]推動(dòng)元宇宙賦能中學(xué)地理教學(xué)改革創(chuàng)新，既是新地理課程順應(yīng)推進(jìn)教育數(shù)字化的必然要求，也是中學(xué)地理教學(xué)發(fā)展的必由之路。

近年來(lái)，隨著國(guó)家政策的大力支持和人工智能技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展，數(shù)字化設(shè)施已逐漸出現(xiàn)在課堂教學(xué)、智慧校園管理中。從傳統(tǒng)的教學(xué)模式到多媒體設(shè)備的使用，再到如今智慧教室的應(yīng)用，擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)（XR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)、虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)、混合現(xiàn)實(shí)（MR）等技術(shù)逐漸應(yīng)用到中學(xué)地理課堂教學(xué)中，拓寬了中學(xué)地理教學(xué)改革的視野，有利于提升中學(xué)地理教學(xué)的實(shí)效性，重塑中學(xué)地理課堂教學(xué)生態(tài)，推動(dòng)地理教學(xué)提質(zhì)增效。在教育領(lǐng)域，AR技術(shù)可提供虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境，其某些特征符合建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論中關(guān)于“學(xué)習(xí)是一種真實(shí)情境的體驗(yàn)”觀點(diǎn)。[6]智能技術(shù)正重塑教育領(lǐng)域中的師生關(guān)系、教學(xué)理念和教學(xué)方法等。[7]中學(xué)地理教學(xué)要緊緊抓住教育數(shù)字化發(fā)展的時(shí)代機(jī)遇，以智能新技術(shù)助推地理教學(xué)的發(fā)展變革。

二、教育元宇宙賦能中學(xué)地理教學(xué)改革的可行性

教育元宇宙是眾多前沿技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合，[8]教育元宇宙將塑造新的教育形態(tài)。[9]AR技術(shù)是VR技術(shù)的延伸。VR能讓地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容可視化和體驗(yàn)化，可讓學(xué)生“身臨其境”，體驗(yàn)地理實(shí)驗(yàn)的魅力。[10]AR技術(shù)不僅可輔助地理課堂教學(xué)，還可輔助校外開(kāi)展地理實(shí)踐活動(dòng)。

一方面，借助元宇宙賦能教育能夠打破時(shí)空限制，讓更多抽象、難懂、立體的地理情境呈現(xiàn)在學(xué)生眼前。例如，教育元宇宙使得學(xué)生能在虛擬環(huán)境中進(jìn)行地質(zhì)勘測(cè)、氣象觀測(cè)、模擬地震等實(shí)踐操作，模擬水循環(huán)、河流侵蝕、滑坡等自然地理過(guò)程，解決交通布局、城鄉(xiāng)規(guī)劃、工農(nóng)業(yè)區(qū)位選擇等人文地理問(wèn)題。教育元宇宙為學(xué)生提供虛擬的教學(xué)環(huán)境，彌補(bǔ)傳統(tǒng)課堂教學(xué)的不足，但難以完全替代真實(shí)環(huán)境下所開(kāi)展的地理實(shí)踐活動(dòng)。

另一方面，基于教育元宇宙的地理教學(xué)契合新課標(biāo)的要求，符合國(guó)家教育數(shù)字化發(fā)展的需要，能夠助推地理教學(xué)改革，讓學(xué)生更快捷地理解和應(yīng)用地理知識(shí)，進(jìn)而幫助學(xué)生享有公平、高質(zhì)量的地理教育。這利于從地理教育角度落實(shí)“立德樹(shù)人”根本任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生的地理學(xué)科核心素養(yǎng)。

三、教育元宇宙應(yīng)用于中學(xué)地理教學(xué)之路

當(dāng)前，元宇宙技術(shù)應(yīng)用的案例已經(jīng)涌現(xiàn)。例如，杭州蕭山區(qū)信息港初級(jí)中學(xué)積極探索打造智慧校園，已建設(shè)虛擬現(xiàn)實(shí)功能教室，并進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用；江西財(cái)經(jīng)大學(xué)嘗試把教室搬到線上，讓師生體驗(yàn)元宇宙課堂教學(xué)的趣味；部分高校在元宇宙中舉辦畢業(yè)典禮和招聘雙選會(huì)；江西南昌開(kāi)始探索元宇宙走進(jìn)義務(wù)教育階段課堂，學(xué)生通過(guò)VR全景在虛擬環(huán)境中學(xué)習(xí)天文、科普地理知識(shí)和開(kāi)展勞動(dòng)實(shí)踐體驗(yàn)等。如何將教育元宇宙更好地落實(shí)到具體學(xué)科教學(xué)，這是教育工作者需要認(rèn)真思考和研究的問(wèn)題。人工智能、教育元宇宙技術(shù)的運(yùn)用將突破時(shí)空與地域限制助力中學(xué)地理教學(xué)的變革騰飛，更好地培養(yǎng)學(xué)生的地理空間思維能力。由于地理學(xué)科的特殊性，從地理學(xué)科角度探討教育元宇宙賦能中學(xué)地理教學(xué)的路徑具有一定現(xiàn)實(shí)意義，將為地理教學(xué)帶來(lái)更多的新可能。為此，必須抓住教育數(shù)字化發(fā)展的機(jī)遇，因勢(shì)而新，以人工智能、“互聯(lián)網(wǎng)+”教育、元宇宙技術(shù)賦能地理教育發(fā)展，優(yōu)化中學(xué)地理教學(xué)的路徑。

1.構(gòu)建教育元宇宙支持地理教學(xué)的政策

伴隨教育數(shù)字化出現(xiàn)的一些新熱點(diǎn)為教育元宇宙相關(guān)研究提供了新可能。例如，中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要中提到，聚焦教育，推進(jìn)學(xué)校資源數(shù)字化，建設(shè)智慧教育，加強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展；2022年，中央教育工作領(lǐng)導(dǎo)小組秘書(shū)組、教育部黨組印發(fā)《關(guān)于教育系統(tǒng)深入學(xué)習(xí)宣傳貫徹黨的二十大精神的通知》提到加快推進(jìn)教育現(xiàn)代化、推進(jìn)教育數(shù)字化；2022年，國(guó)務(wù)院政府工作報(bào)告提到，加快發(fā)展人工智能數(shù)字產(chǎn)業(yè)；2023年5月，教育部等十八部門(mén)發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)新時(shí)代中小學(xué)科學(xué)教育工作的意見(jiàn)》提到探索利用人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)手段改進(jìn)和強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)。根據(jù)“數(shù)字中國(guó)”戰(zhàn)略，未來(lái)人工智能、云計(jì)算、元宇宙技術(shù)等可能貫穿于課程教學(xué)。相關(guān)教育行政部門(mén)應(yīng)做好頂層設(shè)計(jì)，推動(dòng)教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型，將國(guó)家關(guān)于教育發(fā)展的戰(zhàn)略細(xì)化為具體可實(shí)施的地理教學(xué)政策和措施，持續(xù)加強(qiáng)對(duì)教育元宇宙在地理教學(xué)中應(yīng)用的可行性研究，積極建設(shè)推動(dòng)地理教學(xué)發(fā)展的智慧教育元宇宙平臺(tái)，建設(shè)智慧教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，打造地理學(xué)科示范點(diǎn)，進(jìn)而輻射引領(lǐng)全學(xué)科課程教學(xué)的發(fā)展。

2.創(chuàng)建智慧化教學(xué)場(chǎng)景，推動(dòng)元宇宙在地理教學(xué)中的應(yīng)用

隨著智能新技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展，中學(xué)地理教學(xué)的授課場(chǎng)所也需不斷豐富和拓展。以元宇宙賦能教育技術(shù)為引領(lǐng)，構(gòu)建智能地理課堂教學(xué)新場(chǎng)景，增強(qiáng)地理教學(xué)的體驗(yàn)感和實(shí)踐性尤為重要。以云南師范大學(xué)地理學(xué)部為例，“交互式地圖教學(xué)系統(tǒng)＋數(shù)字星球系統(tǒng)＋地理AR沙盤(pán)系統(tǒng)＋VR教學(xué)系統(tǒng)＋全息教學(xué)系統(tǒng)”的地理教學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室已投入使用，為培養(yǎng)數(shù)智化時(shí)代的中學(xué)地理教師奠定良好基礎(chǔ)。同時(shí)，需不斷加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展，推動(dòng)5G、大數(shù)據(jù)中心、云計(jì)算等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，加大投入人工智能和人機(jī)交互技術(shù)的研發(fā)。為教育元宇宙在地理教學(xué)中的應(yīng)用構(gòu)建高效平臺(tái)。教育元宇宙將提供虛擬沉浸的教學(xué)新模態(tài)，[11]要積極探索建設(shè)元宇宙VR沉浸式地理實(shí)訓(xùn)室、AR地理教學(xué)動(dòng)感體驗(yàn)平臺(tái)等，探索建設(shè)虛實(shí)一體的課堂及校外地理教學(xué)模擬推演場(chǎng)景應(yīng)用。

3.加強(qiáng)教育元宇宙應(yīng)用于地理教學(xué)的數(shù)據(jù)安全建設(shè)

數(shù)據(jù)是驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)元宇宙發(fā)展的關(guān)鍵。[12]教育元宇宙背后可能存在技術(shù)倫理風(fēng)險(xiǎn)，如師生數(shù)據(jù)泄漏造成的數(shù)據(jù)信任危機(jī)。[13]教育元宇宙具有虛實(shí)融合的特征，信息類型多樣且來(lái)源復(fù)雜，師生難以辨識(shí)信息的真?zhèn)巍14]因此，需要相關(guān)政府部門(mén)持續(xù)完善元宇宙相關(guān)的政策、法規(guī)，健全教育元宇宙平臺(tái)安全管理監(jiān)督機(jī)制，構(gòu)建政府主導(dǎo)、平臺(tái)負(fù)責(zé)、協(xié)同個(gè)人的管理模式，進(jìn)而保護(hù)好元宇宙的信息安全。

4.教育元宇宙賦能教師專業(yè)發(fā)展

2022年4月，教育部等八部門(mén)印發(fā)《新時(shí)代基礎(chǔ)教育強(qiáng)師計(jì)劃》提出努力造就“新時(shí)代高素質(zhì)專業(yè)化創(chuàng)新型中小學(xué)教師隊(duì)伍”。近年來(lái)，人工智能、元宇宙等技術(shù)賦能教育的應(yīng)用日益廣泛，這不僅是推進(jìn)我國(guó)教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的必然要求，也是賦能教師專業(yè)發(fā)展的成長(zhǎng)之需。然而，教育元宇宙對(duì)地理教師的教學(xué)與實(shí)踐提出更高的要求。地理教師需轉(zhuǎn)變?cè)械乃枷胗^念，緊跟社會(huì)的發(fā)展步伐，學(xué)習(xí)并接受新技術(shù)，提高智能化教學(xué)能力，加強(qiáng)對(duì)人工智能、教育元宇宙相關(guān)理論與實(shí)踐知識(shí)的學(xué)習(xí)，主動(dòng)參與系列智慧化教育教學(xué)研修活動(dòng)，將教育元宇宙技術(shù)有效融入到地理教學(xué)中。

四、展望未來(lái)

中學(xué)地理教學(xué)本質(zhì)上還是師生間的互動(dòng)，人工智能、元宇宙賦能教育的發(fā)展都應(yīng)避免盲目跟風(fēng)與過(guò)度依賴信息技術(shù)。廣大地理教育工作者應(yīng)該要更加冷靜地思考，客觀地認(rèn)識(shí)人工智能以及教育元宇宙。目前，以元宇宙、云計(jì)算、XR、AR、VR、MR為代表的人工智能技術(shù)給教育領(lǐng)域帶來(lái)新變革與發(fā)展，作為與之緊密聯(lián)系的地理學(xué)科，更應(yīng)抓住歷史發(fā)展機(jī)遇，以信息技術(shù)賦能，不斷推動(dòng)中學(xué)地理課程改革創(chuàng)新，落實(shí)立德樹(shù)人的根本任務(wù)。這不僅是中學(xué)地理課程順應(yīng)元宇宙技術(shù)賦能教育發(fā)展的必然之勢(shì)，也是中學(xué)地理課程順應(yīng)新高考改革背景下進(jìn)一步提質(zhì)增效發(fā)展的必由之路。在推進(jìn)教育數(shù)字化、建設(shè)教育強(qiáng)國(guó)發(fā)展的必然趨勢(shì)下，探討如何充分利用數(shù)字技術(shù)賦能地理教育教學(xué)改革創(chuàng)新，不僅有利于豐富和拓展中學(xué)地理教學(xué)的基礎(chǔ)理論研究，還有利于提高地理課程的實(shí)效性，為推動(dòng)中國(guó)式地理教育現(xiàn)代化改革提供新路徑。