教育元宇宙中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用
——蒂爾堡大學(xué)元宇宙虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)與啟示

●錢(qián)小龍 林銓澤 宋子昀

一、背景分析

元宇宙(Metaverse)最早由史蒂芬森(Stephenson)于1992年在其創(chuàng)作的科幻小說(shuō)《Snow Crash》中提出，是一個(gè)由計(jì)算機(jī)生成的、與現(xiàn)實(shí)世界平行的虛擬網(wǎng)絡(luò)世界。[1]隨著信息技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、混合現(xiàn)實(shí)、數(shù)字孿生、人工智能、區(qū)塊鏈、5G等技術(shù)的出現(xiàn)與逐步成熟使得元宇宙這一原本出現(xiàn)在科幻小說(shuō)中的概念在現(xiàn)實(shí)中的實(shí)踐成為可能。元宇宙與教育的融合催生了教育元宇宙(Edu-Metaverse)。教育元宇宙作為元宇宙在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，能夠支持虛實(shí)融合教育空間、多模態(tài)交互、實(shí)時(shí)共享協(xié)作、師生數(shù)字身份構(gòu)建等，實(shí)現(xiàn)教育要素在虛擬世界的映射與優(yōu)化，構(gòu)建一種沉浸式通融共生的教育新形態(tài)，聯(lián)通現(xiàn)實(shí)教育世界與虛擬教育世界。教育元宇宙的構(gòu)建與發(fā)展離不開(kāi)新一代智能信息技術(shù)的賦能，而虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality,VR)則是支撐教育元宇宙的關(guān)鍵技術(shù)之一。2021年被稱(chēng)為元宇宙元年，虛擬現(xiàn)實(shí)的普遍使用被認(rèn)為是通往元宇宙的起點(diǎn)。[2]當(dāng)前對(duì)教育元宇宙的研究與應(yīng)用仍處于起步階段。一方面，研究主要集中在構(gòu)建教育元宇宙基本框架方面，包括理論基礎(chǔ)、技術(shù)架構(gòu)、教學(xué)場(chǎng)景等。此外，還包括基于教育元宇宙設(shè)計(jì)新型教學(xué)模式并探究對(duì)教學(xué)效果的影響等。如，劉革平等(2021)[3]、李海峰等(2022)[4]、翟雪松等(2022)[5]、錢(qián)小龍等(2022)[6]分別探討了元宇宙在線教育發(fā)展的新方向、未來(lái)虛實(shí)融生的教育發(fā)展新樣態(tài)、教育元宇宙的創(chuàng)新與挑戰(zhàn)、元宇宙時(shí)代高等教育的治理。迪爾茲等(Díaz et al,2020)[7]探討了元宇宙在教育環(huán)境中的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和實(shí)施問(wèn)題，朱珂等(2022)[8]構(gòu)建了元宇宙賦能下大規(guī)模超域協(xié)同學(xué)習(xí)的系統(tǒng)框架與實(shí)施路徑。雷耶斯等(Reyes et al,2020)[9]研究表明，基于元宇宙，用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)進(jìn)行數(shù)學(xué)教學(xué)有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)。華子荀等(2021)[10]研究表明，教育元宇宙能促進(jìn)學(xué)習(xí)者交互感、沉浸感和認(rèn)知的提高。另一方面，在實(shí)踐上，主要借助元宇宙突破傳統(tǒng)教學(xué)空間的限制，通過(guò)搭建沉浸式互動(dòng)環(huán)境改善和實(shí)施教學(xué)。近年來(lái)，高校建設(shè)的虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室和虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室便是教育元宇宙微觀實(shí)踐的縮影。目前，國(guó)內(nèi)已有一些學(xué)校、公司和機(jī)構(gòu)初步探索將元宇宙應(yīng)用于教育教學(xué)。如，慧科的元宇宙教育體驗(yàn)中心、東北大學(xué)的XR實(shí)驗(yàn)室等。綜上，教育元宇宙的基本理論正在建構(gòu)并不斷豐富，教育元宇宙的實(shí)踐探索也在蓬勃開(kāi)展。然而，國(guó)內(nèi)高校應(yīng)用元宇宙進(jìn)行教學(xué)的實(shí)踐不夠系統(tǒng)，迫切需要借鑒國(guó)外一流大學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，如何較為全面地基于元宇宙進(jìn)行創(chuàng)新教學(xué)還有待進(jìn)一步研究。荷蘭的蒂爾堡大學(xué)(Tilburg University)在虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)方面取得了一系列成果，可以視作典型案例。本研究以此為個(gè)案，通過(guò)系統(tǒng)分析其指導(dǎo)思想、技術(shù)支持和實(shí)踐形態(tài)，為我國(guó)教育元宇宙的發(fā)展提供適用的經(jīng)驗(yàn)與啟示。

二、蒂爾堡大學(xué)元宇宙虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)的指導(dǎo)思想

根植于天主教特色和傳統(tǒng)，蒂爾堡大學(xué)秉持好奇(Curious)、關(guān)懷(Caring)、聯(lián)結(jié)(Connected)和勇敢(Courageous)四大核心價(jià)值觀，并將其融入到政策制定、組織領(lǐng)導(dǎo)和教育研究等方方面面，以此指導(dǎo)蒂爾堡大學(xué)的選擇和行動(dòng)。在四大核心價(jià)值觀的基礎(chǔ)上，蒂爾堡大學(xué)形成了獨(dú)具特色的育人理念，為元宇宙虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)提供了思想指引和目標(biāo)導(dǎo)向。

(一)好奇：追求創(chuàng)新卓越

蒂爾堡大學(xué)秉持“好奇”這一價(jià)值觀，不斷探索未知領(lǐng)域，尋求新知識(shí)與新見(jiàn)解，鼓勵(lì)進(jìn)行創(chuàng)新并發(fā)展創(chuàng)造力。伴隨世界數(shù)字化進(jìn)程的加快，蒂爾堡大學(xué)意識(shí)到急需構(gòu)建一種創(chuàng)新的教育形態(tài)，為教育提供更多的新機(jī)會(huì)，以教育學(xué)生成為數(shù)字化和多樣性社會(huì)中卓越的專(zhuān)業(yè)人士和領(lǐng)導(dǎo)者。開(kāi)展教育創(chuàng)新，提升教育質(zhì)量成為蒂爾堡大學(xué)不懈的追求。蒂爾堡大學(xué)實(shí)施了“數(shù)字教育增強(qiáng)計(jì)劃”(Digital Educational Enhancement Program，DEEP)[11]，建設(shè)新的學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)和在線測(cè)試平臺(tái)等，通過(guò)創(chuàng)新教育來(lái)滿(mǎn)足學(xué)生的需求。為進(jìn)一步支持教育創(chuàng)新，激發(fā)創(chuàng)新教育理念，蒂爾堡大學(xué)還成立了教育創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室EDUiLAB，并于2020年啟動(dòng)了“創(chuàng)新教育”(Innovate your Education)計(jì)劃，鼓勵(lì)教師創(chuàng)新課程，并對(duì)實(shí)施創(chuàng)新教學(xué)元素、采用創(chuàng)新教學(xué)工具、設(shè)計(jì)創(chuàng)新評(píng)價(jià)方法的教育創(chuàng)新項(xiàng)目提案提供資金和指導(dǎo)支持。此外，蒂爾堡大學(xué)還開(kāi)發(fā)了教育微證書(shū)(Edubadges)，為學(xué)生提供數(shù)字化的知識(shí)和技能認(rèn)可證明。最后，蒂爾堡大學(xué)利用新技術(shù)塑造更好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，包括構(gòu)建技術(shù)豐富的學(xué)習(xí)空間，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在體驗(yàn)室中提供支持協(xié)作的教學(xué)體驗(yàn)，將人工智能更多地應(yīng)用到數(shù)字教育當(dāng)中等。虛擬現(xiàn)實(shí)作為一種智能信息技術(shù)，支持高度沉浸、三維可視、具身交互的創(chuàng)新型教學(xué)模式，能夠提高學(xué)習(xí)者的動(dòng)手和創(chuàng)造能力，助力創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。在“好奇”價(jià)值觀的指導(dǎo)下，蒂爾堡大學(xué)充分利用虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)把學(xué)生培養(yǎng)為具有創(chuàng)新精神的卓越領(lǐng)導(dǎo)者。

(二)關(guān)懷：堅(jiān)持以人為本

蒂爾堡大學(xué)秉持“關(guān)懷”這一價(jià)值觀，主張立足人本價(jià)值，關(guān)懷自己、關(guān)懷他人、關(guān)懷環(huán)境，強(qiáng)調(diào)尊重所有人和整個(gè)人的尊嚴(yán)，關(guān)注可持續(xù)性發(fā)展，倡導(dǎo)為構(gòu)建美好社會(huì)發(fā)揮有意義的作用。在面向2027年的戰(zhàn)略《編織思想和品格》(Weaving Minds & Characters)中，蒂爾堡大學(xué)明確表示其“希望在可持續(xù)性、關(guān)懷、福祉和健康領(lǐng)域以及不平等問(wèn)題上發(fā)揮作用”[12]。在教育層面，蒂爾堡大學(xué)貫徹落實(shí)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)(Sustainable Development Goals,SDG)，堅(jiān)持以人為本的可持續(xù)發(fā)展教育理念。首先，主張包容平等。打破性別、國(guó)籍、種族、膚色、社會(huì)背景、年齡以及宗教等特征偏見(jiàn)，力求為每一位學(xué)習(xí)者提供受教育機(jī)會(huì)，強(qiáng)調(diào)構(gòu)建一種“以人為中心，人人都能訪問(wèn)”的數(shù)字化教育。其次，倡導(dǎo)終身學(xué)習(xí)。致力于學(xué)生、教師、管理者等個(gè)體的持續(xù)性發(fā)展，為其終身發(fā)展提供支持。蒂爾堡大學(xué)從可持續(xù)就業(yè)能力的角度出發(fā)，為所有員工制定了一項(xiàng)關(guān)于持續(xù)發(fā)展的政策。最后，強(qiáng)調(diào)社會(huì)責(zé)任。蒂爾堡大學(xué)的創(chuàng)始人之一馬丁努斯·科本哈根(Martinus Cobbenhagen)認(rèn)為，任何想要了解社會(huì)的人都必須積極、有意識(shí)地參與其中。[13]了解和參與社會(huì)，以及解決復(fù)雜的社會(huì)問(wèn)題，尤其是生態(tài)保護(hù)和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展是蒂爾堡大學(xué)的倡議之一。Earthrise計(jì)劃便利用VR讓學(xué)生體驗(yàn)宇航員的旅程，了解太空，增強(qiáng)保護(hù)地球的意識(shí)。在“關(guān)懷”價(jià)值觀的指導(dǎo)下，蒂爾堡大學(xué)的元宇宙虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)從學(xué)習(xí)者出發(fā)，以平等包容為基礎(chǔ)，為終身學(xué)習(xí)提供支持，促使學(xué)習(xí)者積極參與社會(huì)并對(duì)社會(huì)作出貢獻(xiàn)，培養(yǎng)其同理心和社會(huì)責(zé)任感。

(三)聯(lián)結(jié)：促進(jìn)協(xié)同合作

蒂爾堡大學(xué)秉持“聯(lián)結(jié)”這一價(jià)值觀，希望彼此相連，與社會(huì)、其他學(xué)科和其他文化緊密連接，主張通過(guò)更廣泛的校內(nèi)外合作伙伴關(guān)系、跨學(xué)科研究、國(guó)內(nèi)外溝通交流、混合式環(huán)境等來(lái)加強(qiáng)社會(huì)影響力，形成開(kāi)放、合作、共建、融合的大學(xué)發(fā)展格局，構(gòu)建更強(qiáng)大的社會(huì)網(wǎng)絡(luò)。在教育層面，蒂爾堡大學(xué)鼓勵(lì)以人際協(xié)作、社會(huì)參與、跨學(xué)科學(xué)習(xí)等方式構(gòu)建知識(shí)，將知識(shí)融入到所聯(lián)系的區(qū)域、國(guó)家和國(guó)際生態(tài)系統(tǒng)中，發(fā)揚(yáng)團(tuán)結(jié)協(xié)作精神，更好地服務(wù)社會(huì)。一方面，蒂爾堡大學(xué)積極建設(shè)混合型校園，發(fā)展混合教育(Blended Education)。在后疫情時(shí)代，為了有效的合作，了解和承認(rèn)對(duì)方的才能，聯(lián)系和接觸至關(guān)重要。因此，蒂爾堡大學(xué)致力于為更多的學(xué)生、員工和校友群體建設(shè)一個(gè)混合型校園，將虛擬和現(xiàn)實(shí)相結(jié)合。EDUiLAB的五項(xiàng)核心活動(dòng)便包括開(kāi)展混合學(xué)習(xí)(Blended Learning)，建設(shè)“互聯(lián)課堂”(Connected Classroom)。另一方面，蒂爾堡大學(xué)利用VR等技術(shù)，建立了DAF技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生獲得沉浸式的協(xié)作學(xué)習(xí)體驗(yàn)。在DAF技術(shù)實(shí)驗(yàn)室的體驗(yàn)室中，多達(dá)15人的小組可以在各種虛擬環(huán)境中進(jìn)行具有高度臨場(chǎng)感的協(xié)作探究與跨學(xué)科學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)者可以相互對(duì)話、相互傾聽(tīng)、相互開(kāi)放，在學(xué)校內(nèi)部、國(guó)家和國(guó)際上進(jìn)行基于文化多樣性的合作，思考和討論個(gè)人和社會(huì)面臨的挑戰(zhàn)，增強(qiáng)跨文化知識(shí)和技能，實(shí)現(xiàn)包容性和多樣性的思維、溝通和行動(dòng)方式。在“聯(lián)結(jié)”價(jià)值觀的指導(dǎo)下，蒂爾堡大學(xué)的元宇宙虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)讓學(xué)習(xí)者與其他學(xué)科建立聯(lián)系，將理論與社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題相關(guān)聯(lián)，發(fā)展社交技能，培養(yǎng)團(tuán)結(jié)協(xié)作精神。

(四)勇敢：鼓勵(lì)批判獨(dú)立

蒂爾堡大學(xué)秉持“勇敢”這一價(jià)值觀，鼓勵(lì)勇敢地思考和行動(dòng)，發(fā)揚(yáng)批判性和獨(dú)立性精神，具體包括敢于打破既定觀念的束縛、敢于探索新的道路、敢于犯錯(cuò)誤并從中吸取教訓(xùn)等。在這個(gè)充滿(mǎn)不確定性和快速變化的時(shí)代里，蒂爾堡大學(xué)主張?jiān)诮逃邪芽茖W(xué)知識(shí)與技能和品格相融合，把學(xué)生培養(yǎng)成為具有批判反思和獨(dú)立判斷能力的思想家，讓其能以智慧的方式采取行動(dòng)。為此，蒂爾堡大學(xué)致力于教育創(chuàng)新，開(kāi)展探究式學(xué)習(xí)(Inquiry-Based Learning，IBL)，從而讓學(xué)生能訓(xùn)練批判性的思維方式，培養(yǎng)探究態(tài)度，形成問(wèn)題意識(shí)并正確提出研究問(wèn)題，正確地評(píng)估知識(shí)對(duì)社會(huì)的實(shí)際價(jià)值。在教育過(guò)程中，蒂爾堡大學(xué)的學(xué)生從一開(kāi)始就被教導(dǎo)，根據(jù)科學(xué)的歸納方法，用可反駁的術(shù)語(yǔ)闡述他們的觀點(diǎn)和假設(shè)，并學(xué)習(xí)他人更好的觀點(diǎn)和經(jīng)驗(yàn)。此外，蒂爾堡大學(xué)還支持學(xué)生將他們的專(zhuān)業(yè)知識(shí)與來(lái)自其他領(lǐng)域、具有不同性格和不同文化背景的人的開(kāi)放態(tài)度以及與他們交流協(xié)作的意愿相結(jié)合，為學(xué)生打造國(guó)際課堂，促使學(xué)生從多元視角認(rèn)識(shí)事物，并學(xué)會(huì)將觀點(diǎn)放到國(guó)際視野下，進(jìn)而更好地反思與判斷。此外，在蒂爾堡大學(xué)的DAF實(shí)驗(yàn)室中，借助于VR等技術(shù)，學(xué)習(xí)者可以不斷試錯(cuò)、探索新事物或獨(dú)立研究等。如，法律專(zhuān)業(yè)的學(xué)生可以在虛擬但極其真實(shí)的法庭環(huán)境中處理一個(gè)個(gè)復(fù)雜的案件，并反思如何做到最好。在“勇敢”價(jià)值觀的指導(dǎo)下，蒂爾堡大學(xué)的元宇宙虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)關(guān)注學(xué)習(xí)者的智力獨(dú)立、自我意識(shí)、批判性思維與態(tài)度。

三、蒂爾堡大學(xué)元宇宙虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)的技術(shù)支持

元宇宙時(shí)代教育的創(chuàng)新與高質(zhì)量發(fā)展離不開(kāi)技術(shù)的支持，在四大核心價(jià)值觀的指導(dǎo)下，蒂爾堡大學(xué)積極探索發(fā)揮虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和學(xué)習(xí)分析技術(shù)的賦能作用，以沉浸式互動(dòng)教學(xué)環(huán)境為基礎(chǔ)，以高階思維能力培養(yǎng)為核心，以學(xué)習(xí)者的行為數(shù)據(jù)為源泉，以元宇宙虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)為抓手，從而貫徹育人理念，實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)。

(一)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一類(lèi)能夠利用計(jì)算機(jī)創(chuàng)建虛擬化世界的沉浸式技術(shù)。以三維建模技術(shù)、立體顯示技術(shù)和體感交互技術(shù)等為底層支撐，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠構(gòu)建虛擬化的教育場(chǎng)域，為在元宇宙進(jìn)行教學(xué)提供關(guān)鍵支撐。

第一，構(gòu)建沉浸式教育環(huán)境。蒂爾堡大學(xué)充分利用洞穴狀自動(dòng)虛擬系統(tǒng)(Cave Automatic Virtual Environment,CAVE)和頭戴式顯示器(Head Mounted Displays,HMD)構(gòu)建沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，創(chuàng)造元宇宙虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)空間。在元宇宙虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)中，蒂爾堡大學(xué)重視利用CAVE，與HMD相結(jié)合使用。CAVE洞穴狀自動(dòng)虛擬系統(tǒng)是一種基于多通道視景同步技術(shù)和3D立體成像技術(shù)的大型沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境可視化系統(tǒng)，最早于1992年由克魯茲—內(nèi)拉(Cruz-Neira)等人提出。[14]與其他虛擬現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)相比，CAVE虛擬現(xiàn)實(shí)界面具有高分辨率、沉浸感強(qiáng)、交互性好等優(yōu)勢(shì)。一方面，CAVE系統(tǒng)采用基于多投影儀的自動(dòng)立體3D顯示，保留每個(gè)視圖投影圖像的分辨率，實(shí)現(xiàn)無(wú)需按視圖數(shù)量拆分分辨率[15]，從而保證圖像的高分辨率。另一方面，CAVE系統(tǒng)通過(guò)全覆蓋的視場(chǎng)角(Field of View,FOV)和高速的3D渲染速度，大幅度提升沉浸感。體驗(yàn)者可以獲得近乎180度的外周雙目視野，并在CAVE虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境內(nèi)走動(dòng)、環(huán)顧時(shí)，獲得實(shí)時(shí)并準(zhǔn)確的3D視覺(jué)體驗(yàn)和高保真的聽(tīng)覺(jué)沉浸等。在三維建模和顯示技術(shù)的支撐下，伴隨沉浸感和臨場(chǎng)感的提升，體驗(yàn)者更容易產(chǎn)生移情，強(qiáng)化同理心，增加親社會(huì)行為的發(fā)生[16]，培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任意識(shí)并注重人性關(guān)懷。

第二，重塑交互體驗(yàn)與方式。蒂爾堡大學(xué)積極探索利用各類(lèi)體感交互技術(shù)，將其集成到VR設(shè)備當(dāng)中，重塑交互體驗(yàn)，支持自然交互和多人沉浸式協(xié)作學(xué)習(xí)，從而實(shí)現(xiàn)更自然、更多元、更深度的人機(jī)交互與人際交互。DAF實(shí)驗(yàn)中配有WorldViz Wireless 6DOF跟蹤手持棒、高速位置跟蹤器和配有傳感器的VR可穿戴設(shè)備等。一方面，依托虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)強(qiáng)大的渲染速度，體驗(yàn)者可以通過(guò)主動(dòng)式3D快門(mén)眼鏡和3D鼠標(biāo)完成視圖控制、對(duì)象操作等，并可以全方位使用自然頭部和手部動(dòng)作來(lái)探索虛擬環(huán)境并與之進(jìn)行具身交互。在元宇宙虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)空間中，傳統(tǒng)教學(xué)環(huán)境的物理邊界被打破，VR技術(shù)能夠?qū)W(xué)習(xí)資料具象化，為學(xué)習(xí)者提供高情境化的真實(shí)感官體驗(yàn)，從而實(shí)現(xiàn)多模態(tài)學(xué)習(xí)，幫助學(xué)習(xí)者獲得更好的認(rèn)知發(fā)展。另一方面，體驗(yàn)者不僅可以憑借虛擬化身在共享的社交空間內(nèi)進(jìn)行協(xié)作學(xué)習(xí)，還可以直接使用自身的身體進(jìn)行交互。與HMD等虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)將用戶(hù)與物理環(huán)境相隔離不同，CAVE系統(tǒng)的用戶(hù)僅需佩戴輕便的3D眼鏡，不需要使用虛擬化身來(lái)代表自己，因此用戶(hù)群體可以共同沉浸在虛擬的教育環(huán)境中，同時(shí)保留口頭和肢體語(yǔ)言以及面部表情，增加用戶(hù)間的交互體驗(yàn)并進(jìn)行協(xié)作探究。在此基礎(chǔ)上，沉浸式協(xié)作學(xué)習(xí)空間得以構(gòu)建，可以提高學(xué)習(xí)者的自我調(diào)節(jié)能力[17]與學(xué)習(xí)效益[18]。

第三，培養(yǎng)高階思維能力。蒂爾堡大學(xué)重視利用VR技術(shù)培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的高階思維能力，以重點(diǎn)落實(shí)大學(xué)的育人目標(biāo)。高階思維能力(Higher Order Thinking Skills)是一種高層次的認(rèn)知、能力與品格，包括創(chuàng)新創(chuàng)造能力、批判性思維、問(wèn)題解決能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神等,其是21世紀(jì)學(xué)習(xí)必備的素養(yǎng)。沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)可以實(shí)現(xiàn)抽象學(xué)習(xí)內(nèi)容的具象化、可視化、情境化，以沉浸感和臨場(chǎng)感重塑學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，以具身交互豐富感知表象，以多用戶(hù)協(xié)作支持社會(huì)文化互動(dòng)，為學(xué)習(xí)者有意義的知識(shí)建構(gòu)提供依托，從而促進(jìn)沉浸交互式深度學(xué)習(xí)的發(fā)生，促進(jìn)學(xué)習(xí)者認(rèn)知結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與思維的發(fā)展，為高階思維能力的提高提供支持。佩拉斯等(Pellas et al,2017)[19]通過(guò)基于混合方法的文獻(xiàn)綜述發(fā)現(xiàn)，3D多用戶(hù)虛擬世界為協(xié)作解決問(wèn)題以及支持學(xué)習(xí)者的高階思維活動(dòng)提供了潛力。索斯蓋特(Southgate,2019)[20]將虛擬現(xiàn)實(shí)融入高中科學(xué)課程中，設(shè)計(jì)了“大腦的摩天大樓”案例，通過(guò)定性數(shù)據(jù)表明，VR能夠促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)投入與深度學(xué)習(xí)、高層次認(rèn)知、自我導(dǎo)向?qū)W習(xí)與自我調(diào)節(jié)、有效溝通技巧、批判性思維與解決問(wèn)題能力、協(xié)作能力等。

(二)學(xué)習(xí)分析技術(shù)

首屆學(xué)習(xí)分析和知識(shí)國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議將學(xué)習(xí)分析技術(shù)(Learning Analytics,LA)定義為對(duì)學(xué)習(xí)者及其學(xué)習(xí)環(huán)境進(jìn)行測(cè)量、收集、分析和報(bào)告，從而了解和優(yōu)化學(xué)習(xí)及其環(huán)境的技術(shù)。[21]教育元宇宙的核心仍是教育，育人質(zhì)量是評(píng)價(jià)元宇宙對(duì)教育影響的重要指標(biāo)。教育元宇宙下虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的學(xué)習(xí)同樣需要評(píng)估，學(xué)習(xí)分析技術(shù)則能夠?yàn)樵谠钪嬷羞M(jìn)行的虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)提供評(píng)估反饋。蒂爾堡大學(xué)的研究者提出了一種自動(dòng)表現(xiàn)分析(Automated Performance Analysis，APA)方法[22]，從而對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)中的學(xué)習(xí)者以及沉浸式環(huán)境進(jìn)行分析和診斷。

一方面，基于自動(dòng)表現(xiàn)分析模型的學(xué)習(xí)分析技術(shù)能夠降低教育成本，促進(jìn)教育的可持續(xù)發(fā)展。富勒(Fowler,2015)指出，虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中學(xué)習(xí)方法設(shè)計(jì)的核心是增加學(xué)習(xí)收益，同時(shí)考慮增加的成本，以實(shí)現(xiàn)兩者之間的權(quán)衡。[23]在一些虛擬現(xiàn)實(shí)課程中，專(zhuān)家通常在評(píng)估過(guò)程中或之后創(chuàng)建反饋，這對(duì)于專(zhuān)家來(lái)說(shuō)非常耗時(shí)，對(duì)于高校、培訓(xùn)機(jī)構(gòu)和公司來(lái)說(shuō)其成本也十分昂貴。為克服上述弊端，APA基于學(xué)習(xí)者實(shí)現(xiàn)預(yù)定目標(biāo)的行為數(shù)據(jù)及其所在的虛擬環(huán)境數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)在線化、實(shí)時(shí)化的自動(dòng)評(píng)估，為學(xué)習(xí)者提供從錯(cuò)誤中學(xué)習(xí)并重復(fù)評(píng)估直到他們掌握的機(jī)會(huì)，使教育工作者能夠在更短的時(shí)間內(nèi)以更有效和高效的方式評(píng)估更多的可評(píng)估學(xué)習(xí)者，減少財(cái)力和人力資源的浪費(fèi)。此外，APA能夠動(dòng)態(tài)適應(yīng)不同沉浸式技術(shù)的特征集，允許分析各種與學(xué)習(xí)相關(guān)的行為類(lèi)型，并根據(jù)所使用的的沉浸式技術(shù)和內(nèi)容主題的性質(zhì)決定學(xué)習(xí)行為的可用性。

另一方面，基于自動(dòng)表現(xiàn)分析模型的學(xué)習(xí)分析技術(shù)能夠提供形成性評(píng)價(jià),優(yōu)化教學(xué)過(guò)程。APA主要由信息收集模塊和評(píng)估模塊組成。在教學(xué)過(guò)程中，信息收集模塊會(huì)對(duì)學(xué)生的行為進(jìn)行識(shí)別并分類(lèi)記錄，為了提高評(píng)估的高效性和針對(duì)性，模塊系統(tǒng)會(huì)預(yù)先設(shè)置好各類(lèi)數(shù)據(jù)的閾值范圍,對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行篩選和過(guò)濾。在被設(shè)置好編碼模型后，評(píng)估模塊會(huì)自動(dòng)對(duì)所收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和建模，并在此基礎(chǔ)上生成最后的反饋評(píng)價(jià)提供給教育者。具體而言，基于自動(dòng)表現(xiàn)分析模型的學(xué)習(xí)分析技術(shù)通過(guò)實(shí)時(shí)采集、分析并反饋學(xué)習(xí)者的手勢(shì)、身體姿勢(shì)、視線方向等行為序列數(shù)據(jù)和虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境數(shù)據(jù)，能夠提供詳細(xì)的形成性評(píng)價(jià)，為教師調(diào)整教學(xué)計(jì)劃、改進(jìn)教學(xué)方法、優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化的教學(xué)供給提供參考。此外，教育工作者可以根據(jù)自己的需要，自由地創(chuàng)造新問(wèn)題、添加不同的解決方案、擴(kuò)展分類(lèi)法以及重新定義行為，為虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的沉浸式教育賦予更多的靈活性和創(chuàng)新性。

四、蒂爾堡大學(xué)元宇宙虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)的實(shí)踐形態(tài)

元宇宙時(shí)代的教育在教學(xué)工具和環(huán)境上都出現(xiàn)了巨大的變革。從DAF技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，到Justin Beaver VR應(yīng)用程序，再到VR神經(jīng)解剖課程，蒂爾堡大學(xué)以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和學(xué)習(xí)分析技術(shù)為支撐，積極探索并逐步深化虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)實(shí)踐，為教育元宇宙中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用提供了示范。

(一)DAF技術(shù)實(shí)驗(yàn)室：實(shí)現(xiàn)教學(xué)創(chuàng)新

為充分發(fā)揮虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)教育的變革作用，推動(dòng)教育創(chuàng)新，優(yōu)化教學(xué)方式，蒂爾堡大學(xué)建設(shè)了DAF技術(shù)實(shí)驗(yàn)室并于2015年投入使用。首先，在技術(shù)支持方面。DAF技術(shù)實(shí)驗(yàn)室搭建了CAVE系統(tǒng)，配備了8臺(tái)短程120Hz投影儀，將圖像投射到四面物理墻上從而組成一個(gè)同房間大小的三維立體投影顯示空間，支持在四面墻上進(jìn)行360度互動(dòng)顯示，為10至15名學(xué)生提供了一個(gè)沉浸式學(xué)習(xí)體驗(yàn)空間。此外，體驗(yàn)室中還配有高精度傳感器，以用來(lái)測(cè)量心率、皮膚電導(dǎo)、呼吸和面部肌肉活動(dòng)，以及跟蹤眼球運(yùn)動(dòng)，從而測(cè)量學(xué)習(xí)者的行為和生理反應(yīng)，生成其學(xué)習(xí)過(guò)程的數(shù)據(jù)。其次，在教學(xué)創(chuàng)新方面。在技術(shù)的賦能下，DAF實(shí)驗(yàn)室允許沉浸式教育與跨學(xué)科研究相結(jié)合。如，心理學(xué)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生可以走進(jìn)大腦，觀看大腦的各部分是如何運(yùn)作的；法律專(zhuān)業(yè)的學(xué)生可以在虛擬法庭上準(zhǔn)備他們的辯護(hù)訓(xùn)練，處理復(fù)雜案件；經(jīng)濟(jì)學(xué)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生可以練習(xí)他們的談判技巧等等。除了支持交互式虛擬現(xiàn)實(shí)課程外，DAF實(shí)驗(yàn)室還允許學(xué)生進(jìn)行協(xié)作學(xué)習(xí)、技能練習(xí)以及獨(dú)立研究。最后，在合作關(guān)系方面。DAF技術(shù)實(shí)驗(yàn)室秉持“聯(lián)結(jié)”的價(jià)值觀，牢牢把握蒂爾堡大學(xué)“理解社會(huì)”的座右銘，與商界進(jìn)行密切合作，從而擴(kuò)展教育機(jī)會(huì)。目前，一系列的公司已經(jīng)開(kāi)始與蒂爾堡大學(xué)的研究人員成功合作，涵蓋經(jīng)濟(jì)和管理、法律和倫理、行為科學(xué)、人文和信息技術(shù)等相關(guān)的主題。

(二)Justin Beaver VR：?jiǎn)酒鹜硇?/h3>

為了提高對(duì)瀕臨滅絕野生動(dòng)物的同理心，蒂爾堡大學(xué)認(rèn)知科學(xué)和人工智能系的亞歷山德拉·塞拉·拉蒂瓦(Alexandra Sierra Rativa)與瑪麗·波斯特(Marie Postma)和梅諾·范·扎南(Menno van Zaanen)共同開(kāi)發(fā)了一個(gè)稱(chēng)為“Justin Beaver VR”的應(yīng)用程序，允許人們通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)感覺(jué)自己像一只海貍。Justin Beaver是游戲中的虛擬主角。借助VR頭戴式顯示器Oculus Rift和特殊的觸覺(jué)背心，學(xué)習(xí)者感覺(jué)自己仿佛置身于海貍的皮膚中，感覺(jué)自己就是一只海貍，能夠在自然的、高度逼真的3D環(huán)境中四處走動(dòng)?；趲в姓駝?dòng)馬達(dá)的背心，學(xué)習(xí)者可以獲得感同身受般的具身反饋，產(chǎn)生在水中游泳、觸摸魚(yú)和被獵人射擊的感覺(jué)，從而獲得深刻的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。為促進(jìn)對(duì)動(dòng)物物種的保護(hù)，蒂爾堡大學(xué)的團(tuán)隊(duì)特別設(shè)計(jì)了非法獵人射擊海貍這一環(huán)節(jié)，通過(guò)創(chuàng)設(shè)悲傷情境，結(jié)合疼痛觸覺(jué)反饋，激發(fā)學(xué)習(xí)者的同理心，促使學(xué)習(xí)者與動(dòng)物建立高度的情感聯(lián)系，由此促進(jìn)對(duì)動(dòng)物的保護(hù)?？傊?，將Justin Beaver VR游戲應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)旨在通過(guò)沉浸式技術(shù)的力量激發(fā)世界各地人們的人性關(guān)懷，培養(yǎng)人們對(duì)人類(lèi)地球的同理心和責(zé)任意識(shí)。這也與蒂爾堡大學(xué)關(guān)注自然保護(hù)，強(qiáng)調(diào)人性關(guān)懷，助力實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)相吻合。

(三)VR神經(jīng)解剖課程：支持沉浸式協(xié)作學(xué)習(xí)

解剖學(xué)是生物科學(xué)和醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)組成部分，其課程具有復(fù)雜性和難度性。為幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)，很多教育工作者在教學(xué)過(guò)程中采用三維可視化技術(shù)幫助教學(xué)。[24]然而，出于成本或技術(shù)的可用性，當(dāng)前絕大多數(shù)的3D解剖教學(xué)模型都是基于單眼深度線索(Monocular depth cues)建立的，無(wú)法或很難給學(xué)生提供不同角度的動(dòng)態(tài)視覺(jué)學(xué)習(xí)體驗(yàn)。蒂爾堡大學(xué)為允許學(xué)生獲得全立體3D的大腦區(qū)域神經(jīng)的空間呈現(xiàn)，利用CAVE系統(tǒng)等開(kāi)發(fā)了VR神經(jīng)解剖課程，該課程已在蒂爾堡大學(xué)的認(rèn)知科學(xué)課程中投入使用。

首先，在設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)層面，整個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)系統(tǒng)共分為虛擬現(xiàn)實(shí)開(kāi)發(fā)平臺(tái)、虛擬現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實(shí)交互系統(tǒng)和虛擬現(xiàn)實(shí)集成控制系統(tǒng)。第一，開(kāi)發(fā)平臺(tái)包括四個(gè)虛擬工作現(xiàn)實(shí)工作站等硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)和Unity 3D游戲引擎等軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)。第二，顯示系統(tǒng)主要是WorldViz公司提供的四壁式CAVE虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，其能為學(xué)習(xí)者提供高質(zhì)量的立體模型影像。第三，交互系統(tǒng)由布置在墻體角落的跟蹤攝像頭與學(xué)習(xí)者佩戴的主動(dòng)式3D快門(mén)眼鏡以及3D鼠標(biāo)共同組成。學(xué)習(xí)者在佩戴3D快門(mén)眼鏡后，跟蹤攝像機(jī)會(huì)進(jìn)行識(shí)別并根據(jù)眼鏡的位置移動(dòng)對(duì)投影儀畫(huà)面的位置進(jìn)行調(diào)整，允許學(xué)習(xí)者從廣泛的角度觀察大腦區(qū)域神經(jīng)及其空間關(guān)系。學(xué)習(xí)者還可以用3D鼠標(biāo)對(duì)虛擬模型進(jìn)行三維旋轉(zhuǎn)或通過(guò)連線使不同的大腦神經(jīng)元素的圖像與名稱(chēng)之間進(jìn)行正確配對(duì)。第四，集成控制系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)將多臺(tái)主動(dòng)立體顯示設(shè)備進(jìn)行融合拼接，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫大屏幕顯示播放，從而保證虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境的沉浸體驗(yàn)。

其次，在執(zhí)行與實(shí)施層面，課程融合游戲化元素，支持沉浸式協(xié)作學(xué)習(xí)，具體的課程活動(dòng)包括學(xué)習(xí)者自由探索獲取知識(shí)內(nèi)容、積極討論激發(fā)協(xié)作交流、審查檢驗(yàn)學(xué)習(xí)結(jié)果以及共同反思鞏固學(xué)習(xí)。在課程開(kāi)始之前，學(xué)習(xí)者會(huì)獲得關(guān)于相應(yīng)課堂活動(dòng)操作的腳本解釋?zhuān)瑥亩軌蚴煜ぞ呱斫换サ氖褂?，正常開(kāi)展學(xué)習(xí)活動(dòng)。在第一階段內(nèi)容探索部分，大腦各個(gè)區(qū)域的大小、形狀、名稱(chēng)、功能以及它們?cè)诖竽X中的空間位置等信息元素會(huì)被提前展示在CAVE系統(tǒng)的四面物理墻上，并以連線的方式進(jìn)行歸屬與分類(lèi)，學(xué)習(xí)者通過(guò)自由探索與環(huán)境進(jìn)行交互從而對(duì)知識(shí)進(jìn)行記憶。在第二階段協(xié)作部分，所有的連線會(huì)被移除，學(xué)習(xí)者通過(guò)使用3D鼠標(biāo)繪制連線將各元素重新進(jìn)行歸屬分類(lèi)，并參與討論以分享自己剛獲取的知識(shí)。所有繪制的連線將保持可見(jiàn)以作為學(xué)習(xí)者積極討論的參考點(diǎn)，直至學(xué)習(xí)者不再需要為止。此外，為防止學(xué)習(xí)者只是簡(jiǎn)單地記住顯示元素在物理墻上的空間位置而不是具體的知識(shí)信息，所有顯示元素的位置在這一階段將被隨機(jī)化。在第三階段審查檢驗(yàn)部分，學(xué)習(xí)者會(huì)被提供一個(gè)虛擬杠桿，通過(guò)拉動(dòng)虛擬杠桿，學(xué)習(xí)者可以收到相應(yīng)的視聽(tīng)反饋以驗(yàn)證連線是否正確，答題結(jié)果會(huì)被實(shí)時(shí)顯示在一個(gè)可視化的計(jì)分板上。在整個(gè)課程活動(dòng)的最后階段，學(xué)習(xí)者可以共同交流反思，鞏固學(xué)習(xí)結(jié)果。

最后，在管理與評(píng)價(jià)層面，通過(guò)APA對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行評(píng)估。如前所述，課程開(kāi)發(fā)者設(shè)計(jì)了APA用于分析學(xué)習(xí)者的相關(guān)學(xué)習(xí)行為。該模型能夠自動(dòng)記錄學(xué)習(xí)者與虛擬環(huán)境的交互行為(如信息輸入、驗(yàn)證)和學(xué)習(xí)者自身的身體動(dòng)作(如頭部姿勢(shì)、手部動(dòng)作以及視覺(jué)方向)，被記錄的信息在經(jīng)過(guò)深度分析后，將分別通過(guò)行為編碼器和重播模塊輸出為學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)行為的分析概述和學(xué)習(xí)行為的回放視頻。教師不僅可以通過(guò)這些數(shù)據(jù)得知學(xué)習(xí)者們的答題正誤數(shù)量、完成各項(xiàng)學(xué)習(xí)活動(dòng)的時(shí)間等，還可以間接對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行評(píng)估。如，分析學(xué)習(xí)者的視覺(jué)注視方向獲知學(xué)習(xí)者與環(huán)境以及其他學(xué)習(xí)者之間的交互情況，從而得出學(xué)習(xí)者的社交互動(dòng)水平和領(lǐng)導(dǎo)力；分析學(xué)習(xí)者的步行距離與交互時(shí)間了解學(xué)習(xí)者的參與度，以及是否存在社交游蕩等。通過(guò)APA，教師可以增強(qiáng)對(duì)學(xué)習(xí)者行為表現(xiàn)的理解，正確評(píng)估課程實(shí)施的效果，從而為后續(xù)的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計(jì)和改善提供信息依據(jù)。

五、蒂爾堡大學(xué)元宇宙虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)的啟示

以四大核心價(jià)值觀為指導(dǎo)，以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和學(xué)習(xí)分析技術(shù)為驅(qū)動(dòng)，蒂爾堡大學(xué)在推進(jìn)元宇宙技術(shù)助力教育發(fā)展的實(shí)踐探索中為我國(guó)建設(shè)教育元宇宙提供了具有借鑒意義的經(jīng)驗(yàn)啟示。

(一)堅(jiān)持“為學(xué)習(xí)而設(shè)計(jì)”，引領(lǐng)教學(xué)形態(tài)創(chuàng)新

教育的變革在很大程度上依賴(lài)于技術(shù)的變革，未來(lái)教育勢(shì)必離不開(kāi)技術(shù)的支持。但是，教育的主體始終是人，避開(kāi)人的主體性而只談教育技術(shù)的促變作用是幾乎沒(méi)有意義的。[25]蒂爾堡大學(xué)注重發(fā)展學(xué)習(xí)者適應(yīng)數(shù)字化、多元化和不確定性社會(huì)的知識(shí)、技能和品格，始終把以人為本放在首位和核心，發(fā)展以學(xué)習(xí)者為導(dǎo)向的教育。在教育元宇宙時(shí)代，只有回歸教育本真，讓技術(shù)始于人、用于人、歸于人，加強(qiáng)對(duì)教學(xué)設(shè)計(jì)的關(guān)注，始終堅(jiān)持“為學(xué)習(xí)而設(shè)計(jì)”，才能成功彰顯元宇宙在推動(dòng)未來(lái)教育發(fā)展上的技術(shù)價(jià)值。[26]

一方面，優(yōu)化認(rèn)知負(fù)荷。元宇宙虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)環(huán)境中，認(rèn)知負(fù)荷的優(yōu)化管理尤為重要。其一，教育元宇宙高沉浸感和去中心化的特性容易造成額外的認(rèn)知負(fù)荷；其二，沉浸式協(xié)作學(xué)習(xí)中個(gè)體的超負(fù)荷表現(xiàn)往往有可能會(huì)影響到多個(gè)與其相互依賴(lài)的他人的學(xué)習(xí)表現(xiàn)。蒂爾堡大學(xué)的VR課程開(kāi)發(fā)者采用了帕隆(Parong)和梅耶(Mayer)有關(guān)沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中教學(xué)設(shè)計(jì)的一致性原則和分段原則[27]，從而優(yōu)化教學(xué)，避免給學(xué)習(xí)者增加不必要的認(rèn)知負(fù)荷。為了提高元宇宙虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境下學(xué)生的學(xué)習(xí)投入，具體可以從優(yōu)化多媒體應(yīng)用和改善教學(xué)設(shè)計(jì)入手，如避免過(guò)于復(fù)雜或過(guò)多的視聽(tīng)覺(jué)材料、對(duì)課程學(xué)習(xí)任務(wù)進(jìn)行分割以及預(yù)訓(xùn)練等都有利于相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷的管理。

另一方面，注重情境與具身化交互設(shè)計(jì)。元宇宙教育并不應(yīng)該僅僅只是為學(xué)習(xí)者提供一個(gè)虛擬的三維學(xué)習(xí)環(huán)境，利用3D VR進(jìn)行教學(xué)的效果并不總是優(yōu)于基于2D PC的教學(xué)，更應(yīng)該注重對(duì)VR教學(xué)的設(shè)計(jì)，從而讓學(xué)習(xí)者依托有意義的情境和多模態(tài)交互進(jìn)行知識(shí)的深度建構(gòu)。一是注重創(chuàng)設(shè)高度逼真的學(xué)習(xí)環(huán)境，并且要有相應(yīng)理論的支撐，在設(shè)計(jì)要素的選擇上要根據(jù)學(xué)習(xí)的需求實(shí)現(xiàn)最適化。二是強(qiáng)調(diào)具身交互，依靠技術(shù)，實(shí)現(xiàn)視聽(tīng)觸味嗅融合的多模態(tài)感官交互反饋。三是由境生情，將“情”與“境”融合，既可以借鑒蒂爾堡大學(xué)Justin Beaver VR中海貍外觀和同理心的設(shè)計(jì)，也可以從李吉林情境教育等理論中尋求滋養(yǎng)。

(二)強(qiáng)化技術(shù)賦能，助推評(píng)價(jià)范式變革

伴隨新一代智能信息技術(shù)的發(fā)展，學(xué)習(xí)環(huán)境將被重新塑造，未來(lái)學(xué)習(xí)中學(xué)習(xí)者的主體性和自適應(yīng)性將更加彰顯，尤其是具身學(xué)習(xí)的廣泛實(shí)現(xiàn)將使得學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)活動(dòng)中處理的信息更為龐大，交互也更加復(fù)雜，這都需要我們更加注重對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的評(píng)估。大數(shù)據(jù)、人工智能、沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)穿戴設(shè)備等技術(shù)在教育教學(xué)中的集合應(yīng)用能為教學(xué)評(píng)價(jià)提供新的發(fā)展路徑。

首先，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方式。傳統(tǒng)評(píng)價(jià)一般僅僅只對(duì)學(xué)生的最終的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行評(píng)價(jià)，而教育元宇宙對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式的創(chuàng)新與突破勢(shì)必會(huì)帶動(dòng)評(píng)價(jià)方式的轉(zhuǎn)變。教育元宇宙中的教學(xué)強(qiáng)調(diào)學(xué)生的探究學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)、游戲化學(xué)習(xí)等，注重培養(yǎng)其文化基礎(chǔ)、自主發(fā)展以及社會(huì)參與等核心素養(yǎng)，這要求我們將評(píng)價(jià)重心從關(guān)于學(xué)習(xí)的評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)向促進(jìn)學(xué)習(xí)的評(píng)價(jià)。依托大數(shù)據(jù)、人工智能等元宇宙技術(shù)，一方面可以動(dòng)態(tài)記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程和表現(xiàn)，形成全面、多元、精準(zhǔn)的評(píng)價(jià)結(jié)果[28]；另一方面可以將教學(xué)評(píng)價(jià)的各個(gè)環(huán)節(jié)緊密銜接，實(shí)現(xiàn)過(guò)程性評(píng)價(jià)。

其次，擴(kuò)充學(xué)習(xí)分析手段，發(fā)揮多模態(tài)學(xué)習(xí)分析技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。蒂爾堡大學(xué)的APA能夠采集并分析環(huán)境數(shù)據(jù)、位置數(shù)據(jù)、頭部姿態(tài)數(shù)據(jù)等多模態(tài)數(shù)據(jù)，為沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的教學(xué)提供更智能的評(píng)價(jià)。隨著眼動(dòng)技術(shù)、可穿戴沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備和多模態(tài)數(shù)據(jù)分析等技術(shù)的發(fā)展，基于生理信號(hào)的學(xué)習(xí)分析手段開(kāi)始被普遍運(yùn)用于虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境中的評(píng)價(jià)工作，如通過(guò)面部表情識(shí)別評(píng)估學(xué)習(xí)者的情感參與，通過(guò)眼動(dòng)追蹤評(píng)估認(rèn)知參與等。[29]伴隨學(xué)習(xí)分析技術(shù)的更新迭代，如今，在教育元宇宙中開(kāi)展多模態(tài)學(xué)習(xí)分析十分必要。

最后，支持學(xué)生個(gè)性化評(píng)價(jià)。大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、5G等技術(shù)使元宇宙虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境中教育數(shù)據(jù)的采集與處理變得更為方便與高效。在教育元宇宙中，學(xué)習(xí)者的個(gè)性特征與學(xué)習(xí)行為都能以數(shù)字化的形式呈現(xiàn)，即教育大數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)教育大數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、傳輸與分析，能對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行精準(zhǔn)的診斷、評(píng)估與預(yù)測(cè)，從而生成個(gè)性化的評(píng)價(jià)報(bào)告，促使學(xué)生實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)，幫助教師優(yōu)化教學(xué)并實(shí)現(xiàn)差異化教學(xué)。

(三)彌合數(shù)字鴻溝，推進(jìn)教育公平落實(shí)

教育元宇宙憑借其跨越時(shí)空限制、自由開(kāi)放的獨(dú)特屬性，能夠最大化地幫助教育資源快速?gòu)?fù)制與傳播，實(shí)現(xiàn)知識(shí)共享。然而，在教育元宇宙中，同樣不可避免地存在數(shù)字鴻溝，成為落實(shí)教育公平的阻礙。蒂爾堡大學(xué)在發(fā)揮虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)創(chuàng)新教學(xué)的過(guò)程中，尤為關(guān)注教育公平，強(qiáng)調(diào)構(gòu)建一種“人人可以訪問(wèn)的數(shù)字化”，堅(jiān)持全納和包容教育，保障每一位學(xué)習(xí)者的受教育權(quán)利。在構(gòu)建教育元宇宙助推教育高質(zhì)量發(fā)展的過(guò)程中，我們更需要重點(diǎn)彌合數(shù)字鴻溝，推進(jìn)教育公平落實(shí)。

數(shù)字鴻溝一般可分為“接入鴻溝”與“使用鴻溝”。[30]“接入鴻溝”主要是由電子媒介的缺失而產(chǎn)生。囿于當(dāng)下技術(shù)的限制，元宇宙虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)開(kāi)發(fā)的成本仍然居高不下，難以實(shí)現(xiàn)推廣與普及，只有少數(shù)學(xué)生可以直接與虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)環(huán)境進(jìn)行直接交互。一方面，這需要國(guó)家與政府加大對(duì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)的信息設(shè)備投入；另一方面，還需要科技工作者們的努力，技術(shù)的成熟能使得設(shè)備的經(jīng)濟(jì)成本極大地下降，變得更為易得。此外，值得一提的是，教育工作者們應(yīng)當(dāng)明確教育元宇宙的實(shí)現(xiàn)與建成不是一日之功，要著眼于當(dāng)下，在元宇宙教學(xué)案例的開(kāi)發(fā)選擇上，應(yīng)優(yōu)先選擇那些現(xiàn)實(shí)世界中難以實(shí)現(xiàn)或?qū)崿F(xiàn)成本較高的案例，避免造成資源的浪費(fèi)。[31]“使用鴻溝”是指對(duì)信息技術(shù)使用能力上的欠缺。在許多教育欠發(fā)達(dá)地區(qū)，不僅僅是學(xué)生，許多教師也不具備正確使用信息技術(shù)進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)的能力。對(duì)此，一是可以通過(guò)“數(shù)字孿生教師”等形式，遠(yuǎn)程對(duì)這些地區(qū)的教師和學(xué)生進(jìn)行教學(xué)與培訓(xùn)，提高他們的數(shù)字素養(yǎng)，幫助其更好地接入元宇宙世界的學(xué)習(xí)。二是積極推動(dòng)人工智能助推教師隊(duì)伍建設(shè)，貫徹落實(shí)中小學(xué)教師信息技術(shù)應(yīng)用能力提升工程2.0計(jì)劃，切實(shí)提高教師的信息素養(yǎng)。三是促進(jìn)信息技術(shù)與課程深度融合，既要通過(guò)信息技術(shù)課程和信息科技課程培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)，又要鼓勵(lì)教師將技術(shù)融合到課程教學(xué)中并培養(yǎng)學(xué)生利用信息技術(shù)開(kāi)展自主學(xué)習(xí)與探究性學(xué)習(xí)的能力。

(四)加強(qiáng)整體規(guī)劃，推動(dòng)教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型

蒂爾堡大學(xué)的元宇宙虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)并非完全獨(dú)立，其歸屬于教育創(chuàng)新行動(dòng)，回應(yīng)于學(xué)校教育信息化的推進(jìn)，服務(wù)于蒂爾堡大學(xué)面向數(shù)字化社會(huì)的戰(zhàn)略。如今，我國(guó)正處在教育信息化向教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期，在教育元宇宙中進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)應(yīng)該面向教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的目標(biāo)，從系統(tǒng)的角度加強(qiáng)對(duì)創(chuàng)新教學(xué)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)。

首先，明晰元宇宙時(shí)代的人才培養(yǎng)目標(biāo)。蒂爾堡大學(xué)的虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)以好奇、關(guān)懷、聯(lián)結(jié)和勇敢四大核心價(jià)值觀為根基，集中表現(xiàn)為對(duì)學(xué)習(xí)者知識(shí)、技能和品格的要求。在教育元宇宙中開(kāi)展虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)不應(yīng)該僅停留在對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)的補(bǔ)充和對(duì)新技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)的盲目跟風(fēng)上，還要讓虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)的教學(xué)目標(biāo)與學(xué)校的育人理念、國(guó)家的教育目的有機(jī)融合，發(fā)揮教育培養(yǎng)人的主陣地作用，讓虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)有的放矢。歸根究底，需要以學(xué)習(xí)者21世紀(jì)的知識(shí)和技能為導(dǎo)向，以培養(yǎng)高階思維能力為抓手，讓學(xué)習(xí)者在掌握和應(yīng)用知識(shí)、獨(dú)立意識(shí)、創(chuàng)新能力、批判性思維、問(wèn)題解決能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和社會(huì)責(zé)任感等方面實(shí)現(xiàn)發(fā)展與提高。

其次，推動(dòng)智慧校園建設(shè)。蒂爾堡大學(xué)積極建設(shè)混合型校園，開(kāi)展在線教育，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)教學(xué)場(chǎng)域，并由此建設(shè)了DAF技術(shù)實(shí)驗(yàn)室等信息化基礎(chǔ)設(shè)施。我國(guó)在進(jìn)行智慧校園建設(shè)時(shí)，需要重視配備虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)所需的特定技術(shù)設(shè)備(如頭顯、追蹤器、顯示屏等)，加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施支撐。此外，還要為在校園內(nèi)開(kāi)展虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)提供網(wǎng)絡(luò)通信支持、技術(shù)融合驅(qū)動(dòng)、應(yīng)用服務(wù)集成等，為虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)的實(shí)現(xiàn)構(gòu)建智慧環(huán)境。

最后，加強(qiáng)協(xié)同治理。蒂爾堡大學(xué)強(qiáng)調(diào)“聯(lián)結(jié)”，注重協(xié)作，鼓勵(lì)教師開(kāi)展創(chuàng)新教育項(xiàng)目、攜手企業(yè)創(chuàng)設(shè)技術(shù)環(huán)境、支持專(zhuān)家學(xué)者研究VR教學(xué)效果，這不僅要求培養(yǎng)具有團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神的人才，還啟示我們以多方主體協(xié)同共建的方式為虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)應(yīng)用提供組織管理上的指導(dǎo)。具體而言，可以通過(guò)政策支持與獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制等匯聚學(xué)習(xí)者、教師、企業(yè)、高校、研究機(jī)構(gòu)等多方主體的力量，使虛擬現(xiàn)實(shí)課程設(shè)計(jì)、沉浸式環(huán)境構(gòu)建、倫理道德審查、學(xué)習(xí)效果評(píng)估等一體化，為在元宇宙中開(kāi)展虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)提供系統(tǒng)支持，推動(dòng)教育信息化治理的協(xié)同化。

總之，在構(gòu)建教育元宇宙以及基于元宇宙進(jìn)行創(chuàng)新教學(xué)的過(guò)程中，一是要始終著眼于“人”，強(qiáng)調(diào)“以人為本”的價(jià)值取向，立足于學(xué)習(xí)者的發(fā)展，讓智能信息技術(shù)帶來(lái)的教育福利真正普惠于人，教育元宇宙的應(yīng)用便要尤為關(guān)注學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷和交互設(shè)計(jì)等。二是促進(jìn)教育元宇宙下的教學(xué)評(píng)價(jià)范式變革，為融合虛擬空間、復(fù)雜交互、多模資源的新型教育教學(xué)提供評(píng)價(jià)、診斷與改進(jìn)，通過(guò)多模態(tài)學(xué)習(xí)分析等技術(shù)深度洞察學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)狀態(tài)，為培養(yǎng)21世紀(jì)的學(xué)習(xí)者提供有效支持。三是不斷縮小數(shù)字鴻溝，以消除接入鴻溝為基石，以彌合使用鴻溝為關(guān)鍵，著眼于教育信息化基礎(chǔ)設(shè)施的配備以及師生信息素養(yǎng)和數(shù)字素養(yǎng)的提高，讓智能信息技術(shù)真正成為推動(dòng)教育公平的有效手段，而不是為教育公平增添新的阻礙。四是在教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期，更要借鑒蒂爾堡大學(xué)的價(jià)值觀引領(lǐng)和系統(tǒng)思維，以更新的價(jià)值理念、更高的戰(zhàn)略布局來(lái)推動(dòng)元宇宙虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)、推進(jìn)教育元宇宙的應(yīng)用，從定位不清走向目標(biāo)明確，從局部試驗(yàn)走向整體支持，從單一管理走向多元治理。