教育元宇宙視域下教學(xué)過程優(yōu)化路徑與策略

苗詩景 牛國良

(北京經(jīng)濟(jì)管理職業(yè)學(xué)院，北京100102)

0 引言

教學(xué)過程是教育者與受教育者互動(dòng)、交流的過程，關(guān)乎教學(xué)的質(zhì)量與效率。然而，在現(xiàn)行的線下課堂教學(xué)模式和新冠疫情下興起并普及的線上教學(xué)模式中，教學(xué)過程均受到不同程度的限制。傳統(tǒng)線下教學(xué)模式受到教學(xué)場(chǎng)地、教學(xué)硬件配置狀態(tài)、教具等限制，而新興的線上教學(xué)模式面臨缺乏師生雙向交流互動(dòng)、缺乏濃厚的教學(xué)氛圍、缺乏教師對(duì)課堂和學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)的整體監(jiān)管等問題。因此，2種教學(xué)模式下的教學(xué)過程均在一定程度上存在優(yōu)化空間。隨著互聯(lián)網(wǎng)和其他新興技術(shù)的不斷變革與發(fā)展，元宇宙概念誕生，其和教育的結(jié)合為優(yōu)化教學(xué)過程提供了新的可能性。在教育元宇宙視域下，虛擬世界中的教學(xué)和物理世界中的教學(xué)深度融合，貫穿教學(xué)全過程，提高教學(xué)效果與效率，使教育者能夠更高效地發(fā)揮主導(dǎo)作用，使受教育者更愿意自發(fā)地發(fā)揮主體作用。

1 元宇宙溯源及內(nèi)涵

元宇宙又名“鏡世界”“虛空間”，最早源于1992年出版的科幻小說《雪崩》。在小說中，在物理世界中處于天南海北的人們可以通過各自的虛擬“化身”進(jìn)行工作、生活，并進(jìn)行日常交流?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展讓20世紀(jì)的科幻概念有了現(xiàn)實(shí)依托。隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、人工智能、5G通信技術(shù)等新型信息基礎(chǔ)設(shè)施的普及，物聯(lián)網(wǎng)、腦機(jī)接口、虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)、混合現(xiàn)實(shí)(MR)及其可穿戴設(shè)備不斷探索開發(fā)，虛擬和現(xiàn)實(shí)加快滲透融合，讓元宇宙成為可能[1]。元宇宙是未來人類社會(huì)生活的一個(gè)方式或場(chǎng)域[2]。因此，教育教學(xué)作為人類社會(huì)生活場(chǎng)景之一，將迎來發(fā)展新機(jī)遇。

2 教育元宇宙的特征

教育元宇宙是指“教師、學(xué)生、管理人員作為教學(xué)活動(dòng)的參與者或組織者，通過虛擬化身沉浸于教育元宇宙中，自主地創(chuàng)建、參與教學(xué)活動(dòng)，自然地響應(yīng)虛實(shí)世界的教學(xué)行為，突破教學(xué)過程中物理規(guī)律和地理空間的束縛，實(shí)現(xiàn)信息在虛實(shí)世界的雙向傳遞”[3]。教育元宇宙重塑教學(xué)場(chǎng)景，改寫師生、生生交流合作模式，豐富教學(xué)模式，具備4個(gè)特征。

2.1 “身臨其境”的超時(shí)空性

教育元宇宙的超時(shí)空性體現(xiàn)為其構(gòu)建的教學(xué)場(chǎng)景可突破時(shí)間、空間的物理限制。教育元宇宙通過數(shù)字孿生等新型數(shù)字技術(shù)構(gòu)建真實(shí)的教學(xué)場(chǎng)景，給學(xué)生沉浸式的學(xué)習(xí)環(huán)境，給教師沉浸式的教學(xué)環(huán)境。具體而言，超時(shí)空性表現(xiàn)為學(xué)生的虛擬化身可以去往千里之外虛擬重現(xiàn)出的名勝古跡、自然風(fēng)光、無邊宇宙，亦或某個(gè)展會(huì)、博物館、紀(jì)念館等，學(xué)生也可以出現(xiàn)在有代表性的歷史時(shí)期、歷史場(chǎng)景，以“親歷者”的身份了解當(dāng)時(shí)的歷史背景及學(xué)科內(nèi)容。

2.2 “以人為本”的交互性

教育元宇宙區(qū)別于線上教學(xué)模式的重要標(biāo)識(shí)是其交互性。交互性不僅指教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間的互動(dòng)，還包括師生與教學(xué)情景、虛擬教具之間的互動(dòng)，以及身份不斷切換之間的互動(dòng)。例如，學(xué)生可以作為線上教學(xué)會(huì)議、比賽等的發(fā)起者、組織者、參與者及建設(shè)者。

2.3 “寓教于樂”的游戲性

游戲是教育元宇宙中必不可少的學(xué)習(xí)方式之一，具體表現(xiàn)為讓學(xué)生以輕松、娛樂的方式“樂中學(xué)”，以游戲之“名”達(dá)到學(xué)習(xí)之“實(shí)”。通過給予學(xué)生激勵(lì)性的游戲元素，如設(shè)計(jì)一套完整的加分、晉級(jí)、排行榜體系，使學(xué)生自發(fā)提高學(xué)習(xí)的積極性和參與度。

2.4 “私人訂制”的個(gè)性化

教育元宇宙的個(gè)性化特征具體表現(xiàn)為學(xué)習(xí)內(nèi)容的個(gè)性選擇、學(xué)習(xí)目標(biāo)的多元掌握、學(xué)習(xí)方法的自由切換及學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)的多維測(cè)量。教育元宇宙強(qiáng)調(diào)個(gè)性化學(xué)習(xí)。學(xué)生的個(gè)性特點(diǎn)、學(xué)情、學(xué)習(xí)興趣與發(fā)展需求均存在明顯的個(gè)性化特征?；诖?，學(xué)生的學(xué)習(xí)科目、學(xué)習(xí)進(jìn)度以及學(xué)習(xí)情境中的學(xué)習(xí)要素等均可以靈活調(diào)整、自由切換，在最大程度上符合學(xué)生的學(xué)習(xí)成長軌跡。

3 教育元宇宙的教學(xué)過程優(yōu)化路徑

教學(xué)過程優(yōu)化是通過對(duì)教學(xué)方法與形式、教學(xué)目標(biāo)與內(nèi)容以及教學(xué)測(cè)評(píng)與分析的有機(jī)組合，在有限的教學(xué)時(shí)間內(nèi)，提升教學(xué)效果，達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，從而提高教學(xué)效率。教育元宇宙作為教育新趨勢(shì)，勢(shì)必助力教學(xué)過程的優(yōu)化。

筆者將從3個(gè)方面對(duì)教育元宇宙的教學(xué)過程優(yōu)化路徑進(jìn)行分析。

3.1 直接影響教學(xué)方法與形式

教育元宇宙直接有效地改善了教師的“教法”、學(xué)生的“學(xué)法”以及教學(xué)發(fā)生的具體形式。

第一，就教師的“教法”而言，教育元宇宙給教師提供更豐富的教學(xué)呈現(xiàn)形式。不同于傳統(tǒng)教學(xué)中常用的講授法，根據(jù)教育元宇宙的超時(shí)空性特征，教師可自由調(diào)用、切換虛擬教具和虛實(shí)融合的情境，以情境教學(xué)法多維度展示、引領(lǐng)教學(xué)活動(dòng)，營造沉浸式、生動(dòng)活潑的教學(xué)氛圍。

第二，就學(xué)生的“學(xué)法”而言，教育元宇宙為學(xué)生謀求更多元的學(xué)習(xí)方法和實(shí)踐方法。比如，根據(jù)教育元宇宙的游戲性特征，通過引入游戲元素、游戲場(chǎng)景，使學(xué)生自發(fā)提高學(xué)習(xí)的積極性和參與度。結(jié)合教育元宇宙游戲場(chǎng)景的特點(diǎn)，可以將其概括為生存類、迷宮類、單選答題類、跑跳運(yùn)動(dòng)類和密室類[4]。學(xué)生通過完成階段任務(wù)、達(dá)到預(yù)設(shè)好的游戲勝利條件、搜尋隱藏線索等游戲要素，在過關(guān)后獲得分值、徽章、段位等標(biāo)識(shí)獎(jiǎng)勵(lì)，最終通關(guān)。在此過程中，教育元宇宙的游戲性激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，使學(xué)生在無意識(shí)中主動(dòng)接受、習(xí)得知識(shí)與價(jià)值觀念。與此同時(shí)，教育元宇宙的超時(shí)空性特征便利了學(xué)生的實(shí)踐，有效打破了時(shí)空限制，形成超時(shí)空實(shí)踐。這突破了實(shí)踐的地理限制，有效地節(jié)約了師生的時(shí)間、精力和金錢。學(xué)生也可通過感官的調(diào)動(dòng)深入實(shí)踐[5]，如深入開發(fā)視覺、聽覺、嗅覺等，加深對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解和認(rèn)識(shí)。

第三，就教學(xué)活動(dòng)發(fā)生的形式而言，教育元宇宙深化多元主體的教學(xué)形式，也擴(kuò)展了教學(xué)形式的邊界。其交互性與個(gè)性化的特征使教師和學(xué)生可以更有效地進(jìn)行班級(jí)集體教學(xué)、小組教學(xué)、個(gè)人教學(xué)，發(fā)揮了教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用。此外，學(xué)生不僅是教學(xué)形式的使用者，也可以自發(fā)申請(qǐng)、組織、創(chuàng)設(shè)新的教學(xué)形式。

3.2 深入服務(wù)教學(xué)目標(biāo)與內(nèi)容

一般來說，初等教育、中等教育、高等教育是我國教育體系的三大階段。不同教育階段有不同的教育目標(biāo)和不同的教學(xué)內(nèi)容，但立德樹人是貫穿所有教育階段的根本任務(wù)。

就教學(xué)目標(biāo)而言，面臨著立德樹人根本任務(wù)難以落實(shí)的困境。教師在貫徹教學(xué)目標(biāo)時(shí)易出現(xiàn)重知識(shí)型目標(biāo)，輕技能應(yīng)用型目標(biāo)、情感態(tài)度和價(jià)值觀目標(biāo)等問題。其中，技能目標(biāo)通常受到場(chǎng)地限制，導(dǎo)致教師難以組織學(xué)生開展實(shí)踐活動(dòng)。對(duì)此，教育元宇宙通過增設(shè)虛擬實(shí)踐場(chǎng)景，增強(qiáng)了師生實(shí)踐時(shí)的代入感，深入服務(wù)于教師設(shè)定的教學(xué)目標(biāo)，促進(jìn)學(xué)生達(dá)成應(yīng)用型目標(biāo)，加快落實(shí)立德樹人這一根本任務(wù)。

就教學(xué)內(nèi)容而言，面臨著專業(yè)課教育內(nèi)容與思政教育內(nèi)容不協(xié)調(diào)的困境。通常表現(xiàn)為2種形式。第一種形式為思政教育知識(shí)點(diǎn)“輕描淡寫”，融入比例低、濃度低。第二種形式為思政教育知識(shí)點(diǎn)在整體教學(xué)內(nèi)容中“喧賓奪主”，濃度過高、融入生硬，影響了專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)的進(jìn)度和深度[6]。從上述2種表現(xiàn)形式可以看出，解決好教學(xué)內(nèi)容內(nèi)部協(xié)調(diào)性的問題是優(yōu)化教學(xué)過程的關(guān)鍵。結(jié)合教育元宇宙的特征，該問題將得到有效改善。其交互性、超時(shí)空性、游戲性的特征使思政教育內(nèi)容達(dá)到“潤物細(xì)無聲”的效果和量級(jí)。教育元宇宙的虛擬場(chǎng)景增強(qiáng)了學(xué)生的感官沉浸式體驗(yàn)，帶動(dòng)了學(xué)生投入更多的情感。比如，師生的虛擬化身置身于某海洋紀(jì)錄片，學(xué)生可以身臨其境地感受海洋生物所面臨的海洋垃圾問題、人類在海洋排污的問題，從而產(chǎn)生對(duì)此的思考和感悟。這種專業(yè)教育和思政教育的結(jié)合不再是1+1=2的物理疊加或割裂分離，而是從“加法”效應(yīng)轉(zhuǎn)化為“乘法”效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)1+1>2的育人效果[7]。

3.3 有力助推教學(xué)測(cè)評(píng)與分析

教學(xué)測(cè)評(píng)與分析是教學(xué)過程中必不可少的環(huán)節(jié)，對(duì)此環(huán)節(jié)的完善決定了教學(xué)過程能否實(shí)現(xiàn)預(yù)期教學(xué)目標(biāo)、獲取有效反饋、不斷優(yōu)化迭代。然而，傳統(tǒng)的教學(xué)測(cè)評(píng)面臨數(shù)據(jù)采集難、數(shù)據(jù)來源少規(guī)模小維度低、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度低且不穩(wěn)定、數(shù)據(jù)分析主觀性強(qiáng)等多重問題。學(xué)校對(duì)課堂教學(xué)的傳統(tǒng)督促引導(dǎo)通常采用隨堂聽課的方式，一學(xué)期2～3次的督導(dǎo)聽課不能客觀反映出教師的真實(shí)教學(xué)水平[8]。對(duì)此，教育元宇宙基于大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、人工智能等信息基礎(chǔ)設(shè)施，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行測(cè)評(píng)數(shù)據(jù)的采集處理與分析挖掘，通過區(qū)塊鏈技術(shù)保障測(cè)評(píng)數(shù)據(jù)的質(zhì)量與可信度，最終通過人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)教學(xué)的智慧測(cè)評(píng)與分析[9]28。

智慧測(cè)評(píng)與分析對(duì)教學(xué)過程的優(yōu)化具體表現(xiàn)為：第一，連續(xù)分析教學(xué)全過程。傳統(tǒng)的教學(xué)測(cè)評(píng)通常為階段性測(cè)評(píng)，通過階段考核測(cè)驗(yàn)、試卷、問卷獲得教學(xué)意見與評(píng)價(jià)，會(huì)造成教學(xué)測(cè)評(píng)的片面性與教學(xué)結(jié)果優(yōu)化的延遲滯后性。而教育元宇宙覆蓋學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的表情神態(tài)、行為表現(xiàn)、測(cè)驗(yàn)成績(jī)等全類型數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)均可以以數(shù)據(jù)化的形式納入整體教學(xué)質(zhì)量測(cè)評(píng)，讓教師實(shí)時(shí)跟進(jìn)，動(dòng)態(tài)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度、困難及情感態(tài)度，同時(shí)也為學(xué)校的教學(xué)監(jiān)督引導(dǎo)工作提供提高教學(xué)質(zhì)量、深化教學(xué)改革的數(shù)據(jù)依據(jù)。在元宇宙虛擬學(xué)習(xí)課程中，引入針對(duì)學(xué)生虛擬化身的眨眼測(cè)評(píng)系統(tǒng)可以有效反映出學(xué)生對(duì)題目難易的情感態(tài)度，從而幫助教師分析學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，提高學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量[10]。第二，教學(xué)評(píng)價(jià)由知識(shí)技能評(píng)價(jià)導(dǎo)向轉(zhuǎn)向綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)導(dǎo)向。教育元宇宙構(gòu)建多元數(shù)據(jù)采集體系，其參與主體可包含師、生、家長、校、企、協(xié)會(huì)等多元參評(píng)者，其數(shù)據(jù)可來源于線下、線上基本數(shù)據(jù)，以及基于可穿戴設(shè)備獲取的五感(視、聽、觸、味、感)量化數(shù)據(jù)。多維數(shù)據(jù)的測(cè)評(píng)與分析豐富學(xué)生的評(píng)價(jià)維度，不以知識(shí)技能評(píng)價(jià)為導(dǎo)向，而向綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)移，最終落實(shí)立德樹人根本任務(wù)[9]29。

4 教育元宇宙的教學(xué)過程優(yōu)化策略

教育元宇宙的4個(gè)核心特征加以新型信息技術(shù)及設(shè)備的支撐是實(shí)現(xiàn)教學(xué)過程最優(yōu)化的有效保障。目前，教育元宇宙的發(fā)展仍處于“萌芽”階段，缺乏基于多元主體的合作共建、協(xié)作共促策略。為此，筆者從3個(gè)層次提出教育元宇宙優(yōu)化教學(xué)過程的推進(jìn)策略。

4.1 國家政策引領(lǐng)

國家政策引領(lǐng)是第一層推進(jìn)策略。教育元宇宙服務(wù)于立德樹人根本任務(wù)，教學(xué)過程最優(yōu)化對(duì)高效解決教育資源的地域、領(lǐng)域分配問題具有戰(zhàn)略意義。因此，需要從國家宏觀層面發(fā)揮政策引領(lǐng)作用，為教育元宇宙應(yīng)用的落地提供基于5G、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、區(qū)塊鏈等新一代信息技術(shù)的基礎(chǔ)支撐，并積極推進(jìn)基于虛擬現(xiàn)實(shí)的可穿戴設(shè)備、視聽設(shè)備等終端創(chuàng)新。目前，我國多地政府將元宇宙納入文件、報(bào)告中。上海市經(jīng)濟(jì)和信息化委員會(huì)于2021年12月印發(fā)的《上海市電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十四五”規(guī)劃》明確指出，要加強(qiáng)底層核心技術(shù)基礎(chǔ)能力的前瞻研發(fā)，支持滿足元宇宙要求的沉浸顯示、實(shí)時(shí)交互、海量連接、巨量通信、邊緣計(jì)算、傳感技術(shù)、圖像引擎、區(qū)塊鏈等技術(shù)的攻關(guān)。北京市通州區(qū)人民政府辦公室于2022年3月印發(fā)的《關(guān)于加快北京城市副中心元宇宙創(chuàng)新引領(lǐng)發(fā)展若干措施的通知》(通政辦發(fā)〔2022〕4號(hào))更是提出補(bǔ)貼政策，對(duì)在元宇宙應(yīng)用創(chuàng)新中心新注冊(cè)并租賃自用辦公場(chǎng)地的重點(diǎn)企業(yè)進(jìn)行3檔補(bǔ)貼。

4.2 教育管理部門行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)建

教育管理部門行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)建是第二層推進(jìn)策略。除了國家提供基于新一代信息技術(shù)發(fā)展、終端創(chuàng)新的政策引領(lǐng)和資金幫扶外，教育元宇宙的發(fā)展還離不開教育管理部門對(duì)于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的領(lǐng)導(dǎo)建設(shè)。為此，建議教育管理部門帶領(lǐng)教育元宇宙參與方，針對(duì)教育資源、教學(xué)環(huán)境、教學(xué)平臺(tái)的合規(guī)性、合理性，統(tǒng)籌制定發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則，保障教育元宇宙產(chǎn)品的良性有序發(fā)展，明確教育元宇宙在教學(xué)實(shí)施環(huán)節(jié)的方案要求。

4.3 教育主體、行業(yè)、企業(yè)實(shí)踐

教育主體、行業(yè)、企業(yè)實(shí)踐是第三層推進(jìn)策略。教育主體、行業(yè)、企業(yè)是教育元宇宙在實(shí)現(xiàn)教學(xué)過程最優(yōu)化中的主體，應(yīng)先理解教育元宇宙對(duì)教學(xué)過程最優(yōu)化的促進(jìn)意義，再在教學(xué)方法與形式、教學(xué)目標(biāo)與內(nèi)容、教學(xué)測(cè)評(píng)與分析中展開實(shí)踐。第一，強(qiáng)化思想認(rèn)識(shí)。要理解教育元宇宙是新型教育技術(shù)手段，而不是教育的最終目的。教育元宇宙產(chǎn)品的開發(fā)遵循落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的原則。第二，明確開發(fā)重點(diǎn)。教學(xué)過程的優(yōu)化要關(guān)注學(xué)習(xí)效率，在減少師生時(shí)間、精力和金錢投入下優(yōu)化教學(xué)效果[11]。因此，教育元宇宙產(chǎn)品在實(shí)際開發(fā)中應(yīng)遵循有重點(diǎn)、有次序的開發(fā)過程，優(yōu)先開發(fā)真實(shí)場(chǎng)景中不易實(shí)現(xiàn)、較難獲取、實(shí)現(xiàn)成本高的教學(xué)場(chǎng)景。第三，建立配套支持、多主體參與的平臺(tái)。例如，建立基于教育主體的教育大數(shù)據(jù)檢測(cè)平臺(tái)，搭建校、企、行業(yè)多方教育數(shù)據(jù)共享、交流平臺(tái)，了解學(xué)生群體思維、行為模式的共性，為促進(jìn)教學(xué)過程最優(yōu)化提供精準(zhǔn)服務(wù)。

5 結(jié)語

鑒于超時(shí)空性、交互性、游戲性、個(gè)性化4個(gè)特征，教育元宇宙為解決傳統(tǒng)線下教學(xué)和新興線上教學(xué)的局限性問題提供了開創(chuàng)性的全新模式，為優(yōu)化教學(xué)過程提供了新思路。教育作為元宇宙的重點(diǎn)垂直應(yīng)用之一，目前仍處于探索階段。教育元宇宙將極大可能成為未來人類教育教學(xué)活動(dòng)的重要場(chǎng)景，其在教學(xué)過程中的應(yīng)用將成為教學(xué)新方式和教育發(fā)展新趨勢(shì)。