高校元宇宙課堂初探*
——沉浸式網(wǎng)絡(luò)教學(xué)課堂的構(gòu)建、實(shí)施與反饋

張 雯 宋博文 莊育婷

（上海立信會(huì)計(jì)金融學(xué)院國(guó)際經(jīng)貿(mào)學(xué)院 上海 201209）

2021年被稱為全球的“元宇宙元年”。近兩年來(lái)，在全球疫情形勢(shì)的倒逼和飛速發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大力加持下，元宇宙的探索與挖掘在商業(yè)、社交等領(lǐng)域風(fēng)生水起，元宇宙與教育的結(jié)合也逐漸進(jìn)入人們的視野。模擬元宇宙教學(xué)環(huán)境的“沉浸式教學(xué)”，既結(jié)合了線下課堂的教學(xué)氛圍和交互感，又兼顧了線上課堂的便捷，給予高校教育的發(fā)展更多可能性。雖然國(guó)際上使用虛擬平臺(tái)的教育實(shí)踐不勝枚舉，但對(duì)于其基于平臺(tái)的教育有效性評(píng)估較少，很多教育者在啟用虛擬平臺(tái)的態(tài)度上趨于謹(jǐn)慎，因此基于虛擬平臺(tái)教育實(shí)踐的沉浸式教學(xué)課堂和元宇宙教育模式的實(shí)證檢驗(yàn)是必要的，這對(duì)虛擬平臺(tái)和技術(shù)在教育行業(yè)中的普及至關(guān)重要。

一、研究背景

當(dāng)下國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于“元宇宙+教育”的研究尚處于起步階段，主要集中于理論框架、技術(shù)架構(gòu)、教學(xué)場(chǎng)景等基本框架方面的構(gòu)建，以及對(duì)元宇宙概念指導(dǎo)下的在線教育未來(lái)發(fā)展的展望。[1]華子荀和黃慕雄為教育元宇宙給出的定義為：教師、學(xué)生、管理者等相關(guān)人員創(chuàng)建數(shù)字身份，在虛擬世界中開(kāi)拓正式與非正式的教學(xué)場(chǎng)所，并允許師生在虛擬的教學(xué)場(chǎng)所進(jìn)行互動(dòng)。[2]他們通過(guò)理論梳理，提出教育元宇宙的教學(xué)場(chǎng)域四層技術(shù)架構(gòu)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究得出結(jié)論：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。蔡蘇、焦新月等為“教育元宇宙”的概念界定了三個(gè)核心特征：強(qiáng)調(diào)社交互動(dòng)的“交互性”、模擬真實(shí)世界的“沉浸性”和自由開(kāi)放且靈活的“多元性”。[3]胡辰洋和于昌利則提出教育元宇宙的創(chuàng)新性體現(xiàn)為溝通新型化、學(xué)習(xí)自由化、教學(xué)表象化。[4]

而在“元宇宙+教育”的實(shí)踐方面，一些國(guó)家和地區(qū)的高等院校、互聯(lián)網(wǎng)公司等機(jī)構(gòu)已經(jīng)開(kāi)始積極地?fù)肀碌募夹g(shù)和概念。2021年韓國(guó)多所高等院校宣布將與網(wǎng)絡(luò)公司協(xié)作建設(shè)元宇宙校園；2021年6月，中國(guó)傳媒大學(xué)在游戲“我的世界”中搭建了一比一復(fù)刻的學(xué)校場(chǎng)景，完成了一場(chǎng)虛擬空間里的線上畢業(yè)典禮；美國(guó)游戲公司Roblox建立了預(yù)計(jì)投資1000萬(wàn)美元的項(xiàng)目，用于構(gòu)建一個(gè)3D多人互動(dòng)式教學(xué)空間……雖然目前因?yàn)榧夹g(shù)水平限制并未達(dá)到那種超前絢爛的元宇宙藍(lán)圖，但虛擬學(xué)習(xí)社區(qū)可被視為教育元宇宙現(xiàn)階段發(fā)展的典型中間產(chǎn)物。[5]

二、研究設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)收集

（一）平臺(tái)選擇、研究對(duì)象與課堂情境設(shè)置

本研究所選擇的平臺(tái)Virbela是第一個(gè)專門用來(lái)解決遠(yuǎn)程協(xié)作挑戰(zhàn)的虛擬世界平臺(tái)。[6]如圖1—4所示，它構(gòu)建了一個(gè)包括各種規(guī)模、多種用途的禮堂、教室、會(huì)議室、展覽室以及戶外場(chǎng)景等在內(nèi)的虛擬校園。在這里所有人都可以一個(gè)自己定義的數(shù)字化虛擬身份參與課堂、會(huì)議等活動(dòng)，亦可自由地探索，并且可以實(shí)時(shí)地與周邊的參與者進(jìn)行交互。在Virbela虛擬校園中，教師可以利用教室中的虛擬屏幕播放視頻、展示文檔，學(xué)生可以坐在教室里任意一個(gè)自己喜歡的角落，由此，便可構(gòu)建一個(gè)沉浸式的教學(xué)課堂。

圖1 圓桌教室

圖2 私人會(huì)議室

圖3 校園戶外

圖4 大禮堂

本研究依托Virbela平臺(tái)構(gòu)建沉浸式教學(xué)課堂以模擬元宇宙的教學(xué)環(huán)境，并以上海立信會(huì)計(jì)金融學(xué)院在為期兩周的短學(xué)段中選修《質(zhì)性研究方法與人工智能》課程的兩個(gè)平行班共計(jì)101位學(xué)生為研究對(duì)象。兩個(gè)班級(jí)授課計(jì)劃均為一周兩次，每次4個(gè)課時(shí)，每課時(shí)45分鐘。

為保障在元宇宙課堂順利進(jìn)行，課程開(kāi)始前授課教師為兩個(gè)班級(jí)分別建立了微信交流群，將本研究的目的、過(guò)程等事宜告知了參與課程的學(xué)生，并且向同學(xué)們發(fā)布了教學(xué)平臺(tái)Virbela軟件的安裝和使用教程視頻（發(fā)布于bilibili平臺(tái)，用戶名：元宇宙課堂。UID：627041496）。研究組5名成員擔(dān)任助教，協(xié)助全體同學(xué)完成教學(xué)平臺(tái)的安裝和全程的技術(shù)答疑。為了預(yù)防技術(shù)問(wèn)題，課程以在騰訊會(huì)議全程直播為備選方案，確保課程體驗(yàn)的完整性。

（二）數(shù)據(jù)收集

本研究的問(wèn)卷設(shè)計(jì)以迪采爾（D.L.Ditzel）等人所著的《Evaluating the effectiveness of immersive learning in nurse education》[7]為基礎(chǔ)，并參照謝威士、尹小敏的《大學(xué)生在線課程參與度量表編制及初步應(yīng)用》[8]編制李克特量表，結(jié)合元宇宙課堂特征進(jìn)行調(diào)整。兩輪問(wèn)卷收集于第一次和最后一次元宇宙課堂結(jié)束時(shí)，形成兩個(gè)平行班的兩個(gè)過(guò)程節(jié)點(diǎn)可對(duì)比數(shù)據(jù)集（N=101）。兩份問(wèn)卷回收率均達(dá)100%。

三、數(shù)據(jù)分析與討論

通過(guò)SPSS對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)分析得出：第一份問(wèn)卷Cronbachα系數(shù)為0.764＞0.7，KMO值為0.763，介于0.7—0.8之間，說(shuō)明數(shù)據(jù)信度效度較好，適合進(jìn)行數(shù)據(jù)分析；第二份問(wèn)卷Cronbach α系數(shù)為0.957＞0.9，KMO值為0.923＞0.8，說(shuō)明數(shù)據(jù)信度效度都很好，非常適合提取信息。對(duì)問(wèn)卷數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，平均分以3為界限區(qū)分學(xué)生對(duì)題干陳述的認(rèn)可與否定度。

（一）數(shù)據(jù)分析：?jiǎn)柧鞩

問(wèn)卷I的內(nèi)容主要是關(guān)于學(xué)生對(duì)兩種課堂主觀感受的對(duì)比，共計(jì)12題。除第一題學(xué)生基本信息以外，其余每個(gè)問(wèn)題都是李克特5級(jí)量表題，選項(xiàng)為：非常同意（5）、同意（4）、不確定（3）、不同意（2）、非常不同意（1）。本問(wèn)卷第2—11題的具體內(nèi)容及各題對(duì)應(yīng)的平均分見(jiàn)表1。

表1 傳統(tǒng)課堂VS沉浸式學(xué)習(xí)課堂體驗(yàn)對(duì)比問(wèn)卷

問(wèn)卷可以分為三個(gè)層級(jí)：第一層是“有效”，即陳述兩種課堂何者在課堂效率方面更有效，包括第2、4、10、11題；第二層是“體驗(yàn)”，即比較兩種課堂的學(xué)習(xí)體驗(yàn)感受，包括第3、7、9題；第三層是“喜好”，即反映學(xué)生對(duì)兩種課堂的喜愛(ài)程度，包括第5、6、8題。為了提升問(wèn)卷的信度和效度，問(wèn)卷將三個(gè)層次的問(wèn)題打亂重組。將所有問(wèn)題的平均分按照三個(gè)層級(jí)劃分后再次平均，即得到三個(gè)層級(jí)的平均分為：“有效”3.73，“體驗(yàn)”4.10，“喜好”3.63，可以得出學(xué)生對(duì)這種模擬元宇宙的沉浸式學(xué)習(xí)方式的有效性、體驗(yàn)感、喜好度評(píng)價(jià)都較高。對(duì)某位同學(xué)的全部答案分值進(jìn)行加總平均，即可得到此學(xué)生對(duì)Virbela課堂學(xué)習(xí)體驗(yàn)的偏好度，由此可得全班同學(xué)的偏好度情況為：偏好度大于等于3的人數(shù)占全部人數(shù)的92.98%，大于等于4的人數(shù)占49.12%，全部學(xué)生偏好度的方差為0.46063。由此可見(jiàn)學(xué)生們對(duì)Virbela平臺(tái)的第一印象普遍滿意。

（二）數(shù)據(jù)分析：?jiǎn)柧恝?/h3>

相比問(wèn)卷I，學(xué)生在完成問(wèn)卷Ⅱ時(shí)對(duì)Virbela平臺(tái)有了更多經(jīng)驗(yàn)。本問(wèn)卷共15題，為了便于比較，內(nèi)容基本與問(wèn)卷I一致。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，92.08%的同學(xué)成功使用元宇宙教學(xué)平臺(tái)完成三次課程。本問(wèn)卷的第3—14題陳述及對(duì)應(yīng)的平均分如下：

表2 沉浸式學(xué)習(xí)課堂完整體驗(yàn)后問(wèn)卷

分三個(gè)層級(jí)進(jìn)行分析，評(píng)價(jià)“有效”層級(jí)（5、7、13、14題）的平均分為4.20，“體驗(yàn)”層級(jí)（6、10、12題）平均分為4.25，“喜好”層級(jí)（8、9、11題）平均分為4.23。通過(guò)對(duì)比第一次時(shí)的數(shù)據(jù)可見(jiàn)，三個(gè)層級(jí)的分值分別由3.73、4.10和3.63增長(zhǎng)至4.20、4.25和4.23，分別增長(zhǎng)12.6%、3.7%和16.5%。由此可知，經(jīng)過(guò)三次12課時(shí)的Viebela平臺(tái)的課程學(xué)習(xí)之后，學(xué)生對(duì)于此平臺(tái)的喜好度和有效性的認(rèn)可有了一定的提升，且整體較為滿意；而學(xué)生對(duì)此平臺(tái)體驗(yàn)的評(píng)價(jià)提升并不十分明顯，但整體依然較為滿意。

本問(wèn)卷的第15題為技術(shù)指標(biāo)評(píng)價(jià)，將四個(gè)影響學(xué)生體驗(yàn)的技術(shù)因素（軟件安裝、網(wǎng)速要求、平臺(tái)穩(wěn)定性、技術(shù)支持）和問(wèn)卷其他題目答案進(jìn)行相關(guān)性分析，得出技術(shù)的外生影響因素對(duì)學(xué)生在Virbela平臺(tái)進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)取得更良好的體驗(yàn)和感受皆有顯著正相關(guān)關(guān)系。在課程實(shí)際進(jìn)行過(guò)程中，頻頻有同學(xué)反映因硬件設(shè)備欠缺、網(wǎng)絡(luò)卡頓、登錄失敗、軟件閃退等問(wèn)題而無(wú)法完整參與課程學(xué)習(xí)的情況，這些因素所形成的外部性影響，在之后兩次課程的過(guò)程中，對(duì)課堂進(jìn)程、學(xué)生體驗(yàn)等要素都造成了相當(dāng)?shù)母蓴_，進(jìn)而對(duì)本研究、實(shí)驗(yàn)的結(jié)果產(chǎn)生了不可忽視的影響。

按照第一次問(wèn)卷的統(tǒng)計(jì)方法，對(duì)第二次問(wèn)卷中全部學(xué)生對(duì)Virbela課堂學(xué)習(xí)體驗(yàn)的偏好度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得出此次偏好度大于等于3的數(shù)據(jù)占全部數(shù)據(jù)的94.10%，比第一次問(wèn)卷的數(shù)據(jù)增長(zhǎng)1.12%；大于等于4的占75.25%，增長(zhǎng)26.13%。由此可見(jiàn)，經(jīng)過(guò)12課時(shí)的Virbela平臺(tái)的學(xué)習(xí)之后，學(xué)生對(duì)Virbela平臺(tái)學(xué)習(xí)體驗(yàn)的偏好度整體提升十分明顯。全部學(xué)生偏好度的方差為0.59187，比第一次問(wèn)卷時(shí)有所增加，說(shuō)明數(shù)據(jù)較為離散，這意味著學(xué)生們對(duì)于這種學(xué)習(xí)模式的偏好態(tài)度較之前更為分散。

四、結(jié)語(yǔ)與實(shí)踐啟示

國(guó)內(nèi)目前的元宇宙布局更偏向于商業(yè)與社交領(lǐng)域，本研究的結(jié)果顯示在教育領(lǐng)域，元宇宙仍有其潛力與意義。此次元宇宙課堂的初探的實(shí)證研究顯示高校學(xué)生對(duì)這個(gè)新興概念的接納程度較高，特別是在經(jīng)歷過(guò)12課時(shí)的Virbela平臺(tái)的課程學(xué)習(xí)后，可以明顯得出學(xué)生們對(duì)這種學(xué)習(xí)模式的好感加深，對(duì)其提升教學(xué)效率和教學(xué)體驗(yàn)等方面的滿意度也有所提升。

然而Virbela平臺(tái)的技術(shù)壁壘也是明顯的，此次探索對(duì)于促進(jìn)中國(guó)元宇宙教育的普及提出以下要求：1.3D虛擬平臺(tái)技術(shù)的本土化。國(guó)內(nèi)科技巨頭已經(jīng)開(kāi)始投入元宇宙基建，包括百度、騰訊、字節(jié)跳動(dòng)等，相信不久的將來(lái)此問(wèn)題可以得到解決。但目前的元宇宙基建并未過(guò)多涉及教育底座的構(gòu)建，并非以教育為目的進(jìn)行建設(shè)。2.5G網(wǎng)絡(luò)的普及。元宇宙、VR、AR、XR等技術(shù)的體驗(yàn)感很大程度上取決于網(wǎng)速。雖然國(guó)內(nèi)5G基站不斷普及，但能使用穩(wěn)定的百兆和千兆網(wǎng)絡(luò)的學(xué)校和家庭為數(shù)不多，普及元宇宙教育要解決受教育群體的網(wǎng)絡(luò)覆蓋與品質(zhì)。3.設(shè)備與算力的提升。Virbela的體驗(yàn)和計(jì)算機(jī)本身CPU質(zhì)量相關(guān)，因?yàn)閳D像的解析需要調(diào)用計(jì)算機(jī)算力，因此流暢運(yùn)行虛擬平臺(tái)軟件對(duì)計(jì)算機(jī)有較高要求。目前大部分國(guó)內(nèi)實(shí)驗(yàn)教室的電腦算力不足，電腦更新?lián)Q代至最新的主流配置勢(shì)在必行。4.接受元宇宙教育這一先進(jìn)的教育理念。沉浸式學(xué)習(xí)、體驗(yàn)式學(xué)習(xí)、游戲式學(xué)習(xí)等教育法更適合元宇宙教學(xué)情境，應(yīng)得到更多的關(guān)注與推廣。