張燁 蔡翔華
元宇宙(Metaverse)是整合多種新技術(shù)(擴展現(xiàn)實、人工智能、數(shù)字孿生、區(qū)塊鏈等)產(chǎn)生的下一代互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和社會形態(tài)。2021年被稱為“元宇宙”元年。作為數(shù)字化的虛擬世界,元宇宙代表了未來可能的一個發(fā)展方向,科技界、產(chǎn)業(yè)界、資本界都對此持有濃厚興趣,有必要在教育領(lǐng)域加強研究和探索。我國在這方面已有一定的基礎(chǔ),如何發(fā)揮元宇宙的優(yōu)勢、搶占先機尤為重要。
《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》提出,“聚焦教育等重點領(lǐng)域,推動數(shù)字化服務(wù)普惠應(yīng)用”。2022年年初,工信部提出培育一批進軍元宇宙、區(qū)塊鏈、人工智能等新興領(lǐng)域的創(chuàng)新型中小企業(yè)?!督逃?022年工作要點》提出實施教育數(shù)字化戰(zhàn)略行動,積極發(fā)展“互聯(lián)網(wǎng)+教育”,加快推進教育數(shù)字轉(zhuǎn)型和智能升級??梢姡钪嬉堰M入教育研究與實踐領(lǐng)域。元宇宙時代的到來將為我國職業(yè)教育高質(zhì)量發(fā)展以及職業(yè)教育的未來發(fā)展提供新的契機。為此,本研究將重點圍繞元宇宙的發(fā)展歷程、職業(yè)教育元宇宙的內(nèi)涵特征以及應(yīng)用場景等,探討元宇宙時代未來職業(yè)教育發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)。
1981年,“元宇宙”的概念由美國作家弗諾·文奇在小說《真名實姓》中提出,書中構(gòu)建了一個可以通過腦機接口進入并獲得沉浸式體驗的虛擬世界。通過這種方式,虛擬的觀念與現(xiàn)實產(chǎn)生了關(guān)聯(lián),并對人們的生活產(chǎn)生了影響?!霸钪妗币辉~則源自美國科幻作家尼爾·史蒂芬森1992年發(fā)表的科幻作品《雪崩》。在這部作品里,人們可以通過數(shù)字化身的互相競爭來提升自己在虛擬世界中的地位。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展,“元宇宙”這一概念逐步被人類接受并在人類生活中得到了廣泛應(yīng)用。從社會經(jīng)濟學的角度看,“元宇宙”是下一代的技術(shù)未來。許多企業(yè)都在“元宇宙”項目上投入了大量資金,從而成為首批元宇宙場景的創(chuàng)建者。2021年年初,Soul應(yīng)用第一次在業(yè)界提議建立一個“社交元宇宙”。美國社交媒體Facebook在同一年也宣布將其改名為“Meta”。2021年,清華大學發(fā)布《2020—2021年元宇宙發(fā)展研究報告》,提出2020年人類社會虛擬化的臨界點,2021年成為元宇宙元年。尤其在新冠肺炎疫情影響下,由于工作、學習和生活的需要,人類上網(wǎng)時長大幅增長,線上生活已經(jīng)成為常態(tài),現(xiàn)實生活開始大規(guī)模向虛擬世界遷移,人類同時在現(xiàn)實世界與虛擬世界生活。盡管元宇宙的概念很早已產(chǎn)生,但對于元宇宙技術(shù)的應(yīng)用和具體實現(xiàn)則是全新的、創(chuàng)新性的。
在元宇宙中,未來的網(wǎng)絡(luò)將是一個龐大、靈活、充滿活力的世界。目前已經(jīng)對Web1.0和Web2.0進行了大量投入,其中Web1.0主要用來瀏覽簡單的頁面,Web2.0解決了在可控的生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)如何接入社交平臺的問題。Web3.0則要打造一個去中心化的通用數(shù)字身份體系以通行于各個平臺。在元宇宙中,非同質(zhì)化代幣(Non-Fungible Token,NFT)將會在一個開放的、去中心化的環(huán)境中代替數(shù)字所有權(quán)。這將有助于人們通過數(shù)字方式與世界相連,從而創(chuàng)建一個健康的經(jīng)濟體。
圖1說明了元宇宙中的基本元素以及它們?nèi)绾闻c物理世界交互。一般來說,使用XR設(shè)備的用戶可以訪問元宇宙并參與其各種社交活動,通過5G和人機交互(Human-Computer Interaction,HCI)等技術(shù)順利執(zhí)行。用戶可以通過3D建模自由創(chuàng)建個性化內(nèi)容,以描述元宇宙中的社交事件,而這些內(nèi)容可以通過非同質(zhì)化代幣進行交易。物理世界(包括現(xiàn)實世界貨幣和現(xiàn)實世界物體)可以在元宇宙中以數(shù)字孿生的形式呈現(xiàn),通過三維建模生成,并與人工智能(AI)輔助的XR設(shè)備一起使用。
圖1 元宇宙的基本元素及其與物理世界的交互
隨著包括XR、區(qū)塊鏈以及人工智能等各種新興技術(shù)的發(fā)展,人們發(fā)現(xiàn)構(gòu)建一個虛擬空間的可實現(xiàn)性,也同樣考慮到這樣一個數(shù)字空間的作用與意義。近年來包括電子游戲、工程技術(shù)和教育在內(nèi)的多個領(lǐng)域都開始關(guān)注對元宇宙的研究。從職業(yè)教育領(lǐng)域來看,構(gòu)建虛實融生的職業(yè)教育和培訓場景是未來職業(yè)教育的發(fā)展方向。作為職業(yè)教育元宇宙的一種形式,慕課(Massive Open Online Courses)近年來獲得較好的發(fā)展。它成功實現(xiàn)了知識的互聯(lián)共享,國內(nèi)外的職業(yè)院校也陸續(xù)設(shè)立網(wǎng)絡(luò)學習平臺或入駐MOOC職教頻道,在網(wǎng)上教授免費的職業(yè)教育相關(guān)課程和技能。然而,慕課僅僅是職業(yè)教育元宇宙初級階段的體現(xiàn)。未來,通過職業(yè)教育元宇宙,每個學生都能免費獲取多樣化的學習資源,可以在任何地方用VR/AR/MR設(shè)備進行學習,這是職業(yè)教育元宇宙的價值所在。
學界對元宇宙的基本內(nèi)涵雖未形成一個統(tǒng)一、清晰的科學界定,但已從多個維度對其展開論述。從技術(shù)維度來看,元宇宙是人工智能(AI)、虛擬現(xiàn)實(VR)、增強現(xiàn)實(AR)、混合現(xiàn)實(MR)、區(qū)塊鏈、5G技術(shù)、云計算、大數(shù)據(jù)等高新技術(shù)的規(guī)?;?;從社會維度來看,元宇宙是一個由聚焦于個性化與沉浸感、強調(diào)多元性與實時性的社交網(wǎng)絡(luò)集群構(gòu)成的三維虛擬社會;從邏輯維度來看,元宇宙是一個平行于現(xiàn)實世界的在線數(shù)字空間,是一種人以數(shù)字身份參與的虛實融合的存在。在打通了線上線下多個平臺、形成了一個自洽自治的完整體系后,人類數(shù)字化的未來圖景將通過元宇宙得以實現(xiàn)。
黨的二十大報告指出,要深入實施科教興國戰(zhàn)略,推進教育數(shù)字化。這代表著我國教育數(shù)字化進入新時代,更強調(diào)數(shù)字化對教育教學的深度變革,更強調(diào)融合創(chuàng)新和智能引領(lǐng)。職業(yè)教育數(shù)字化是把當代數(shù)據(jù)科學與計算機技術(shù)運用于職業(yè)教育資源整合與利用、職業(yè)教育模式改革與創(chuàng)新,從而促進職業(yè)教育現(xiàn)代化的過程。當前,我國職業(yè)教育數(shù)字化已經(jīng)實現(xiàn)從無到有的根本轉(zhuǎn)變,但隨著社會變革與時代進步,其發(fā)展與日益增長的社會需求之間的矛盾日漸突出。職業(yè)教育元宇宙是職業(yè)教育數(shù)字化發(fā)展必經(jīng)的高級階段,是適應(yīng)新時代新階段國家職業(yè)教育發(fā)展戰(zhàn)略的需要。具體而言,職業(yè)教育元宇宙是利用VR/AR/MR、數(shù)字孿生、5G、人工智能、區(qū)塊鏈等新興信息技術(shù)塑造的虛實融合的職業(yè)教育環(huán)境(見圖2)。在職業(yè)教育元宇宙中,教育活動參與者創(chuàng)建數(shù)字身份,在虛擬世界中開拓正式和非正式教學場所,在虛擬教學場所進行互動。由此,可以保證教育活動參與者在元宇宙中獲得沉浸式體驗,高效獲取知識和技能,并有效改善由于區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展不平衡、教育資源短缺等帶來的教育公平問題。
圖2 職業(yè)教育元宇宙學習環(huán)境模型
職業(yè)教育元宇宙呈現(xiàn)三個特征:職業(yè)教育要素的虛擬與現(xiàn)實共生、職業(yè)教育相關(guān)人員與機器融生、職業(yè)教育院校機構(gòu)與社會銜接。
1.職業(yè)教育要素的虛擬與現(xiàn)實共生。職業(yè)教育元宇宙不僅體現(xiàn)在教育培訓空間的仿真和復(fù)制,還把職業(yè)教育的現(xiàn)實要素如教育內(nèi)容、教育方法、角色關(guān)系、培養(yǎng)模式等融入其邏輯體系,并基于虛擬空間和職業(yè)教育體系的關(guān)聯(lián)特質(zhì)衍生出新的虛實共生的職業(yè)教育體系,實現(xiàn)虛擬職業(yè)教育空間體系與現(xiàn)實職業(yè)教育體系的融合,構(gòu)成教師和學生跨越虛擬與現(xiàn)實的基礎(chǔ)條件。師生之間、生生之間能夠以虛擬化身身份構(gòu)建多渠道交互方式,利用終端設(shè)備模擬視聽動觸等交互效果,完成學習互動與交流。此外,職業(yè)教育元宇宙的境域構(gòu)造既保留了真實世界的職業(yè)教育價值,又跨越了現(xiàn)實空間限制和物理阻礙,使職業(yè)教育主體具備了實現(xiàn)虛實共生的必要條件,讓其在交織的二重空間完成兼具自由性和創(chuàng)造性的職業(yè)教育活動。
2.職業(yè)教育相關(guān)人員與機器融生。作為連接虛擬和現(xiàn)實的技術(shù)生態(tài)系統(tǒng),職業(yè)教育元宇宙與智能感知、云計算、區(qū)塊鏈等關(guān)鍵技術(shù)高度融合,使得職業(yè)教育主體與元宇宙的關(guān)鍵核心技術(shù)之間的勞動關(guān)系更加密切。職業(yè)教育主體的勞動方式逐漸上升到思維與創(chuàng)意的設(shè)計,然后通過腦機接口技術(shù),即時將思維設(shè)計轉(zhuǎn)化為虛擬空間的實在場景。職業(yè)教育主體憑借想象和創(chuàng)意隨意構(gòu)建新型的教育空間,可以極大促進學生的思維發(fā)展。此外,智能技術(shù)的智能性將得到彰顯,如職業(yè)教育元宇宙通過精準的學習者畫像,為教師提供教學設(shè)計依據(jù),實現(xiàn)差異化教學。同時,畫像結(jié)果還能使職業(yè)教育元宇宙更加精準地向?qū)W習者推送多模態(tài)的學習資源,彰顯新興技術(shù)的服務(wù)價值,更好地滿足學習者個性化學習的需求??傊?,在職業(yè)教育元宇宙中,人與技術(shù)的依存關(guān)系得到更深程度的表現(xiàn),人與機器的融生機制也更加靈活高效。
3.職業(yè)教育院校機構(gòu)與社會銜接。職業(yè)教育元宇宙通過銜接虛擬空間與現(xiàn)實空間,消解了職業(yè)教育與社會的“圍墻”和邊界。在職業(yè)教育元宇宙中,基于區(qū)塊鏈與虛擬現(xiàn)實技術(shù)的支持,職業(yè)院校機構(gòu)和社會體系可以聯(lián)通。此外,真正的終身教育和學習型社會愿景將在職業(yè)教育元宇宙的作用下成為現(xiàn)實。職業(yè)教育元宇宙將更加高效地促進職業(yè)教育理論與實踐的銜接和轉(zhuǎn)化,從而實現(xiàn)學生知識與能力的深層次發(fā)展。
“智能化的泛在學習”是指教師和學生能夠在職業(yè)教育元宇宙中開展跨越時空的驗證性學習,它將極大地緩解課堂抽象討論、自學難以理解、創(chuàng)意難以實現(xiàn)等問題。以元宇宙的空間特性為支撐,可以為學生在元宇宙空間中進行問題假設(shè)、方案驗證以及路徑優(yōu)化提供有效途徑。只要學生運用與職業(yè)教育元宇宙相關(guān)的軟硬件,就可以進行全面學習?;诟弑U?、創(chuàng)造性、靈活操作的職業(yè)教育元宇宙存在于泛在學習中,這充分體現(xiàn)了虛擬與現(xiàn)實的高度一致性及靈活性?;诳沈炞C的智能學習流程主要包括:審視問題發(fā)生情境、提出問題假設(shè)、驗證分析假設(shè)、研判解決方案、歸納主要結(jié)論和探究后續(xù)優(yōu)化方案等。問題解決情境是建立在元宇宙空間基礎(chǔ)之上的。教師、教育機構(gòu)、科研人員等可以為學生構(gòu)建一個問題解決情境,學生也可以從情境案例庫中自行選擇。要驗證分析研究假設(shè),需要充分利用元宇宙和人機互動設(shè)備,發(fā)揮元宇宙的集體創(chuàng)造能力,讓學生自由操作設(shè)備、修改參數(shù)、觀察分析實驗結(jié)果,并智能化地收集反饋以便決策。探究問題結(jié)論和優(yōu)化后續(xù)方案則是教師、學生和專家對研究數(shù)據(jù)的結(jié)果進行深入討論,并在此基礎(chǔ)上優(yōu)化方案留待后續(xù)研究。在職業(yè)教育元宇宙中,教師和學生之間的互動體現(xiàn)出全新的社交特征,在課前、課中、課后的任何學習時段都可以運用元宇宙進行智能化學習。
具身認知理論認為,認知、記憶、思維、情緒、學習、態(tài)度等活動都是由個體和外界環(huán)境相互作用形成的,而這些活動受到個體的物理經(jīng)驗的制約。職業(yè)教育元宇宙不但可以為學習者提供真實的影像,還可以通過穿戴設(shè)備、腦機接口、人機交互等技術(shù),與虛擬現(xiàn)實中的人物、實驗設(shè)備、自然環(huán)境等進行實時互動與智能反饋。深度浸入的體驗性學習可以有效規(guī)避傳統(tǒng)課堂經(jīng)驗學習的局限性,這是一個經(jīng)驗轉(zhuǎn)化和知識創(chuàng)造的過程。體驗學習主要涵蓋深度體驗、反思觀察、抽象概括和行為運用四個基本階段,包括認知獲取、內(nèi)涵轉(zhuǎn)換、理解獲取和擴展轉(zhuǎn)化四方面的內(nèi)容。深度浸入的體驗性學習是以元宇宙為基礎(chǔ)的,包括反思觀察、抽象概括和行為運用的學習活動。反思觀察是教師、學生和其他參與者,通過元宇宙中的集體創(chuàng)造和具體社會功能進行即時的思辨,使主觀感受和客觀現(xiàn)實相結(jié)合,從而達到“發(fā)散性學習”和“內(nèi)涵轉(zhuǎn)化”。抽象概括是指在職業(yè)教育元宇宙中,通過協(xié)同編輯、智能分析、記錄和預(yù)測等多種功能,學習者或?qū)W習團體可以進行抽象概括、因果解釋或總結(jié)說明。行為應(yīng)用指由職業(yè)教育元宇宙所提供的“自主創(chuàng)新”與“團隊合作創(chuàng)新”,為學生在“假設(shè)驗證”“實踐應(yīng)用”“知識轉(zhuǎn)移”等方面提供支撐。
跨時空的深度協(xié)作發(fā)現(xiàn)式學習是在自在發(fā)現(xiàn)學習理論指導下,通過職業(yè)教育元宇宙為學習者提供學習資源,并通過元宇宙的沉浸體驗、具身社交、集體創(chuàng)作等多種功能,幫助學習者自主思考、自主探索、自主學習。自主探究的學習資源對發(fā)現(xiàn)學習的發(fā)生、發(fā)展及其效果起著至關(guān)重要的作用。以往學習者的學習資源主要是文字、圖片、視頻、失真的虛擬世界、有限的實物等,很難支持學習者進行自主探究和集體探索,存在交互性差、可操作性差、反饋信息缺失、時空跨越性受限、缺乏決策支持等問題。職業(yè)教育的元宇宙將為學生創(chuàng)造群體自由創(chuàng)造、具身社交和虛擬融合等多維度的學習提供多維度支持。在空間和時間上,深入合作的探索學習過程主要分為四個階段:
第一,問題的提出和澄清。職業(yè)教育元宇宙將改變教師向?qū)W生提問的傳統(tǒng)教學模式,為學生設(shè)置一個提出和澄清問題的情境。第二,解決方案的環(huán)境構(gòu)建。職業(yè)教育元宇宙以智能化問題整合的形式,為學生創(chuàng)造一個由良構(gòu)問題到非良構(gòu)問題的可持續(xù)發(fā)展的學習環(huán)境。第三,解決方案的探索。學生必須充分利用元宇宙中對象的可探索性、工具可操控性和整個數(shù)據(jù)生命周期監(jiān)測的能力,不斷探索問題解決方案。第四,解決方案的智能分析與優(yōu)化。學生通過運用大數(shù)據(jù)、人工智能等前沿技術(shù),分析完成解決方案的選擇與優(yōu)化。
虛實融生的協(xié)同知識生成學習是指學生充分發(fā)揮身為元宇宙居民的虛實融生的特性,在虛擬與真實的世界之間任意切換,并在理論與實踐上得到即時的檢驗與完善。在職業(yè)教育元宇宙中,虛實融生的第一階段是增強現(xiàn)實,第二階段是數(shù)字孿生,更高層次的階段則是人的意識的網(wǎng)絡(luò)永生。虛實融生的協(xié)同知識的產(chǎn)生,解決了虛擬環(huán)境與真實學習環(huán)境之間不協(xié)調(diào)的問題,學習者通過虛擬角色隨機進入職業(yè)教育元宇宙來改善問題并提出解決方案。在數(shù)字孿生技術(shù)的支持下,職業(yè)教育元宇宙中的虛擬和現(xiàn)實逐漸相融。教師、學習者、元宇宙的居民都可以通過對現(xiàn)實問題、實驗過程、假設(shè)和問題的解決進行分析和完善,從而實現(xiàn)虛擬和現(xiàn)實的結(jié)合。協(xié)同知識產(chǎn)生的虛實相融,主要由四大部分組成。第一,虛擬學習環(huán)境的建立,是指基于虛擬學習環(huán)境可以發(fā)揮擴展、創(chuàng)造、監(jiān)測等功能,形成虛擬學習環(huán)境和現(xiàn)實學習環(huán)境的聯(lián)動,從而實現(xiàn)虛擬學習空間和現(xiàn)實學習空間的互通。第二,虛擬與現(xiàn)實的跨界問題解決研究,是指元宇宙為教師和學生提供的、關(guān)于虛實交叉問題的方案研究,從而解決由于時空限制造成的課前、課中和課后課堂實踐驗證缺位、深度討論缺失的問題。第三,虛擬與現(xiàn)實的協(xié)作交互驗證,是指利用元宇宙的高保真、實時交互和全生命周期監(jiān)測等功能,交替檢驗關(guān)于虛實空間的研究假設(shè),從而保證知識生成學習的效果和效率。第四,群體智慧生成的知識創(chuàng)造,是指通過網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫,借助學生、教師乃至元宇宙居民等群體的智慧,進行知識協(xié)同合作,從而創(chuàng)新問題解決方案的過程。
職業(yè)教育元宇宙的最終目標是建立與世界平行的社會生態(tài)體系,要達到這一目標,需要統(tǒng)籌規(guī)劃、制訂統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范。首先,職業(yè)教育元宇宙技術(shù)標準必須在全國和全球范圍內(nèi)進行協(xié)商。需要建立國內(nèi)外技術(shù)標準制定機構(gòu)與政府機構(gòu)、職業(yè)院校的合作體系,實現(xiàn)元宇宙系統(tǒng)架構(gòu)、技術(shù)規(guī)程和資料庫共享的標準化。其次,構(gòu)建可持續(xù)的職業(yè)教育元宇宙發(fā)展體系。職業(yè)教育元宇宙建成非旦夕之功,需要循序漸進,無論是教育技術(shù)革新、專業(yè)人員培養(yǎng),還是教學資源儲備,都要求職業(yè)教育元宇宙體系必須具有可鏈接、可拓展及可更新等特征。一個可持續(xù)的元宇宙發(fā)展體系,將在功能模塊化、接口標準化、數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一化等方面得到迅速發(fā)展完善。
要使職業(yè)教育元宇宙實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,必須建立利益相關(guān)方的研發(fā)共同體。首先,要從制度建設(shè)、資金投入、稅收管理等方面對科技企業(yè)進行引導、培育和扶持。其次,建立以政府為主體、職業(yè)院校為主體的科研共同體。構(gòu)建職業(yè)教育元宇宙是一項復(fù)雜的多學科工程,它要求在不同職業(yè)院校、學科群、企業(yè)間建立協(xié)同研究的機制。第三,激勵個人發(fā)展為個性化元宇宙(也就是子元宇宙)。職業(yè)教育元宇宙自身的創(chuàng)造與相容機制,使得子元宇宙的無限創(chuàng)造成為可能,個人將成為子元宇宙或個性元宇宙的創(chuàng)造者。通過科研資金扶持、知識產(chǎn)權(quán)保護等正向激勵手段,可以激勵個人參與創(chuàng)建新的職業(yè)教育子元宇宙,從而在職業(yè)教育元宇宙中獲得成就感和滿足感。
當職業(yè)教育元宇宙真正進入課堂,將會對傳統(tǒng)教學的思維模式產(chǎn)生重大而深遠的影響,因此,有必要對其開展前瞻性探索和研究。第一,充分利用產(chǎn)學研合作項目,加強對職業(yè)教育元宇宙的推廣與資助。第二,鼓勵一線教師和科研工作者在工作中探索職業(yè)教育元宇宙的教學模式與策略,以示范推選、重點資助、政策引領(lǐng)、理論指導等方式促進高水平的職業(yè)教育元宇宙模式或策略研究。第三,通過學術(shù)交流研討,不斷完善職業(yè)教育元宇宙的應(yīng)用教學模式與教學策略,通過舉辦職業(yè)教育元宇宙相關(guān)的主題學術(shù)會議、論壇等,既可以提高社會各界的參與度,又可以為職業(yè)教育元宇宙的應(yīng)用和創(chuàng)新提供一個新的空間。
盡管職業(yè)教育元宇宙為線下職業(yè)教育提供了更多的可能性,但也在無形中給部分基礎(chǔ)設(shè)施較差地區(qū)的學生設(shè)置了學習障礙。第一,職業(yè)教育元宇宙對于算力有著較高的技術(shù)要求,運行現(xiàn)實世界的模擬程序、渲染場景與真實或虛擬人物的互動,都需要規(guī)模浩大的算力開發(fā)作為支撐。第二,大算力意味著高能耗,由此產(chǎn)生的能耗成本會轉(zhuǎn)移給用戶,從而客觀抬高了職業(yè)教育元宇宙的進入門檻。第三,職業(yè)教育元宇宙的程序運行需要高速率和低延遲的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,以完全處理傳感器和用戶之間的交互信息。建議通過政府補貼、校企合作、社會贊助等方式降低職業(yè)教育元宇宙基礎(chǔ)設(shè)施的運維成本,讓職業(yè)教育元宇宙的紅利惠及更多人群。