元宇宙視域下教學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)路徑

侯雪瑤 龍武劍 王幸君 吳凌壹

摘? 要：將元宇宙與教育相結(jié)合可能會(huì)成為新時(shí)代教育信息化的典型特征，以元宇宙視域下研究教學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，是推動(dòng)實(shí)驗(yàn)室教育及管理智慧化、信息化發(fā)展的重要途徑，其應(yīng)用場景包括理工科學(xué)科教育、非正式學(xué)習(xí)情景、實(shí)驗(yàn)室安全教育和創(chuàng)新實(shí)踐空間等。建設(shè)元宇宙實(shí)驗(yàn)室也存在技術(shù)復(fù)雜性、成本高昂、安全與隱私問題、道德倫理與法律問題等難點(diǎn)，需要借助校內(nèi)資源、校企共建、制定詳盡的管理辦法等建設(shè)路徑。建設(shè)元宇宙教學(xué)實(shí)驗(yàn)室是一項(xiàng)具有復(fù)雜性和挑戰(zhàn)性的任務(wù)，既有挑戰(zhàn)也有應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：教育元宇宙；理工科實(shí)驗(yàn)室；教學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)；非正式學(xué)習(xí)情景；實(shí)驗(yàn)室安全教育

中圖分類號(hào)：G640? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-000X（2024）S1-0019-05

Abstract： Combining the metaverse with education has the potential to become a typical characteristic of the new era of educational informationization. Exploring the construction of teaching laboratories from the perspective of the metaverse can serve as an important approach to promote the smart and informationized development of laboratory education and management. The application scenarios of such an approach include science and engineering education， informal learning contexts， laboratory safety education， and innovative practice spaces. However， building metaverse laboratories faces difficulties such as technical complexity， high costs， safety and privacy issues， as well as moral， ethical， and legal issues. To overcome these obstacles， the construction path may rely on utilizing on-campus resources， joint construction with enterprises， and the formulation of detailed management methods. The construction of metaverse teaching laboratories is a complex and challenging task， yet it also holds promising prospects for both challenges and applications.

Keywords： educational metaverse; science and engineering laboratory; construction of teaching laboratories; informal learning situation; laboratory safety education

2021年是元宇宙的元年，人們在現(xiàn)實(shí)生活中的活動(dòng)大范圍地向虛擬世界迸發(fā)，為元宇宙發(fā)展帶來契機(jī)。教育行業(yè)涌出各類在線課堂、在線學(xué)習(xí)辦公軟件，元宇宙與教育的結(jié)合將成為新時(shí)代教育信息化的典型特征，而部分研究學(xué)者認(rèn)為元宇宙在教育領(lǐng)域尚沒有系統(tǒng)規(guī)劃，缺乏系統(tǒng)的教學(xué)理論支撐，元宇宙底層支撐技術(shù)尚有難點(diǎn)，且需警惕資本炒作和綁架教育行業(yè)[1]。目前，我國已有部分院校建立元宇宙實(shí)驗(yàn)室，大多為藝術(shù)類、文旅與傳播等學(xué)科方向的實(shí)驗(yàn)室，如清華大學(xué)與中文在線集團(tuán)共建元宇宙文化實(shí)驗(yàn)室，北京郵電大學(xué)與北京中科深智科技有限公司聯(lián)合建立主攻元宇宙相關(guān)技術(shù)落地的元宇宙聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，香港科技大學(xué)推出首個(gè)數(shù)字雙子校園綜合平臺(tái)。然而，工科及實(shí)驗(yàn)室管理方向的元宇宙實(shí)驗(yàn)室暫未發(fā)現(xiàn)具體使用場景。立足時(shí)代發(fā)展變化，以元宇宙視域下研究實(shí)驗(yàn)室管理建設(shè)路徑，通過調(diào)研元宇宙相關(guān)內(nèi)涵及其底層技術(shù)邏輯，結(jié)合高校實(shí)驗(yàn)室管理特點(diǎn)，分析建設(shè)元宇宙實(shí)驗(yàn)室可能性路徑，從而推動(dòng)實(shí)驗(yàn)室教育及管理智慧化、信息化發(fā)展。

一? 理工科元宇宙實(shí)驗(yàn)室概述

元宇宙的這個(gè)詞是將現(xiàn)實(shí)與虛擬的融合，在虛擬空間中，用戶可以進(jìn)行現(xiàn)實(shí)世界中的各種活動(dòng)[2]。元宇宙不宜稱為新技術(shù)，而是IT新技術(shù)的綜合運(yùn)用。技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，將為元宇宙的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)元宇宙的發(fā)展也會(huì)促進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的迭代升級。

實(shí)驗(yàn)室在高等教育院校中廣泛應(yīng)用于實(shí)踐教學(xué)，元宇宙實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)元素包含底層技術(shù)、操作系統(tǒng)平臺(tái)、硬件設(shè)備以及教研實(shí)驗(yàn)知識(shí)庫，可將元宇宙實(shí)驗(yàn)室看作一個(gè)綜合性系統(tǒng)平臺(tái)。元宇宙與教育在實(shí)驗(yàn)室場景下結(jié)合在部分教學(xué)實(shí)驗(yàn)中具有強(qiáng)力前景，有可能增加合作機(jī)會(huì)，降低建設(shè)成本，提升創(chuàng)新創(chuàng)造能力，并改善獲取資源和專業(yè)知識(shí)的途徑，還可以為學(xué)生提供更具吸引力和互動(dòng)性的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，從而提高學(xué)生的成績與教學(xué)效果。

二? 理工科元宇宙實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用場景

高校目前由于建設(shè)發(fā)展的需求往往具有跨校區(qū)建設(shè)需求，對于部分具有學(xué)科交叉需求的實(shí)驗(yàn)室會(huì)受制于空間距離與時(shí)間分配。處于粵港澳大灣區(qū)的高校，如深圳大學(xué)正籌劃在香港設(shè)置分校區(qū)以促進(jìn)粵港澳大灣區(qū)高等教育合作，未來在深港兩地校區(qū)進(jìn)行行政辦公、教育等方面發(fā)展會(huì)受跨校區(qū)地理距離的影響，而建設(shè)元宇宙校園則在一定程度上加強(qiáng)校區(qū)聯(lián)系，緊密促進(jìn)師生之間的交流，提升行政管理效率。若高校的分校區(qū)有跨省、市的情形，建設(shè)元宇宙實(shí)驗(yàn)室并在實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)活動(dòng)與合作等方面先行進(jìn)行有益探索，則可為未來奠定建設(shè)元宇宙校園的基石。

（一）? 理工科學(xué)科教育

在學(xué)科教育方面，高校的分校區(qū)之間已通過“智慧教室”進(jìn)行課程實(shí)時(shí)同步的鏈接。在理工科領(lǐng)域，部分實(shí)驗(yàn)所需儀器設(shè)備價(jià)格高昂，或者使用的化學(xué)藥品和氣體危險(xiǎn)性大，建設(shè)元宇宙實(shí)驗(yàn)室可代替購買價(jià)格昂貴的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備，借助輕便的技術(shù)設(shè)備即可到達(dá)虛擬實(shí)驗(yàn)室，使學(xué)生身臨其境觀察復(fù)雜實(shí)驗(yàn)中的過程，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作與之互動(dòng)。在涉及到危險(xiǎn)化學(xué)品實(shí)驗(yàn)時(shí)，可使學(xué)生近距離觀察復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)過程，利用VR硬件設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的體驗(yàn)性操作，既避免了初學(xué)者可能遇到的危險(xiǎn)，又能以第一視角沉浸式體驗(yàn)涉及?；返膶?shí)驗(yàn)過程。高校建設(shè)元宇宙實(shí)驗(yàn)室可提供全新的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，幫助學(xué)生們更好地理解和掌握課程內(nèi)容，緩解課堂焦慮，提高溝通能力，豐富學(xué)生的想象力和提升學(xué)生的創(chuàng)造力[3]。

（二）? 非正式學(xué)習(xí)情景

建設(shè)跨越時(shí)間與空間距離的無障礙元宇宙實(shí)驗(yàn)室，使用虛擬人物形象進(jìn)入空間，讓師生可進(jìn)行學(xué)術(shù)交流與溝通。教師在課余時(shí)間保持一定時(shí)間的上線率，當(dāng)學(xué)生遇到問題時(shí)可上線與教師進(jìn)行互動(dòng)。在需要小組討論時(shí)，可進(jìn)入元宇宙實(shí)驗(yàn)室環(huán)境自由組建分組討論區(qū)，無人數(shù)限制，并在一個(gè)完全沉浸式的虛擬環(huán)境中進(jìn)行小組項(xiàng)目協(xié)作，也解決實(shí)際空間容納不足的問題。這對于由于距離或其他因素而無法實(shí)際到場的學(xué)生尤其有用。此外，與傳統(tǒng)的在線學(xué)習(xí)平臺(tái)相比，元宇宙實(shí)驗(yàn)室可以提供更多的互動(dòng)和有趣的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，有可能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果[4]。

（三）? 理工科實(shí)驗(yàn)室安全教育

目前，高校實(shí)驗(yàn)室安全常見培訓(xùn)方式有課程、講座培訓(xùn)、安全知識(shí)競賽等。元宇宙實(shí)驗(yàn)室安全培訓(xùn)可分為虛擬階段、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)階段、混合現(xiàn)實(shí)階段。虛擬階段則是通過渲染動(dòng)畫配合軟件可在移動(dòng)設(shè)備、電腦端進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室安全知識(shí)學(xué)習(xí)、動(dòng)畫場景學(xué)習(xí)，此階段具有空間與時(shí)間不受限的特點(diǎn)，但難以具有動(dòng)手操作的沉浸感；增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)階段則可借助AR技術(shù)手持移動(dòng)設(shè)備在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下進(jìn)行模擬安全事故應(yīng)急培訓(xùn)，此方式具有時(shí)間不受限及真實(shí)場景還原的特點(diǎn)，但難以有沉浸感和動(dòng)手操作的體驗(yàn)感；混合現(xiàn)實(shí)階段則可將元宇宙技術(shù)手段配合硬件設(shè)施可模擬大型火災(zāi)應(yīng)對措施、危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏應(yīng)對措施等需要大量人力物料的環(huán)節(jié)，與實(shí)操真實(shí)危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏應(yīng)急訓(xùn)練對比，此階段不受場地與時(shí)間限制，任何時(shí)間段均可進(jìn)行培訓(xùn)學(xué)習(xí)，且避免了對人體有害的環(huán)節(jié)，可以在虛擬實(shí)驗(yàn)室中自由、安全地操作實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

（四）? 創(chuàng)新實(shí)踐空間

高校元宇宙實(shí)驗(yàn)室為學(xué)生們提供了接觸最新技術(shù)的機(jī)會(huì)，從而有助于提高其技術(shù)水平。元宇宙背景下的虛擬實(shí)驗(yàn)室、3D建模工具、多媒體教材等教育資源可以提高學(xué)生的數(shù)字技能和創(chuàng)造力。還能通過與其他同學(xué)或?qū)I(yè)人士共同協(xié)作完成任務(wù)，提高團(tuán)隊(duì)合作、與他人溝通、協(xié)調(diào)與解決問題的能力。通過元宇宙實(shí)驗(yàn)室建設(shè)過程與實(shí)踐，鼓勵(lì)學(xué)生開發(fā)和測試新技術(shù)和應(yīng)用，使其學(xué)到更多的技能和知識(shí)，增強(qiáng)自己的創(chuàng)新思維和解決問題的能力，并將其應(yīng)用于實(shí)踐，從而更好地適應(yīng)未來的職業(yè)發(fā)展。

（五）? 校企共建實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)

從學(xué)校外部來看，近年來高校各學(xué)院、各學(xué)科與外部企業(yè)聯(lián)合建立各類平臺(tái)，其中平臺(tái)之一為聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，但校企聯(lián)合共建實(shí)驗(yàn)室常見問題為場地不足、線下聯(lián)系緊密度不夠、采購設(shè)備周期長、建設(shè)經(jīng)費(fèi)高昂和實(shí)驗(yàn)室利用率低的問題。在傳播、視覺傳媒、文旅學(xué)科領(lǐng)域均有元宇宙實(shí)驗(yàn)室校企共建的先例，但在工科與理科領(lǐng)域，如物理、化學(xué)、生物學(xué)和工科學(xué)科等，建設(shè)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室需要采購昂貴或?qū)I(yè)的科研設(shè)備，通過校企共同建設(shè)元宇宙實(shí)驗(yàn)室有可能降低建設(shè)與維護(hù)成本，制作或采購虛擬數(shù)字化產(chǎn)品。另外，學(xué)生與研究人員可以在世界各地進(jìn)行科研合作，不受場地與空間的限制，對于無法進(jìn)入實(shí)體實(shí)驗(yàn)室或者需要遠(yuǎn)程工作的科研人員來說，元宇宙實(shí)驗(yàn)室可帶來顯著的合作。在實(shí)驗(yàn)室管理方面，共建實(shí)驗(yàn)室的項(xiàng)目成員用虛擬化身替代，部分虛擬技術(shù)配合現(xiàn)實(shí)技術(shù)在內(nèi)外部進(jìn)行展示或使用，可使校企信息共享和行政辦公更為便捷。

三? 元宇宙實(shí)驗(yàn)室建設(shè)路徑構(gòu)想

（一）? 難點(diǎn)辨析

1? 技術(shù)復(fù)雜

在元宇宙中創(chuàng)建虛擬實(shí)驗(yàn)室具有高度的技術(shù)復(fù)雜性，建設(shè)元宇宙實(shí)驗(yàn)室需要大量的技術(shù)支持和資源。實(shí)驗(yàn)過程需要精心設(shè)計(jì)，需要深入了解實(shí)驗(yàn)室涉及到的實(shí)驗(yàn)過程以及創(chuàng)建虛擬環(huán)境所需的軟件和硬件，才能確保實(shí)驗(yàn)可以準(zhǔn)確進(jìn)行并且結(jié)果有效。元宇宙實(shí)驗(yàn)室的虛擬環(huán)境還需要能夠擴(kuò)展和適應(yīng)不同類型的實(shí)驗(yàn)和研究項(xiàng)目。另外，虛擬世界建模的工作量巨大，以高校校園規(guī)模量建立1∶1的虛擬場景所需耗費(fèi)的時(shí)間長、精力大。

2? 成本高昂

在元宇宙中創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)室成本可能很昂貴，尤其是需要開發(fā)定制軟件和硬件，以及長期項(xiàng)目研究背景下持續(xù)的維護(hù)和升級成本。此外，為需要申請進(jìn)入元宇宙實(shí)驗(yàn)室學(xué)生或科研人員提供訪問權(quán)限也會(huì)產(chǎn)生一定費(fèi)用。元宇宙實(shí)驗(yàn)室需要高水平的技術(shù)團(tuán)隊(duì)和運(yùn)營團(tuán)隊(duì)，包括工程師、設(shè)計(jì)師、策劃師等，這些人才需要具備多項(xiàng)技能，如虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、人工智能、區(qū)塊鏈和互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營等。目前，這些人才的市場供應(yīng)還不足，需要更高的薪資和福利待遇吸引和留住人才，因此，人力成本也高昂。

3? 安全與隱私

與任何虛擬環(huán)境一樣，元宇宙實(shí)驗(yàn)室也會(huì)存在重大的安全和隱私風(fēng)險(xiǎn)。元宇宙實(shí)驗(yàn)室需要保證用戶數(shù)據(jù)和交易的安全，要防止黑客攻擊、數(shù)據(jù)泄露等安全問題。學(xué)生與研究人員在使用系統(tǒng)過程中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)可能需要保護(hù)敏感或機(jī)密數(shù)據(jù)，因此，需要采取強(qiáng)有力的安全措施來確保數(shù)據(jù)不會(huì)受到損害，包括加密、訪問控制和監(jiān)控等措施以檢測和響應(yīng)安全威脅[5]。當(dāng)進(jìn)入元宇宙中的所有人物的感知、情緒和行為均被數(shù)字化記錄與監(jiān)控時(shí)，一定程度上可能會(huì)侵犯到人的隱私權(quán)。

4? 道德倫理和法律風(fēng)險(xiǎn)

在元宇宙實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行研究需考慮道德倫理和法律風(fēng)險(xiǎn)。由于元宇宙實(shí)驗(yàn)室中大多為虛擬資產(chǎn)，研究人員使用數(shù)字資產(chǎn)需要獲得參與者知情同意、明確數(shù)據(jù)所有權(quán)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理辦法，進(jìn)入元宇宙實(shí)驗(yàn)室的人員若沿用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室管理辦法，則約束程度較高，違背了元宇宙實(shí)驗(yàn)室讓師生可以自由地探索的初衷。若管理辦法不嚴(yán)謹(jǐn)，以數(shù)字身份進(jìn)入元宇宙實(shí)驗(yàn)室，則社交關(guān)系會(huì)產(chǎn)生的系列問題，僅靠自身道德水平約束個(gè)人行為和維護(hù)公共秩序。對于涉及國際合作的實(shí)驗(yàn)室，還需要考慮文化和社會(huì)因素。

（二）? 建設(shè)路徑

1? 建設(shè)元宇宙實(shí)驗(yàn)室融入教學(xué)

充分使用校內(nèi)資源協(xié)助解決建設(shè)元宇宙技術(shù)復(fù)雜性與成本高昂的問題。一方面，利用好高?，F(xiàn)有的建模資源，例如，高校部分學(xué)院或職能部門在建設(shè)智慧校園或信息化校園平臺(tái)時(shí)，已建立過學(xué)校虛擬3D場景畫面，現(xiàn)有的建模資源可直接利用；另一方面，校內(nèi)可開設(shè)元宇宙建設(shè)教學(xué)課程，將課程分為理論知識(shí)講授與實(shí)際操作兩部分，學(xué)生在學(xué)習(xí)完基礎(chǔ)知識(shí)理論后，實(shí)際操作環(huán)節(jié)進(jìn)行三維實(shí)景建模，協(xié)助構(gòu)建元宇宙實(shí)驗(yàn)室的人、物、場景的3D模型，打造開放式創(chuàng)新平臺(tái)，邀請選課學(xué)生作為開發(fā)者共同推動(dòng)元宇宙實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，這不僅能夠降低建設(shè)成本，還能夠促進(jìn)開放式創(chuàng)新，增強(qiáng)元宇宙實(shí)驗(yàn)室的競爭力。在元宇宙實(shí)驗(yàn)室模型搭建完成后將學(xué)生名單作為創(chuàng)造人列于場景中，吸引學(xué)生積極參與學(xué)習(xí)元宇宙相關(guān)知識(shí)，同時(shí)，也能真實(shí)參與到建設(shè)元宇宙實(shí)驗(yàn)室的過程。

2? 校企共建與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

建設(shè)元宇宙實(shí)驗(yàn)室需要高昂資金成本，需要高校、科技公司、政策制定者和其他利益相關(guān)者之間的合作。高?？沙浞纸W(xué)校之間的聯(lián)系，并在社會(huì)上進(jìn)行共建意向征集，動(dòng)員校友企業(yè)、科技公司共同出資建設(shè)。將建設(shè)元宇宙實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目分步驟進(jìn)行，可鼓勵(lì)校企或其他利益相關(guān)者共同申報(bào)項(xiàng)目，逐步建設(shè)元宇宙實(shí)驗(yàn)室。

元宇宙實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)不一定需要大量的物理空間和設(shè)備，在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)過程中，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)室規(guī)劃是一個(gè)重要的手段。通過科學(xué)合理的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，可以最大限度地節(jié)約實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成本。在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，使用場景在不破壞現(xiàn)有的運(yùn)行體制背景下，可嘗試將已有的資源融入到元宇宙場景中，例如，已申報(bào)過的線上課程、虛擬實(shí)驗(yàn)課等，將已有的課程信息采用新形式盤活舊資源。在舉辦實(shí)驗(yàn)室在舉辦學(xué)術(shù)活動(dòng)時(shí)，可不局限于線上直播會(huì)議的形式，將學(xué)術(shù)會(huì)議的場景融入元宇宙中，設(shè)置更多的社交互動(dòng)功能與交互操作模式，用虛擬人物代替會(huì)議頭像賬號(hào)，更加具有沉浸式參與感。采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)元宇宙內(nèi)容的構(gòu)建和測試，可一定程度上降低建設(shè)成本。

3? 制定元宇宙實(shí)驗(yàn)室管理辦法

在制定元宇宙實(shí)驗(yàn)室管理使用辦法的過程中，需要充分考慮元宇宙實(shí)驗(yàn)室與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室不同的特點(diǎn)。元宇宙實(shí)驗(yàn)室任務(wù)類型多元化，虛擬世界建設(shè)、虛擬產(chǎn)品研發(fā)和虛擬交互體驗(yàn)等方面均需要考慮，因此，需要更為靈活和普適性的管理方式。元宇宙實(shí)驗(yàn)室運(yùn)維需要多樣化技術(shù)支持，包括虛擬技術(shù)、云計(jì)算、人工智能等方面[2]，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室主要需要的技術(shù)支持是實(shí)驗(yàn)相關(guān)的儀器設(shè)備，但元宇宙實(shí)驗(yàn)室需要具備廣泛的技術(shù)儲(chǔ)備和技術(shù)能力。元宇宙實(shí)驗(yàn)室在管理人才需求方面類型相對多元化，管理人才需要具備不同領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)和技能。同時(shí)，管理使用辦法的制定是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程，需要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、優(yōu)化管理，以不斷提高管理水平。因此，元宇宙實(shí)驗(yàn)室的管理辦法需要更為全面、靈活和開放，具備更廣泛的技術(shù)儲(chǔ)備、更全面的技術(shù)人才管理。

元宇宙視域下實(shí)驗(yàn)室建設(shè)路徑構(gòu)想如圖1所示。

四? 建設(shè)元宇宙實(shí)驗(yàn)室的挑戰(zhàn)與展望

（一）? 元宇宙實(shí)驗(yàn)室挑戰(zhàn)

1? 技術(shù)挑戰(zhàn)

元宇宙實(shí)驗(yàn)室建設(shè)需要強(qiáng)大的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)?；A(chǔ)建設(shè)包括通信網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算、新的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，對網(wǎng)絡(luò)和算力要求極高，建設(shè)元宇宙實(shí)驗(yàn)室需要將現(xiàn)有的校園環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)一步提升，耗費(fèi)資源量極大。在技術(shù)層面，元宇宙需要在世界建立一套完整的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，以達(dá)到互聯(lián)互通的目的。目前，應(yīng)用場景開發(fā)層面參與門檻較低，積極參與可能性高，但VR頭盔、智能眼鏡、電子皮膚和腦機(jī)接口等硬件發(fā)展還處于瓶頸期，需要強(qiáng)大的技術(shù)集成手段[6]。

2? 互操作性挑戰(zhàn)

元宇宙仍處于早期階段，硬件和軟件兼容性、通信協(xié)議、數(shù)據(jù)格式和標(biāo)準(zhǔn)、可伸縮性和性能方面都具有挑戰(zhàn)。硬件和軟件兼容性問題是由于目前不同的公司正在開發(fā)許多不同的平臺(tái)和技術(shù)，用戶使用的硬件設(shè)備與軟件應(yīng)用程序也有不同的技術(shù)規(guī)格和操作系統(tǒng)，通信協(xié)議在使用不同系統(tǒng)時(shí)可能不兼容，從而導(dǎo)致通信故障和數(shù)據(jù)丟失。另外，在不同的虛擬環(huán)境和系統(tǒng)下使用不同的數(shù)據(jù)格式和標(biāo)準(zhǔn)來存儲(chǔ)和交換數(shù)據(jù)可能會(huì)產(chǎn)生互操作性問題，這些平臺(tái)間上述割裂狀態(tài)無法輕易實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。最后，元宇宙實(shí)驗(yàn)室建設(shè)時(shí)必須考慮能夠處理大量的流量，支持大量用戶高質(zhì)量的實(shí)時(shí)交互體驗(yàn)，需要可擴(kuò)展的架構(gòu)確保低延遲和高性能水平。

3? 謹(jǐn)防資本炒作教育

在探討元宇宙在教育領(lǐng)域的應(yīng)用時(shí)，需要注意資本炒作元宇宙概念和綁架教育行業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)。建設(shè)元宇宙需要耗費(fèi)大量的資源和精力，因此，需要依靠外部力量的共同建設(shè)，但同時(shí)必須保護(hù)學(xué)校的知識(shí)產(chǎn)權(quán)和保障學(xué)生人才培養(yǎng)的效果，不能為了產(chǎn)生噱頭而粗制濫造建設(shè)和一味地僅追隨新趨勢與新技術(shù)，違背了教育的初衷[7]。目前，教育元宇宙平臺(tái)各自為陣，容易被資本和少數(shù)技術(shù)實(shí)力強(qiáng)大的公司力量所壟斷和綁架。同時(shí)，目前國內(nèi)對于元宇宙應(yīng)用尚未達(dá)成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)與評估機(jī)制。

4? 避免產(chǎn)生數(shù)字教育鴻溝

元宇宙實(shí)驗(yàn)室建設(shè)需要數(shù)字技術(shù)和資源支持，這可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)字教育鴻溝的存在，偏遠(yuǎn)地區(qū)或教育資源匱乏的學(xué)校難以購置頭戴式顯示器、手柄和高性能計(jì)算機(jī)而無法使學(xué)生享受元宇宙的完整體驗(yàn)。一方面，由于元宇宙涉及到多種數(shù)字技術(shù)，如虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、人工智能等，需要掌握相應(yīng)的技術(shù)知識(shí)和技能，這也可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)字教育鴻溝的存在。另一方面，元宇宙實(shí)驗(yàn)室可以為不同人群提供高質(zhì)量、實(shí)時(shí)的數(shù)字教育資源和教學(xué)內(nèi)容，也可以提供互動(dòng)式的學(xué)習(xí)體驗(yàn)和社交互動(dòng)，以促進(jìn)學(xué)習(xí)和知識(shí)共享，從這個(gè)角度來看，元宇宙本身并不會(huì)直接造成數(shù)字教育鴻溝。但是需要注意在建設(shè)和使用過程中避免加劇數(shù)字教育鴻溝，同時(shí)，加強(qiáng)監(jiān)管和保護(hù)，確保數(shù)字化教育資源和機(jī)會(huì)的公平分配和利用。

5? 教育效果尚未定性

元宇宙實(shí)驗(yàn)室能夠增加人際互動(dòng)效果，使參與者的精力高度集中于角色扮演與元宇宙的強(qiáng)交互性，部分自控力較差的使用者可能將其僅當(dāng)作游戲來進(jìn)行探索，難以達(dá)到教育目的。由于元宇宙在教育領(lǐng)域的發(fā)展時(shí)間較短，技術(shù)綜合性強(qiáng)，因此，我們?nèi)狈﹃P(guān)于元宇宙與教育結(jié)合的理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，也缺乏評估辦法來判斷元宇宙與教育結(jié)合的圖景是否能達(dá)到預(yù)計(jì)效果。

（二）? 建設(shè)元宇宙實(shí)驗(yàn)室展望

元宇宙實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用不僅局限于教育領(lǐng)域，還能為娛樂、醫(yī)療等領(lǐng)域提供更加高效和便捷的解決方案，從而提高社會(huì)的生產(chǎn)力和生活質(zhì)量。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能等技術(shù)的不斷進(jìn)步，元宇宙實(shí)驗(yàn)室將會(huì)變得更加智能化和人性化?？傮w而言，元宇宙實(shí)驗(yàn)室的虛實(shí)結(jié)合、數(shù)字智能等特點(diǎn)為教育提供了新的視角，具有廣闊的應(yīng)用前景和社會(huì)價(jià)值，并可以補(bǔ)充現(xiàn)有的教育短板。然而，建設(shè)元宇宙實(shí)驗(yàn)室具有復(fù)雜性和挑戰(zhàn)性，需要大量的投資和專業(yè)知識(shí)才能成功實(shí)施。因此，教育工作者應(yīng)該始終保持謹(jǐn)慎態(tài)度，教育工作者還應(yīng)當(dāng)時(shí)刻保持謹(jǐn)慎態(tài)度，不忘教育初心。

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