元宇宙賦能教育的應(yīng)用領(lǐng)域與技術(shù)基礎(chǔ)

●楊俊生 李月玲

1992年，美國作家尼爾·斯蒂芬森在其科幻小說《雪崩》中首次提出“元宇宙”的概念。在此書中，作者將“元宇宙”描述為“電腦將這片天地描繪在他的目鏡上，將聲音送入他的耳機(jī)中”[1]的一種虛擬世界。自此，“元宇宙”概念進(jìn)入人們的視野。2021年，F(xiàn)acebook(臉書)將公司改為Meta(元宇宙，Metaverse的簡寫)，并對(duì)元宇宙部門增加投資達(dá)百億美元。Mate公司的這一行為引起計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)行業(yè)的轟動(dòng)，使“元宇宙”成為新世紀(jì)計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)熱門課題。學(xué)術(shù)界以Facebook這個(gè)標(biāo)志性事件為起點(diǎn)將2021年確定為“元宇宙”元年。于是，“元宇宙”真正進(jìn)入學(xué)術(shù)研究視野，成為不同學(xué)科的研究熱點(diǎn)。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展使得元宇宙的構(gòu)建開始落地。元宇宙是一個(gè)充滿未知和挑戰(zhàn)的領(lǐng)域，也是一個(gè)充滿機(jī)遇和想象的領(lǐng)域。只有不斷探索、創(chuàng)新、發(fā)展，才能夠讓元宇宙真正成為人類社會(huì)的一部分，為人們帶來更多福利和價(jià)值。元宇宙的出現(xiàn)給人們帶來更加豐富的虛擬體驗(yàn)，特別是對(duì)教育發(fā)展將產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

一、元宇宙的本質(zhì)

要想探討元宇宙對(duì)教育的影響，必須從不同學(xué)科對(duì)元宇宙進(jìn)行深入分析，才能從多維視角反映出元宇宙的真實(shí)面貌，才能把握元宇宙的本質(zhì)。

(一)哲學(xué)視角——元宇宙的思想之源

哲學(xué)對(duì)元宇宙的研究主要是對(duì)其本質(zhì)的追問。楊愛華認(rèn)為，元宇宙的哲學(xué)思想之源泉是“遠(yuǎn)古神話中的理想世界”“古希臘哲學(xué)中的理想世界”“普特南的‘缽中之腦’”[2]。安維復(fù)從“元宇宙”概念入手，得出“元宇宙是現(xiàn)實(shí)世界的鏡像，這種鏡像世界是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的反映或仿真，這就要求我們正確處理現(xiàn)實(shí)世界與它的鏡像世界的本原與派生的關(guān)系，本真與仿真的關(guān)系，‘原本’和 ‘摹本’的關(guān)系”[3]。張曦認(rèn)為，當(dāng)前的元宇宙是一種“工業(yè)元宇宙”，是“一個(gè)遙遠(yuǎn)的科技愿景，是高速通信、超級(jí)計(jì)算、腦機(jī)鏈接、區(qū)塊鏈、仿真生物學(xué)等多門類新興科學(xué)知識(shí)在未來得到極大發(fā)展后才可能出現(xiàn)的一個(gè)工業(yè)技術(shù)現(xiàn)象”[4]。

平行宇宙是元宇宙建構(gòu)的底層邏輯。在真實(shí)世界的基礎(chǔ)上構(gòu)建一種虛擬世界，二者之間建立一種極度相似的環(huán)境，并可達(dá)到某些真實(shí)世界的替代功能。平行世界在先秦哲學(xué)中已經(jīng)以寓言神話的形式出現(xiàn)，莊子在《逍遙游》中以超乎現(xiàn)實(shí)的想象構(gòu)建一種對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的映射，顯現(xiàn)出元宇宙的雛形。柏拉圖的“洞穴隱喻”展現(xiàn)出來的現(xiàn)實(shí)世界與影子世界，處于影子世界的囚徒最終不相信真實(shí)世界的存在，認(rèn)為影子世界才是真實(shí)世界。柏拉圖對(duì)現(xiàn)實(shí)世界與影子世界的“洞穴隱喻”是西方哲學(xué)對(duì)元宇宙思考的源頭。馬克思對(duì)物質(zhì)與意識(shí)進(jìn)行科學(xué)分析，形成物質(zhì)世界與意識(shí)世界的辯證統(tǒng)一的觀點(diǎn)。馬克思主義提出物質(zhì)第一性，意識(shí)第二性，物質(zhì)決定意識(shí)，意識(shí)的能動(dòng)性又會(huì)對(duì)物質(zhì)產(chǎn)生反作用的觀點(diǎn)。從本質(zhì)上而言，物質(zhì)世界與意識(shí)世界二者之間是本體與映射的關(guān)系，為元宇宙奠定了堅(jiān)實(shí)的哲學(xué)基礎(chǔ)。宇宙哲學(xué)的研究在逐步突破人們對(duì)現(xiàn)有宇宙的認(rèn)知，特別是對(duì)平行宇宙的探討，對(duì)人類生存宇宙之外的宇宙進(jìn)行思辨性分析，從三維空間到多維空間，認(rèn)為人類生存的宇宙不過是多重平行宇宙其中之一。[5]宇宙哲學(xué)對(duì)平行宇宙的闡釋為元宇宙提供了更為開闊的探索視界。

(二)技術(shù)科學(xué)視角——元宇宙的技術(shù)之基

在技術(shù)科學(xué)視角下，元宇宙是一個(gè)分布式的虛擬空間，它可以讓用戶在一個(gè)虛擬環(huán)境中進(jìn)行虛擬交流和創(chuàng)作。其核心技術(shù)是基于區(qū)塊鏈的分布式賬本技術(shù)，能夠記錄和存儲(chǔ)各種虛擬資產(chǎn)，并且可以讓用戶在空間中創(chuàng)造自己的虛擬世界。元宇宙是一個(gè)虛擬空間，它結(jié)合了虛擬現(xiàn)實(shí)、游戲、社交媒體和商業(yè)等技術(shù)，為用戶提供一個(gè)可以自由創(chuàng)造、交流和互動(dòng)的空間。元宇宙允許用戶在虛擬世界中創(chuàng)造出自己的角色，并與其他用戶進(jìn)行交流。

元宇宙是以現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展為基礎(chǔ)，以人的意識(shí)世界為依托，在現(xiàn)實(shí)世界與虛擬世界之間建立起來的虛實(shí)結(jié)合的世界。鄭剛認(rèn)為，元宇宙以“區(qū)塊鏈技術(shù)、交互技術(shù)、電子游戲技術(shù)、人工智能技術(shù)、智能網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”[6]為其重點(diǎn)技術(shù)支撐。馬化騰認(rèn)為，元宇宙本質(zhì)是全真互聯(lián)網(wǎng)，在元宇宙內(nèi)用戶將實(shí)現(xiàn)更為真實(shí)的體驗(yàn)。[7]阿里巴巴的譚平認(rèn)為，元宇宙的本質(zhì)是新一代互聯(lián)網(wǎng)，其基本的技術(shù)支撐為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(VR)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)(AR)。[8]寧煥生認(rèn)為，元宇宙是一種更為廣義的網(wǎng)絡(luò)，是在物聯(lián)網(wǎng)與各空間進(jìn)行深度融合之上而構(gòu)建起的網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)能為空間的統(tǒng)一。[9]總體來看，元宇宙在技術(shù)的本質(zhì)上就是一種網(wǎng)絡(luò)，在此范疇下將網(wǎng)絡(luò)功能最大化、最優(yōu)化、人性化，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)科學(xué)的突破程度決定元宇宙發(fā)展的高度。

(三)社會(huì)學(xué)視角——元宇宙的應(yīng)用之域

元宇宙由許多虛擬世界組成，是一種分布式的虛擬空間，虛擬空間之間可以互相連接。這種虛擬空間的出現(xiàn)，將改變?nèi)藗兊纳鐣?huì)形態(tài)，并給社會(huì)帶來許多新的可能性。

從社會(huì)學(xué)的角度看，元宇宙可以被視為一個(gè)新的社會(huì)空間，它將改變?nèi)藗兊纳鐣?huì)交往形式以及人們對(duì)社會(huì)的認(rèn)知。元宇宙能夠改變?nèi)藗兊纳鐣?huì)角色，使人們擁有更多自由，擁有更多虛實(shí)結(jié)合的社會(huì)身份，從而更好地發(fā)揮自身的潛力。元宇宙還可以改變社會(huì)結(jié)構(gòu)，使社會(huì)更加開放、靈活，從而促進(jìn)社會(huì)的發(fā)展。

1962年，梅棹忠夫在《信息產(chǎn)業(yè)論》中提出“情報(bào)(信息)社會(huì)”的概念，在此著作中梅棹忠夫預(yù)見了信息技術(shù)的發(fā)展對(duì)現(xiàn)實(shí)社會(huì)結(jié)構(gòu)、功能、運(yùn)行規(guī)則的改變。[10]元宇宙是基于信息產(chǎn)業(yè)高度發(fā)展所建構(gòu)的，必然會(huì)對(duì)社會(huì)關(guān)系產(chǎn)生深刻影響。喻國明等人認(rèn)為，元宇宙的發(fā)展對(duì)整個(gè)社會(huì)形態(tài)的影響，表現(xiàn)在對(duì)社會(huì)形態(tài)的再組織化。[11]但是，元宇宙建構(gòu)的虛擬空間與現(xiàn)實(shí)世界之間就如函數(shù)曲線與數(shù)軸之間的關(guān)系，是一種無限接近但永遠(yuǎn)不可能完全重合的關(guān)系。因此，元宇宙在現(xiàn)有技術(shù)條件下，最大限度地做到對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的虛擬拓展，是對(duì)現(xiàn)實(shí)身份的數(shù)字符號(hào)化，但尚不能達(dá)到對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的完整克隆化。

Roblox公司提出元宇宙八大基本特征是身份、社交、沉浸感、低延遲、多元化、隨時(shí)隨地、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和文明。元宇宙在技術(shù)上的可實(shí)現(xiàn)性，對(duì)社會(huì)生活的影響不僅停留在對(duì)生產(chǎn)力的改變，而且是在生產(chǎn)力改變基礎(chǔ)上形成的生產(chǎn)關(guān)系的改變。元宇宙對(duì)生產(chǎn)關(guān)系的改變，不僅影響人們生活與生產(chǎn)層面，而且觸及人的精神層面。元宇宙是通過虛實(shí)結(jié)合建構(gòu)起的社會(huì)關(guān)系，在此社會(huì)關(guān)系中必然存在一整套社會(huì)運(yùn)行系統(tǒng)與運(yùn)行規(guī)則，甚至這種規(guī)則會(huì)強(qiáng)有力的反作用于整個(gè)與之相聯(lián)系的現(xiàn)實(shí)社會(huì)?！拔阌怪靡?，元宇宙對(duì)傳統(tǒng)‘虛擬現(xiàn)實(shí)’的升級(jí)或新的‘現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)’將對(duì)教育、娛樂、醫(yī)療、軍事、社交等領(lǐng)域具有積極作用?！盵12]

二、元宇宙賦能教育的應(yīng)用領(lǐng)域

元宇宙賦能教育的意義在于打破了傳統(tǒng)教育的時(shí)空限制。傳統(tǒng)教育學(xué)生必須親自到學(xué)校上課，教育者只能在特定教室中進(jìn)行教學(xué)，師生之間必須在傳統(tǒng)教室場(chǎng)域內(nèi)進(jìn)行互動(dòng)。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，元宇宙可以為教育者與受教育者提供一個(gè)虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境，使得他們可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)進(jìn)行學(xué)習(xí)。元宇宙對(duì)教育賦能大大提高了教育的靈活性、擬真實(shí)性與教學(xué)效率。從應(yīng)用范疇而言，元宇宙賦能教育的五大領(lǐng)域是虛擬課堂的建構(gòu)、增強(qiáng)教育現(xiàn)實(shí)、虛擬實(shí)驗(yàn)、分布式學(xué)習(xí)與游戲化學(xué)習(xí)。

(一)虛擬課堂的建構(gòu)

虛擬課堂在元宇宙中是一種全新的教育方式，它利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，讓學(xué)生可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)進(jìn)行學(xué)習(xí)。虛擬課堂的優(yōu)勢(shì)在于可以提供多種虛擬學(xué)習(xí)體驗(yàn)，如虛擬演示、虛擬實(shí)驗(yàn)室、虛擬實(shí)訓(xùn)等，讓學(xué)生更好地理解課程內(nèi)容。此外，虛擬課堂也支持多人協(xié)作，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中交流和學(xué)習(xí)，有助于增強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力和溝通技巧。虛擬課堂的應(yīng)用范圍非常廣泛，可以應(yīng)用于各種教育領(lǐng)域，包括學(xué)校教育、職業(yè)培訓(xùn)、企業(yè)培訓(xùn)等。虛擬課堂的出現(xiàn)，不僅提供了更加便利的學(xué)習(xí)方式，而且為教育行業(yè)帶來更多機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

虛擬課堂可以讓學(xué)生在虛擬空間中體驗(yàn)課堂，而不用擔(dān)心距離或者其他問題。教師設(shè)計(jì)一個(gè)虛擬課堂，確定學(xué)生和教師在其中的角色，使用元宇宙中的3D建筑和空間布局來創(chuàng)建一個(gè)真實(shí)的課堂環(huán)境。為了更好地管理虛擬課堂，教師利用元宇宙中的權(quán)限管理系統(tǒng)，對(duì)學(xué)生用戶和教師用戶進(jìn)行角色分配，以實(shí)現(xiàn)安全性和可控性。在元宇宙中，創(chuàng)建一個(gè)教師用戶，該用戶管理虛擬課堂的內(nèi)容，如教學(xué)計(jì)劃、作業(yè)、測(cè)驗(yàn)等。學(xué)生用戶加入虛擬課堂，參與課堂活動(dòng)，如討論和小組活動(dòng)等。在元宇宙中，教師還可以利用聊天室、虛擬白板、視頻會(huì)議等工具，為虛擬課堂提供更多的互動(dòng)功能。

(二)增強(qiáng)教育現(xiàn)實(shí)

AR通過將虛擬內(nèi)容與現(xiàn)實(shí)世界相結(jié)合，創(chuàng)造出更加豐富和沉浸式的體驗(yàn)。AR通過智能設(shè)備，如智能手機(jī)、平板電腦、智能眼鏡等，將虛擬圖像、聲音、視頻等信息疊加到現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中，使用戶通過感覺通道接受場(chǎng)景中的信息，并使自己與虛擬內(nèi)容互動(dòng)。這種技術(shù)可以應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，如教育、娛樂、醫(yī)療、建筑等，為用戶提供更加生動(dòng)、直觀和實(shí)用的體驗(yàn)。AR的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，為未來的數(shù)字化世界帶來更加廣闊的發(fā)展空間和無限可能性。

元宇宙是一種虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，它可以讓用戶在其中創(chuàng)建和參與虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)。將元宇宙與AR結(jié)合，能為教育提供更多可能性，為學(xué)生提供一個(gè)更加接近真實(shí)的學(xué)習(xí)環(huán)境，在此場(chǎng)域下，學(xué)生能更好地理解知識(shí)，提高學(xué)習(xí)效率。在元宇宙建構(gòu)的虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)環(huán)境中，元宇宙與AR可以應(yīng)用于教學(xué)的重要環(huán)節(jié)與關(guān)鍵方面。如，元宇宙可以建立虛擬實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生們?cè)谔摂M實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行擬真性實(shí)驗(yàn)，而無需真實(shí)的實(shí)驗(yàn)室。AR讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中更好地理解現(xiàn)象，并能夠更深入地探索實(shí)驗(yàn)結(jié)果。除加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)之外，元宇宙與AR還可以建構(gòu)增強(qiáng)課堂、增強(qiáng)實(shí)習(xí)以及增強(qiáng)導(dǎo)師功能。其基本原理與加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)基本相似，即元宇宙形成一種與教學(xué)高度吻合、并不受現(xiàn)實(shí)條件局限的虛擬環(huán)境，學(xué)生可以在此環(huán)境中進(jìn)行相應(yīng)知識(shí)、技能的學(xué)習(xí)與訓(xùn)練，AR有利于學(xué)生更好地把握需要掌握的內(nèi)容。

(三)虛擬實(shí)驗(yàn)

元宇宙用于教育中的虛擬實(shí)驗(yàn)，能為學(xué)生提供一個(gè)多維度的學(xué)習(xí)環(huán)境。元宇宙可以提供多種現(xiàn)實(shí)中不存在的虛擬實(shí)驗(yàn)工具，學(xué)生可以在近似于真實(shí)環(huán)境的虛擬實(shí)驗(yàn)中反復(fù)模擬實(shí)驗(yàn)的過程，特別是對(duì)一些危險(xiǎn)性高、實(shí)驗(yàn)環(huán)境要求苛刻、實(shí)驗(yàn)損耗極大的實(shí)驗(yàn)而言，元宇宙建構(gòu)的虛擬實(shí)驗(yàn)完全可以克服真實(shí)實(shí)驗(yàn)存在的一切弊端。更難能可貴的是，元宇宙虛擬實(shí)驗(yàn)可以反復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，直到達(dá)到最理想的結(jié)果。學(xué)生可根據(jù)虛擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析與推理，使其更好地理解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生體驗(yàn)到實(shí)驗(yàn)的過程而不用擔(dān)心實(shí)驗(yàn)可能帶來的危險(xiǎn)與損耗，使其更加輕松地掌握知識(shí)。

另外，元宇宙可以按照實(shí)驗(yàn)進(jìn)程進(jìn)行分析提供虛擬實(shí)驗(yàn)報(bào)告，使學(xué)生依據(jù)虛擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果所提供的實(shí)驗(yàn)報(bào)告更好地理解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，從而為進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)驗(yàn)提供參考。元宇宙還可以提供虛擬實(shí)驗(yàn)演示，把虛擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果用動(dòng)畫的形式展示出來，使學(xué)生更好地理解實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容。

(四)分布式學(xué)習(xí)

分布式學(xué)習(xí)是一種機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，它將學(xué)習(xí)任務(wù)分散到多個(gè)機(jī)器上，并利用多臺(tái)機(jī)器中的全部計(jì)算資源優(yōu)化學(xué)習(xí)過程。元宇宙將分布式學(xué)習(xí)進(jìn)一步優(yōu)化，使用全部學(xué)習(xí)資源并將其精華加以整理歸納提供給學(xué)習(xí)者，讓學(xué)生跨越時(shí)空的限制，更加便捷地參與到學(xué)習(xí)中，更好地利用資源。

元宇宙使用分布式學(xué)習(xí)和分布式部署過程支持大規(guī)模機(jī)器學(xué)習(xí)任務(wù)，其基本過程是：先將任務(wù)訓(xùn)練數(shù)據(jù)分割成若干個(gè)塊，然后將每個(gè)塊分別發(fā)送到不同的機(jī)器上進(jìn)行處理，最后將結(jié)果歸入一個(gè)機(jī)器上，用于最終計(jì)算結(jié)果的匯總。這個(gè)過程允許機(jī)器間相互通信，共享結(jié)果，以盡可能有效地實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的數(shù)據(jù)處理。首先，元宇宙通過異步分布式架構(gòu)，在元宇宙中的運(yùn)算單元之間傳遞增量數(shù)據(jù)和參數(shù)更新，使用Map—Reduce算法(一種用于大規(guī)模數(shù)據(jù)集的并行運(yùn)算編程模型)并行處理數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)分布式參數(shù)優(yōu)化。其次，元宇宙通過消息傳遞的架構(gòu)，在元宇宙中的多個(gè)運(yùn)算單元使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的消息傳遞方式，進(jìn)行參數(shù)傳輸和交換，協(xié)作計(jì)算。最后，元宇宙采用邊界條件協(xié)議在元宇宙中設(shè)定邊界條件，使多個(gè)遠(yuǎn)端計(jì)算節(jié)點(diǎn)可以以一致的方式進(jìn)行分布式學(xué)習(xí)，并使用優(yōu)化算法訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)分布式學(xué)習(xí)的效果。

(五)游戲化學(xué)習(xí)

游戲化學(xué)習(xí)是一種建立在元宇宙技術(shù)基礎(chǔ)之上，以游戲元素為媒介的學(xué)習(xí)方法。它將實(shí)時(shí)3D環(huán)境和游戲元素相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)一種全景化的學(xué)習(xí)方式。游戲化學(xué)習(xí)可以將學(xué)習(xí)內(nèi)容聯(lián)系實(shí)際，更容易引起學(xué)習(xí)者的興趣，從而促進(jìn)他們深入學(xué)習(xí)。游戲化學(xué)習(xí)可以讓學(xué)生更輕松地掌握知識(shí)，提高學(xué)習(xí)效果。

元宇宙的游戲化學(xué)習(xí)可以大致分為四個(gè)方面：其一，開發(fā)虛擬世界，設(shè)計(jì)規(guī)則、角色和任務(wù)，讓學(xué)生在游戲的角色扮演中完成學(xué)習(xí)任務(wù)，提升學(xué)習(xí)樂趣。其二，以游戲驅(qū)動(dòng)任務(wù)動(dòng)機(jī)，利用虛擬社交網(wǎng)絡(luò)、競(jìng)爭及優(yōu)化任務(wù)組織形式，讓所學(xué)內(nèi)容變得生動(dòng)有趣。其三，虛擬空間的沉浸式學(xué)習(xí)，通過改變虛擬世界的元素，避免單調(diào)情境引起的學(xué)習(xí)疲勞，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)意識(shí)和學(xué)習(xí)興趣。其四，在游戲中進(jìn)行學(xué)習(xí)總結(jié)，元宇宙定期對(duì)學(xué)生游戲?qū)W習(xí)過程中的成就、技能、知識(shí)、態(tài)度等進(jìn)行跟蹤和總結(jié)，為學(xué)生提供系統(tǒng)性反饋，并通過學(xué)習(xí)總結(jié)讓游戲樂趣與學(xué)習(xí)內(nèi)容結(jié)合的更為緊密。

三、元宇宙賦能教育的技術(shù)基礎(chǔ)

元宇宙構(gòu)建的虛實(shí)結(jié)合的系統(tǒng)為教育提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支持，能夠使教育的時(shí)空最大限度的拓展。元宇宙賦能教育可以打造“一站式”的互聯(lián)網(wǎng)教育生態(tài)，實(shí)現(xiàn)教育資源的有效整合與優(yōu)化，全面提升教育資源的利用效率，擴(kuò)展教育服務(wù)的覆蓋范圍，實(shí)現(xiàn)教育服務(wù)的智慧化和普惠化，真正實(shí)現(xiàn)教育資源的共享和利用。元宇宙是一個(gè)基于區(qū)塊鏈技術(shù)的虛擬世界，旨在為教師與學(xué)生提供一個(gè)安全、可信賴的虛擬空間，可以使教師與學(xué)生安全地進(jìn)行自我情境創(chuàng)設(shè)、社交活動(dòng)。楊愛華認(rèn)為：“元宇宙的技術(shù)支撐是以腦機(jī)接口技術(shù)、人工智能技術(shù)為基石，數(shù)字孿生技術(shù)、電子游戲技術(shù)、區(qū)塊鏈技術(shù)等為核心的諸多相關(guān)技術(shù)共同組成的技術(shù)群建構(gòu)起來的。”[13]元宇宙賦能教育是以建構(gòu)完整的技術(shù)支撐為基礎(chǔ)，以特定的技術(shù)邏輯加以運(yùn)行。

(一)智能合約

智能合約是一種可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序，能在不受任何第三方影響的情況下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)執(zhí)行。元宇宙是一個(gè)去中心化的數(shù)字資產(chǎn)及身份管理平臺(tái)，旨在構(gòu)建一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字資產(chǎn)、身份及數(shù)字合同的去中心化的虛實(shí)結(jié)合的空間。元宇宙智能合約是一種可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)執(zhí)行的智能合約，滿足多方需要，實(shí)現(xiàn)多方協(xié)議的自動(dòng)執(zhí)行，幫助用戶安全地進(jìn)行財(cái)務(wù)交易和社交活動(dòng)。元宇宙智能合約的技術(shù)基礎(chǔ)是由智能合約基礎(chǔ)架構(gòu)、智能合約編程語言、智能合約編譯器、智能合約部署器以及智能合約監(jiān)視器構(gòu)成。智能合約采用 Solidity 語言(一種智能合約高級(jí)語言)進(jìn)行編程，通過Truffle(針對(duì)基于以太坊的Solidity語言的一套開發(fā)框架) 編譯器將程序編譯為可以在元宇宙區(qū)塊鏈上運(yùn)行的代碼，智能合約部署器將編譯后的智能合約部署到元宇宙區(qū)塊鏈上，以實(shí)現(xiàn)多方協(xié)議的自動(dòng)執(zhí)行。智能合約監(jiān)視器實(shí)時(shí)監(jiān)視智能合約的運(yùn)行情況，可以實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)智能合約的異常情況，并進(jìn)行及時(shí)處理。

元宇宙智能合約賦能教育，在師生之間可以以代幣形式加以運(yùn)行，從而激勵(lì)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為。在虛實(shí)結(jié)合的元宇宙教育環(huán)境下，智能合約可以應(yīng)用于創(chuàng)建學(xué)生證書和成績記錄、構(gòu)建虛擬教室和學(xué)習(xí)資源、形成教育評(píng)估和反饋、提升學(xué)生管理和安全等方面。

(二)數(shù)字身份

數(shù)字身份是一種可以讓用戶在元宇宙中安全地進(jìn)行財(cái)務(wù)交易和社交活動(dòng)的機(jī)制，幫助用戶確保自己的財(cái)務(wù)和社交活動(dòng)的安全性。數(shù)字身份進(jìn)一步拓展虛擬世界的功能，實(shí)現(xiàn)社會(huì)資本的轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)新的經(jīng)濟(jì)模式。元宇宙提供一種全新的虛擬經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，允許用戶使用數(shù)字貨幣進(jìn)行交易，并可創(chuàng)建和發(fā)行數(shù)字資產(chǎn)。它依靠安全的、契約性的智能合約系統(tǒng)建立起復(fù)雜的、基于區(qū)塊鏈的社會(huì)關(guān)系，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)社會(huì)資本的轉(zhuǎn)移。元宇宙的數(shù)字身份還可以提供一種全新的應(yīng)用程序開發(fā)平臺(tái)，讓開發(fā)者創(chuàng)建和發(fā)布自己的應(yīng)用程序以及提供一種新的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理。元宇宙將用戶的數(shù)字身份和虛擬資產(chǎn)連接起來，支持多種虛擬貨幣交易以及多種虛擬貨幣的跨鏈交易。

元宇宙數(shù)字身份在教育中發(fā)揮重要作用，學(xué)生身份認(rèn)證、學(xué)生檔案管理、虛擬教學(xué)與實(shí)驗(yàn)以及師生、生生交流都可以應(yīng)用。如，教師在虛擬課堂中使用元宇宙數(shù)字身份進(jìn)行學(xué)生身份認(rèn)證，確保只有合法的學(xué)生可以進(jìn)入教室參加課程。

(三)資產(chǎn)橋接

資產(chǎn)橋接是一種讓用戶在元宇宙中安全地進(jìn)行財(cái)務(wù)交易和社交活動(dòng)的機(jī)制，它可以幫助用戶將實(shí)體資產(chǎn)轉(zhuǎn)換為數(shù)字資產(chǎn)。橋接技術(shù)使用智能合約技術(shù)、多鏈技術(shù)與可信賴的橋接技術(shù)，使元宇宙與其他區(qū)塊鏈之間創(chuàng)建起可信賴的橋梁，用戶能夠在不同區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行資產(chǎn)轉(zhuǎn)移，而無需擔(dān)心資產(chǎn)被篡改或者被其他人盜取，確保用戶在不同區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行資產(chǎn)轉(zhuǎn)移時(shí)的安全性和可靠性。

元宇宙資產(chǎn)橋接在教育中發(fā)揮重要作用，可以為學(xué)生提供更加互動(dòng)和有趣的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。如，學(xué)生可以使用元宇宙中的資產(chǎn)模擬實(shí)驗(yàn)室設(shè)備和實(shí)驗(yàn)試劑，并通過使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬實(shí)驗(yàn)室環(huán)境；可以通過元宇宙中的資產(chǎn)橋接參觀世界各地的博物館、歷史遺跡和其他文化場(chǎng)所，讓學(xué)生更深入地了解不同文化和歷史。此外，元宇宙資產(chǎn)橋接還可以為教育提供更加豐富、有趣的互動(dòng)學(xué)習(xí)體驗(yàn)，幫助學(xué)生更好地理解課程內(nèi)容，并將其應(yīng)用到實(shí)際情境中。

(四)公證機(jī)構(gòu)

元宇宙是一個(gè)開源的公共區(qū)塊鏈，它為社會(huì)組織實(shí)現(xiàn)了一個(gè)公共公證系統(tǒng)和一個(gè)自治的治理模型。公證機(jī)構(gòu)是一種可在元宇宙上實(shí)現(xiàn)安全認(rèn)證的機(jī)制，可以幫助用戶安全地進(jìn)行財(cái)務(wù)交易和社交活動(dòng)，旨在為用戶提供一種安全、高效、低成本的方式注冊(cè)和轉(zhuǎn)移數(shù)字資產(chǎn)，并創(chuàng)建和交易數(shù)字身份以及自主治理的社會(huì)組織模式，允許用戶在區(qū)塊鏈上注冊(cè)數(shù)字資產(chǎn)、數(shù)字身份和智能合同。元宇宙的自治治理模型允許用戶創(chuàng)建和管理自己的社會(huì)組織，在智能合約和數(shù)字身份的幫助下建立一個(gè)安全、透明和高效的公證機(jī)構(gòu)。元宇宙還為元資產(chǎn)提供了一個(gè)分散化的交換工具，允許用戶在不需要第三方中介的情況下安全地交易數(shù)字資產(chǎn)。

在教育中，元宇宙的公證機(jī)構(gòu)可以建立以代幣形式的教學(xué)平臺(tái)，師生能在虛擬環(huán)境中參加課程，并以代幣對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)或處罰。元宇宙公證機(jī)構(gòu)作為一個(gè)可信的平臺(tái)可用于學(xué)歷認(rèn)證，其方法是學(xué)生將學(xué)歷證書上傳到元宇宙，通過公證機(jī)構(gòu)驗(yàn)證其真實(shí)性。在學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)束之后，用人單位可以通過網(wǎng)絡(luò)確定學(xué)生的學(xué)業(yè)資格，查尋公證機(jī)構(gòu)出具的學(xué)生相關(guān)技能與知識(shí)的學(xué)習(xí)證明。

(五)智能資產(chǎn)

智能資產(chǎn)是一種可以實(shí)現(xiàn)安全認(rèn)證的機(jī)制，幫助用戶安全地進(jìn)行財(cái)務(wù)交易和社交活動(dòng)，也可以幫助用戶實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)的自動(dòng)管理和自動(dòng)交易。元宇宙智能資產(chǎn)是一種基于區(qū)塊鏈技術(shù)的虛擬資產(chǎn)，它可用于衡量虛擬世界中的財(cái)富，這些財(cái)富可以用于交換物品或服務(wù)。元宇宙采用加密技術(shù)和雙重認(rèn)證系統(tǒng)，防止非法訪問和濫用以確保資產(chǎn)的安全性和可靠性；采用可追溯的區(qū)塊鏈技術(shù)，以便能夠追蹤資產(chǎn)的流動(dòng)情況，幫助用戶更好地了解資產(chǎn)的來源和流向；采用定期檢查和更新系統(tǒng)，以確保資產(chǎn)的可信任性。因此，元宇宙使用可靠的區(qū)塊鏈技術(shù)，使其資產(chǎn)具有安全性、可靠性、可追溯性與可信任性。

從資本角度來審視元宇宙智能資產(chǎn)在教育中的作用，元宇宙可以構(gòu)建虛擬的教學(xué)環(huán)境，如虛擬實(shí)驗(yàn)室、虛擬實(shí)景教學(xué)、虛擬實(shí)習(xí)等，既可以接近真實(shí)要求，又可以最大限度控制教學(xué)成本。同時(shí)，在教學(xué)中教師以智能資產(chǎn)對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行獎(jiǎng)懲，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

四、結(jié)語

元宇宙是一種虛擬宇宙，它是一個(gè)由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的虛擬空間，其中可以容納用戶虛擬角色以及他們的虛擬物品，可以讓用戶在其中進(jìn)行社交活動(dòng)、分享信息、娛樂、學(xué)習(xí)和創(chuàng)造。從哲學(xué)的視角來看，元宇宙是一種新的認(rèn)知空間，它可以讓用戶在其中自由地表達(dá)自我，自由地探索自己，自由地創(chuàng)造自我，從而獲得新的認(rèn)知體驗(yàn)。從技術(shù)科學(xué)的視角來看，元宇宙是一個(gè)復(fù)雜的技術(shù)系統(tǒng)，它需要各種各樣的技術(shù)才能構(gòu)建出來，如計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)、圖形處理技術(shù)以及其他各種技術(shù)。從社會(huì)學(xué)的視角來看，元宇宙可以讓用戶在其中發(fā)展新的社會(huì)角色進(jìn)行社會(huì)活動(dòng)、社交交流、分享信息，形成新的社會(huì)關(guān)系，從而影響社會(huì)發(fā)展。

元宇宙基于區(qū)塊鏈技術(shù)的身份識(shí)別，可以讓學(xué)生和教師在虛擬世界中進(jìn)行身份認(rèn)證，從而確保教育信息的安全性和完整性；利用多媒體和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)讓學(xué)生和教師在虛擬世界中進(jìn)行互動(dòng)；利用智能合約技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生成績的收集和管理，以及對(duì)學(xué)習(xí)過程的記錄和管理；通過數(shù)據(jù)分析技術(shù)，收集學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，有效地指導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)程，輔助教師進(jìn)行教學(xué)管理。元宇宙是一個(gè)虛擬的網(wǎng)絡(luò)空間，可以為教育提供更加全面、有效的學(xué)習(xí)環(huán)境，使教育獲得更多可能性，如跨越時(shí)空的虛擬實(shí)踐、社交學(xué)習(xí)等。只有對(duì)元宇宙在哲學(xué)、技術(shù)科學(xué)以及社會(huì)學(xué)上的全面認(rèn)知，才能從根本上分析清楚元宇宙賦能教育的技術(shù)邏輯。

總之，從元宇宙的運(yùn)行現(xiàn)實(shí)而言，元宇宙是系統(tǒng)性的整體。元宇宙賦能教育有一整套完整的技術(shù)，并遵循不同于現(xiàn)實(shí)教育的技術(shù)邏輯，元宇宙對(duì)教育的作用是以整體系統(tǒng)的形式加以賦能。