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教育元宇宙須與現(xiàn)實(shí)無縫融合

2023年10月31日08:37 | 來源:光明日?qǐng)?bào)
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原標(biāo)題:教育元宇宙須與現(xiàn)實(shí)無縫融合

當(dāng)今世界,科技進(jìn)步日新月異,互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等現(xiàn)代信息技術(shù)深刻改變著人類的思維與學(xué)習(xí)方式。如何因應(yīng)信息技術(shù)的發(fā)展,推動(dòng)教育變革和創(chuàng)新,建設(shè)“人人皆學(xué)、處處能學(xué)、時(shí)時(shí)可學(xué)”的學(xué)習(xí)型社會(huì),是人類共同面臨的重大課題。黨的二十大將“推進(jìn)教育數(shù)字化”寫進(jìn)報(bào)告,提出“推進(jìn)教育數(shù)字化,建設(shè)全民終身學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)型社會(huì)、學(xué)習(xí)型大國”,標(biāo)志著推進(jìn)教育數(shù)字化已成為全黨全國普遍共識(shí)和重要戰(zhàn)略性目標(biāo)。對(duì)此,本版圍繞教育元宇宙這一教育技術(shù)新興領(lǐng)域展開討論,邀請(qǐng)專家學(xué)者共同求解。

“元宇宙”這一概念,自問世以來便吸睛無數(shù)。

近日,工信部、教育部等五部門聯(lián)合印發(fā)《元宇宙產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃(2023-2025年)》,其中強(qiáng)調(diào),“推進(jìn)構(gòu)建虛擬教室、虛擬實(shí)驗(yàn)室等教育教學(xué)環(huán)境,鼓勵(lì)通過平臺(tái)共享虛擬仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)資源,擴(kuò)大優(yōu)質(zhì)教育資源覆蓋面”。作為最重要的應(yīng)用領(lǐng)域之一,教育元宇宙正加速發(fā)展,逐漸走進(jìn)更多人的視野。

什么是教育元宇宙?專家介紹,它是元宇宙在教育領(lǐng)域的應(yīng)用,即在利用元宇宙技術(shù)創(chuàng)建的、虛實(shí)融合的場(chǎng)景下進(jìn)行教育活動(dòng),具有“沉浸體驗(yàn)、網(wǎng)絡(luò)社交、群體創(chuàng)造、虛實(shí)共生”等主要特征。

目前,教育元宇宙有哪些應(yīng)用,成效如何?其發(fā)展還面臨哪些難題?

教育元宇宙,前沿應(yīng)用有哪些

由工業(yè)和信息化部人才交流中心主辦的2023年全國仿真創(chuàng)新應(yīng)用大賽即將迎來決賽。該中心相關(guān)負(fù)責(zé)人表示,此賽事秉承產(chǎn)教融合、產(chǎn)才融合的思路,以賽促學(xué)、以賽促研、以賽促用,從產(chǎn)業(yè)鏈的上下游出發(fā),助力我國仿真產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展!按筚悶橐I(lǐng)未來科技發(fā)展的前沿科學(xué)問題、工程技術(shù)難題和產(chǎn)業(yè)技術(shù)問題提供了‘仿真答案’,仿真技術(shù)不僅能應(yīng)用于數(shù)字化教學(xué),還可在醫(yī)學(xué)、化工等領(lǐng)域扮演重要角色!

除此以外,教育元宇宙還有哪些前沿應(yīng)用?

首都師范大學(xué)教育學(xué)院教育技術(shù)研究所副所長劉菁介紹,學(xué)界將教育元宇宙系統(tǒng)架構(gòu)劃分為基礎(chǔ)設(shè)施層、運(yùn)行平臺(tái)層、規(guī)則機(jī)制層和模式應(yīng)用層。教育元宇宙的運(yùn)用與發(fā)展主要體現(xiàn)在模式應(yīng)用層——以虛擬現(xiàn)實(shí)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)為支撐,與教育教學(xué)環(huán)境深度融合,為師生提供虛擬仿真、XR教學(xué)、智慧教學(xué)等具體場(chǎng)景。

“比如教育部建設(shè)的國家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程共享平臺(tái),目前已有3514個(gè)實(shí)驗(yàn)中心,涵蓋了各學(xué)科領(lǐng)域的大學(xué)實(shí)驗(yàn)課程。智慧教學(xué)場(chǎng)景體現(xiàn)為:在傳統(tǒng)教室基礎(chǔ)上加裝電子白板、平板電腦、門禁系統(tǒng)等一系列智能終端設(shè)備的智慧教室;擁有大量數(shù)字化、智能化裝備,能更好滿足學(xué)生學(xué)習(xí)需求、提升實(shí)驗(yàn)效率的智慧實(shí)驗(yàn)室。管理平臺(tái)則有中國科學(xué)院大學(xué)研究設(shè)計(jì)并搭建的‘基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的綜合能源微網(wǎng)能量管理平臺(tái)’等!彼e例說。

沉浸式情景體驗(yàn)學(xué)習(xí),效果如何

華東師范大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院、上海智能教育研究院教授許鑫長期研究元宇宙在教育領(lǐng)域的應(yīng)用。他發(fā)現(xiàn),元宇宙不僅能給學(xué)生提供在傳統(tǒng)教學(xué)中難以獲得的身臨其境的體驗(yàn),更強(qiáng)烈地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,還具有節(jié)省成本和可重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)。“教育元宇宙通過共享虛擬仿真實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)資源,進(jìn)一步做大優(yōu)質(zhì)教育資源‘蛋糕’,提升了教育普及性和公平性!

不過,所有的學(xué)習(xí)都適用元宇宙技術(shù)嗎?為深入探究此問題,許鑫團(tuán)隊(duì)最近進(jìn)行了一項(xiàng)隨機(jī)實(shí)驗(yàn),比較151名國內(nèi)本科生使用VR解剖學(xué)學(xué)習(xí)模塊與傳統(tǒng)視頻教學(xué)的效果差異!皩(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,VR組在學(xué)習(xí)眼球生理結(jié)構(gòu)知識(shí)方面的表現(xiàn)略遜于視頻組。與傳統(tǒng)教學(xué)方法相比,目前已有的沉浸式學(xué)習(xí)資源并不一定能有效促進(jìn)復(fù)雜知識(shí)的獲取。VR模擬所需的互動(dòng)性可能會(huì)增加學(xué)生的額外認(rèn)知負(fù)擔(dān),反而抑制了某些學(xué)生的學(xué)習(xí)效果!

“在前期調(diào)研中,我們還發(fā)現(xiàn)國外也有類似的案例報(bào)告。與傳統(tǒng)課堂相比,‘元宇宙+英語’并沒有顯著提高學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)。一些學(xué)生甚至反饋,元宇宙學(xué)習(xí)增加了更多的操作步驟!痹S鑫補(bǔ)充道。

因此,他建議:“教育工作者應(yīng)考慮到不同學(xué)科特點(diǎn),評(píng)估哪些知識(shí)內(nèi)容適合采用VR呈現(xiàn),哪些不太適合。例如,在醫(yī)學(xué)解剖學(xué)等需要大量視覺信息記憶的學(xué)科中,VR技術(shù)無疑具有顯著優(yōu)勢(shì)。然而,對(duì)于需要語言和邏輯思維的學(xué)科,VR的實(shí)際效果還有待進(jìn)一步驗(yàn)證。”

許鑫表示:“在構(gòu)建教育元宇宙過程中,不僅需要重視軟硬件基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),還應(yīng)關(guān)注學(xué)習(xí)者認(rèn)知發(fā)展水平、認(rèn)知習(xí)慣等因素。在制作教育元宇宙教學(xué)資源時(shí),必須全面統(tǒng)籌規(guī)劃,充分考慮新技術(shù)環(huán)境的特性以及各個(gè)學(xué)科的特點(diǎn)等!

劉菁認(rèn)為,目前我國教育元宇宙的建設(shè),通常由不同的開發(fā)者、教育機(jī)構(gòu)和公司進(jìn)行,缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和指導(dǎo)。并且,支持元宇宙建設(shè)的現(xiàn)實(shí)技術(shù)條件還不完善,一些底層技術(shù)不夠成熟。許多虛擬環(huán)境僅僅是數(shù)字化模擬,缺乏真正的互動(dòng)性和教學(xué)策略。另外,與傳統(tǒng)教師培訓(xùn)相比,針對(duì)教育元宇宙教學(xué)應(yīng)用的培訓(xùn)難度較高,目前主要以企業(yè)的技術(shù)使用培訓(xùn)為主,結(jié)合一線實(shí)際教學(xué)的培訓(xùn)師資、培訓(xùn)課程及相關(guān)資源、培訓(xùn)環(huán)境極為缺乏。

劉菁注意到,2021—2022年間,我國學(xué)者開始積極探索如何推動(dòng)教育元宇宙落地,但在短短一年時(shí)間內(nèi),話題就從基礎(chǔ)設(shè)備建設(shè)、技術(shù)研發(fā),拓展到了思政教育、圖書館教育等應(yīng)用研究領(lǐng)域,教育元宇宙研究范疇出現(xiàn)泛化趨勢(shì)。“元宇宙是一個(gè)新興領(lǐng)域,如果盲目研發(fā)教育元宇宙相關(guān)技術(shù)與課程,可能會(huì)浪費(fèi)既有教育資源,同時(shí)束縛教育元宇宙發(fā)展的想象力!

劉菁建議,要把教育元宇宙融入教育信息化的長遠(yuǎn)規(guī)劃和頂層設(shè)計(jì)中,為教育元宇宙健康有序及可持續(xù)發(fā)展提供政策指導(dǎo)。還要以教育新基建推動(dòng)教育元宇宙發(fā)展,將其納入教育數(shù)字化戰(zhàn)略行動(dòng)方案,加快推進(jìn)教育專網(wǎng)建設(shè),推動(dòng)5G、VR、AR、人工智能、區(qū)塊鏈等技術(shù)發(fā)展。

學(xué)習(xí)體驗(yàn)更豐富且個(gè)性化,何以實(shí)現(xiàn)

教育元宇宙,將走向何處?

許鑫表示,在未來,教育元宇宙將成為全球教育合作中不可或缺的一環(huán)。“例如,有研究將美國、韓國和日本學(xué)生置于元宇宙學(xué)習(xí)空間中,通過安裝傳感器和多語言翻譯轉(zhuǎn)換器等技術(shù)設(shè)備,實(shí)現(xiàn)了學(xué)生在跨地區(qū)、跨語言環(huán)境下的互動(dòng)學(xué)習(xí),并取得了良好的教學(xué)效果!

他認(rèn)為,教育元宇宙還將為促進(jìn)教育培訓(xùn)與學(xué)術(shù)交流研討提供全新場(chǎng)域!芭e例來說,2021年,在第29屆亞洲心臟和胸外科學(xué)會(huì)線上會(huì)議中,來自世界各地的200名參會(huì)者通過頭戴式VR設(shè)備參與了手術(shù)培訓(xùn)。參會(huì)者紛紛表示,自己仿佛身臨其境地觀看了整個(gè)手術(shù)過程。隨著教育元宇宙相關(guān)技術(shù)的不斷成熟,全球范圍內(nèi)的教育數(shù)字化聯(lián)動(dòng)將以更豐富的形式展現(xiàn)!

劉菁認(rèn)為,以教育元宇宙為依托的虛擬實(shí)驗(yàn)室、虛擬教研、沉浸式情景體驗(yàn)學(xué)習(xí)等領(lǐng)域均有較好的發(fā)展前景,能夠?yàn)閷W(xué)生和職場(chǎng)人士提供更加豐富且個(gè)性化的學(xué)習(xí)體驗(yàn),為終身學(xué)習(xí)提供更好的環(huán)境和平臺(tái)。目前,元宇宙發(fā)展正處于數(shù)字孿生階段,隨著其不斷發(fā)展,教育元宇宙還將經(jīng)歷虛實(shí)互構(gòu)與虛實(shí)共生階段。

“如在虛實(shí)互構(gòu)階段,教育元宇宙將與教育數(shù)字化深度融合。更廣泛的AR和VR教育應(yīng)用與傳統(tǒng)課堂相結(jié)合,為學(xué)生提供沉浸式學(xué)習(xí)體驗(yàn),并支持個(gè)性化學(xué)習(xí),使學(xué)生能夠訪問個(gè)性化的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境,根據(jù)自身興趣和學(xué)習(xí)需求選擇課程和活動(dòng)。在虛實(shí)共生階段,虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境將與現(xiàn)實(shí)教育更加無縫融合,學(xué)習(xí)變得更綜合和全面。此外,全球教育合作也將進(jìn)一步加強(qiáng),學(xué)生可以在不同國家和地區(qū)進(jìn)行虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境中的交流與合作!眲⑤颊f。

(記者 楊颯)

(責(zé)編:李昉、李依環(huán))

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