行业动态

随着工业4.0时代的到来，元界作为一种新兴概念和前沿技术引起了广泛关注。元界在教育中的应用有望克服当前在线学习的局限，提高学生的学习自主意识和主动性。虚拟现实、增强现实等扩展现实技术是连接虚拟世界与人们生活的载体，已应用于不同的教学场景。元界可以为当前教育过渡到新的元教育模式搭建桥梁；有望通过在线社交和非正式学习实现教育转型；人们需要采用积极的混合教学法来促进智能深度学习。

一、元界

元界不是一个孤立的技术，它是一个生态系统中的众多技术之一，例如云计算、高速网络、机器人技术、3D 打印、大数据、人工智能、纳米技术和物联网。这些技术标志着工业4.0时代的转变，与第四次工业革命密切相关，实现了自动化和智能制造流程和设备，对就业和经济产生了影响。新一代的学习者和教师需要具备适当的能力，现有劳动力需要在终身学习框架内进行大规模的新技能学习（）和技能提升（）。随着元界和扩展现实（ , XR）的应用，工业4.0时代的教育将大大提升。

以个人电脑、互联网和移动设备为代表的第三次计算技术创新浪潮it技术支持，带来了交互交流、教与学、商务交流的巨大变化，深刻改变了人们的生活。第四波带来了很多新技术，比如XR。 XR 是一个总称，包括一系列技术，如虚拟现实 (VR)、增强现实 (AR)、混合现实 (MR) 和投影信息的电子数字环境，人们可以处于完全数字化或部分数字化的状态环境 观察和行动。通过现实-虚拟连续体 [1] (-) 可以更好地理解上述技术。如图1所示，图片左侧为真实环境，右侧逐渐进入混合现实。人们可以通过手持设备或头戴式设备在物理环境中投射信息。最右边是一个完全虚拟的环境，也就是虚拟现实。 ，这是一个完全独立于物理世界的环境。

图 1 现实-虚拟连续体

作者曾对元界提出了一个学术定义：元界是一种融合了物理现实和数字虚拟的可感知社会环境[2]。它是一个由社交化和网络化的沉浸式环境组成的互联网络。 ，让用户实时交流。如果要向非学术人士解释元宇宙，也可以说：元宇宙是后现实（Post）或虚拟宇宙，因为元节的英文“”由两个词组成：“元”和“ ”。 “meta”是一个希腊词，意思是“之后”，“”意思是宇宙。由于它是三维空间内的网络，我们也可以将元界称为三维网络（3D）或空间网络（Place）。

元界是一种新兴的技术和平台，但其哲学根源可以追溯到公元前 4 世纪。柏拉图在共和国中的“洞穴寓言”有助于理解人类思维与虚拟现实的关系。 “元宇宙”的概念是由尼尔斯蒂芬森在他 1992 年的科幻小说雪崩中创造的。十多年前，人们一直在努力将元宇宙从概念变为现实。在初始阶段，通过连接多个虚拟世界，人们可以在虚拟空间之间穿梭，就像浏览不同的网页一样。正如世界经济论坛所指出的那样，元宇宙并不是全新的，但它仍然具有强大的影响力。

世界经济论坛提出了关于元宇宙的七个关键主题：数字传输 ()、技术障碍 ()、沉浸式叙事 ()、生活游戏化 (The of Life)、健康益处和风险 (和风险)、沉浸式媒体和艺术，制作、制作和购买的新方法。这一切对人们意味着什么？图2是作者为元界制作的思维导图[3]。下面将根据现有研究和案例讨论元界的原则、道德挑战和可供性。

图2元界思维导图

首先是原则。 Tony 的元宇宙七定律 [4] 概述了元宇宙的特征： 首先，元宇宙是独一无二的；第二，元宇宙属于所有人；第三，没有人可以控制元宇宙；第四，元节是开放的；第五，元界与硬件无关；第六，元界是一个网络；第七，元宇宙是互联网。元界是互联网的一种表现形式，它是一个网络，它是开放的，它是跨硬件的，它为所有人所有，而不是一个实体，也不受一个公司控制。当然，元界的内部类似于互联网的内部，是可封闭的，人们可以在封闭的虚拟空间中经营公司、进行学术活动或做其他事情。

第二个是元宇宙面临的道德和伦理困境，尤其是在分析数据时。为此，作者提出了增强现实学习分析伦理框架[5]。该框架包括一个数据分析器，可以分析三种类型的数据：技术、教学和心理。该框架还提供了一些保障措施来确保元节。该操作不违反道德和伦理规范。

我们还对伦理问题进行了分析，并将其分为四类：身体健康、心理健康、伦理问题和数据隐私，每一类都包含多个子问题 [6] 。尤其是数据隐私中的信息隐私问题对所有人来说都非常重要。进入元界后，由于VR、AR、MR等技术在日常生活中的频繁使用，人们的数字足迹将显着增加。这意味着该系统将收集更多的个人数据，包括人们的感受、心率、运动、注视等，这些数据可以用于生物心理测量。通过对个人情感信息的捕捉，系统将能够预测个人未来的行为，同时也存在算法偏差的风险。因此，应该在数据隐私安全问题上开展国际合作，以解决用户的担忧。

第三，虚拟世界应该可供所有人访问。 ( ) 提出了 的七个标准（参见图 3））。元界应该把人性放在第一位，应该让所有人都可以访问和平等，应该能够实现教育。元界还应该考虑安全、隐私和健康问题。我相信这个标准整合了元宇宙中的关键原则。

图 3 宇宙的七大标准

二、元界与教育转型

(一）教育与虚拟世界的联系

将 应用于教育的原因之一是当前广泛使用的基于 Web 的系统的固有局限性。因为是二维平面，人只能以小图像的形式出现，所以在使用的时候自我认知度低，还容易出现“Zoom疲劳”（Zoomit技术支持，过度参与导致的疲劳现象在视频会议中）。 ）。在学习管理环境中，这意味着学习者处于不同的空间，学习是被动的，在课程学习过程中容易分心，无法自由表达自己的情绪。

图4是2021年11月的一次3D线上会议。屏幕上有很多泪流满面的表情，是学员们在课程结束时表达的不情愿。在这种情况下，可能很少有学生不希望课程结束，因为这种体验非常愉快，而这正是虚拟世界可以做的。

图 4 学生在 3D 会议中用表情符号表达悲伤

(二）智能学习的意义

智慧教育应该让人们不断获得持久而难忘的知识，并进行有意义的深度学习。有意义的深度学习包括六个阶段：一是吸引注意力，二是产生兴趣，三是激发动机，四是引导参与，五是实际应用，六是激活情绪[7] 第一，教师可以利用美观的视觉图像和有趣的文字来吸引学生的注意力，激发他们的兴趣；其次，教师可以通过展示课程对学生的意义来培养学生的学习动机；最后，教师应该鼓励学生发现自己喜欢和想做的事情，并为学生提供他们可以持续参与的动手项目或模拟任务。上述所有环节都旨在唤醒学生的积极情绪，学生的深度参与有助于进一步加深对所学知识的印象。

VR 技术已经开始应用于教育领域。以工业4.0时代相关应用为例，学生使用VR学习焊接和操作挖掘机。这些原本枯燥无味的工作，在学生眼中可能会变得精彩有趣。这就是为什么我们不能低估 VR 在教育中的作用。影响的重要原因。

通过对如何在社交VR环境中实现有意义的深度学习的系统文献回顾，我们提出了一个混合模型[8]（见图5）。该模型具有学习者、学习设计和实现以及技术在学习者层面，情绪的重要性又可见一斑，学习者对虚拟现实环境总体感觉如何？无聊吗？兴奋吗？这些都是关键问题。除了掌握基本的教育理论和技能，教师还应该组织个人或小组的学习任务，建立学习社区。同时，整个学习过程也应该有技术的支持。如果以上三个方面配合得当，那么就会产生有意义的深度学习。

图 5 社交 VR 环境中有意义的深度在线学习混合模型

我们还研究了沉浸式 VR ( ) 在 K-12 和高等教育中的应用，以了解教学设计策略和技术的现状 [9]。研究发现，体验策略和模拟技术应用最为广泛。

VR适用于以下教学和学习场景：一是VR可用于学习高风险知识和技能，如学习驾驶飞机； VR可以用于知识，比如观察人体内部结构，观察细胞，穿越时空体验过去的文明；第三，一些学习项目可能很昂贵，比如让全班参观热带森林，这在这种情况下也是合适的。使用虚拟现实技术；第四，当学习的内容有违直觉时，也可以使用 VR，例如让人们体验和应对灾难。

除了VR，AR技术在教育领域也有着广阔的应用前景。使用AR技术后，不仅教育工作者可以制作和开发内容，学生也可以成为制作人。对 STEM 教育中支持 AR 的教学方法的系统评价 [10] 提出了一种支持 AR 的 STEM 教育分类法，该分类法可以推广到支持元节的教育。第一层是可视化，即人们用AR来展示和观察；第二层是在可视化的基础上添加()，对应的教学方法是基于活动观察；第三层是增加合作活动，采用的方法是合作发现学习和项目学习；第四层是沉浸式和体验式，教学方式是合作模拟和体验式解题；第五层是自主生产，主要采用活动式项目教学。方法，学生创建自己的项目。在不同的层次，学生扮演着不同的角色。从第一级开始，学生是内容的被动消费者，然后依次成为演员、探索者、学徒，最后成为主动的生产者，进行自主生产和创作。

(三）设计并实施元界驱动的智慧教育

人们一直在使用激发动力的方法 ( ) 来设计课程，使用有趣的设计、游戏化和严肃的游戏（游戏，不是为了娱乐，而是为了应用）来组织和优化学习的元世界。作者提出了一种VR支持的远程趣味学习模型TANC[11]。模型主要有四个维度，第一个是主题，比如科幻等；二是具体活动（如选型、沟通、测试等），三是关系到整个项目的叙述，最后的技术支持也是必不可少的。我们可以用元宇宙讲故事，教育节目“从现在到现代”（From the to the）利用数字多媒体让学生沉浸在书籍的历史中[12]。我们也可以用有趣的设计让课程更有趣。例如，作者的一个创新MOOCs（Open，MOOC）使用了3D虚拟世界技术，实现了30%的MOOC完成率[13]。在游戏化方面，作者在英国某大学[14]的环境中开设了人工智能课程，应用了VR并取得了巨大的成功。在严肃游戏方面，作者在一门网络安全研究生课程中设计并实现了两款迷你严肃游戏，提高了课程对学生的吸引力[15]。最后，介绍了基于VR的数字教育密室逃脱，让学生围绕主题完成相应的任务，解开谜题，达到学习效果。例如，我们为生物（酶）设计了一个 VR 密室逃脱项目，学生可以通过应用相关知识来解决 VR 中的互动谜题[16]。对于教育工作者，“K-12 学校教师的 VR 和 AR 在线专业发展”[17] 指导 K-12 教育工作者将 VR 和 AR 应用到课堂教学中。

三、总结

元界可以为当前教育向新元教育 (Meta-) 模式的转变搭建桥梁，并彻底改变在线教育。这种新的元界远程教育模式可以让人们在在线 3D 世界中拥有更丰富的体验。目前，在线学习的效果不如传统的线下教学，而元界可以通过远程呈现（一种让人们实时远程出现在某处的虚拟现实）来帮助解决这个问题，借助虚拟人物的肢体动作和面部表情，人们可以像在传统课堂中一样有效地参与学习。此外，虚拟世界中虚拟与现实之间模糊的界限将导致各种混合教学方法 ( ) 有助于生成可以长期存储的知识并实现有意义的深度学习。

参考资料：

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关于作者： ( )，希腊帕特雷大学自然科学学院教授，​​希腊开放大学人文学院教授

译者简介：卢家宇、蔡荣珍，上海外国语大学国际教育学院研究生

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