随着工业4.0时代的到来，元宇宙作为一种新兴概念与前沿科技受到广泛关注。元宇宙在教育中的应用有望克服目前在线学习的局限性，提升学生学习的自我感知度和主动性。虚拟现实、增强现实等扩展现实技术是元宇宙与人们生活连接的载体，已在不同的教与学场景中得到应用。元宇宙可以为当前教育向新型的元教育模式转型搭建桥梁；通过在线社交联系和开展非正式学习，有望实现教育转型；人们需采用积极的混合教学法促进智慧深度学习。

元宇宙

元宇宙不是一种孤立的技术，它是生态系统中多种科技里的一种，如云计算、高速网络、机器人技术、3D打印、大数据、人工智能、纳米技术以及物联网。这些科技标志着工业4.0时代的转型，与第四次工业革命紧密相关，使自动智能制造流程和装置得以实现，从而对就业和经济产生影响。新一代的学习者和教师需要具备合适的能力，现有劳动力也需在终身学习框架下进行大规模的新技能学习（Reskilling）和技能提升（Upskilling）。随着元宇宙和扩展现实（Extended Reality，XR）的应用，工业4.0时代下的教育将被极大地强化。

分别以个人电脑、互联网和移动设备为代表的第三次计算技术创新浪潮为互动交流、教学与学习、商务往来等带来了剧变，深刻改变了人们的生活。第四次浪潮带来了许多新技术，如XR。XR是一个涵盖性术语，它包括一系列技术，如虚拟现实（VR）、增强现实（AR）、混合现实（MR）以及信息投影的电子数字环境，人们可以在完全数字化或部分数字化的环境中观察与行动。人们可通过现实—虚拟连续体

元宇宙是新兴的技术和平台，但它的哲学渊源可以追溯至公元前4世纪。柏拉图在《理想国》（The Republic）中记述的《洞穴寓言》（Allegory of the Cave）有助于理解人类思想是如何与虚拟现实联系起来的。“元宇宙”这个概念是尼尔·斯蒂芬森（Neal Stephenson）在其1992年的科幻小说《雪崩》（Snow Crash）中创造出来的。十几年前，人们就开始努力将元宇宙从概念变为现实。在发轫阶段，通过联通多个虚拟世界，人们可以像浏览不同网页一样在各虚拟空间中穿梭。正如世界经济论坛（World Economic Forum）提出的观点，元宇宙并不是一个全新的事物，但它依然有强大的影响力。

世界经济论坛提出了关于元宇宙的七大重要主题：数字传输（Digital Teleportation），技术壁垒（Technological Barrier），沉浸式叙事（Immersive Storytelling），生活的游戏化（The Gamification of Life），健康福利与风险（Health Benefits and Risks），沉浸式媒体与艺术（Immersive Media and Art），制造、操作和购买的新方式（New Ways to Make, Do and Buy）。这一切对人们来说意味着什么？图2是笔者为元宇宙制作的一个思维导图

元宇宙思维导图

第一是原则。托尼·帕里希（Tony Parisi）的元宇宙七大法则

第二是元宇宙面临的道德与伦理困境，此类问题在数据分析时尤为明显。为此，笔者提出了一个增强现实学习分析道德框架

我们也对道德伦理问题进行了分析，将其划分为四大类：身体健康、心理健康、道德问题和数据隐私，每一类又包括多个子问题

第三，元宇宙应是全民可及的。克里斯托弗·拉斐特（Christopher Lafayette）提出了元宇宙的七个标准（见图3）。元宇宙应该将人道放在第一位，它应是全民可及、全民平等的，并能实现全民教育。元宇宙也应考虑安全、隐私和健康问题。笔者认为这一标准整合了元宇宙中的关键原则。

宇宙的七个标准

元宇宙与教育转型

（一）教育和元宇宙的联系

将元宇宙应用到教育领域的原因之一是当前广泛使用的基于web的系统自身具有局限性。由于它是一个二维平面，人们只能作为一个小的图像而出现，因而使用时自我感知度较低，同时它也容易引发“Zoom疲劳”（Zoom Fatigue，即过度参与视频会议而引起疲劳的现象）。在学习管理环境中这意味着学习者身处不同空间，其学习是被动的，在课程的学习过程中容易出现分心等现象，也不能自由地表达情感。

（二）智慧学习的意义

智慧教育应使人不断获得持久难忘的知识，进行有意义的深度学习。有意义的深度学习包括六个阶段：一是引起注意，二是引发兴趣，三是激发动机，四是引导参与，五是实际应用，六是激活情感

VR技术已开始应用于教育领域。以与工业4.0时代相关的应用为例，学生使用VR学习焊接、操作挖掘机，这些原本枯燥的工作在学生眼里可能变得奇妙有趣，这是我们不能低估VR在教育中作用的重要原因。

通过对如何在社交VR环境中实现有意义的深度学习这一问题进行系统性文献综述， 我们提出了一个混合模型

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（Immersive Virtual Reality）在K-12和高等教育中的应用，了解目前使用的教学设计策略和技术情况

VR适用于以下教与学场景中：第一，VR可以用于学习危险性高的知识与技能，如学习开飞机；第二，当学习一些在现实环境中不具备可操作性的知识时可以使用VR，如查看人体内部结构、观察细胞以及穿越时空体验过去的文明；第三，有些学习项目可能价格不菲，如让全班同学到热带森林参观，在这种情况下也宜使用VR技术；第四，当学习的内容有悖常理，如让人们经历一场灾难并做出反应，也可使用VR。

除了VR，AR技术也在教育领域有广阔的应用前景。使用AR技术后，不仅教育工作者可以进行内容的生产和开发，学生也能成为生产者。一篇关于STEM教育中AR支持的教学方法的系统性综述

（三）设计和实施元宇宙驱动的智慧教育

人们一直在使用动机增强的方法（Motivation Enhancement Methods）来设计课程，运用趣味设计、游戏化和严肃游戏（Serious Game，指不以娱乐为目的而以应用为目的的游戏）来组织和优化元宇宙中的学习。笔者提出了一个VR支持下远程趣味性学习模型TANC

总结

元宇宙能为当前教育向新型的元教育（Meta-education）模式转型搭建桥梁，并变革在线教育。这种新型的元宇宙赋能的远程教育模式可以让人们在在线3D世界里获得更丰富的体验。目前，在线学习与传统线下教学相比有效性较低，元宇宙则能帮助解决这个问题，通过远程呈现（Telepresence，一种虚拟实在，能够使人实时地以远程的方式于某处出场）、虚拟人物的肢体动作和面部表情等技术手段，人们能像在传统课堂里一样有效地参与学习。除此之外，元宇宙中的虚拟与现实的界限模糊，这将催生出多种混合教学法（Blended Active Pedagogy），帮助生成可以被长久储存的知识，实现有意义的深度学习。

编辑：梁萍