教育元宇宙会是元宇宙最具应用潜力领域吗？

元宇宙热度不断提升，越来越多的人提到元宇宙如何应用到教育行业中，作为前沿科技风向标的硅谷到处充斥着“如何使用VR增强学生的学习体验”“如何在线上办一场沉浸式的虚拟毕业典礼”等声音与讨论。而国内较早关注“元宇宙”概念的横琴数链数字金融研究院学术与技术委员会主席、元宇宙三十人论坛学术与技术委员会联席主席朱嘉明先生曾公开表示，元宇宙应用潜力最大的领域是教育。

教育元宇宙定义

教育元宇宙是利用VR/AR/MR、数字孪生、5G、人工智能、区块链等新兴信息技术塑造的虚实融合教育环境，是虚拟与现实全面交织、人类与机器全面联结、学校与社会全面互动的智慧教育环境高阶形态。它通过创新人才培养模式、提供多样化教育资源、构建多元化学习活动、开展智能化学习评价，以期达成促进学习者智慧养成的目标。

元宇宙时代的教育特征

1. 教育模式边界拓展

相对于传统教育行业对于地理空间或线上空间的依赖，教育元宇宙提供了一种更多维的视角以重构空间关系。在教育元宇宙世界中，空间是多元的、多形态的，根据与现实世界中的对立情况，可以分为静态空间与动态空间。

在从传统教育到教育元宇宙的转变中，通过对场景空间的再造与重现，元宇宙通过还原课堂场景等方式，摆脱了线下教育对地域场所的强依赖性。教育元宇宙以虚拟现实等方式作为呈现入口，将各课堂主体构建虚拟在场，通过对各感官的模拟，再现线下课堂中带来的感觉。 

构建了瞬间传送、超现实空间、幽闭空间、广场空间等不同形态，提供充分的交流学习平台，降低对现实空间的强依赖性。通过提供跨虚实和跨生死的生存空间的建构和模拟，教育元宇宙打破了传统教育模式中对于空间的具体限制；通过动作捕捉、虚拟现实等技术对人体感官体验的再建构，教育元宇宙使得人体感官体验得到了拓展和延伸，打破了空间界限；通过元宇宙教育中对视角的转变和虚拟人间视角维度的转变，打破了传统教育模式中第一视角的限制，使视角维度进一步拓展；而通过思想在教育元宇宙的尝试和场景重构，打破了传统教育行业中硬件条件的限制，使得思维层面的探索打破时空藩篱，得到了各方面的时空拓展。

2.教育学科专业创新

元宇宙教育的发展，顺应了第六次科技革命颠覆性、智能化、绿色化和国际化的发展理念，通过将各模块技术的整合推进技术的发展轨迹，在各领域技术进展的支持下开启了富技术时代的新篇章。也通过元宇宙相关技术的不断升级，逐步创新了包括教学内容、教学形式、教育学科等在内的教育方式。

教育元宇宙应用依托于数字孪生技术等数字化手段，通过重构场景和三维化的应用为用户提供教育的平台，在一定程度上吸引了用户进行沉浸式学习体验，将身心的沉浸与教育目标融合，以知识获取的实际行动缓解了知识焦虑。

教育元宇宙根据用户的需求构建不同的虚拟使用场景，包括外语对话场景、历史穿越场景等，根据其学科特性对知识进行了筛选，在海量学习内容中建构科学性的、系统性的学科教育体系，从而帮助用户过滤筛选信息，进行更加有效的教育。 

现实教育当中会出现许多交叉学科，在元宇宙中，知识结构和体系打破了原有的平面性脉络，形成立体交叉式的结构，这种交叉结构的产生必然会带来内容的交叉研究以及新的研究方向和研究内容的产生，这为现实世界的知识体系带来新的结构和新的方向，并对教育内容上的延伸延展具有着一定的现实意义。在当前实验教学与多学科融合教育的背景下，教育元宇宙中的相关技术如AI、大数据、3D建模等，未来也将创造出新的人才需求增长点与就业岗位。 

3.教学硬件设施升级

教育行业入局元宇宙，扩展现实技术AR和VR成为必不可少的接口。当前扩展现实技术与大数据、人工智能、云计算一样，被广泛应用于各个行业领域，VR和AR技术由于其能够打破现实与虚拟的界限的特性，在元宇宙概念大爆发之际，成为了教育行业通往元宇宙的基础入口。 

元宇宙教学的硬件设备既包括VR、AR、虚拟手套等基础设备，也包括针对教学开发的虚拟现实教具。从当前国内外元宇宙产业生态来看，提供设备支撑的企业还是比较多的。 

相对而言，国外元宇宙相关企业更偏重内容多一些，而国内则是偏重技术稍多一些，国外以苹果、微软为例，都在大力投入对元宇宙相关操作系统以及虚拟现实设备的生产中，国内以阿里、华为等为代表，都在投入对虚拟现实设备的研发，从而搭建更好的通向元宇宙的路径。 当前全球的VR、AR设备出货量持续增长，相关硬件设施也正在逐渐升级。

在教育元宇宙中，VR是为了创造一个新的虚拟教育场域，AR是为了扩展或者增强师生所在的现实世界。前者重点是虚拟，后者着眼于与现实交互。 教育进一步与人工智能、大数据相结合，呈现出元宇宙教育的另一个特性，即根据人工智能计算构造虚拟教师、虚拟教室，进一步实现个性化教学。元宇宙生态下，老师的教学发挥有了更多的可能性，既可以采用传统的书写或者屏幕展现方式，也可以根据课程特性在元宇宙中自行定义自己的教室。 

4.教学软件平台迭代

教育元宇宙支持的学习交互形式多样、交互对象多元、交互次数高频。学习者既可以与学习游戏中的情境元素进行人机交互，也可以在教育元宇宙中与老师和同学交互，交互体验更贴近真实情境。 

其中教育元宇宙软件设施的使用场景，包括智慧教学环境、智慧教学流程支持、智慧教学评估、智慧教师助理、教学智慧管理和咨询服务等。最终，技术将助力教育实现核心素养导向的人才培养，迈向人机协作的高质量教育教学新时代。 

元宇宙架构下教学资源进一步扩展，丰富的共享资源只需轻轻一点，便可以向学生展示生物光合作用的过程、化学分子的结构，甚至可以穿越时光和李白举杯高歌。

比如当你佩戴上智能设备，进入图书馆中，需求的资源通过即时搜索立刻推送到你的眼前，你省略掉了大量寻找书籍资源的时间，你找到一个座位就能自由浏览资源，甚至可以看到以往浏览者对这本书的想法意见以及电子批注，你可以留下对书籍的批注或者对其他批注的回复，与超越时空的阅览者交流交换思想。

为教育元宇宙带来了无限想象空间，让学生的学习活动不再局限于视觉与听觉二种通道。也因为多通道融合的VR/AR科技，学习者在教育元宇宙中的学习活动能够汇集了视野、听力、触觉、嗅觉、味觉等综合的知觉感受。

交互式软件系统辅助课堂教学的推出与使用，既延续了传统课堂教学的优势，给教学交流创造了有效空间，也克服了传统课堂教学中展示方法单调的缺点，有效整合了技术辅助课堂教学的优点，能为课堂教学带来无限的资源与巨大的平台，从而促进了学习者在课堂上进行互动式教学、探究型教学。 

5.教育评价体系完善 

在未来，教育元宇宙可以让教育与社会发展中的问题变得数字化、可视化，学生对于教师的评判，以及教师的行为言论都监控在更为科学的空间之下，这使得制定科学的评价标准也更为可行。

学生对于教师的反馈一方面可以依托于课堂教学后的主观评判，另一方面可以依靠区块链上的数据记录与科学评判机制的对比，在算法和人工的双重标准下，形成一个更为合理化、数字化、也更为公正化的评价结果，也能在一定程度上，对教育体系内的治理起到推动作用。在多重评判体系和可溯源的教育行为标准化记录下，教师的质量能够更合理地被划分开来，教育体系也将更加透明化。 

随着元宇宙与教育业的结合发展，教师的个人成绩、教学成果更容易被记录在去中心储存系统中，对于教师的教学评价数据分析、教学成绩分析更加容易。 通过对教师往期业绩的数据评分，结合学生、学校、家长对于老师综合素质的评判，整体的评判标准也更加偏向于客观、公正。 

当前世界教育业已经发展到了更为融合更为统一的阶段，综合教育质量应该放在更为重要的地位。元宇宙的到来让世界教育一体化的趋势更加明显，也让教育质量发展成为更为核心的评价要素，元宇宙的进一步开放性和具身性带来一定的教育资源边界的突破，也让评价国家教育质量和能力的标准更为明晰。

当元宇宙带来的开放教育体系到来，全球优质化教育理念在我国取得更好的发展和融合，元宇宙中对于机构、国家、区域的评价将会更加趋于公正，更加趋于学生中心，更加适应学生个性化发展的需要，从而得到更为公平的评价结果，这也是我们未来可以期待的新格局以及新图景。

教育元宇宙的典型场景

场景1：教育元宇宙支持的情境化教学

教育元宇宙凭借其突破时间、空间等客观条件限制的特点，能创设与教学内容高度关联的“身临其境” 的虚拟情境，促进情境化教学有效落实。

教育元宇宙支持下的情境化教学具备三个特征：一是情境的客观真实性；二是课堂互动的深入性；三是实验情境的感性化。教育元宇宙支持下的情境化教学可分为以下步骤：教师自主创设或选择虚拟教学情境，根据情境设计任务，依据学生学情分配学习小组，布置情境学习任务，组织引导情境学习，指导小组或个人，展示小组学习成果，总结评价与拓展。 

场景2：教育元宇宙支持的个性化学习

教育元宇宙支持的个性化学习，使得学习者从被动转向主动，学习者既是相关产品和服务的使用者，也是创造者、更新者、服务者和审核者。学习者可以根据发展特点、学习兴趣和需求，按照自身学习进度自主灵活地选择个性化学习方式、感兴趣的学习内容和学习情境，并使用不同的手段和方式，与不同的学习者和情景元素进行交互，记忆和理解相关信息及知识要素，应用相关信息、知识分析和解决问题，完成自评和他评且获得即时反馈，从而促进知识建构和素养提升。 

场景3：教育元宇宙支持的游戏化学习

教育元宇宙支持的游戏化学习是一种借助VR/AR/MR、人工智能、脑机接口等技术，以学习为终极目标，以沉浸式游戏为主要手段，将知识、娱乐融为一体，实现真正意义上的寓教于乐的学习方式。

教育元宇宙支持的游戏化学习有四个特征：一是即时反馈；二是高沉浸式体验；三是强交互性；四是自主创造性。开展教育元宇宙支持的游戏化学习时，学习者可以借助VR/AR/MR、脑机接口等终端，选择个人游戏或团体游戏，确定自己喜欢的角色、游戏场景、游戏主线等，并设定游戏化学习目标和任务。在游戏过程中，学习者可调动眼、耳、口、鼻等身体感官，通过语音、动作、眼动、手势等不同方式达成行为目标，实现近乎自然的、“亲身经历”式的交互，体会教育元宇宙支持的游戏化学习的真实感、愉悦感和收获感。

场景4：教育元宇宙支持的教学研训

元宇宙不仅能创设虚拟情境辅助教学，也能创设教研情境辅助教师研训。

教育元宇宙支持的教学研训具有三个特征：一是教师参与度高；二是研训成本低，可常态化实施；三是研训更贴近真实课堂。

教育元宇宙支持的教学研训能突破传统教研难组织、参与度低、偏离真实课堂等问题，有效降低研训成本。受训教师能随时随地加入研训场景或任务，在逼真的研修情境中直面教学过程中的真实问题，真正使教学研训成为常态化教学活动，促进教师专业发展。

教育元宇宙应用案例

1. 学科教育

数学、物理、化学、生物——虚拟实验室 

目前，许多教育研究者和开发者运用 VR/AR 技术，利用 VR/AR 眼镜、平板电脑已经做了许多的物理、化学、生物实验，如立体几何、电磁现象、天文知识、化学元素、化学反应等，并证实了VR/AR技术能给学生带来更好的学习体验。 

未来的教育元宇宙可能不需要识别图和头盔、眼镜等笨重的设备，学生借助轻便的设备即可来到其“虚拟实验室”，身临其境般地观察、操作实验设备并实时与之互动，获得更加真实和沉浸的学习体验。 

语文、英语、历史、地理——沉浸式情境体验 

语文、英语、历史、地理学科大多通过图片、视频的形式，让学生学习语言文化、历史情境或不同地方的人文地貌等内容，由于受技术的限制，有些情况还无法做到为学生提供百分百还原真实的虚拟情境。 

教育元宇宙给学生创造了近乎真实的社会、实践、文化情境，让学生突破时空限制，身临其境般地观察和体验不同时间与不同地点的人文、历史、地理环境，让学习在近乎真实的情境中自然而然地发生。 

北京师范大学“VR/AR+教育”实验室与清华大学附属小学开展了一系列基于AR技术的语言学习活动，通过AR应用程序创建了一个增强现实学习环境，小学四年级学生在英语课上观察太阳、地球并与之互动，同时进行英语对话学习。

2.非正式学习

虚拟学习社区

新冠肺炎疫情的出现和互联网技术的发展，使得建立虚拟学习社区成为关注热点。一个完整的虚拟学习社区，大多具有历史、身份、相互依赖、多元化、自治、参与、社交礼仪、反思、学习等基本要素。 

众多研究表明，基于网络的协作学习环境会使社区成员获得更强的社区意识和参与感，可以推动成员之间的互动，并促进成员对知识的理解。近年来，已有许多案例在此方面进行了尝试。 

Sloodle 

Sloodle 的虚拟社区特征十分突出，它将 Moodle 学习管理系统与 Second Life 游戏整合在一起，如图所示。

 Sloodle 的开发者和用户都可以参与社区建设，并在社区中进行社会互动，形成社区意识；任何用户都能参与在 Sloodle 岛上举办的定期会议和讨论等。该学习平台可以称之为元宇宙与虚拟学习社区结合的雏形。 

在知识共享、全民参与的时代背景下，元宇宙与虚拟学习社区的结合有望在虚拟世界中模拟并超越现实世界的场景，突破时空的各种限制，让师生进行沉浸式的交流与学习并迸发创意，给学习社区带来全新的体验。例如，将Sloodle的所有社交特征移植到元宇宙中，建立元宇宙中的学习社区，形成更具有沉浸感的实践共同体，让学生在近乎真实的虚拟实践共同体中学习和互动，实现知识建构和情境认知。

Hodoo Labs Hodoo Labs是一个以英语学习为主的学习社区，它将300多名角色和约4300种情景移植到虚拟现实场景中的英语会话，使用者在5个大陆、30多个假想村庄中自由旅行，以在此过程中提升英语能力。 

Virbela  

Virbela是第一个专为解决远程协作挑战而构建的虚拟世界平台。用户可以在该平台建立自己的身份，在身临其境般的三维世界中召开会议、举办活动、参与课程等。 

在 Virbela 的虚拟校园中，教师可以展示文档、播放视频、浏览网页或重新装饰学习空间，学生可以探索校园的学习区、会议室或参加活动，从而通过在线课程学习形成社区和文化意识。 

2020年新冠肺炎疫情爆发时，美国达文波特大学使用Virbela建立了一个定制的虚拟校园“Davenport Global”。这个虚拟校园保持了物理校园的课堂文化和实践体验，如互动礼堂、演示屏幕、私人补习室和自由空间内的社交、学习等，使学生获得了如同真实校园一般的归属感。 

Virtual People   

 2021年，美国斯坦福大学开设了一门完全在VR环境中上课的课程“VirtualPeople”。学生只要携带VR头戴式设备，就可以在任意地方远程上课。课堂场景囊括了虚拟博物馆、生活化的场景、地球上人烟稀少的角落（如火山口、海底暗礁）等。

课程主讲教授 Bailenson 认为：“我们的课程就是元宇宙，这堂课就是构建元宇宙的标准范例。我们的目标就是构建持久的、充满了虚拟人的空间和场景，并用它们来达成教学目标” 。

博物馆教育/科技馆教育

近年来，VR/AR技术用于博物馆、科技馆或一些名胜古迹的展示已非常普遍。VR/AR技术能够帮助呈现部分不易或无法真实展示的实物，丰富展出的内容和形式，带给参观者更全面的游览体验。

而教育元宇宙可以更加丰富博物馆、科技馆的教育形式，使学生跨越时间和空间，给学生创造近乎真实的博物馆、科技馆情境，从而使学习在相关情境中自然而然地发生。

职业培训 

目前，VR/AR技术在职业教育领域中发挥着举足轻重的作用，一些受客观条件限制而难以开展或危险性高的实验、培训等，可以通过教育元宇宙中的VR/AR技术来实现。

2021年5月29日，亚洲心血管胸部外科学会第29 届在线学术大会召开，会上韩国首尔大学医院利用VR/AR技术进行了手术的实时分享，这是教育元宇宙在医学教育领域应用的初步尝试。 

此外，在建筑、工业、制造业等领域，美国公司NVIDIA开发的开放平台Omniverse可以帮助创作者、设计师、研究人员和工程师连接主要设计工具、资产和项目，使项目团队可以随时随地针对同一三维模型开展合作，从而在共享的虚拟空间中进行协作与讨论，增进沟通、提升工作效率。 

教育元宇宙布局资源图（仅选取部分代表企业机构）

元宇宙将给教育带来哪些挑战？

元宇宙到来的趋势不可逆转，为未来教育发展带来新的机遇，但也必须承认，将元宇宙应用于教育中在技术创新、内容生成、数据与隐私、身心健康、安全等方面还面临诸多挑战。

在技术创新方面，目前的网络条件难以充分保障多人在线虚拟环境中参与者的交互带宽，这会影响多人协作的实时交互体验。需要进一步提升网络传输的关键性能指标，满足高并发场景交互和超低延迟数据传输等需求，同时要改进 VR/AR/MR技术的交互体验，增强师生的真实感和沉浸感。 

在内容生成方面，元宇宙将会催生出远超当下人们所预期的新内容、新场景、新业态，需要建立虚拟教学内容创作标准和流程，突破内容自动化生产技术，大幅降低虚拟教学内容的开发成本和技术门槛，吸纳广大非专业参与者参与到创作生态中。 

在教育元宇宙的世界里育人，还需要对元宇宙为代表的技术新世界的“教育限度”有所警惕和清醒。学者李骏翼在《元宇宙教育》一书中指出，“真实的人，几乎不可能完全通过物品、资料或虚拟角色的引导，产生基于人的自我认知和成长期望。这让我们再一次理解‘学以成人’的意义，再一次确信教育者的价值”。 

这种限度表明，需要在反复的实验探索中，进一步明晰：什么教育问题和育人目标是可以通过元宇宙、进入元宇宙和在元宇宙中解决的，什么则是其无能为力，甚至可能带来弊端的，例如，让儿童沉迷在虚拟世界里无法自拔；滞留在虚拟时空里，无法在两个世界中顺利穿越，最终遗忘了真实的自我，离弃了现实世界…… 

随着现实和虚拟之间的界限越来越模糊，教育需要帮助学习者在日益混合的世界中学习和成长。 

首先是使学生对元宇宙形成正确的认知，元宇宙是一种现实与虚拟相混合的状态，并非绝对的现实，也非绝对的虚拟，元宇宙中的生活无法完全代替现实生活。教育要对学生进行合理干预，避免学生沉迷和成瘾，让人类去驾驭技术，而不是让技术来支配人类。

其次，提升学生的信息科技素养，培养学生的信息意识、计算思维、信息社会责任，让学生具备基本的元宇宙操作水平，拥有在元宇宙所提供的数字化学习与创新环境中学习的能力，让元宇宙成为促进学生学习和成长的工具。

同时，还应当抓住元宇宙提供的契机，培养学生的创新创造能力。元宇宙使学生的某些活动突破了时空限制，学生得以有机会进行一些现实世界中难以尝试的实践。如果善加引导，元宇宙将成为学生连接现实 和想象的桥梁。 

教育应当引导学生在“虚拟”和“现实”之间找到平衡，在利用虚拟世界提升学习体验和成效的同时，针对不同学段学生的身心发展特点，指导他们正确认识“虚拟”与“现实”，合理控制时间安排，避免为逃避竞争、缓解压力、娱乐社交而沉溺在虚拟世界中。

作者：元宇宙三十人论坛