林梓柔，朱曉悅，陳怡，閆寒冰

(1.華東師范大學(xué) 教育信息技術(shù)學(xué)系，上海 200062；2.南京師范大學(xué) 教育科學(xué)學(xué)院，江蘇 南京 210097；3.浙江師范大學(xué) 教師教育學(xué)院，浙江 金華 321004；4.華東師范大學(xué) 開放教育學(xué)院，上海 200062)

一、問題的提出

實(shí)踐性知識(shí)是教師專業(yè)發(fā)展的主要知識(shí)基礎(chǔ)[1]。職前教師教育中，微格教學(xué)、見習(xí)、實(shí)習(xí)等培養(yǎng)環(huán)節(jié)為師范生提供了實(shí)訓(xùn)場域，但由于微格教學(xué)中內(nèi)部指導(dǎo)機(jī)制缺失以及見習(xí)實(shí)習(xí)中外部實(shí)踐環(huán)境的制約[2]，職前教師的實(shí)踐性知識(shí)提升仍是客觀難題。此外，在職教師培訓(xùn)同樣對(duì)高質(zhì)量的實(shí)踐性知識(shí)學(xué)習(xí)資源存在需求，其能解決當(dāng)前實(shí)訓(xùn)資源與教學(xué)實(shí)踐存在情境脫離、缺乏交互反饋和難以滿足個(gè)體需求的弊端[3]。2021年被眾多媒體稱為“元宇宙元年”[4]，元宇宙追求通過多種技術(shù)構(gòu)建一個(gè)新型虛實(shí)相融的社會(huì)形態(tài)。元宇宙的發(fā)展雖剛起步，但作為元宇宙核心的沉浸技術(shù)應(yīng)用早已是教師教育領(lǐng)域的重要研究命題。Billingsley等就沉浸技術(shù)支持的8項(xiàng)教師教育實(shí)證研究作了系統(tǒng)綜述，結(jié)果表明擬真情境能夠增強(qiáng)教師教學(xué)體驗(yàn)，提升教師教學(xué)管理能力和實(shí)踐技能[5]，證明了教師沉浸式學(xué)習(xí)情境對(duì)實(shí)踐性知識(shí)提升的有效性。伴隨著擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)(Extended Reality，簡稱XR)、數(shù)字孿生、智能終端、5G網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的應(yīng)用與普及，構(gòu)建面向教師實(shí)踐性知識(shí)提升的沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境，將為教師準(zhǔn)備與實(shí)踐提供有效支持。然而，由于技術(shù)門檻高、成本昂貴、便利性低等限制，國外較多教師沉浸式學(xué)習(xí)系統(tǒng)僅由研究者開發(fā)與使用，在開放性、豐富性、普適性方面仍存在巨大挑戰(zhàn)；我國目前在該領(lǐng)域尚未有成熟公開的平臺(tái)或系統(tǒng)。基于此，有必要挖掘和分析面向教師實(shí)踐性知識(shí)提升的優(yōu)質(zhì)教師沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境案例，為我國相關(guān)研究與實(shí)踐提供借鑒。

二、相關(guān)研究基礎(chǔ)

(一)教師沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境的演變歷程

為支持教師在沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境中具身提升實(shí)踐性知識(shí)，研究者致力于相關(guān)資源和環(huán)境的設(shè)計(jì)與開發(fā)，但全球能夠提供大范圍服務(wù)的教師沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境非常稀缺。早期，研究者多選用成熟的通用型平臺(tái)二次開發(fā)服務(wù)于教師教育的學(xué)習(xí)環(huán)境。例如，直接使用Second Life作為在線虛擬合作工具為職前教師提供語言練習(xí)環(huán)境[6]，或是基于Second Life環(huán)境二次開發(fā)教學(xué)技能訓(xùn)練工具，如VirtualPREX等。而后，隨著桌面虛擬現(xiàn)實(shí)的興起，開始出現(xiàn)基于教師教育需求專門開發(fā)的沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境。例如，2005年，美國教育部資助開發(fā)的SimSchool是主要面向教師實(shí)訓(xùn)的網(wǎng)頁版課堂虛擬仿真系統(tǒng)[7]，僅需一臺(tái)個(gè)人電腦即可獲得最真實(shí)的教學(xué)體驗(yàn)；再如2008年美國推出的TeachLivETM則是一款幫助教師練習(xí)教學(xué)技能的混合現(xiàn)實(shí)教學(xué)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)[8]，后合并改名為Mursion。此外還有部分國家推出的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，如土耳其的SimInClass；韓國的SimTEACHER；法國的Classvir等等。近年來，隨著虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、混合現(xiàn)實(shí)以及其他類似擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)技術(shù)的成本和門檻降低，面向教師的學(xué)習(xí)資源和實(shí)訓(xùn)環(huán)境正走向具身沉浸。如德國開發(fā)的Breaking Bad Behaviors能夠支持教師穿戴設(shè)備在真實(shí)教室進(jìn)行交互實(shí)訓(xùn)?？傮w而言，利用技術(shù)賦能教師沉浸式學(xué)習(xí)將是未來教師教育的創(chuàng)新方向。因此，挖掘國際上具有代表性的教師沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境案例，研究其優(yōu)秀經(jīng)驗(yàn)，能夠?yàn)槲覈處煶两綄W(xué)習(xí)環(huán)境的研究與實(shí)踐提供參考。

(二)教師沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境的系統(tǒng)要素

明確關(guān)鍵要素，是開展教師沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境案例研究的理論前提。這需要同時(shí)考慮系統(tǒng)的技術(shù)邏輯和學(xué)習(xí)體驗(yàn)。一方面，XR技術(shù)是教師沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境的底層支撐，包括輸入技術(shù)、處理技術(shù)、輸出技術(shù)和泛在技術(shù)[9]，教師沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境的系統(tǒng)邏輯同樣需要考慮輸入端、處理端和輸出端。另一方面，沉浸式學(xué)習(xí)體驗(yàn)是學(xué)習(xí)者在沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境獲得的虛擬映射。De Freitas等人提出了沉浸式學(xué)習(xí)體驗(yàn)的四維框架，包括內(nèi)容情境、教學(xué)法、虛擬表征、學(xué)習(xí)者特征[10]。綜上，本研究提出教師沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境的關(guān)鍵要素。第一要素是容納具身感知的學(xué)習(xí)場境。實(shí)訓(xùn)活動(dòng)需要映射于沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境中的某個(gè)實(shí)踐性社區(qū)，由此提供抽象知識(shí)的具象模擬和具身體驗(yàn)，教師在“做的經(jīng)驗(yàn)”中形成教學(xué)認(rèn)知[11]。第二要素是面向?qū)嵺`性知識(shí)習(xí)得的教學(xué)法，這是決定沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境成功與否的核心。面向教學(xué)技能、課堂管理、家校溝通等實(shí)踐性知識(shí)提升而設(shè)計(jì)的實(shí)訓(xùn)場景，需要恰當(dāng)?shù)睦碚摶A(chǔ)才能支持實(shí)踐性知識(shí)訓(xùn)練建立在經(jīng)驗(yàn)、反思、抽象和實(shí)驗(yàn)上[12]。第三要素是作為處理系統(tǒng)本身的交互決策。從桌面鍵鼠交互到動(dòng)態(tài)手勢交互，沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境能夠?qū)崟r(shí)捕捉教師數(shù)據(jù)并做出分析和決策，從而反饋系統(tǒng)預(yù)設(shè)或自主學(xué)習(xí)的虛擬行為，支持教師在持續(xù)沉浸的人機(jī)交互中反思與建構(gòu)[13]。此外，人工智能為沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境增加適切性，能夠根據(jù)教師所處情境動(dòng)態(tài)性創(chuàng)生內(nèi)容，使其獲得適需的學(xué)習(xí)路徑和資源。第四要素是作為出口的輸出反饋。實(shí)踐性知識(shí)的獲得至少需要兩個(gè)條件：不僅需要“行動(dòng)”的執(zhí)行，而且需要“反思”的參與[14]，學(xué)習(xí)分析技術(shù)為教師多模態(tài)數(shù)據(jù)的收集、分析和反饋提供了支持，促進(jìn)反思的真正發(fā)生。

三、研究設(shè)計(jì)

(一)案例選取

為了保證案例研究的代表性，本研究通過以下方式選定案例：(1)以“XR/VR/AR/MR /Simulation”&“Teacher Education/ Teacher Training/Teacher Learning”等關(guān)鍵詞組合進(jìn)行文獻(xiàn)檢索；(2)根據(jù)檢索結(jié)果對(duì)各個(gè)案例的官方網(wǎng)站進(jìn)行體驗(yàn)初篩；(3)根據(jù)研究目的篩選符合“專為教師教育而設(shè)計(jì)、具備一定研究基礎(chǔ)、能獲得充足一手資料”要求的案例。最終，研究選取了SimSchool 、Murison(原TeachLivETM)、SimInClass、The Interactive Virtual Training for Teachers(簡稱IVT-T)、Breaking Bad Behaviors(簡稱3B)、VR Klassenzimmer、VR TEACHER共7個(gè)面向?qū)嵺`性知識(shí)提升的教師沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境作為研究對(duì)象開展結(jié)構(gòu)化分析。將這7個(gè)具有一定國際影響力的案例編號(hào)為A-G，基本信息介紹如下頁表1所示。

表1 教師沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境案例基本信息表

(二)數(shù)據(jù)收集

研究采用內(nèi)容分析法進(jìn)行數(shù)據(jù)收集、編碼與分析，從而提取符合教師沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境關(guān)鍵要素的文本條目。本研究從以下三方面收集多案例研究材料：(1)官方網(wǎng)站文件。主要包括與7個(gè)案例相關(guān)的官方介紹、實(shí)驗(yàn)室介紹、網(wǎng)頁報(bào)道等。(2)相關(guān)學(xué)術(shù)論文。具有學(xué)術(shù)性質(zhì)的期刊論文是最主要的文本材料。(3)多媒體素材。為了保證案例研究的真實(shí)性，研究者對(duì)每個(gè)平臺(tái)進(jìn)行深度體驗(yàn)，收集關(guān)鍵圖像、應(yīng)用視頻等多媒體資料。本研究共收集了與7個(gè)案例相關(guān)的11份網(wǎng)站文件、7份多媒體素材、28篇學(xué)術(shù)論文，對(duì)此進(jìn)行資料整合和指正，形成含46份案例分析材料的數(shù)據(jù)語庫。

(三)數(shù)據(jù)編碼與分析

如前所述，本研究確定了感知場境、教學(xué)法知識(shí)、交互決策、輸出反饋等四個(gè)要素。以此為一級(jí)類目，兩名研究者在深度了解編碼框架內(nèi)涵后，背對(duì)背對(duì)數(shù)據(jù)語庫逐段提取表達(dá)特定意思的文字，即條目；將條目按其內(nèi)涵進(jìn)行逐一編碼歸類至一級(jí)類目；接著對(duì)每一類目下的條目進(jìn)行歸納分類，挖掘二級(jí)維度。為保證編碼的客觀性和可靠性，另一名研究者對(duì)兩份分析編碼表進(jìn)行對(duì)比和審查。最終確定案例編碼結(jié)果如表2所示：包括4個(gè)類目、13個(gè)維度、253個(gè)條目，本文僅舉例部分典型條目。

表2 教師沉浸式學(xué)習(xí)平臺(tái)案例編碼結(jié)果

四、研究發(fā)現(xiàn)

編碼結(jié)果為教師沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境的各關(guān)鍵要素分析提供了充分證據(jù)。本研究從感知場境、教學(xué)法知識(shí)、交互決策和輸出反饋四個(gè)方面，深入討論和提煉各案例在沉浸式學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)與應(yīng)用上的做法、策略和經(jīng)驗(yàn)。

(一)感知場境涵蓋各類技術(shù)應(yīng)用，沉浸體驗(yàn)差距突出

感知場境是教師沉浸式學(xué)習(xí)的入口，包含支撐沉浸式學(xué)習(xí)所配備的場所設(shè)備、所輸入的數(shù)據(jù)流和所感知到的虛擬畫面。首先，從時(shí)間看，7個(gè)案例的場所設(shè)備體現(xiàn)了“WEB端→適于專用環(huán)境的電腦端→通用電腦端→移動(dòng)端→具身穿戴端“的技術(shù)進(jìn)程，系統(tǒng)的適用性和沉浸感越來越強(qiáng)。SimInClass具有最強(qiáng)的系統(tǒng)適用性，它選擇虛擬現(xiàn)實(shí)的思路，可以在任何地方使用手機(jī)、電腦或VR眼鏡作為學(xué)習(xí)設(shè)備 ；3B平臺(tái)則是采用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的邏輯，教師需在真實(shí)教室中佩戴Kinect體感攝像機(jī)和HMD頭戴顯示器進(jìn)行交互體驗(yàn)，具有更高的沉浸感。其次，不同的場所設(shè)備決定了其數(shù)據(jù)收集的方式和類型。7個(gè)案例的數(shù)據(jù)收集類型不同，但總體而言，教師產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包括點(diǎn)擊流、文本、語音、手勢、動(dòng)作、情緒、腦電、眼動(dòng)等等，多模態(tài)數(shù)據(jù)直接影響沉浸式學(xué)習(xí)交互的豐富程度和擬真水平。最后，教師依托沉浸式設(shè)備感知到的虛擬畫面保真度參差不齊。早在2005年創(chuàng)立的SimSchool仍是保真度很低的2D畫面，而后的沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境皆能支持高保真的3D擬真環(huán)境，但因其使用的設(shè)備差異而獲得不同的沉浸程度。如3B平臺(tái)，它能支持高水平的視覺和聽覺沉浸，教師能夠感覺畫面是真實(shí)有趣的，如同真實(shí)教學(xué)場域，能夠快速進(jìn)入情境并進(jìn)行認(rèn)知參與。

(二)教學(xué)法知識(shí)應(yīng)用特色各異，且影響場景與流程設(shè)計(jì)

教學(xué)法知識(shí)是實(shí)現(xiàn)沉浸式學(xué)習(xí)的關(guān)鍵，包含作為理論支持的專家知識(shí)、支撐具身體驗(yàn)的實(shí)訓(xùn)場景和提供學(xué)習(xí)引導(dǎo)的流程導(dǎo)航。7個(gè)案例涉及教學(xué)設(shè)計(jì)、課堂管理、家校溝通等教師實(shí)踐性知識(shí)，其中課堂管理最受關(guān)注，但遵循的專家知識(shí)和所設(shè)計(jì)的場景流程各具特色。首先，專家知識(shí)是具有大量學(xué)習(xí)科學(xué)和心理學(xué)理論基礎(chǔ)的，包括最近發(fā)展區(qū)、建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論、多元智能理論、差異化教學(xué)等指向教育取向的基本理論；還有立足于教學(xué)技能提升的加涅九大教學(xué)事件、TPACK理論；指向課堂管理訓(xùn)練的情緒ABC理論、Borich不良行為分類法；支撐虛擬學(xué)生人格特征建模的心理學(xué)Ocean模型等。值得一提的是，2021年創(chuàng)立的VR TEACHER是以滿足疫情需求的教師培訓(xùn)能力模型為理論支撐而設(shè)計(jì)的，關(guān)注疫情后的教師能力(如同理心、適應(yīng)力、自我效能感等)發(fā)展需求。其次，以專家知識(shí)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不同任務(wù)類型的實(shí)訓(xùn)場景。Mursion在實(shí)訓(xùn)前會(huì)向教師提供情境概況，包括背景知識(shí)、目標(biāo)體驗(yàn)、教師目標(biāo)以及學(xué)生情況等；各案例在實(shí)訓(xùn)中可以選擇游戲化關(guān)卡挑戰(zhàn)難度不斷增加的場景、不同學(xué)生特征建構(gòu)而成的場景，或是按照探索、計(jì)時(shí)、競賽模式解決問題的場景。IVT-T在實(shí)訓(xùn)后提供相應(yīng)的回放、反思、反饋。最后，教師作為學(xué)習(xí)者在實(shí)訓(xùn)過程中能夠獲得多樣化的流程導(dǎo)航服務(wù)。從自主程度來看，可以總結(jié)為“由真人（教練/同伴）扮演者控制→人工智能和人類智能混合驅(qū)動(dòng)→完全自主”的發(fā)展過程。真人參與賦予了實(shí)訓(xùn)體驗(yàn)更高流暢度和真實(shí)性，并且支持定制化的教師實(shí)訓(xùn)服務(wù)，但耗費(fèi)更多人力資源；而自主流程則是實(shí)現(xiàn)沉浸式學(xué)習(xí)智能化的必然途徑，也是當(dāng)前的發(fā)展難題。即便是近三年創(chuàng)立的VR Klassenzimmer也仍選擇真人演繹的方式提供實(shí)訓(xùn)體驗(yàn)，因?yàn)橥耆灾鞯男Ч统杀救晕茨苓_(dá)到一個(gè)理想的平衡狀態(tài)。

(三)交互決策保障基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)需求，然智能化交互匱乏

交互決策是沉浸式學(xué)習(xí)內(nèi)部系統(tǒng)的邏輯實(shí)現(xiàn)，包含教師如何實(shí)現(xiàn)交互、虛擬化身如何模擬反饋，以及基于什么邏輯決策兩者的交互。交互決策的方式是教師沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)與虛擬互反饋的基礎(chǔ)。首先，實(shí)訓(xùn)教師作為學(xué)習(xí)者可用兩種不同方式對(duì)擬真情境中的場景和問題進(jìn)行觸發(fā)和交互，一是中介交互。例如利用鼠標(biāo)在擬真情境畫面進(jìn)行元素點(diǎn)擊，或是從桌面選項(xiàng)菜單中進(jìn)行選項(xiàng)點(diǎn)擊，或是利用VR手柄進(jìn)行更為靈活的操作控制。二是具身交互。例如通過口頭互動(dòng)講授教學(xué)內(nèi)容、與學(xué)生進(jìn)行眼神交流、利用手勢和學(xué)生互動(dòng)。其次，虛擬學(xué)生以化身的形式在擬真情境中進(jìn)行“基于專家知識(shí)控制的”模擬反饋。一種是真人專家按照腳本演繹學(xué)生反饋，如VR Klassenzimmer，另一種則將學(xué)生行為進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，形成虛擬化身行為庫進(jìn)行規(guī)則化反饋。決策虛擬行為有三種方式：人工控制的方式，如Mursion、3B；基于場景的方式，如IVT-T；基于學(xué)生模型的方式，如SimSchool、SimInClass。以IVT-T為例，其決策邏輯是由教育專家將其細(xì)化為決策樹。這種方式需要隨著系統(tǒng)累積海量數(shù)據(jù)進(jìn)行算法優(yōu)化，進(jìn)而不斷增強(qiáng)決策的準(zhǔn)確性并縮短反應(yīng)時(shí)間，增強(qiáng)實(shí)訓(xùn)教師的沉浸體驗(yàn)。

(四)輸出反饋延展沉浸式實(shí)訓(xùn)過程，但實(shí)時(shí)伴隨性滯后

輸出反饋是指教師置身沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境所獲得的即時(shí)輸出和過程反饋。即時(shí)輸出包括擬真情境和虛擬化身的實(shí)時(shí)變化，過程反饋包括實(shí)訓(xùn)全程提供的反饋結(jié)果和建議反思。在即時(shí)輸出方面，擬真情境的變化包括教室排列、學(xué)生行為、聽覺要素、視角切換等。例如包含傳統(tǒng)型、合作型、U形和圓形等不同座位的教室；特征各異的虛擬學(xué)生；課堂環(huán)境音、鈴聲、學(xué)校公告音、附近警笛聲、風(fēng)聲等聽覺刺激；第一人稱視角、360度全方位觀察等不同視角。虛擬化身的屬性包括人口學(xué)特征(性別、年齡等)和個(gè)性特征(發(fā)型、體型、穿著等)。例如3B平臺(tái)利用人工智能技術(shù)建模輸出24個(gè)角色，每個(gè)角色各具特色，并由算法控制和分配。在過程反饋方面，實(shí)訓(xùn)過程中的音效提示、語言反饋是由真人教練提供的，尚未實(shí)現(xiàn)智能化的伴隨式反饋。在實(shí)訓(xùn)結(jié)束后，各個(gè)案例會(huì)從訓(xùn)練項(xiàng)目績效、學(xué)習(xí)和情緒狀態(tài)、專注度等方面提供可視化的總結(jié)性評(píng)估報(bào)告，同時(shí)部分平臺(tái)從研究和優(yōu)化角度出發(fā)，就認(rèn)知負(fù)荷、體驗(yàn)感、滿意度、易用性等方面向?qū)嵱?xùn)教師發(fā)放問卷?；诜答伣Y(jié)果，多數(shù)案例會(huì)通過真人教練或指導(dǎo)教師提供進(jìn)一步的建議和反思支持，以便再次實(shí)驗(yàn)。如Mursion支持實(shí)訓(xùn)教師向同行伙伴尋求建議，同時(shí)可以向真人教練就訓(xùn)練情境進(jìn)行討論[15]。IVT-T會(huì)提供反思問題列表，引導(dǎo)實(shí)訓(xùn)教師反思失敗原因、策略有效性以及改進(jìn)計(jì)劃。

五、研究啟示

沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境是教師教育走向“實(shí)踐場域”的技術(shù)創(chuàng)新途徑。本研究系統(tǒng)分析各個(gè)案例在感知場境、教學(xué)法知識(shí)、交互決策和輸出反饋等方面的典型做法和優(yōu)秀經(jīng)驗(yàn)，依此提出了闡明關(guān)鍵要素和實(shí)現(xiàn)邏輯的教師沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境系統(tǒng)框架，如圖1所示。從系統(tǒng)框架的角度審視上述案例，可見國際上的教師沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境仍在發(fā)展階段，在沉浸感、交互性和智能化方面仍存在較大不足。同時(shí)，由于我國相關(guān)領(lǐng)域的實(shí)踐探索尚未起步，本文將結(jié)合多案例研究結(jié)果提出以下五大發(fā)展路徑。

圖1 教師沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境系統(tǒng)框架

(一)發(fā)展虛實(shí)融合的教育元宇宙，增強(qiáng)教師具身實(shí)踐的沉浸感

目前XR技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用仍比較局限，但隨著教育元宇宙概念的興起帶來的實(shí)踐關(guān)注與技術(shù)革新，未來融合現(xiàn)實(shí)與虛擬、超越于現(xiàn)實(shí)的元宇宙將從技術(shù)設(shè)備、擬真情境和虛擬化身等方面為提升教師學(xué)習(xí)環(huán)境的沉浸感賦能。首先是感知設(shè)備的升級(jí)減負(fù)。當(dāng)前桌面設(shè)備沉浸感不足，穿戴設(shè)備昂貴繁重。只有當(dāng)XR技術(shù)、5G網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算、可穿戴技術(shù)、視覺計(jì)算等系列技術(shù)充分成熟并良好融合，才能實(shí)現(xiàn)便攜式設(shè)備的大范圍普及。其次是擬真情境的沉浸保真度提升。不管是基于虛擬現(xiàn)實(shí)的沉浸交互，亦是基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的仿真疊加，或是兩者交叉的混合現(xiàn)實(shí)，教育元宇宙能提供教師實(shí)踐訓(xùn)練的全場景優(yōu)化。最后是虛擬化身的個(gè)性化增強(qiáng)。教育元宇宙中，教師和學(xué)生的虛擬表征從二維數(shù)字畫像走向三維數(shù)字孿生體，能夠?qū)崟r(shí)感知、模擬和診斷師生狀態(tài) ，以虛擬化身的形式在沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境中進(jìn)行體驗(yàn)和認(rèn)知。

(二)加強(qiáng)教師教與學(xué)的理論研究，提升擬真實(shí)訓(xùn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)質(zhì)量

教師沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計(jì)需要以科學(xué)的教育教學(xué)理論為指引，跳出技術(shù)本位的困囿。盡管大量元分析研究總體證明了XR技術(shù)在增強(qiáng)用戶學(xué)習(xí)體驗(yàn)，促進(jìn)知識(shí)理解和技能提升方面有正向影響，但仍有部分研究發(fā)現(xiàn)其在實(shí)際應(yīng)用中存在認(rèn)知超載現(xiàn)象、注意力隧道效應(yīng)、學(xué)習(xí)群體差異性等問題[16]，而造成這些問題的根本原因在于學(xué)習(xí)理論在沉浸式學(xué)習(xí)應(yīng)用中鮮少被考慮[17]，這在本文的案例研究發(fā)現(xiàn)中也得以印證。教師沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)與應(yīng)用的教與學(xué)理論主要包括兩方面：一方面是教師作為學(xué)習(xí)者進(jìn)行沉浸式交互的學(xué)習(xí)理論。常見的經(jīng)典理論包括具身認(rèn)知理論、分布式認(rèn)知理論、體驗(yàn)學(xué)習(xí)理論、情境學(xué)習(xí)理論、心流理論等。這些理論為沉浸式學(xué)習(xí)提供了以下指導(dǎo)：一是在交互設(shè)計(jì)上，只有當(dāng)學(xué)習(xí)者的認(rèn)知、身體與環(huán)境進(jìn)行有效互動(dòng)時(shí)才能進(jìn)行學(xué)習(xí)，因此需要利用XR技術(shù)實(shí)現(xiàn)多維互動(dòng)，將晦澀難嚼的知識(shí)點(diǎn)轉(zhuǎn)換為具象可交互的形式，形成有效認(rèn)知。二是場景設(shè)計(jì)上，應(yīng)當(dāng)給學(xué)生提供一個(gè)可體驗(yàn)的場景，基于此結(jié)合主觀認(rèn)識(shí)對(duì)客觀知識(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)化與再創(chuàng)，從而達(dá)成一個(gè)迭代進(jìn)步的過程[18]。三是內(nèi)容設(shè)計(jì)上，需要注重學(xué)習(xí)任務(wù)的挑戰(zhàn)水平要與學(xué)習(xí)者技能水平相符，這為智能技術(shù)適應(yīng)性推薦提供理論基礎(chǔ)。另一方面是教師實(shí)訓(xùn)內(nèi)容設(shè)計(jì)所需遵循的教學(xué)法知識(shí)，不同的實(shí)踐性知識(shí)所適用的理論不一樣，同一實(shí)踐性知識(shí)也有多種理論視角。例如，以課堂管理為例，3B使用“不良行為分類法”進(jìn)行課堂管理難度的設(shè)計(jì)；而IVT-T則用“情緒ABC理論”來設(shè)計(jì)虛擬學(xué)生模型以產(chǎn)生不同應(yīng)付難度的課堂管理場景。同時(shí)，隨著COVID-19對(duì)教育教學(xué)產(chǎn)生了阻滯影響，教師實(shí)訓(xùn)如何應(yīng)對(duì)疫情后的危機(jī)和挑戰(zhàn)也成為重要內(nèi)容，傳統(tǒng)教師培訓(xùn)正在沉浸式方面探索數(shù)字化轉(zhuǎn)型之路。設(shè)計(jì)者應(yīng)以教師沉浸式學(xué)習(xí)目標(biāo)、群體、內(nèi)容等為依據(jù)開展教學(xué)法知識(shí)的研究與創(chuàng)新，這是沉浸式學(xué)習(xí)質(zhì)量的本質(zhì)保證。

(三)利用智能技術(shù)優(yōu)化交互決策系統(tǒng)，提供教師智能適性的學(xué)習(xí)體驗(yàn)

當(dāng)前的教師沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境的交互決策大部分仍是依托容納大量預(yù)設(shè)腳本的數(shù)據(jù)庫，即使是基于虛擬化身進(jìn)行自主反饋的系統(tǒng)在智能化方面仍是相當(dāng)匱乏的。智能技術(shù)能在以下兩方面助力沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境更加個(gè)性、適需。一方面是交互決策系統(tǒng)的智能反饋。當(dāng)數(shù)據(jù)庫中基于教學(xué)法知識(shí)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流越來越多，可以利用算法賦予系統(tǒng)中虛擬化身模型一定的“自主性”，提升交互決策的真實(shí)性，實(shí)訓(xùn)教師能像置身于真實(shí)課堂一樣接受各種未知挑戰(zhàn)。另一方面是實(shí)訓(xùn)資源的自適應(yīng)推薦。當(dāng)前沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境的學(xué)習(xí)流程基本由真人控制或是系統(tǒng)預(yù)設(shè)流程，可觸發(fā)和選擇的實(shí)訓(xùn)路徑和資源多樣性低。通過自適應(yīng)推薦算法，可以結(jié)合實(shí)訓(xùn)教師的數(shù)字孿生體數(shù)據(jù)進(jìn)行需求和偏好識(shí)別并推薦。同時(shí)，依托智能技術(shù)構(gòu)建沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境的同時(shí)，需要警惕算法偏見和信息繭房。當(dāng)“喂養(yǎng)”的數(shù)據(jù)足夠龐大，教師沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境基于“黑匣子”反饋的擬真情境資源和虛擬化身行為不具有可解釋性和可控性[19]，若與事關(guān)立德樹人的教育規(guī)律相違，將對(duì)教師專業(yè)發(fā)展產(chǎn)生重大影響。

(四)融通多模態(tài)教師數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)伴隨式評(píng)價(jià)與認(rèn)證

在輸出反饋上，由于教師沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境的發(fā)展仍不夠深入，極少平臺(tái)能嵌入全過程數(shù)據(jù)采集并實(shí)現(xiàn)伴隨式評(píng)價(jià)。大部分研究對(duì)教師沉浸式學(xué)習(xí)效果的評(píng)價(jià)是運(yùn)用自我報(bào)告、現(xiàn)場觀察、問卷調(diào)查等方法檢驗(yàn)教師實(shí)訓(xùn)后的實(shí)踐性知識(shí)提升表現(xiàn)。運(yùn)用大數(shù)據(jù)與學(xué)習(xí)分析，能夠在評(píng)價(jià)與認(rèn)證方面更加全面精準(zhǔn)。一方面，多源多維多模態(tài)數(shù)據(jù)為伴隨式評(píng)價(jià)提供證據(jù)。沉浸式環(huán)境是通過刺激教師的聽覺、視覺、觸覺、動(dòng)覺等感官而為其帶來新體驗(yàn)，其應(yīng)用效果也應(yīng)從具身認(rèn)知的視角去挖掘和獲取使用者的聲音、行為、生理和心理數(shù)據(jù)，并輔以傳統(tǒng)量表調(diào)查，主客觀結(jié)合了解擬真情境和內(nèi)容是如何作用于教師學(xué)習(xí)并產(chǎn)生效果的，推斷教師“學(xué)到了什么”“當(dāng)前在哪個(gè)階段”“未學(xué)到什么”“遇到什么困難”，這些評(píng)價(jià)結(jié)果可以指導(dǎo)教師教育者如何有效干預(yù)和預(yù)警[20]。這不但是沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境應(yīng)用效果評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)，更對(duì)未來的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究具有指導(dǎo)意義。另一方面，區(qū)塊鏈技術(shù)為教師沉浸式學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)體系提供去中心化學(xué)習(xí)認(rèn)證。未來隨著教育元宇宙的建立，在虛擬融合和邊界消弭的空間中，大量的用戶創(chuàng)生內(nèi)容(UGC)、現(xiàn)實(shí)實(shí)體對(duì)應(yīng)的數(shù)字畫像[21]、集體創(chuàng)作作品等增加了學(xué)習(xí)成果認(rèn)證和產(chǎn)權(quán)保護(hù)的復(fù)雜性和混淆性，需要借助區(qū)塊鏈技術(shù)邏輯和框架去建立完善的教師沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境運(yùn)行機(jī)制。

(五)創(chuàng)新應(yīng)用模式與策略，保障教師虛擬實(shí)訓(xùn)效果

研究表明，單純的技術(shù)考慮不會(huì)實(shí)現(xiàn)有效學(xué)習(xí)，而必須運(yùn)用合適的實(shí)訓(xùn)策略，并顧及與傳統(tǒng)現(xiàn)場實(shí)踐的優(yōu)勢互補(bǔ)[22]。本研究提及的案例具備一定研究基礎(chǔ)，其應(yīng)用效果在教師教育實(shí)踐中得到驗(yàn)證，如遷移教學(xué)技能、提升教學(xué)效能感、增強(qiáng)人際關(guān)系和情感能力等。總體而言，可以基于以下兩種教學(xué)模式開展虛擬實(shí)訓(xùn)，一是作為自主學(xué)習(xí)資源。沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境為教師創(chuàng)設(shè)了沉浸性、交互性和適應(yīng)性的情境，支持學(xué)習(xí)者開展自主探索式學(xué)習(xí)。例如，Chen為來自不同學(xué)科的10位職前教師提供課堂問題行為的自主挑戰(zhàn)，包括虛擬學(xué)生課堂睡覺、打擾他人和使用電話等，職前教師根據(jù)系統(tǒng)引導(dǎo)和現(xiàn)場指引獨(dú)立完成實(shí)訓(xùn)[23]。二是作為合作學(xué)習(xí)資源。Dieker等人運(yùn)用TeachLivETM進(jìn)行小組合作，5個(gè)參與者“扮演”同一個(gè)職前教師角色，按照“課前課例研磨→差異化合作教學(xué)→角色扮演實(shí)訓(xùn)→小組輪流替代→小組總結(jié)談話”的流程開展模擬實(shí)訓(xùn)[24]。當(dāng)前研究主要關(guān)注職前教師，對(duì)在職教師使用沉浸式資源開展學(xué)習(xí)和培訓(xùn)的研究和實(shí)踐較少。研究者需對(duì)面向各類教師群體的沉浸式學(xué)習(xí)應(yīng)用模式和策略進(jìn)行更豐富的探索。教師教育者應(yīng)以實(shí)訓(xùn)目的為指導(dǎo)，將實(shí)訓(xùn)教師特征、學(xué)習(xí)環(huán)境特征、實(shí)訓(xùn)任務(wù)類型等作為依據(jù)，開展虛擬實(shí)訓(xùn)模式探索和教學(xué)設(shè)計(jì)創(chuàng)新。