侯浩翔?王旦

摘 要：促進(jìn)工科學(xué)生的創(chuàng)新素養(yǎng)提升是我國(guó)應(yīng)對(duì)“卡脖子”難題和實(shí)現(xiàn)科技創(chuàng)新的必由之路。承襲數(shù)字化的技術(shù)理念與游戲化的設(shè)計(jì)思維，教育元宇宙呈現(xiàn)出沉浸式虛實(shí)交互體驗(yàn)、多元化技術(shù)高度融合以及趣味化探究的特征，在促進(jìn)工科學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)培養(yǎng)方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。在教師的組織設(shè)計(jì)引導(dǎo)下，創(chuàng)設(shè)虛實(shí)交互的學(xué)習(xí)環(huán)境，激發(fā)工科學(xué)生創(chuàng)新思維發(fā)展；應(yīng)用多元融合的數(shù)字孿生技術(shù)，提升工科學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力；發(fā)揮元宇宙游戲化、趣味化的技術(shù)屬性，助力工科學(xué)生創(chuàng)新精神品質(zhì)養(yǎng)成。為發(fā)揮教育元宇宙對(duì)工科學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)培養(yǎng)的支持作用，提出建立教育元宇宙協(xié)同發(fā)展體系，革新教學(xué)模式并推動(dòng)教師教學(xué)能力提升，借鑒虛擬學(xué)習(xí)場(chǎng)景數(shù)據(jù)反饋，完善學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)評(píng)價(jià)機(jī)制，明確虛擬身份準(zhǔn)入認(rèn)證規(guī)則，化解師生隱私安全風(fēng)險(xiǎn)等因應(yīng)策略。

關(guān)鍵詞：教育元宇宙；創(chuàng)新素養(yǎng)；工科學(xué)生；數(shù)字孿生；沉浸式體驗(yàn)

適應(yīng)建設(shè)世界重要人才中心和創(chuàng)新高地、克服“卡脖子”難題及關(guān)鍵核心技術(shù)領(lǐng)域的現(xiàn)實(shí)需求，創(chuàng)新人才培養(yǎng)成為我國(guó)教育高質(zhì)量發(fā)展的重要事項(xiàng)。培養(yǎng)大批具有科技創(chuàng)新素養(yǎng)的工程學(xué)科人才成為我國(guó)實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略、實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)、打贏關(guān)鍵核心技術(shù)攻堅(jiān)戰(zhàn)的必然路徑。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)滿足于知識(shí)的灌輸、應(yīng)試能力的培養(yǎng)，與探索求新的創(chuàng)新素養(yǎng)培養(yǎng)相抵觸。元宇宙、人工智能、大數(shù)據(jù)分析等數(shù)字化技術(shù)日益深入學(xué)習(xí)環(huán)境中，成為區(qū)別于傳統(tǒng)課堂教學(xué)場(chǎng)域的最明顯特征，與強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新創(chuàng)造、實(shí)踐操作的學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)培養(yǎng)具有本質(zhì)上的聯(lián)系。特別是在新冠疫情期間，虛擬仿真、虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備等元宇宙技術(shù)在工程專業(yè)課程教學(xué)中發(fā)揮了重要作用，保障了正常的工程教學(xué)實(shí)踐。為應(yīng)對(duì)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的時(shí)代背景，麻省理工學(xué)院于2017年啟動(dòng)實(shí)施新工程教育變革計(jì)劃（New Engineering Education Transformation，NEET），旨在重新構(gòu)建本科工程教育，利用智能機(jī)器、物聯(lián)網(wǎng)、新型材料設(shè)計(jì)與制造、智慧城市、AI（人工智能）驅(qū)動(dòng)的醫(yī)療診斷等基于項(xiàng)目的課程建構(gòu)（Project-Centric Curricular Construct）體系，改變傳統(tǒng)以機(jī)械、化學(xué)、電氣為主的工程教育課程形式，使工科學(xué)生的發(fā)明創(chuàng)造、創(chuàng)新思想、批判與元認(rèn)知發(fā)展等11項(xiàng)創(chuàng)新能力得以提升?？梢?jiàn)新興的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成為變革工程教育教學(xué)方式、推動(dòng)工科學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)提升的重要支撐。

元宇宙是第三代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的新型發(fā)展形態(tài)，融合了全息講臺(tái)教學(xué)、遠(yuǎn)程擬真教學(xué)、鏡面互動(dòng)教學(xué)等虛實(shí)相通的協(xié)作教學(xué)平臺(tái)，引入全息投影膜和佩珀?duì)柣孟螅≒eppers Ghost）等全息顯示技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用，將多元化前沿技術(shù)融合為終極數(shù)字媒介，鏈接虛擬世界并復(fù)制現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，基于主體、場(chǎng)景、技術(shù)等要素構(gòu)建人機(jī)交互、虛實(shí)相融、具身沉浸的全息鏡像空間。區(qū)別于其他教育數(shù)字化技術(shù)，教育元宇宙以其沉浸體驗(yàn)、虛實(shí)交互等技術(shù)優(yōu)勢(shì)吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生在虛擬場(chǎng)景創(chuàng)設(shè)、實(shí)踐活動(dòng)參與中提升知識(shí)學(xué)習(xí)效果，促進(jìn)思維發(fā)展和實(shí)踐能力鍛煉，并在趣味化、互動(dòng)式的過(guò)程中培育持久堅(jiān)韌的創(chuàng)新精神品質(zhì)。為明確教育元宇宙支持工科學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)發(fā)展的具體指向，本研究首先明確以下幾個(gè)問(wèn)題，即：教育元宇宙的內(nèi)涵界定與技術(shù)特征如何概述？工科學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)的維度結(jié)構(gòu)包括哪些？教育元宇宙如何促進(jìn)工科學(xué)生的創(chuàng)新素養(yǎng)培養(yǎng)？在此基礎(chǔ)上，提出支持工科學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)培養(yǎng)的教育元宇宙發(fā)展路徑。

一、教育元宇宙的內(nèi)涵概述與技術(shù)特征

元宇宙概念并非源于學(xué)術(shù)創(chuàng)造，最早出現(xiàn)在1992年尼爾·斯蒂芬森（Neal Stephenson）的科幻小說(shuō)《雪崩》（Snow Crash）中，小說(shuō)中的人物化身為虛擬角色并在3D環(huán)境中活動(dòng)，這種虛擬環(huán)境被稱為“Metaverse”，即存在于現(xiàn)實(shí)之外的虛擬現(xiàn)實(shí)。元宇宙的概念產(chǎn)生以后，社會(huì)各界對(duì)其進(jìn)行廣泛的研究和探索。2006年，元宇宙加速研究基金會(huì)（Acceleration Studies Foundation，ASF）公布了元宇宙的發(fā)展路線圖，提出元宇宙的具體概念及類型，包括虛擬世界（Virtual Worlds）、鏡像世界（Mirror Worlds）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality）和生活記錄（Life logging）四個(gè)關(guān)鍵組成部分。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)空間構(gòu)成元宇宙的子集，形成虛擬環(huán)境與現(xiàn)實(shí)環(huán)境之間的“十字路口”。2008年發(fā)布的索利普斯（Solipsis）白皮書(shū)，介紹了使用對(duì)等拓?fù)鋭?chuàng)建大型虛擬環(huán)境系統(tǒng)的開(kāi)源架構(gòu)，可以通過(guò)用戶界面訪問(wèn)的虛擬世界大規(guī)?；A(chǔ)設(shè)施，將2D和3D結(jié)合到沉浸式互聯(lián)網(wǎng)中[1]。利用3D虛擬世界或元宇宙組成的大規(guī)模集成網(wǎng)絡(luò)，可以綜合調(diào)動(dòng)人們的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)沉浸式真實(shí)感受，成為與人類社會(huì)并行的虛擬世界[2]。教育元宇宙體現(xiàn)了數(shù)字化的技術(shù)哲學(xué)理念與游戲化的設(shè)計(jì)思維，其顯著優(yōu)勢(shì)是為師生創(chuàng)設(shè)一種沉浸化的教學(xué)活動(dòng)空間，賦予相關(guān)教育參與群體數(shù)字化身份，延伸正式與非正式的虛擬教學(xué)環(huán)境，發(fā)揮虛擬技術(shù)的交互性、視聽(tīng)性、持久性和沉浸性的優(yōu)勢(shì)，為師生打造現(xiàn)實(shí)世界與虛擬環(huán)境相互聯(lián)通的教學(xué)場(chǎng)域。結(jié)合教育元宇宙的虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，由松散連接的信息、格式和VRML、X3D等數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)集合，生成側(cè)重于跨虛擬世界環(huán)境傳輸三維模型。從教育元宇宙的技術(shù)路徑出發(fā)，教育元宇宙既承接了虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，又適應(yīng)了數(shù)字孿生、全息技術(shù)等新型技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，呈現(xiàn)出沉浸式學(xué)習(xí)體驗(yàn)、高度技術(shù)融合和趣味化等顯著特征（見(jiàn)圖1）。

1．遵循具身認(rèn)知的技術(shù)范式，彰顯沉浸式虛實(shí)交互的特征

基于具身認(rèn)知的沉浸式教學(xué)體驗(yàn)，成為教育元宇宙支持下課堂教學(xué)的新形態(tài)，將學(xué)生的身體感知和沉浸交互體驗(yàn)作為教學(xué)過(guò)程中的重要考量，有助于提升學(xué)生的知識(shí)學(xué)習(xí)效果及認(rèn)知發(fā)展。具身認(rèn)知理論歷經(jīng)梅洛·龐蒂（Merleau Ponty）、威爾遜（Wilson）等人的系統(tǒng)建構(gòu)，注重身體感受與經(jīng)驗(yàn)對(duì)認(rèn)知提升的作用。梅洛·龐蒂以知覺(jué)現(xiàn)象學(xué)為依據(jù)，認(rèn)為世界并非是由概念構(gòu)成的存在形式，而是在身體的支配下介入世界并作出反應(yīng)，身體作為人與外界溝通的媒介，身體的感知要遠(yuǎn)勝于符號(hào)運(yùn)算的效果[3]。身體不僅為認(rèn)知發(fā)展提供了源泉，還影響著認(rèn)知的內(nèi)容生成與發(fā)展方向。威爾遜（Wilson）更加明確地指出“活著的心智”（Mind on the Hoof）是依賴于認(rèn)知和環(huán)境的實(shí)時(shí)交互產(chǎn)生的，離線認(rèn)知（Off-line）是以身體作為基礎(chǔ)，脫離環(huán)境的心靈活動(dòng)也是和環(huán)境共同作用之后的工作機(jī)制[4]。在教育元宇宙的技術(shù)支配下，同樣遵循具身認(rèn)知的理論范式，沉浸體驗(yàn)的元宇宙技術(shù)與教育用戶的身體、大腦以及環(huán)境相聯(lián)系。吉爾伯特（Gilbert）將虛擬技術(shù)概括為五個(gè)方面的特征，分別是具有3D圖形界面和集成音頻，支持大規(guī)模的多用戶遠(yuǎn)程交互，即使沒(méi)有聯(lián)結(jié)特定用戶也能夠持續(xù)運(yùn)行，環(huán)境及多感官現(xiàn)實(shí)主義創(chuàng)造了“身臨其境”的存在感，提供個(gè)性化的內(nèi)容創(chuàng)建工具及虛擬化體驗(yàn)[5]。利用具身化的、交互式的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，沉浸式的學(xué)習(xí)場(chǎng)景能夠?yàn)閷W(xué)生提供更加真實(shí)的感受，對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行分解式、條理化呈現(xiàn)；結(jié)合智能技術(shù)的信息捕捉，及時(shí)識(shí)別并掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)和身體表現(xiàn)，精準(zhǔn)化地提供教學(xué)反饋；寓身于境的具身化學(xué)習(xí)場(chǎng)景，使學(xué)生能夠在與協(xié)作對(duì)象的交互中開(kāi)展知識(shí)內(nèi)容學(xué)習(xí)。

2．集成迭代技術(shù)發(fā)展層次，呈現(xiàn)高度的技術(shù)交融特征

元宇宙體現(xiàn)了高度的技術(shù)整合性特征，發(fā)端于數(shù)字游戲平臺(tái)與數(shù)字貨幣等集合式硬件技術(shù)，在5G網(wǎng)絡(luò)配置、沉浸設(shè)備、訪問(wèn)與展示類設(shè)備、生物數(shù)據(jù)采集設(shè)備的基礎(chǔ)支撐下，呈現(xiàn)數(shù)字孿生、虛擬原生、虛實(shí)相融的技術(shù)發(fā)展層次。第一，元宇宙對(duì)于高端算力的需求，隨著云計(jì)算的應(yīng)用成熟而為算力集群提供了更多邊緣計(jì)算資源，進(jìn)一步減輕了個(gè)人終端的計(jì)算壓力，促進(jìn)終端設(shè)備向便攜化、高性能與并行化的方向轉(zhuǎn)變。第二，腦接口（Brain-Computer Interface，BCI）技術(shù)可以借助于虛擬現(xiàn)實(shí)和擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)終端賦予受教育者相對(duì)局部的感官體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)一定程度上的腦機(jī)結(jié)合和感官交互共享。從人腦的運(yùn)行機(jī)制來(lái)看，人們的所有感官接觸與行為反饋都是由大腦進(jìn)行的信號(hào)處理，BCI可以直接通過(guò)人腦與技術(shù)裝備之間建立聯(lián)系，從而對(duì)大腦特定區(qū)域完成刺激后進(jìn)行沉浸式的感官體驗(yàn)。第三，云計(jì)算為元宇宙提供了充分的算力基礎(chǔ)，是用戶之間開(kāi)展信息交流互換及通信的有效平臺(tái)，但對(duì)高性能的客戶端也提出了較高要求。網(wǎng)格模式下的OpenSim服務(wù)器支持構(gòu)建分布式游戲環(huán)境，在登錄時(shí)間與遠(yuǎn)程傳輸方面均具有一定優(yōu)勢(shì)，能夠在開(kāi)源軟件的支持下對(duì)服務(wù)器進(jìn)行定制，使Second Life的兼容性得到保證。此外，OpenSim服務(wù)器以獨(dú)立模式和網(wǎng)格模式同時(shí)運(yùn)行并輕松構(gòu)建虛擬世界，可以將其作為三維展示工具在課堂環(huán)境中使用。第四，區(qū)塊鏈可以為虛擬世界中的資產(chǎn)提供數(shù)字所有權(quán)證明，區(qū)塊鏈加密技術(shù)可以提供眾多關(guān)鍵功能來(lái)填補(bǔ)元宇宙中缺失的非同質(zhì)化代幣（NFT）[6]。NFT為教育元宇宙創(chuàng)設(shè)了無(wú)縫銜接的支付規(guī)則及結(jié)算系統(tǒng)，對(duì)教育數(shù)字資源加以標(biāo)記和確認(rèn)，維護(hù)師生數(shù)字化學(xué)習(xí)過(guò)程中的身份識(shí)別、數(shù)據(jù)記錄、隱私保護(hù)等權(quán)益。

3．整合游戲化工程教育理念，賦予探究過(guò)程的趣味性特征

元宇宙結(jié)合游戲化教育活動(dòng)設(shè)計(jì)，在提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性及溝通合作能力方面效果顯著。工程教育游戲?qū)儆谝环N寓教于樂(lè)的教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)，借此可以創(chuàng)建沉浸式的游戲場(chǎng)景，在激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和自主性學(xué)習(xí)方面均具有積極作用[7]。結(jié)合工程教育游戲化設(shè)計(jì)和元宇宙技術(shù)，則進(jìn)一步增強(qiáng)了工程教育游戲的沉浸式體驗(yàn)和趣味性，伊斯坦特（Estudante）等利用元宇宙開(kāi)展教育逃脫游戲，使學(xué)生在學(xué)習(xí)學(xué)科知識(shí)時(shí)進(jìn)入知名學(xué)者索爾維（Solvay）的實(shí)驗(yàn)室，學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)平衡、摩爾質(zhì)量概念等原理，借助于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，該設(shè)備可以廣泛應(yīng)用到普通教室[7]。在利用教育元宇宙創(chuàng)建的學(xué)習(xí)環(huán)境中，文化背景、空間布局、虛擬任務(wù)和組織機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)既與現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景相類似，又呈現(xiàn)出數(shù)字孿生、智能互聯(lián)的虛實(shí)一體化特征。工科學(xué)生和其他參與者共同探索虛擬空間，開(kāi)展趣味性、接近真實(shí)的游戲化學(xué)習(xí)活動(dòng)。例如，Zepeto是基于3D頭像的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)虛擬形象服務(wù)，使用面部識(shí)別、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和3D技術(shù)創(chuàng)建虛擬頭像與其他用戶開(kāi)展交流，用戶通過(guò)智能技術(shù)自定義個(gè)性特征、面部表情等，進(jìn)入教育游戲開(kāi)展角色扮演。Roblox是世界上最大的多人在線游戲創(chuàng)作平臺(tái)，越來(lái)越多的用戶使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)制作游戲或應(yīng)用他人制作的游戲，用戶可以從游戲制作的過(guò)程中獲得Robux和Tix兩種虛擬貨幣。特別是在新冠疫情背景下，Roblox和Zepeto等元宇宙技術(shù)為無(wú)法外出的人們提供了新的社交空間，學(xué)生則在Zepeto系統(tǒng)中的“教室地圖”中開(kāi)展學(xué)習(xí)活動(dòng)[8]。在這些電子化游戲中，綜合采用了交互式、虛擬化、沉浸式的技術(shù)設(shè)備，涵蓋了工程、技術(shù)等多種學(xué)科，利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)將網(wǎng)絡(luò)游戲和現(xiàn)實(shí)世界相結(jié)合，便于工科學(xué)生在虛擬仿真世界中增強(qiáng)創(chuàng)新創(chuàng)造的興趣和信心。

二、工科學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)的維度結(jié)構(gòu)

創(chuàng)新素養(yǎng)概念起源于現(xiàn)代創(chuàng)造力理論。20世紀(jì)50年代，吉爾福特（Guilford）率先提出現(xiàn)代創(chuàng)造力理論，在學(xué)術(shù)領(lǐng)域掀起“創(chuàng)造力研究”的熱潮。特麗莎·阿瑪貝爾（Teresa Amabile）在創(chuàng)造力研究領(lǐng)域取得卓有成效的研究成果[9]。在她提出的創(chuàng)造力結(jié)構(gòu)模型中，指出創(chuàng)造力是由領(lǐng)域技能、創(chuàng)造技能和任務(wù)動(dòng)機(jī)構(gòu)成。領(lǐng)域技能是特定領(lǐng)域中所需的知識(shí)、行為準(zhǔn)則、技能的操作技能等；創(chuàng)造技能是指創(chuàng)新創(chuàng)造過(guò)程中以及實(shí)踐問(wèn)題解決中所需的創(chuàng)造性思維、認(rèn)知能力和敏銳度；任務(wù)動(dòng)機(jī)則是個(gè)體對(duì)從事創(chuàng)新活動(dòng)所秉持的態(tài)度及相關(guān)心理反應(yīng)。林崇德對(duì)創(chuàng)造性的實(shí)質(zhì)進(jìn)行總結(jié)，認(rèn)為是個(gè)體對(duì)知識(shí)經(jīng)驗(yàn)及思維材料的高度概括，隨后進(jìn)行集中且系統(tǒng)的遷移和新穎的組合分析[10]。從以上界定可以看出創(chuàng)新實(shí)質(zhì)上是學(xué)生全面發(fā)展的結(jié)果，是學(xué)生潛能迸發(fā)和積極開(kāi)拓創(chuàng)新的結(jié)果，工科學(xué)生的創(chuàng)新素養(yǎng)表現(xiàn)為一種創(chuàng)新的思維方式、創(chuàng)造性的問(wèn)題解決能力和實(shí)踐能力以及相應(yīng)的精神品質(zhì)，在解決問(wèn)題或設(shè)計(jì)創(chuàng)意產(chǎn)品的過(guò)程中表現(xiàn)出來(lái)（見(jiàn)圖2）。

第一，創(chuàng)新思維，即工科學(xué)生思維上的靈活性、敏銳性、發(fā)散性、獨(dú)創(chuàng)性、流暢性等，是創(chuàng)造力的智能系統(tǒng)。創(chuàng)新思維對(duì)創(chuàng)新行為具有思維上的引導(dǎo)性，正如愛(ài)因斯坦（Albert Einstein）所說(shuō)的“提出問(wèn)題通常比解決問(wèn)題更重要”和“提出新問(wèn)題、新可能性，從新角度審視問(wèn)題，需要?jiǎng)?chuàng)造性的想象力，這也標(biāo)志著科學(xué)的真正進(jìn)步”[11]。工程創(chuàng)新思維與工科學(xué)生的創(chuàng)造性活動(dòng)相聯(lián)系，能夠?qū)⒂袟l理思維和無(wú)條理思維相結(jié)合，為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與項(xiàng)目解決方案的探索提供了思維基礎(chǔ)，工程創(chuàng)新思維的培養(yǎng)是工程學(xué)導(dǎo)論課程中的重要環(huán)節(jié)。具有創(chuàng)新思維的工科學(xué)生能夠應(yīng)用包括類比、批判性思維、思維導(dǎo)圖、逆向思維以及獨(dú)特的思維觀點(diǎn)，促進(jìn)了工程技術(shù)的創(chuàng)新，創(chuàng)新思維培養(yǎng)也是工程教育的重要目標(biāo)。

第二，創(chuàng)新實(shí)踐能力，指工科學(xué)生主動(dòng)獲取信息資源、操作應(yīng)用工具、統(tǒng)籌安排解決復(fù)雜事務(wù)的能力，屬于創(chuàng)造力表現(xiàn)的工作系統(tǒng)。具體涉及問(wèn)題的識(shí)別、歸類、建立聯(lián)系、提出解決方案、評(píng)估進(jìn)度、探索新知等要素。從認(rèn)知心理學(xué)的角度來(lái)看，創(chuàng)新過(guò)程同樣表現(xiàn)為解決問(wèn)題的過(guò)程，解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)造力密切相關(guān)。Santos等人在研究中設(shè)計(jì)了智能化的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，旨在通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)提升工科學(xué)生的創(chuàng)造力[12]。學(xué)生在此環(huán)境中，能夠按照既定的模型設(shè)計(jì)產(chǎn)生新穎觀點(diǎn)、包容開(kāi)放和勇于探索等創(chuàng)造力的相關(guān)要素。問(wèn)題解決能力被視為工科學(xué)生創(chuàng)造力的重要組成部分，尤其是當(dāng)他們面臨開(kāi)放式問(wèn)題、案例研究等，要求個(gè)人發(fā)揮更高的認(rèn)知、分析、綜合能力，并對(duì)解決實(shí)踐問(wèn)題的方案與經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行重組，從而激發(fā)學(xué)習(xí)者的創(chuàng)新實(shí)踐能力。

第三，創(chuàng)新精神品質(zhì)，是指工科學(xué)生具有強(qiáng)烈的動(dòng)機(jī)、好奇心、求知欲、主動(dòng)性、不畏挑戰(zhàn)等品質(zhì)，屬于創(chuàng)造力的動(dòng)力系統(tǒng)。為了使工程專業(yè)的學(xué)生做好迎接未來(lái)的準(zhǔn)備，應(yīng)當(dāng)幫助他們發(fā)展創(chuàng)新創(chuàng)造的思維及實(shí)踐能力，并將敬業(yè)精神、責(zé)任感等內(nèi)在品質(zhì)列入培養(yǎng)指標(biāo)要素。創(chuàng)新精神品質(zhì)被認(rèn)為是創(chuàng)造力的根本，是確保創(chuàng)新活動(dòng)得以持續(xù)開(kāi)展的決定性因素。在豐富的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，如果個(gè)人始終對(duì)從事的創(chuàng)新實(shí)踐保持積極樂(lè)觀、充滿好奇心、努力探索未知之境，便可以使知識(shí)轉(zhuǎn)換為創(chuàng)新思維與能力。恰恰是這種難以衡量、容易被忽視的非智力因素，正是決定工科學(xué)生創(chuàng)造力發(fā)展的重要變量。

三、教育元宇宙助推工科學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)發(fā)展的技術(shù)路向

從教育元宇宙的技術(shù)特征出發(fā)，為工科學(xué)生的沉浸式學(xué)習(xí)體驗(yàn)和參與虛實(shí)交互的教學(xué)過(guò)程創(chuàng)建了特定場(chǎng)景，高度融合的技術(shù)應(yīng)用與趣味化的教學(xué)設(shè)計(jì)使工科學(xué)生擁有創(chuàng)新創(chuàng)造的實(shí)踐機(jī)遇，在虛擬的、人機(jī)交互式的實(shí)踐活動(dòng)參與中培育個(gè)人的創(chuàng)新精神品質(zhì)?？梢?jiàn)教育元宇宙與工科學(xué)生的創(chuàng)新素養(yǎng)培養(yǎng)具有內(nèi)在的天然聯(lián)系，強(qiáng)調(diào)工科學(xué)生在實(shí)踐操作、技術(shù)應(yīng)用等過(guò)程中得到創(chuàng)新素養(yǎng)的提升（見(jiàn)圖3）。

1．應(yīng)用全息沉浸式交互學(xué)習(xí)系統(tǒng)，促進(jìn)工科學(xué)生創(chuàng)新思維提升

元宇宙能夠?yàn)榻逃脩舻乃季S表象化提供虛實(shí)交融的學(xué)習(xí)環(huán)境，用戶以元宇宙中的沉浸式學(xué)習(xí)系統(tǒng)及可穿戴設(shè)備為依托，在三維虛擬世界中創(chuàng)造并交易虛擬產(chǎn)品，將個(gè)體的創(chuàng)造性思維轉(zhuǎn)化為有形或者無(wú)形的產(chǎn)品，表征為復(fù)雜性思維、創(chuàng)新觀點(diǎn)向具體化產(chǎn)品的顯現(xiàn)?；谠钪娴膭?chuàng)造性思維教學(xué)可以增強(qiáng)學(xué)生解決問(wèn)題的創(chuàng)造力，借用比爾（Bill）等人提出了三種基于網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)新思維教學(xué)原則，分別是“致力于思維的教學(xué)”（Teach for Thinking）、“思維的教學(xué)”（Teaching of Thinking）和“關(guān)于思維的教學(xué)”（Teaching about Thinking）[13]。其中，“致力于思維的教學(xué)”旨在利用元宇宙改善學(xué)校和教室環(huán)境，以促進(jìn)思維發(fā)展；“思維的教學(xué)”目的在于借助虛實(shí)交互的教育元宇宙技術(shù)，在教學(xué)活動(dòng)中提高工科學(xué)生的思維能力和相關(guān)策略；“關(guān)于思維的教學(xué)”是在虛擬現(xiàn)實(shí)的情境交互中，幫助工科學(xué)生感知個(gè)人和他人的思維過(guò)程，并將這種認(rèn)知過(guò)程應(yīng)用于日常生活和解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。

教育元宇宙在促進(jìn)工科學(xué)生創(chuàng)新思維發(fā)展方面具有較大潛力，虛擬現(xiàn)實(shí)允許學(xué)習(xí)者與他人或者物體互動(dòng)，為觀察、探索和主動(dòng)學(xué)習(xí)提供了模擬情境。虛擬現(xiàn)實(shí)在各種教學(xué)嘗試和實(shí)踐中創(chuàng)建了形象化的環(huán)境，結(jié)合3D動(dòng)畫(huà)、文本和語(yǔ)音可以增強(qiáng)學(xué)生的注意力，發(fā)展批判性思維。此外，教育元宇宙還可以激發(fā)工科學(xué)生的想象力，形成各種可行的、獨(dú)特的、新穎的創(chuàng)新觀念。如在航空制造實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與實(shí)物實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可以為工科學(xué)生創(chuàng)造沉浸式和交互式的飛機(jī)裝配實(shí)驗(yàn)教學(xué)場(chǎng)景，該系統(tǒng)能夠使工科學(xué)生在三維虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中模擬配件的裝配和對(duì)接，在教師的支持下開(kāi)展探究性學(xué)習(xí)和專題化演練，借此提升工科學(xué)生的創(chuàng)造性思維。

2．結(jié)合多元化數(shù)字孿生技術(shù)，提升工科學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力

多元化數(shù)字化技術(shù)整合的教育元宇宙，有助于推動(dòng)以知識(shí)符號(hào)為主導(dǎo)的課堂知識(shí)向問(wèn)題驅(qū)動(dòng)、任務(wù)導(dǎo)向、多元融合及知識(shí)遷移的情境知識(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境轉(zhuǎn)變，由此觸發(fā)工科學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐問(wèn)題解決能力的發(fā)展。創(chuàng)新實(shí)踐要求工科學(xué)生從多重角度對(duì)問(wèn)題進(jìn)行思考，能夠靈活地從不同解題方法的尋找中找到相適應(yīng)的做法，從而獨(dú)創(chuàng)性地提出新穎的問(wèn)題解決策略。巴拉塔（Barata）等對(duì)數(shù)字游戲和虛擬技術(shù)相結(jié)合的教學(xué)環(huán)境進(jìn)行試驗(yàn)，研究發(fā)現(xiàn)虛擬技術(shù)提供了場(chǎng)景化的學(xué)習(xí)環(huán)境，便于學(xué)生創(chuàng)造、探索和交流。通過(guò)混合虛擬環(huán)境可以提高學(xué)生的自主性、創(chuàng)造力，在課程中加入虛擬環(huán)境Avatar World，這個(gè)虛擬環(huán)境隨著學(xué)生的評(píng)分而增長(zhǎng)[14]。研究結(jié)果表明，即使學(xué)生利用少量時(shí)間在虛擬世界中進(jìn)行學(xué)習(xí)和開(kāi)展游戲，他們也具備了執(zhí)行創(chuàng)造性任務(wù)的能力。

元宇宙為工程教育打開(kāi)了探索實(shí)踐空間和新型拓展領(lǐng)域的大門，創(chuàng)建了更多的資源及空間供工科學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)，使主體的社會(huì)實(shí)踐能力轉(zhuǎn)變成虛擬產(chǎn)品或現(xiàn)實(shí)存在。在教育元宇宙技術(shù)支持下的工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)架構(gòu)中，涉及基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)信息層、功能軟件層和采集交互層，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的情景化、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、多維交互和全面評(píng)價(jià)[15]。在操作驗(yàn)證類實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)優(yōu)化類實(shí)驗(yàn)等常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中均可以發(fā)揮效用，如英偉達(dá)Omniverse汽車生產(chǎn)模擬平臺(tái)，并基于實(shí)踐操作的數(shù)據(jù)反饋進(jìn)行自我評(píng)價(jià)，在項(xiàng)目化、協(xié)作式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中實(shí)現(xiàn)工科學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力提升。除了提供數(shù)字孿生技術(shù)以促進(jìn)學(xué)習(xí)者的創(chuàng)新能力發(fā)展的物理空間，元宇宙技術(shù)應(yīng)用程序本身也可以為創(chuàng)造活動(dòng)提供環(huán)境，包括虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境和交互式社區(qū)成為創(chuàng)造性協(xié)作空間，培養(yǎng)工科學(xué)生參與復(fù)雜場(chǎng)景中的問(wèn)題解決潛力。

3．秉承趣味化的技術(shù)屬性，助力工科學(xué)生創(chuàng)新精神品質(zhì)養(yǎng)成

元宇宙本身具備“育樂(lè)”（Edutainment）的內(nèi)在屬性，將游戲化學(xué)習(xí)與生活方式相結(jié)合，為學(xué)生創(chuàng)建數(shù)字身份并在虛擬的環(huán)境中進(jìn)行知識(shí)探索，創(chuàng)設(shè)趣味化、交互性的學(xué)習(xí)條件。在多模態(tài)交互技術(shù)的支撐下，學(xué)生視聽(tīng)觸覺(jué)等多種感官體驗(yàn)得以調(diào)動(dòng)，并模擬師生之間的社會(huì)交互行為。這種交互行為能夠擺脫指令執(zhí)行與圖形界面的約束，采用更加自然交互（Natural User Interface）的行為邏輯，更加注重前饋?zhàn)赃m應(yīng)的主動(dòng)交互。與傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)作平臺(tái)相比，沉浸式的元宇宙提供了更加豐富有效的線上協(xié)作平臺(tái)，便于在學(xué)習(xí)成員之間創(chuàng)設(shè)便捷的交往情境。例如，元宇宙虛擬環(huán)境中的師生可以通過(guò)手勢(shì)、注視等方式增加溝通交流的有效性，并借助形象化和交互式的虛擬對(duì)象以提高教學(xué)任務(wù)的性能，進(jìn)而創(chuàng)建更豐富的協(xié)作環(huán)境。

學(xué)?？梢詣?chuàng)建交互操作、團(tuán)隊(duì)參與的虛擬學(xué)科實(shí)踐空間，利用游戲化的故事情節(jié)、任務(wù)挑戰(zhàn)、排行榜或贏得徽章等方式，為激發(fā)學(xué)生的頭腦風(fēng)暴以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神提供支撐。虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神品質(zhì)的重要場(chǎng)景，通過(guò)交互式模擬來(lái)應(yīng)用沉浸式虛擬環(huán)境，進(jìn)而增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)?；谔摂M現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)，能夠?qū)崿F(xiàn)場(chǎng)景內(nèi)的模擬庫(kù)配景模型任意擺放、使用更加豐富的模型庫(kù)以及動(dòng)態(tài)物體運(yùn)動(dòng)軌跡的自定義；建設(shè)AR、VR與無(wú)人機(jī)技術(shù)的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，支持無(wú)人機(jī)制式圖片的智能識(shí)別、軌跡智能建模等功能于一體的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)[16]；在教學(xué)資源庫(kù)中則進(jìn)一步構(gòu)建學(xué)科競(jìng)賽與畢業(yè)設(shè)計(jì)的OR系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多人虛擬沉浸式教學(xué)、無(wú)人機(jī)航拍建模應(yīng)用?？梢?jiàn)富于探索性和趣味性的虛擬任務(wù)成為釋放學(xué)生創(chuàng)造潛能的有效方法，學(xué)生在此過(guò)程中沉浸于學(xué)習(xí)活動(dòng)及產(chǎn)品創(chuàng)設(shè)，可以自由地提出創(chuàng)意觀念，探索并評(píng)估設(shè)想，培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)造的精神品質(zhì)。

四、支持工科學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)培養(yǎng)的教育元宇宙因應(yīng)策略

教育元宇宙背景下的工科學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)培養(yǎng)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，要求各級(jí)各類教育體系形成合力。其中政府部門主要為教育元宇宙提供基本的制度保障和資源支持；學(xué)校根據(jù)創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)或規(guī)劃綱要開(kāi)展教育元宇宙教學(xué)實(shí)踐，提升教師的技術(shù)應(yīng)用能力并革新教學(xué)模式；企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)等能夠?yàn)閷W(xué)校的元宇宙教學(xué)提供智力支持和專業(yè)化培訓(xùn)。在多元主體協(xié)作的支持下，輔助學(xué)校設(shè)計(jì)元宇宙技術(shù)與學(xué)科相整合的課程資源，建立與教育元宇宙相適應(yīng)的工科學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，并在消解隱私風(fēng)險(xiǎn)的考量下完善元宇宙身份認(rèn)定機(jī)制。

1．建立教育元宇宙協(xié)同發(fā)展體系，致力于工科學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)培養(yǎng)

根據(jù)教育元宇宙的技術(shù)特征分析可以看出，發(fā)揮教育元宇宙的優(yōu)勢(shì)需要多部門的協(xié)同參與，厘清教育行政部門、企業(yè)、高校等部門的職責(zé)。第一，由于教育元宇宙的應(yīng)用涉及個(gè)人感官信息提取、數(shù)據(jù)適配與傳輸、傳感器隱私數(shù)據(jù)的收集等，需要針對(duì)教育元宇宙的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及數(shù)據(jù)應(yīng)用制定明確的標(biāo)準(zhǔn)，并建立基于師生數(shù)字身份的學(xué)校管理制度，將虛實(shí)交融、萬(wàn)物互聯(lián)的元宇宙技術(shù)規(guī)范納入學(xué)校新基建規(guī)劃項(xiàng)目，并建立配套的空間布局應(yīng)用條例。第二，科技類企業(yè)在教育元宇宙技術(shù)研發(fā)、市場(chǎng)調(diào)研與推廣等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，能夠?yàn)閷W(xué)校的元宇宙技術(shù)應(yīng)用提供大量資金、硬件與軟件設(shè)備、課程資源等，是協(xié)同創(chuàng)新體系中的重要組成部分。在科技類企業(yè)的支持下，有助于完善教育元宇宙的多維培養(yǎng)體系，豐富學(xué)校的課程設(shè)計(jì)實(shí)踐板塊、科技實(shí)踐模塊、學(xué)科基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)K等，指導(dǎo)元宇宙技術(shù)的教學(xué)應(yīng)用，通過(guò)教育元宇宙促進(jìn)工科學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)的發(fā)展。第三，隨著現(xiàn)代生產(chǎn)方式及高新技術(shù)的快速發(fā)展，建立科學(xué)研發(fā)與教育教學(xué)現(xiàn)實(shí)需要緊密結(jié)合的“一體化”運(yùn)作機(jī)制。圍繞提升工科學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)的教學(xué)主題，構(gòu)建基于教育元宇宙、智能技術(shù)支持的學(xué)習(xí)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)課堂內(nèi)的師生交流互動(dòng)便捷化、教學(xué)方式趣味化、學(xué)習(xí)效果和學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)提升的目標(biāo)，創(chuàng)設(shè)形式多樣的虛擬交互、沉浸式感知等教學(xué)形式，涉及創(chuàng)意產(chǎn)品設(shè)計(jì)、零部件加工、控制系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)、可靠性及穩(wěn)定性調(diào)整等，促使工程教育科研理論和實(shí)踐教學(xué)更加協(xié)同。

2．利用教育元宇宙革新教學(xué)模式，推動(dòng)高校教師教學(xué)能力提升

通過(guò)建構(gòu)跨學(xué)科的學(xué)習(xí)方式和新型教育教學(xué)方法，推動(dòng)教育元宇宙等新型教學(xué)技術(shù)的廣泛運(yùn)用，在學(xué)校教育中建構(gòu)工科學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)的培養(yǎng)機(jī)制。但是僅僅采用新的技術(shù)手段尚不能促進(jìn)工科學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)的發(fā)展，教師需要采用創(chuàng)新教學(xué)理念并在課堂中引入學(xué)生創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)方式。兼松（Kanematsu）等人使用教育元宇宙開(kāi)展虛擬現(xiàn)實(shí)和STEM學(xué)科實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方式，涉及具有一定風(fēng)險(xiǎn)的放射性核安全教育，學(xué)生在元宇宙學(xué)習(xí)環(huán)境中接受教師的同步引導(dǎo)。對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明學(xué)生對(duì)虛擬課程產(chǎn)生濃厚興趣，能夠從情感上克服對(duì)于危險(xiǎn)事物的恐懼感并深度探究學(xué)習(xí)，可見(jiàn)教師的有效指導(dǎo)能夠進(jìn)一步提升教育元宇宙的教學(xué)效果，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力也具有積極效應(yīng)[17]。教師在利用虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)教授學(xué)生時(shí)，需要鼓勵(lì)各種類型的創(chuàng)新素養(yǎng)發(fā)展，使學(xué)生在學(xué)習(xí)期間燃起創(chuàng)新創(chuàng)造的希望。為培養(yǎng)工科學(xué)生的創(chuàng)新素養(yǎng)，需要在教學(xué)方面進(jìn)行一系列改革。第一，利用元宇宙創(chuàng)設(shè)具有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題情境，使工科學(xué)生經(jīng)過(guò)思維加工發(fā)展個(gè)人的創(chuàng)新思維；第二，工科學(xué)生在自主探究與學(xué)習(xí)的過(guò)程中，往往能夠鍛煉自身收集材料、組織材料、傳遞信息并解決問(wèn)題的能力，形成創(chuàng)新素養(yǎng)發(fā)展所需的技能；第三，促進(jìn)多樣化的教學(xué)模式改進(jìn)，引導(dǎo)學(xué)生探究“是什么”“能夠是什么”的問(wèn)題，使工科學(xué)生的思維得以豐富和拓展；第四，圍繞知識(shí)增長(zhǎng)和創(chuàng)新能力發(fā)展的相關(guān)性，增加課程教學(xué)的類型，包括學(xué)生所必修的核心課程、差異化的外圍課程、經(jīng)驗(yàn)為本的課程以及微型課程，為學(xué)生發(fā)散思維加工和復(fù)合性思維加工創(chuàng)造條件。

3．借鑒虛擬學(xué)習(xí)場(chǎng)景數(shù)據(jù)反饋，完善工科學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)評(píng)價(jià)機(jī)制

在教育元宇宙的虛擬學(xué)習(xí)場(chǎng)景中，系統(tǒng)儲(chǔ)存了大量學(xué)習(xí)者及其行為表現(xiàn)的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)分析處理能夠提供形成性和診斷性的反饋，便于為工科學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)及創(chuàng)新素養(yǎng)創(chuàng)設(shè)總結(jié)性評(píng)價(jià)基礎(chǔ)。在對(duì)工科學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)的評(píng)價(jià)方面，必須革新已有的評(píng)價(jià)理念，建構(gòu)數(shù)字化教育背景下的學(xué)生創(chuàng)新評(píng)價(jià)機(jī)制[18]。評(píng)價(jià)的目的是促進(jìn)工科學(xué)生綜合素質(zhì)提升和創(chuàng)新能力生成，切合學(xué)生發(fā)展及生長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)性，而終結(jié)性的結(jié)果評(píng)價(jià)往往只注重學(xué)生的最終表現(xiàn)，對(duì)工科學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)發(fā)展的過(guò)程忽略不計(jì)，有違學(xué)生成長(zhǎng)的客觀規(guī)律及科學(xué)培養(yǎng)。最早注意過(guò)程評(píng)價(jià)的是斯塔弗爾比姆（Stufflebeam）等人提出的CIPP（Context，Input，Process，Product）評(píng)價(jià)模式，斯塔弗爾比姆對(duì)CIPP模式中的過(guò)程評(píng)價(jià)進(jìn)行界定，認(rèn)為“過(guò)程評(píng)價(jià)的實(shí)施目的是發(fā)現(xiàn)方案實(shí)施過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，并向方案指定的人作出及時(shí)的信息反饋，整體反映為一種實(shí)施過(guò)程中的評(píng)價(jià)形式”[19]。在創(chuàng)新人才過(guò)程性評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，借助于元宇宙、智能技術(shù)支撐，結(jié)合形成性評(píng)價(jià)、針對(duì)性評(píng)價(jià)以及終結(jié)性評(píng)價(jià)體系，動(dòng)態(tài)地將各種評(píng)價(jià)形式加以整合，形成針對(duì)工科學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)發(fā)展的全過(guò)程評(píng)價(jià)，定期檢驗(yàn)工科學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)造的階段性表現(xiàn)，探究問(wèn)題解決途徑，將動(dòng)態(tài)化評(píng)價(jià)作為學(xué)生創(chuàng)造力培養(yǎng)的必要途徑。具體來(lái)看，基于元宇宙在形成性評(píng)價(jià)與總結(jié)性評(píng)價(jià)方面的優(yōu)勢(shì)，能夠?yàn)楣た茖W(xué)生的創(chuàng)新素養(yǎng)發(fā)展創(chuàng)造三方面的支持[20]。第一，元宇宙結(jié)合精心設(shè)計(jì)的課堂教學(xué)活動(dòng)，可以吸引工科學(xué)生積極參與其中；第二，元宇宙可以激發(fā)工科學(xué)生更多樣化的創(chuàng)新行為表現(xiàn)，描述學(xué)生學(xué)習(xí)體驗(yàn)及虛擬情境的參與情況，通過(guò)創(chuàng)造性的活動(dòng)設(shè)計(jì)使工科學(xué)生的自我效能感、創(chuàng)新意愿得以激發(fā)；第三，提供工科學(xué)生創(chuàng)新行為表現(xiàn)的證據(jù)，借助于內(nèi)嵌于元宇宙中的診斷性評(píng)價(jià)重構(gòu)學(xué)生行為軌跡中的細(xì)節(jié)，或者采用快照式的總結(jié)性評(píng)價(jià)、展示創(chuàng)意產(chǎn)品作品的綜合評(píng)價(jià)。

4．明確虛擬身份準(zhǔn)入認(rèn)證規(guī)則，化解師生隱私安全風(fēng)險(xiǎn)

元宇宙本身作為多項(xiàng)技術(shù)的綜合體，以“去中心化”推進(jìn)資源共享，消除傳統(tǒng)媒介中的數(shù)字鴻溝，但在資產(chǎn)管理、數(shù)據(jù)隱私保護(hù)等層面均存在較多的倫理挑戰(zhàn)。元宇宙中的虛擬分身技術(shù)和生物數(shù)據(jù)系統(tǒng)在增強(qiáng)人機(jī)交互便利性的同時(shí)，也給師生的隱私保護(hù)帶來(lái)較大風(fēng)險(xiǎn)。在沒(méi)有對(duì)元宇宙運(yùn)營(yíng)平臺(tái)加以管控的情況下，放任運(yùn)營(yíng)方對(duì)師生的行為偏好、文字表述及虛擬分身等數(shù)據(jù)信息加以收集，并將其用于商品推銷、企業(yè)盈利等目的，將會(huì)出現(xiàn)師生隱私問(wèn)題蔓延至元宇宙世界的問(wèn)題。教育元宇宙創(chuàng)建了一種基于游戲中心的網(wǎng)絡(luò)虛擬關(guān)系，忽視現(xiàn)實(shí)世界的生生互動(dòng)和師生交流，可能誘發(fā)身份混亂、逃避現(xiàn)實(shí)以及對(duì)現(xiàn)實(shí)的不適應(yīng)。另外個(gè)人隱私信息和數(shù)據(jù)安全難以得到保障，平臺(tái)管理員的主導(dǎo)權(quán)力無(wú)限放大，不可避免地會(huì)受到違法行為的威脅。為規(guī)范教育元宇宙中的學(xué)習(xí)活動(dòng)，應(yīng)當(dāng)建立學(xué)生虛擬身份準(zhǔn)入的認(rèn)證規(guī)則，保障師生身份信息的真實(shí)性和完整性，使身處元宇宙中的師生具有與現(xiàn)實(shí)世界唯一映射的虛擬化身，打造元宇宙虛擬世界的“通行證”“信任體系”，建立官方認(rèn)證并具有特定標(biāo)識(shí)的元宇宙身份認(rèn)定機(jī)制[21]。利用區(qū)塊鏈技術(shù)、非同質(zhì)代幣（NFT）和非同質(zhì)化權(quán)益（NFR）的價(jià)值轉(zhuǎn)化閉環(huán)，包括分布式存儲(chǔ)技術(shù)、分布式賬本與智能合約、哈希算法及時(shí)間戳技術(shù)，使數(shù)字產(chǎn)品得到身份綁定、版權(quán)認(rèn)證、權(quán)益分配等方面的信息保障，維護(hù)用戶原創(chuàng)內(nèi)容（UGC）、專業(yè)生產(chǎn)內(nèi)容（PGC）等產(chǎn)品創(chuàng)作，避免區(qū)塊鏈交易及元宇宙技術(shù)應(yīng)用時(shí)發(fā)生侵權(quán)

行為。

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[基金項(xiàng)目：2021年度全國(guó)教育科學(xué)規(guī)劃課題“基于智慧教育的高質(zhì)量新型教與學(xué)體系構(gòu)建與應(yīng)用研究”（BCA210085），2022年度中央高校基本科研計(jì)劃“‘互聯(lián)網(wǎng)+背景下本科生創(chuàng)新素養(yǎng)的測(cè)評(píng)指標(biāo)構(gòu)建與培養(yǎng)路徑研究”（JUSRP122064），2022年度江蘇省教育科學(xué)規(guī)劃重點(diǎn)課題“編程教育對(duì)工科生創(chuàng)新素養(yǎng)的影響機(jī)理與提升路徑研究”（B/2022/01/107）]

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