彭燕凝 師啟航

（深圳大學(xué)藝術(shù)學(xué)部工業(yè)設(shè)計系,廣東深圳 518060）

教學(xué)被視為教育的主線，而教育公平主要受限于教材資源的分配不均。從大環(huán)境來看，中國的教學(xué)資源分配問題深受我們的經(jīng)濟體制影響。這個問題普遍存在于大學(xué)和基礎(chǔ)教育中，基礎(chǔ)教育資源被按照學(xué)生成績、戶籍、運氣、財富、權(quán)力以及其他多元素來分配。此類偏重的資源分配方式也進一步導(dǎo)致了高等學(xué)府和專業(yè)教育機構(gòu)在教學(xué)資源上的不均衡。同時，高校教學(xué)資源不均存在的另一個主要的問題是因?qū)W校定位差異，學(xué)校教學(xué)資源的需求類型不同，導(dǎo)致了一些學(xué)校的教學(xué)資源閑置和一些院校的教學(xué)資源短缺，這種閑置和短缺的沖突導(dǎo)致了教育共享活動的正常開展[1]。

近年來，以虛擬現(xiàn)實、擴展現(xiàn)實、虛擬世界、數(shù)字孿生等為代表的視覺沉浸技術(shù)正不斷從學(xué)習資源、教學(xué)組織和系統(tǒng)平臺等方面重塑在線教育[2]。元宇宙是基于相關(guān)虛擬技術(shù)構(gòu)建的數(shù)字世界，是虛擬現(xiàn)實深度整合的結(jié)晶。與虛擬環(huán)境不同的是，通過運用虛擬現(xiàn)實，現(xiàn)實混合以及增強現(xiàn)實技術(shù)，可以讓用戶深度沉浸在如真實的環(huán)境中。基于這些技術(shù)開發(fā)出的三維虛擬學(xué)習環(huán)境可以實現(xiàn)更為生動和直觀的學(xué)習效果[3]。虛擬環(huán)境（VЕ），通過基于此類擴展現(xiàn)實技術(shù)所具備的沉浸感、交互性和構(gòu)想性特征，可以幫助學(xué)生實現(xiàn)學(xué)生與“線上虛擬課堂”的深度交互，同時虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以通過模擬探究學(xué)習者已有的概念模式和心智結(jié)構(gòu)，促進新知識與技能的重構(gòu)[4]。

一、國內(nèi)數(shù)字教學(xué)資源研究現(xiàn)狀

自2018年起，教育部加快推進教育信息轉(zhuǎn)型。目前，在教育領(lǐng)域中利用沉浸式技術(shù)已被證明可以有效促進各種學(xué)科的學(xué)習[5]，伴隨著數(shù)字技術(shù)走進教育領(lǐng)域，國內(nèi)對于用于教學(xué)目的АR技術(shù)興趣也在增加，對數(shù)字化教育資源進行了廣泛的研究。最初的國內(nèi)研究主要聚焦于數(shù)字圖書館和遠程教育等信息數(shù)據(jù)庫的發(fā)展和探索方面。陳全松，陳一，繞權(quán)等學(xué)者在其著作中著重論述過數(shù)字圖書館的時代發(fā)展背景以及必要性，并分析研究了如何實現(xiàn)圖書館轉(zhuǎn)向數(shù)字圖書館。在政策和項目的落地執(zhí)行，配合新科技的不斷創(chuàng)新推動，“三通兩平臺”和“全覆蓋數(shù)字教學(xué)資源點”等數(shù)字化教學(xué)資源進入了系統(tǒng)開發(fā)的新階段。

二、數(shù)字化教學(xué)改革的建議以及策略研究

鑒于國內(nèi)教學(xué)資源分配的情況以及數(shù)字化在教學(xué)資源分配上的應(yīng)用，提出了將元宇宙引入教學(xué)資源均衡的建議以及策略。優(yōu)先的任務(wù)是將傳統(tǒng)教育體系中的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為智能化學(xué)習場景，這是實現(xiàn)教育的數(shù)字化以及教育資源的公正分配的必要步驟。馬來西亞學(xué)者Сhin觀點中表示，智能學(xué)習環(huán)境要以學(xué)生為中心，能夠適應(yīng)不同類型的學(xué)習者，并且應(yīng)該能提供持續(xù)的學(xué)習與成長支持。2007年，鐘國祥和他的團隊提出了一個五層次的智能學(xué)習環(huán)境模型，包括代理層、服務(wù)層、系統(tǒng)層、信息層以及基礎(chǔ)層[6]。2012年，黃榮懷在其作品中總結(jié)了構(gòu)成學(xué)習環(huán)境的六個關(guān)鍵元素，包括資源、工具、學(xué)習社區(qū)、教學(xué)社區(qū)、教學(xué)方法和學(xué)習方式[7]。當談及元宇宙，一個新興的學(xué)科領(lǐng)域，給我們在如何公正分配教育資源的問題上提供了新的視角。為此，筆者將以教師、學(xué)生和教學(xué)管理者為核心教學(xué)驅(qū)動者，從交互媒介、智慧學(xué)習環(huán)境的服務(wù)層、基礎(chǔ)層和基礎(chǔ)設(shè)施層方面嘗試構(gòu)建元宇宙背景下的可均衡教學(xué)資源的智能學(xué)習環(huán)境。

（一）交互媒介

從事教學(xué)管理以及教學(xué)活動高校與教師可以將視頻會議與虛擬交互工具所結(jié)合創(chuàng)建虛擬實驗室來模擬實驗室的活動。

交互媒介包括多模式互動工具和使用增強現(xiàn)實（АR）創(chuàng)建富有趣味和吸引力元素的內(nèi)容和利用擴展現(xiàn)實（ХR）增強當前學(xué)習體驗，所以，采用更高技術(shù)技能和編程經(jīng)驗的基于ХR的內(nèi)容創(chuàng)作工具變得尤為重要，包括了創(chuàng)作工具和交互工具，對于ХR的交互工具提出了兩大類：用于基本АR/VR場景和互動的工具，專注于基于АR攝像機互動的工具，以及相關(guān)的低成本創(chuàng)作工具，這些工具為不同學(xué)科教育提供了豐富的功能和應(yīng)用場景。不僅提供了豐富的學(xué)習路徑，它能夠提供多元化的學(xué)習體驗，同時在滿足個性化學(xué)習需求的前提下，為學(xué)生提供全面且公平的教育資源。

（二）智慧學(xué)習環(huán)境服務(wù)層

智慧學(xué)習環(huán)境的服務(wù)層旨在為從事教學(xué)活動的兩個群體，學(xué)習者和教學(xué)者提供不同的服務(wù)門類。布倫特·威爾遜（Вrеnt Wilsоn）針對學(xué)習環(huán)境構(gòu)建的三個重要部分，即資源、工具以及人際關(guān)系，提出了他的“三要素理論”[8]。這意味著學(xué)習環(huán)境必須包含豐富的資源如教材、資料、實驗設(shè)備等，以支持學(xué)生的學(xué)習活動。使學(xué)習者走入學(xué)習場景，深入知識之內(nèi)。通過真實世界案例引入，促進學(xué)生合作學(xué)習，激發(fā)學(xué)生思考和解決問題的能力。就需要重塑傳統(tǒng)教學(xué)環(huán)境要素，延伸出以學(xué)習者和教學(xué)者為中心的元宇宙智慧學(xué)習環(huán)境。服務(wù)層應(yīng)該具有負責調(diào)整教學(xué)活動的決策工具和負責教學(xué)活動的教學(xué)工具，智能學(xué)習環(huán)境在教育中的應(yīng)用涵蓋了多個關(guān)鍵方面，具體來看，主要包含以下幾個部分。

首先，個性化教學(xué)是其核心，通過智能引導(dǎo)，學(xué)習者可以獲得個性化的學(xué)習資源、學(xué)習過程指導(dǎo)和學(xué)習策略反饋。這一過程利用大數(shù)據(jù)分析，教育者能夠進行優(yōu)化干預(yù)，不斷改進教學(xué)設(shè)計，提供基礎(chǔ)指導(dǎo)，以滿足學(xué)生的不同需求。其次，成長性評價是持續(xù)的，包括個體和群體的成長性和總結(jié)性評價，充分結(jié)合歷史數(shù)據(jù)，為制定個性化教學(xué)策略提供全面支持。通過動態(tài)追蹤學(xué)習者，整體成效得以評估，有助于個性化的教學(xué)策略的制定。輔助學(xué)習將個人或小組置于核心位置，通過智能設(shè)備提供真實的觸感和實時反饋，以幫助學(xué)習者完成任務(wù)。虛擬伙伴和人工智能伙伴在元宇宙中建立伙伴關(guān)系，支持多人合作的小組學(xué)習。學(xué)習分析報告則為學(xué)習者提供了反饋活動成效和可視化分析，以促進學(xué)習者實現(xiàn)學(xué)習目標。最后，體驗學(xué)習充分發(fā)揮了元宇宙的多感知交互方式，鼓勵學(xué)習者全身心投入知識學(xué)習中。這種學(xué)習方式不僅培養(yǎng)了學(xué)習者的團隊合作和溝通技能，還激發(fā)了他們的創(chuàng)造力和潛力。學(xué)習者能夠在元宇宙中與教育者和同伴互動，共同探索問題，獲得更深刻的學(xué)習體驗。這些應(yīng)用領(lǐng)域超越了傳統(tǒng)教學(xué)，提供了更為深入和全面的學(xué)習體驗。

對學(xué)習者的服務(wù)環(huán)境為教學(xué)者提供課程策劃的原始數(shù)據(jù)，教學(xué)者可借助數(shù)據(jù)將課程策劃以一種創(chuàng)新的方式實現(xiàn)，為學(xué)生提供交互式、個性化和沉浸式的學(xué)習體驗。通過利用元宇宙的虛擬學(xué)習環(huán)境設(shè)計和技術(shù)工具，課程策劃可以創(chuàng)造出與課程內(nèi)容相關(guān)的虛擬場景、任務(wù)和角色，使學(xué)生能夠身臨其境地參與學(xué)習過程。

（三）智慧學(xué)習服務(wù)的基礎(chǔ)層

基礎(chǔ)層作為運用網(wǎng)格理念和技術(shù)構(gòu)建的智能學(xué)習環(huán)境的基礎(chǔ)平臺，是支撐教學(xué)資源共享和交互合作的支撐，兼?zhèn)湎到y(tǒng)管理方式方法，跨平臺互動空間，合作學(xué)習空間三大板塊。

1.系統(tǒng)管理方式方法：系統(tǒng)的運作離不開有章程的運行，它涵蓋了各種管理活動和措施，以確保元宇宙平臺的正常運行、高效性和可靠性。系統(tǒng)管理負責維護和管理整個平臺的基礎(chǔ)設(shè)施和技術(shù)組件并及時解決任何技術(shù)故障或問題，以保持平臺的穩(wěn)定性和連續(xù)性。此外，系統(tǒng)管理需要確保平臺的安全性，以保護學(xué)習者的個人信息和敏感數(shù)據(jù)，并防止未經(jīng)授權(quán)的訪問和惡意攻擊。系統(tǒng)管理還涉及資源管理和優(yōu)化，需要監(jiān)控和管理平臺的資源使用情況，通過有效的資源分配和優(yōu)化，提供高性能和高可用性的學(xué)習環(huán)境，以滿足學(xué)習者的需求。

2.跨平臺互動空間：“跨互動”是指不同元素或?qū)嶓w能夠在各種平臺或界面上進行互動的能力。它意味著不同系統(tǒng)、設(shè)備或用戶之間可以無縫交流信息、溝通和合作。在智能教學(xué)環(huán)境的建設(shè)中，跨互動的能力可以通過多個平臺或技術(shù)使學(xué)生與學(xué)習材料、教師和同學(xué)進行互動，從而增強學(xué)習體驗。

3.合作學(xué)習空間：作為合作學(xué)習空間，應(yīng)提供高度沉浸式和個性化的實時學(xué)習生態(tài)系統(tǒng)和仿真，具有用戶和終端設(shè)備的可適應(yīng)性。整個學(xué)習環(huán)境由課程、學(xué)習方面和個性化數(shù)字指導(dǎo)作為關(guān)鍵組成部分。它的功能包括課程計劃、內(nèi)容、教學(xué)媒體（包括動態(tài)語言適應(yīng)性）、用戶通過手勢的互動、行為分析、實驗室環(huán)境的適應(yīng)性以及根據(jù)不同用戶（學(xué)習者/教師）需求進行平臺優(yōu)化。為了實現(xiàn)框架的用戶動態(tài)適應(yīng)性，還可提供了自我診斷的功能，以促進在平臺上獲得更高層次的學(xué)習體驗。

（四）基礎(chǔ)設(shè)施層

基礎(chǔ)設(shè)施層分為軟件層以及硬件層。硬件層總體來看包含了智能通信技術(shù)，5G/6G的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境打造虛擬世界與真實世界的深度融合，處理各元件負責執(zhí)行計算和處理數(shù)據(jù)的任務(wù)。軟件層即通過分布式的虛擬化服務(wù)，為學(xué)者提供平臺、定制以及學(xué)術(shù)資產(chǎn)庫，在平臺中，提供基礎(chǔ)設(shè)施和工具，用于支持特定專業(yè)的應(yīng)用程序、服務(wù)或內(nèi)容的開發(fā)和交付的系統(tǒng)。

總之，通過對元宇宙智慧教學(xué)環(huán)境的搭建，以及合理的課程策劃，可以完全實現(xiàn)跨區(qū)域的虛擬教學(xué)的廣泛傳播，亦可增加學(xué)生的沉浸式教學(xué)的體驗感，元宇宙順應(yīng)了第六次科技革命的進程，沿著“前技術(shù)一生技術(shù)－熟技術(shù)－富技術(shù)”的技術(shù)發(fā)展軌跡前進[9]，通過對各類前沿技術(shù)的集成而外化出的新興技術(shù)概念，為智慧校園智慧教學(xué)提供了新模態(tài)。

三、策略路徑對均衡教學(xué)資源的作用

在十九大召開之前，國內(nèi)針對高等教育發(fā)展的相關(guān)研究聚焦在發(fā)展不均衡之上，在二十世紀的五六十年代，我國經(jīng)濟相對滯后，社會人才的匱乏是導(dǎo)致教育資源稀缺的原因之一，隨著經(jīng)濟體制的完善，經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，使得我國對于專業(yè)人才的需求越來越旺盛，一些優(yōu)秀的高校逐步成立發(fā)展起來[10]，而高校間的建校時間、建校地點、研究經(jīng)費和學(xué)校定位等原因造成了高校之間教育資源的不均衡。元宇宙技術(shù)的引入可以有效縮小這一差距。在數(shù)字教育方面可以參考一下國外的成功案例，如2021年3月，美國一所學(xué)校在接收贊助后，正式將VR技術(shù)與教育教學(xué)工作結(jié)合起來，構(gòu)建了一個創(chuàng)新的線上學(xué)習系統(tǒng)。這個系統(tǒng)不僅僅是簡單地利用視頻軟件進行在線教學(xué)，而是給學(xué)生提供了身臨其境的感覺，仿佛他們置身于實際教室中，融入了學(xué)習的氛圍。在各方的大力支持下，該學(xué)院的學(xué)生可以通過線上平臺隨時瀏覽觀看課程，訪問系統(tǒng)下載學(xué)習資料，突破時間和空間的限制，學(xué)生無論身處何地，都可以獲得相似的教育體驗。在該學(xué)院的生物課程中，教師能夠利用VR技術(shù)構(gòu)建虛擬的內(nèi)臟器官模型，讓學(xué)生直觀地了解人體器官的構(gòu)造。與傳統(tǒng)課堂學(xué)習的情景和狀態(tài)不同，VR技術(shù)能夠根據(jù)教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)造相應(yīng)的情景，從而增強與學(xué)生的互動，激發(fā)他們的學(xué)習興趣，或是基于АR攝像機互動的工具，如Наlо和Ноl(xiāng)оВuildеr，能夠為物理學(xué)、藝術(shù)與設(shè)計、地理學(xué)以及建筑與工程等學(xué)科提供豐富的應(yīng)用場景。這意味著即使在資源相對匱乏的地區(qū)，學(xué)生也能夠享受到與其他地區(qū)學(xué)生學(xué)習此類特殊專業(yè)的機會。這不僅有助于提高教育的公平性，同時，它可以喚起那些教育資源匱乏地區(qū)學(xué)生的學(xué)習熱情和潛力，從而推動整個國家的人才培養(yǎng)。

此外，元宇宙還可以為農(nóng)村地區(qū)的教育提供新的可能性。在偏遠地區(qū)，學(xué)校和教育資源有限。通過搭建元宇宙智慧教學(xué)環(huán)境，這些地區(qū)的學(xué)生可以訪問在線教育資源，與城市學(xué)生享有類似的學(xué)習機會。可以設(shè)立虛擬教育中心，提供元宇宙技術(shù)設(shè)備，組織城鄉(xiāng)教育互動活動，開發(fā)農(nóng)村地區(qū)專屬虛擬教材與資源，培訓(xùn)農(nóng)村地區(qū)教師運用這些例如АR或VR等工具進行教學(xué)，以促進不同農(nóng)村學(xué)校之間的合作與資源共享。這一措施更有望改變農(nóng)村地區(qū)的教育格局，縮小城鄉(xiāng)教育差距。

四、結(jié)語

本文探討了元宇宙發(fā)展背景下，數(shù)字技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，特別關(guān)注數(shù)字技術(shù)在教育資源均衡分配和在線教育質(zhì)量提升方面的關(guān)鍵作用。數(shù)字技術(shù)在教育中具有廣泛而深遠的影響，可以實現(xiàn)個性化學(xué)習體驗，促進教育資源有效管理和分配，推動教育創(chuàng)新。同時，數(shù)字化教育也面臨挑戰(zhàn)。例如數(shù)字技術(shù)支持不均，易造成數(shù)字鴻溝。此外，還需注重過度沉浸可能會帶來的安全問題，虛擬環(huán)境很容易導(dǎo)致學(xué)生沉浸在自己的世界中，也就容易陷入“缸中之腦”的悖論[11]。元宇宙能夠優(yōu)化教學(xué)模式，是未來教育模式的主要發(fā)展方向，為人類學(xué)習知識帶來更寬廣的空間和技術(shù)支撐，構(gòu)建全新的教育教學(xué)體系。數(shù)字技術(shù)將在教育中扮演更重要角色，為學(xué)生提供多樣化學(xué)習體驗，推動教育公平、可持續(xù)和全面發(fā)展。