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思想者说丨西南大学教育学部教育技术学院院长刘革平:元宇宙引领在线教育发展新方向

作者:刘增辉 来源:在线学习 阅读:156

元宇宙运用于在线教育,将打破二维网络技术带来的在线教育发展瓶颈,在线教育由此将迎来转段升级的创新奇点,实现发展形态的实然跃升。

文/《在线学习》主笔 刘增辉

思想者说丨西南大学教育学部教育技术学院院长刘革平:元宇宙引领在线教育发展新方向

西南大学教育学部教育技术学院院长刘革平

从2021年开始,“元宇宙”概念如龙卷风一般席卷了包括互联网在内的众多领域。2022年1月,工业和信息化部召开新闻发布会,提出培育一批进军元宇宙、人工智能等新兴领域的创新型中小企业;在浙江省发布的未来产业先导区建设指导意见中,元宇宙与人工智能、区块链、第三代半导体并列。2月,上海经信委谋划产业和信息化工作,强调紧扣城市数字化转型,布局元宇宙新赛道。

那么,什么是元宇宙,元宇宙将对教育尤其是在线教育产生怎样的影响?日前,本刊就相关问题与西南大学教育学部教育技术学院院长、教授刘革平进行了对话。从2008年开始,刘革平所在的团队就一直在研究虚拟现实、虚拟世界在教与学当中的应用。在对话中,他表示:元宇宙代表了视觉沉浸技术发展的最新阶段,是人类认识自然规律的第三类基本方法;在线教育将由此迎来转段升级的创新奇点,实现发展形态的实然跃升;在当前正在推进的教育新基建中,元宇宙可起到基础支撑作用。

元宇宙将带来生产、生活及学习方式的变革

在线学习:从2021年至今,公众对元宇宙的讨论热度不减。请您谈谈,为什么在这个时期出现这个概念?

刘革平:实际上,元宇宙(Metaverse)这个概念最早诞生于1992年出版的科幻小说《雪崩》(Snow Crash),作者是美国作家尼尔·斯蒂芬森。当然,小说中的元宇宙是作者想象的、展望的,由于技术条件的制约,当时并不可能实现。

应用需求是技术进步的重要推动力。当前,虽然互联网等技术的应用已非常深入,但其交互界面、交互方式仍有不适应需求的方面,人们迫切需要一种能够支持工作、生活与社交的技术环境来延展互联网功能。随着虚拟现实、数字孪生、区块链等技术的逐渐成熟和普及,综合这些技术实现的沉浸式三维虚拟环境恰好可以实现科幻小说中的元宇宙理念,而这种虚拟环境也能够满足人们对新技术的需求。因此,在用户需求和技术进步的共同作用下,元宇宙成为了大家关注的焦点。

在线学习:您提到技术进步,请您谈谈技术演进的脉络。

刘革平:元宇宙代表了视觉沉浸技术发展的最新阶段,其本质是一个平行于现实世界的在线数字空间,正在成为人类社会创新发展的实践场域。视觉沉浸技术的演进经历了桌面式虚拟现实、沉浸式虚拟现实、扩展现实以及元宇宙等四个阶段。

第一阶段,以桌面式虚拟现实为主。其经典案例是美国林登实验室于2003年发布的基于互联网的三维虚拟世界——Second Life。在这一阶段,用户只能通过计算机屏幕观察虚拟世界,受限于交互设备和立体视觉、三维建模等技术,其产生的沉浸感较低。

第二阶段,以沉浸式虚拟现实为主。借助沉浸式技术和人机交互技术,沉浸式虚拟现实实现了由“平面式、被动式、单向型”向“立体式、主动式、互动型”的突破。尤其是 2016 年之后,以Oculus和HTC Vive为代表的VR终端设备得以迅速发展,用户在虚拟世界中产生的感官刺激,如视觉、听觉、触觉,都可以通过VR装置和体感设备转化为现实世界真实的感官体验,而不再受传统物理条件的限制和约束,其沉浸感大大增强。

第三阶段,以扩展现实和数字孪生为主。随着5G、云计算、人工智能等新一代信息技术与VR技术的深度融合,更为成熟的视觉沉浸技术体系得以逐渐成型。其中,5G因其高速率、低时延、大规模设备连接等特性,能够使多地的不同用户同时加入同一个虚拟世界中,共同体验虚拟经历。基于VR/AR/MR的扩展现实技术,实现了从现实空间到虚拟空间再到虚实融合空间之间的跨越;数字孪生技术是虚拟现实应用的深化发展,将实物对象空间与虚拟对象空间联通,实现真实世界与虚拟世界的无缝融合和有机联通。大数据、云计算和人工智能为未来大规模实施虚拟环境建设提供了强大的算力基础和智能化支撑。

第四阶段,元宇宙初现端倪。借助脑机接口将彻底打破现实与虚拟之间的壁垒,用户可使用意念自由控制虚拟身体各个部位,随心所欲地与虚拟世界进行交互。同时,脑机接口的双向传输功能,可以将多种感官的反馈通过脑信号传递给用户,获得与现实世界相同的感官体验,实现人与虚拟世界的融合。区块链技术是元宇宙实现升维的关键技术,借助区块链技术既可建立现实空间与虚拟空间的经济联系,又能实现虚拟价值和真实价值的统一。元宇宙将实现人与虚拟世界、现实世界与虚拟世界的融合。

在线学习:人类为什么需要虚拟世界?现实世界和虚拟世界的互动,将对人类社会的发展产生怎样的影响?

刘革平:虚拟世界是信息技术发展的产物,在模拟仿真、沉浸操作、深度互动等方面具有独特性,吸引了广大用户的积极参与。以虚拟现实为代表的虚拟技术是继数学推理、科学实验之后人类认识自然界客观规律的第三类基本方法,而且正在发展成为人类认识、改造和创造客观世界的一项通用性、战略性技术。

元宇宙将推动社会形态向虚实融合的方向发展,导致生产方式、学习方式、生活方式的变革。在元宇宙状态下,现实世界和虚拟世界是两个平行世界。用户可以借助统一的身份,在两个世界自由切换、灵活操作,将在仿真验证、经济体系、人际交互等方面对人类社会产生影响:一是新技术、新方案在虚拟世界进行模拟验证,以节省成本;二是虚拟世界中的用户创建内容可产生另一个经济体系并与现实体系交易;三是虚拟世界将营造新型的、沉浸式的社交平台。

在线学习:有一种说法,元宇宙是互联网发展的终点。您同意这个观点吗?

刘革平:在我看来,元宇宙是融合了互联网、扩展现实、数字孪生、区块链以及人工智能等技术的一个全新生态体系。互联网只是其中的一种技术,二者并不存在相互替代的问题。

教育是元宇宙最大的应用领域

在线学习:元宇宙正在向教育领域施加影响。那么,教育元宇宙具有什么特征?

刘革平:元宇宙最大的潜在应用领域是教育。元宇宙将对未来的教育体系产生重要的影响。就教育元宇宙而言,其特征有三个方面。

第一,虚拟与现实全面交织。教育的构成要素,如教育内容、教育目的、角色关系、管理模式等,将在虚拟世界再现并与现实世界融通。

第二,人类与机器全面协同。教育者与元宇宙系统协同,设计和构建个性化的教育空间,可以在很大程度上促进学生的思维发展。

第三,学校与社会全面联结。通过衔接虚拟空间与现实空间,消解了教育与社会的“围墙”和边界,促进理论与实践的交互。

在线学习:元宇宙的出现将给人类社会发展带来影响,那么,它将给教育带来怎样的改变?

刘革平:教育元宇宙将对教育产生以下影响。

第一,创新教育教学模式。教育元宇宙将促进教学方式、教学实践、教学技术等发生重大改变,实现教学模式的创新,进而推动教学形态的变革。

第二,赋能智慧教育环境。元宇宙作为虚实融合的智能场域,能够部分解放学习者的思想束缚,提供开放创造的智慧教育环境。

第三,提供多样化教育资源。教育元宇宙中的虚拟世界,能够提供丰富、逼真的多样化的教育资源,满足学习者的不同学习体验与需求,让学习者在学习过程中产生沉浸式学习体验。

第四,支持多元化学习活动。教育元宇宙可以利用智能技术,满足多元学习的自由开放环境、数据分析处理以及智适应推荐等需求,促使学习者依据自身的学习需求和认知风格实现自主学习与个性化学习。

第五,实现智能教学评价。教育元宇宙可以破解教育数据采集难、不全面、不精准与不连续等问题,实现全面性、综合性、发展性的智能教学评价。

元宇宙是在线教育的创新奇点

在线学习:对当前蓬勃发展的在线教育,您是如何看待的?

刘革平:在线教育是未来教育变革的大趋势。2020 年新冠肺炎疫情暴发以来,世界各国采取的疫情防控措施加快了在线教育的发展,使其成为现代教育体系的重要组成部分。但围绕在线教育的争议一直存在,不少学者认为当前在线教育存在以下问题:平面网页枯燥单调,难以调动学习积极性、人机交互方式简单,学生参与感不强、实践环节欠缺等。究其原因不难发现,当前基于 Web2.0 技术的在线教育已步入发展的瓶颈期,二维网络技术难以支撑起学生对沉浸性学习环境、自然人机交互方式和“面对面”社会性交互的需求,因此,寻找下一个创新突变奇点推动在线教育转段升级,成为占领未来教育制高点的关键。

在线学习:元宇宙的出现对在线教育意味着什么?

刘革平:元宇宙运用于在线教育,将打破二维网络技术带来的在线教育发展瓶颈,形成视觉沉浸与人工智能无缝交融的理想空间形态,使人的认识世界与虚实共生的感知世界实现再融合。在线教育由此将迎来转段升级的创新奇点,实现发展形态的实然跃升。也就是说,从虚拟现实到元宇宙,是在线教育发展的新方向。

在线学习:那么,元宇宙将在哪些关键领域提升在线教育?

刘革平:其一,构建虚实融合的在线课程资源。从体验的主体参与程度来看,有基于旁观者视角的“他者”课程、基于学习者视角的“主体”课程和基于“超越者”视角的“真实”课程。其中,基于“超越者”视角的课程是学习者以“第二人生”的方式,通过“再造生命”的形式进行体验学习。学习者完全“生存”其中,虚实融合场景具有理解智能,能够根据学习者思想的变化而动态建模,真正实现“所思即所得”。

其二,实施灵活多样的在线教学方式。新型教学方式有:社会化在线教学、融课堂在线教学以及实验化在线教学。其中,元宇宙在线实验教学将超越真实,再现“真实”情境,展现反应现象,进行过程记录和规避潜在风险。

其三,供给以人为本的在线学习支持服务。从支持服务的类别来看有:基于虚拟助理的学习“全视角”支持服务、基于人机协同的教学“智慧型”支持服务和基于流程再造的管理“一站式”支持服务。

另外,元宇宙通过构造在线教育的“微世界”,可实现对学习支持服务体系的科学构建。首先,数据驱动,元宇宙在线教学系统将实现覆盖全域的数据整合闭环,以优化动态服务决策。其次,智能辅助,元宇宙在线教学系统能够智能识别教与学的过程需求,将支持服务自然融入教与学的过程之中。再次,贯穿过程,元宇宙在线教学系统提供的支持服务将覆盖学习、生活、工作等方方面面。最后,综合服务,元宇宙在线教学系统将发挥瞬时服务的多线程特征,实现支持服务的教、学、管、评于一体,使多类型支持服务形成聚合之力,发挥最佳之效。

元宇宙从三方面推动终身学习

在线学习:党的十九届四中全会提出“构建服务全民终身学习的教育体系”。教育元宇宙可在哪些方面助力这一进程?

刘革平:一是打破教育壁垒,实现各类教育资源融通。教育元宇宙可将现实世界的教育机构、资源等迁移至其中,为学习者提供场景多样、方式灵活、内容丰富的终身教育空间。该教育空间能够贯通学校内外,融合线上线下,实现各级各类教育之间的纵向衔接与横向贯通,实现各种教育资源有序、有效的重新整合,满足学习者知识、素质、技能和能力的多样化终身学习需求。

第二,搭建“立交桥”,支持学习成果认证和转换。学习成果的积累、认证与转换是建设终身教育体系所不可回避的关键问题之一,近年来,区块链技术的发展能够解决学分信用问题,其具有“不可伪造”“全程留痕”“可以追溯” “公开透明”“集体维护”等特征,可保证学分互认的透明、公平和公正。利用区块链技术建设去中心化的学分银行,可以有效解决终身教育面临的正规与非正规、正式与非正式学习成果之间难以认证和转换的难题,实现不同类型和等级学习成果之间的等值融通。

第三,虚实深度融合。支持广泛的社会学习系统。教育元宇宙支持社区教育、成人教育、老年教育的开展,也支持各种学习型组织、学习型社会的构建。依托元宇宙所构建的终身学习系统,学习场所更加开放,学习内容更加丰富,学习形式更加多样,学习制度更加灵活。此外,教育元宇宙也可为各种学习活动提供支持,例如虚拟读书节、公益讲座、论坛等。

元宇宙对教育新基建起支撑作用

在线学习:在当前正在推进的教育新基建中,教育元宇宙处于什么位置?

刘革平:教育新基建包括信息网络、平台体系、数字资源、智慧校园、创新应用和可信安全六大方面。教育新基建的目标之一,是要建设物理空间和网络空间相融合的新校园,拓展教育空间,元宇宙虚实融合场景正好能支持这一应用。元宇宙有利于建设沉浸体验和深度交互的数字资源,有利于构建物理空间和虚拟空间相融合的智慧校园,有利于实施教学环境、教学方法和教学模式等领域的创新应用。因此,元宇宙在教育新基建中将起到基础支撑作用。

在线学习:着眼未来,您认为应该如何进行教育元宇宙布局?

刘革平:教育元宇宙的实现将会给教育事业带来翻天覆地的改变,我们在抓住教育元宇宙发展机遇的同时,也要为教育元宇宙的应用做好准备。

首先,加速教育新基建进程,推动教育的数字化转型、智能升级和融合创新。加快建设以人工智能、云计算、区块链等为代表的新技术基础设施和以数据中心、智能计算中心为代表的算力基础设施,它们可为教育元宇宙的实现提供完备的技术基座。其次,制定化身行为规范、沉浸资源标准、教学活动逻辑准则等政策法规,保证教育元宇宙平稳、安全、有序运行。教育元宇宙具有庞大的数据资源,为平衡好数据使用和数据安全,需要前瞻性地构建教育元宇宙相关数据的采集和使用规范。再次,加快推动元宇宙在智慧校园、沉浸资源等领域的开发与应用,以点带面、逐步推广,尝试解决实际教育问题。最后,提升师生信息素养以适应教育元宇宙带来的教学变革。教育元宇宙的应用将会使教学由物理空间转向虚拟空间、混合空间,由此将引发教学方式、教学设计、师生交互等发生改变。

在线学习:从目前情况来看,元宇宙或许会成为今年的教育热点。对此,您怎么看?

刘革平:对待教育元宇宙,我们既要仰望星空,布局教育事业的全面变革,又要脚踏实地,注重其实际应用价值。教育元宇宙具有虚拟与现实全面交织、人类与机器全面互动、学校与社会全面联结的特征,显示出巨大的教育潜力,包括但不限于素质教育、职业教育、全纳教育、终身教育四个方面,其在数字教育、智慧教育、教育治理、教育均衡等方面也展现了巨大的发展空间,将推动教育事业从点到面的整体变革。

因此,我们要不断挖掘元宇宙与教育融合应用的潜力。但需注意的是,切勿神化教育元宇宙,将其功能无限扩大。一方面,受其底层技术制约,就当前阶段而言,教育元宇宙仍处于萌芽阶段,离我们想象中的教育元宇宙还有相当一段距离。另一方面,教育元宇宙能够解决当前教育领域存在的诸多问题,但我们不能寄希望于它能够解决一切问题。我们在探讨教育元宇宙应用时更不能脱离教育的本质,要根据实际教学需求、教学目标、教学内容、学生特征等合理、适切地应用教育元宇宙。

我们处在高度发达的信息时代,新技术不断涌现,这是不可避免的现象。作为教育工作者特别是教育研究者,我们应当直面挑战,积极参与新技术的教育应用研究,产出相关研究成果,提出相关应用指南,以掌握新技术应用的主动权和话语权。当前,面对元宇宙的新机遇,我们不能 “等、 靠、要”,而是要积极参与教育元宇宙的设计、建设,使它能真正地为教育服务,而不是被企业产品牵着走。

来源:《在线学习》杂志2022年3月刊(总第79期)

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