2023年1月7日，第五届世界教育前沿论坛在线上成功举行。本届论坛主题为“元宇宙·永续性·积极心理：教育之未来”。来自中国两岸三地及美国、新加坡的教育工作者参加了交流，累计超230万人次的观众在云端同步观看。其中在“元宇宙与教育”主题环节， 华东师范大学信息管理系教授许鑫分享《教育元宇宙应用研究与实践探索》，现将报告进行整理，以飨读者。
我今天的分享，主要有五方面的介绍,概括一下就是：一组观点、两套理论、三个项目、四类技术、五项研究。其中三个项目是我们课题组在高教、基教和职教上的元宇宙应用实践，最后介绍的是课题组近期所推进的课题研究。教育元宇宙方面，还是存在很多的空白以及不成熟的地方，我们希望抱着审慎乐观的态度积极尝试。国家对教育出台了很多政策，也明确提出了智慧教育的战略行动计划，指出现在是数字化转型的关键阶段、特殊阶段。无论是高校还是中小学，老师们也都是有所了解的。在这个过程我们关注教育数字化转型的若干趋势，在这里列出的是福布斯杂志提出的六大趋势：增强虚拟混合现实、游戏化学习、学习空间再设计、个性化学习、人工智能和数字教师装备。和现阶段所提元宇宙的技术进行对照就会发现，重合度很高。在此基础上，我们认为教育元宇宙是教育数字化转型的新模式和新业态。以前在谈元宇宙的时候，更多谈的沉浸感、交互性、构想性。现在教育元宇宙要赋予其新的含义，包括对于教育的把握，对于知识的深化和智能分析。这也是我们所讲的教育元宇宙的特征。
从实践的意义来说，在教育场景里，由于信息技术的使用，让我们能够解决时空的局限性。传授者和学习者的关系，也得到了重构。教育者可以和开发者共同开发新的教学模式，我们的学习者也能够获得更多更好的学习资源。在多元空间和无限资源的条件下，可以去解决教育抽象和危险问题，也可以解决教育资源分配不公的问题。总结一下，我们认为教育 元宇宙的价值，能够推动教育创新，充分发挥技术护航，优化教育发展。同时在基础设施的支持上，新技术的应用上，能够有很多的可能性，被不断去探索。从教育元宇宙来讲，这是值得广泛关注的一个点。我们理解的教育元宇宙,是教育数字化转型的新形态和新模式。有两类学习理论，在这个过程中被充分应用:一个是具身认知理论，一个是情境学习理论。在具身认知方面，随着元宇宙场景开发的不断完善，我们在认知、身体和环境一体化上，拓展得比以前更加丰富，可以真正做到“做中学”，这是一个很大的跃进。另外是情境学习理论。以前我们很关注真实的情境、实践的情境、文化的情境，强调在哪里学。在元宇宙的环境开发成功以后，对于以前不太适合的情境，能起到一定弥补作用。就像刚刚讲的危险环境，就是不太适合实践的环境，再比如说成本很高的环境。在这个过程中，我们都可以通过元宇宙的方式得到改善。下面是结合我们所做的一些实践，跟大家做一些分享。我们先讲一下国内外已经有的一些元宇宙实践。这是英国考古教学的案例：英国有一个拜占廷的挖掘项目，把它数字化了。这是韩国飞机维修的案例：飞机的零部件组合在数字空间被重现了，极大节约的培训成本，因为一架飞机要上亿美元。这是飞机的维修培训的实践环境。这是海事培训，为造船、海上救援提供了数字虚拟环境，方便我们去实践。在科普教育、医疗卫生方面，这是近距离去观察眼球的运动和运行机理的一个实例。还有心脏手术。韩国和巴西把人体数字化虚拟化，实现了3D人体建模。国内也有，福建医科大学也搭建了类似的医学培训元宇宙环境。上述例子中，元宇宙已经和教学场景进行着有机结合，包括虚拟化身面对面、多种资源的兼容和呈现，也包含了虚拟空间的自由移动、个人交互学习、多人上课交互。这一系列的场景，方便了学习，尤其是在疫情期间。在疫情期间，网络教学在在场感、实时性上有所欠缺，而元宇宙能充分体现在场感。 课题组围绕三个方向，选择了三个小场景，进行了尝试。2022年9月2日，在世界人工智能大会上，发布了我们的推进方案，介绍了我们所尝试的三个实践项目。在去年8月18号的时候，课题组就发布了上海MBA元宇宙中心的建设项目，我们选择了数字原生的建设路径。原生跟孪生的不同之处在于，我们并没有一个真实的上海MBA中心物理空间，但是我们把它在元宇宙中建立起来了。在此过程中，我们重点关注的是产教融合的落地，关注的是社交属性的充分体现。在去年9月份的时候，我们随即推出了面向中小学科学教育的元宇宙接入舱和空间站。既然元宇宙是一系列技术的集合体，我们考虑有没有可能把硬件、软件、数字资源进行深度集成，提供给使用者、学校一体化的智慧空间。在这个过程中，我们也能进一步去考察青少年对于新技术的应用。我们起的名字叫“实验场”，为什么叫“实验场”，而不是某某项目或者某某工程呢？是因为有一些问题，还要通过研究去进一步回答，以解决我们所面临的困惑。
这里举两个小例子，大家可以体会一下，也是我们为什么慎重的原因。当我们进行3D课件转换的时候，中小学生有立体几何课程。我们希望得到我们数学学院教授们的帮助，跟他们去交流，我们介绍如何把立体几何通过3D空间的方式呈现给同学们，同学们可以方便地接受有关训练。结果我们数学专业的老师提出了不一样的观点，他认为这样会限制学生的空间想象力。我们在想，是不是我们做了很多事情，反而帮了倒忙呢？再比如，元宇宙场景中有比较强的声光电刺激，这些声音、动画的刺激下，我们的注意力比以前更集中，还是更分散了呢？沉浸并不等于注意力专注。在这个过程中，需要我们进一步去测评，所以我们也希望在这样标准化的物理空间中，去开展学习能力、专注能力、抗压能力等方面的测试。第三个项目跟职业教育有关，为什么把职业教育放在最后？因为职业教育的场景特别丰富，要首先解决工具的问题，而这个工具就是自动化内容生成工具。
这三块内容快速过一下。这是上海MBA元宇宙中心，这是一个共建项目，16所院校18家单位共同建设。我们提供了若干个空间场景，有教室、有礼堂、有案例研讨室、有图书馆。这是面向中小学科学教育的元宇宙实验场，我们提供了四个数字虚拟空间，能实现和云平台的深度集成。这是我们共建的岛型园区，每个学习空间可以登录进去，既提供了AR和VR的接入，也提供了裸眼3D展示和交互，在我们的物理舱体里可以直接进行体验和浏览。这是未来企业数字员工实验室。在我们选择过程中，希望找到大家都要共用的一些东西。最后我们选择了一个领域，就是关于RPA的，也就是流程机器人的实践。我们可以很方便把业务流程通过标准化机器自动去实现。这是在实际过程中所做的若干尝试。
在实践过程中，我们用到了很多技术，我这边也做一个简单的归纳。首先是常说的元宇宙六大核心技术：第一个是区块链，是构建元宇宙虚拟体系的资产基础；第二个是交互技术，交互技术能够为元宇宙提供沉浸式虚拟现实的体验；第三个是游戏技术，它是元宇宙社会形态中最成熟的呈现方式，游戏技术对于学习场景的构建和学习设计很有帮助；第四是人工智能技术；第五是网络技运算技术，它是元宇宙在物理世界的承载者；最后是物联网技术，这是一个很好的中间媒介，能联结起物理世界和数字世界。这是大家公认的一些元宇宙基本技术。在此过程中，我们还有各种各样的通用工具。像刚刚提到的Second Life平台、百度希壤平台、网易瑶台等。这是设备设施，它跟模式的选择有关，可以是VR眼镜、AR设备，也可以有裸眼3D设备。AR和VR经过一系列的发展，为什么在2017年出现了低谷，现在又逐步上升呢？核心的一点，是我们的3D场景内容严重不足。我们希望通过论坛，鼓励大家多去推进。只有在内容资产丰富的情况下，元宇宙才能得到更广阔的发展。第一是数字场景，3D学习情境构建。第二是数字人，数字教师与数字学生。第三是数字藏品，AIGC（人工智能生成内容）技术与数据资产化。第四是虚实交互，软硬件深度集成。这是在实验场中构建的学习场景。各行各业都可以有数字人形象，有跟真人对应的，也有偏卡通的，也有超写实的数字人。
在场景构建或者数字人制作过程中，有一块技术值得大家去关注，这就是AIGC（人工智能生成内容）技术，它是在UGC(用户原创内容)和PGC(专业生产内容）之后，新一代的生成方式。在这个过程中，我们可以去关注资源的生成、资源的聚合、资源的利用，以及资源资产化。在资产化过程中，就需要NFT（非同质化代币）和区块链技术的加持。这是一些例子，基于文本生成图像的例子，基于文本生成3D模型的例子。有很多科技公司帮助我们降低技术使用的门槛，帮助我们更加便利、低成本低使用元宇宙。无论是场景的构建还是内容的生成，AIGC（人工智能生成内容）是一个重要的核心技术。当我们在资源生成后，为了保证能确权和溯源，NFT（非同质化代币）在元宇宙中被广泛应用。在国内，因为NFT（非同质化代币）有泛金融化风险被叫停了，所以国内把NFT（非同质化代币）调整为NFR（非同质化权益）。区块链是构建元宇宙虚拟资产的基础，我们把以前的资源通过NFT（非同质化代币）的方式创建、共享和管理。这是我们建设的软件、硬件和数字资源集合在一起，叫空间科技解决方案。在我们的校区里，已经搭建了教育元宇宙的接入舱和空间站，一个小一点，一个大一点，另外还有定制化的空间应用解决方案。
既然我们已经搭建了这样的环境，下面再把最近推进的五项研究跟大家做下交流。方向1：教育元宇宙理论与实践的系统梳理。无论是技术方案交底书还是教育元宇宙白皮书，都在推进中。方向2：视听联觉机制下的情感与认知机制。我们有了更强的声光电刺激以后，有了更强的沉浸性以后，对于学习的影响、情绪的影响，究竟是什么？这是跨学科团队做的第二项研究。方向3：虚拟现实课堂中学习感知能力评测。我们希望在情感和认知模型基础上，进行多模态数据的挖掘和分析，进行相应的测评。方向4：通过关键词提取生物具有教育意义的问题和答案。第四项研究跟AIGC（人工智能生成内容）技术有关，在AIGC（人工智能生成内容）方面，我们主要做文本的自动生成。最近的研究是通过相关技术做绘本上的内容讲解自动生成，这样能够基于绘本通过文本提取的方法，再通过语音转换的方式，让数字人自动给小朋友去讲解。方向5：元宇宙对于自闭症儿童的行为干预训练。我们知道在行为干预中，最重要的环节就是泛化，我们认为元宇宙有可能解决泛化当中面临的瓶颈问题。这也是我们当前做的研究。小结一下。今天跟大家分享了一组观点、两个理论、三个应用场景实践、四类值得关注技术、五项研究。最后总结一下观点，教育元宇宙是教育数字化转型的新形态新模式，不能把教育元宇宙应用简单等同于VR教学，它有区块链的应用、有人工智能的应用。再有，教育元宇宙的发展要能够把握教育的本质才行，教育的本质是什么呢？并不是为了使用技术而使用技术，而是能真正促进学生的成长和进步。本文根据作者在第五届世界教育前沿论坛“元宇宙与教育”的主题分享进行整理，原题为《教育元宇宙应用研究与实践探索》，有删减。
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