【专家特稿】汪潮 | 基于元宇宙的教育教学

我们生活在互联网时代，而互联网又处在不断的发展变化之中，从使用电脑有线网络联网“冲浪”，转为随时随地用手机、平板电脑等智能设备接入互联网，即所谓移动互联网。而移动互联网的“继任者”则是全新信息载体——元宇宙。人们把2021年称为“元宇宙元年”。

一、基于互联网的元宇宙

对于元宇宙的设想，始于1992年美国著名科幻作家尼尔·斯蒂芬森创作的科幻小说《雪崩》。书中描述了一个名为元宇宙的虚拟世界，人们只要通过公共入口链接，就能以数字化身的形式进入其中，开启有别于现实世界的另一种人生。小说对元宇宙进行了详细描述：“戴上耳机和目镜，找到链接终端，就能够以虚拟分身的方式进入由计算机模拟、与真实世界平行的虚拟空间。”近年来，随着全球科技进步，元宇宙的内涵、外延不断演化。

2018年上映的电影《头号玩家》，被认为呈现了最符合当今人类想象的元宇宙形式。在电影中，男主角戴上VR（虚拟现实）设备，就能进入另一个极其逼真的虚拟游戏世界——“绿洲”。

元宇宙需要至少满足八个关键特征：身份、朋友、沉浸感、低延迟、多元化、随地、经济、文明。图示如下：

综合这八大要素，可以从四个方面对元宇宙进行交叉理解，那就是独立性、连接性、时空性和真实性。

元宇宙独立于我们的宇宙之外，但是与外部的真实世界紧密相连，所以可以把宇宙看作一个平行空间。元宇宙的时间维度和我们的现实宇宙一样，都是真实的，但是元宇宙没有自己的实体空间，它只存在于网络之上，是一个将用户和网络统一的有机整体。元宇宙包罗万千，实现了多方面要素的高度融合。

王东先生在《元宇宙：数字终局》中提出：元宇宙是基于数字场景的体验系统、价值系统和生态系统，是符合宇宙精神和意志的生命状态和社会形态。笔者发现，元宇宙作为全新信息载体，有三个特点：

1．互联网状。

元宇宙是基于互联网而产生和发展的。它是由高新技术、高新产业和高新产品共同支撑的一种新型的虚实相融的下一代互联网形态。我们还可以把元宇宙理解为“三维版的互联网”，即通过使互联网具象化的三维表现方式获得沉浸式体验。元宇宙将是整合多种新技术而产生的新型虚实相融的互联网应用方式、生活方式。更为重要的是，元宇宙在较长一段时间内都将成为下一代互联网发展的目标。元宇宙的发展方向是一个100%渗透、一天24小时不间断可以使用的互联网形态。

2．数字空间。

元宇宙是基于互联网、大数据领域的IT（信息技术）、5G等多种技术融合发展而来的未来数字空间。它不是一个独立的封闭宇宙，而是由无数虚拟情境、数字内容组成的不断碰撞、联系的数字化空间。元宇宙是未来人类数字生活的虚拟空间，是未来数字资产的重要生产地。随着科学技术的发展，人们将会拥有一个随时随地可以进入的数字化空间。高覆盖、高运算、高效率的数字化生活是人类追求的一种境界。

3．虚拟世界。

元宇宙是未来的一种数字的、虚拟的、共享的世界，就是利用AR（增强现实）、VR等技术以及区块链、虚拟空间构建的一个虚拟世界。元宇宙会形成新的虚拟社会关系。未来元宇宙或将重造新的生产、生活方式以及全新的社会形态。2021年有人构建了“绿碳世界—东方华月旗下农联网元宇宙”体系，定义了下一代QQ农场。

让人惊奇的是，2021年万科总部优秀新人奖颁给了“崔筱盼”。“崔筱盼”并不是人，而是万科首个数字化机器人。在深度神经网络技术和系统算法的支持下，她的工作效率高于人类千百倍。这意味着，标准化、机械性的工作将由数字化的虚拟人替代。

2022年1月6日早晨，笔者还观赏了一个微视频：虚拟技术再现了邓丽君的传奇风采。虚拟人“邓丽君”与来宾进行了现场对话互动，还现场演唱了《我只在乎你》。元宇宙的虚拟世界真是好神奇、好震撼！

所以，元宇宙是基于互联网而产生并与现实世界相互打通、平行存在的数字化虚拟世界。这是一个可以映射现实世界又独立于现实世界的虚拟世界。有人断言，今后的万物皆元宇宙化，一切精神、财富都可以在元宇宙里。

二、基于元宇宙的教育发展

元宇宙教育是元宇宙与教育融合的一种新尝试。笔者认为，基于元宇宙的教育发展目前要思考的三个重要课题是：

1．元宇宙素养。

继传统的媒介素养、数字素养、核心素养之后，面对这场全新的数字化变革之旅，元宇宙素养教育也应提上日程。我们要对“元宇宙教育”的“教育”意义进行不断的本质追问，精准确定方向，无缝融通。元宇宙教育最终要回到教育初心和本义，用春风化雨般的生态催生出学生内心的真、善、美。即使有越来越多的智能体与教育相伴，也不能忘记以学生为本的原则和促进学生发展的理念，要使处于领先位置的元宇宙及科学技术服务于学生的身心发展。

(1）合乎学生的天性。

元宇宙和教育的融合融通，必将推动教育的深刻变革，不仅是在技术、应用层面，更重要的是元宇宙世界的神奇美妙与发展学生的好奇心、想象力和创造力极其吻合。

(2）开发学生的潜能。

元宇宙建立的是一种虚拟相融的、基于技术创造的空间，但仅有空间概念，可能未必足以支撑起教育的新世界。在元宇宙的世界里，教育不只是赋予，更要激发出人与生俱来的美好品质。不断挖掘学生的潜能将成为一种可能，这是教育的一种前瞻性。

(3）启迪学生的思想。

元宇宙的发展是三个世界的互动：物理世界、数字世界和精神世界。这种互动应该是虚实的美好相遇、万物的和谐共生。应追求中华优秀传统文化中“天人合一”的价值取向、教育哲学和理想境界，让学生成为元宇宙教育的主人。

在元宇宙进化过程中，教育责任的关键之处是：发现人的潜力，发展人的能力，丰富人的感知，丰满人性，完善人格的成长。在此过程中，应该探索人类必须构建的秩序、文明以及人与人的关系，打造面向数字文明新时代的价值共识、伦理共识、发展共识，以底线共识保障这场数字化迁徙的平稳过渡。特别是要警惕人的异化。元宇宙发展带来的不仅仅是技术问题，也有伦理问题：虚拟世界中数字的“我”，究竟是不是我？这个“我”能否行使人类的权利和履行人类的义务？

2．元宇宙发展层次。

元宇宙的发展有三个层次：一是物理世界的数字化，二是与物理世界孪生级别的数字化，三是数字孪生基础上进一步想象创作和加工叠加的虚拟世界。理想的元宇宙可以构建一个给人们以全新体验，甚至超越真实世界体验的虚拟世界。元宇宙彰显了人们对数字虚拟世界的想象力。

近年，人们对精神世界的需求越来越超过了对物质世界的需求，并且体现为用数字方式在虚拟世界里进行沉浸式体验。元宇宙基于扩展现实技术提供沉浸式体验，基于数字孪生技术生成现实世界的镜像，基于区块链技术搭建经济体系，将虚拟世界与现实世界在经济系统、社交系统、身份系统上密切融合，并且允许每个用户进行内容生产和编辑。

随着数字技术的发展，人类未来一定会完成从现实宇宙向元宇宙的数字化迁徙。整个迁徙过程分为三个阶段，分别是：数字孪生、数字原生、虚实相生。数字化迁徙之后，数字空间（元宇宙）里面会形成一整套经济和社会体系，产生新的货币市场、资本市场和商品市场。人类在元宇宙里面的数字分身将会永生。这里，需要警惕虚拟世界可能会成为现实世界精神避难所的负面效应。

元宇宙需要虚拟世界和现实世界的双向出入口。现实世界和元宇宙是相连接的，元宇宙是以现实世界为基础的。虚实融合已成为互联网发展的大趋势。“虚实补偿论”应运而生，即虚拟世界和真实世界存在一种补偿和平衡的关系，在虚拟世界沉浸时，我们需要反思如何去反哺现实世界。

元宇宙会形成下一代的“虚实相融的新社会”，其发展过程也遵循着从低级到高级、从简单到复杂的社会进化规律，这会极大推动和促进现有社会及教育的变革。

3．元宇宙载体。

随着越来越强大的消费级计算设备、云计算和高宽带互联网链接技术的出现，元宇宙的概念正在成为现实，与之有关的载体和技术迅猛发展。

游戏具备虚拟性，被认为是元宇宙的最佳载体，尤其是日益盛行的沙盒游戏，现下已经有了几分元宇宙的雏形。游戏使人最直观地感受到了元宇宙的情形。

在元宇宙时代，曾经的幻想即将成为“现实”。作为元宇宙的必备技术，XR（扩展现实）技术已经为教育作出了卓有成效的贡献。

三、基于元宇宙的语文教学

与传统语文教学相比，基于元宇宙的语文教学克服了时空的局限性，使得教学场景、教学方式和教学资源等发生了很大变化，促进了语文教学的现代化进展。

1．教学场景的变化。

从元宇宙发展脉络来看，技术能够催生出新的应用场景，而技术发展到更高水平时这些场景又会被重构，这其实是一个不断迭代的过程。基于元宇宙的语文教学场景会有以下变化：

(1）重构教学场景。

元宇宙的终极状态是把线下的一切都复刻到线上，从而使语文教学场景变得十分真实、生动。AR、VR技术在交互中还可以生成视觉层面丰富多彩、绚丽多变的教学场景。这种场景是真实世界与虚拟世界的有机结合，事情是现实的，表现是虚拟的。例如，学生的写字场景、小组讨论场景、小实验场景等都可以即时拍摄上传，以展示其具体的、真实的学习过程。这些教学场景的创设在目前装备现代化的小学语文“智慧课堂”上已经能够实现。

(2）提供沉浸模式。

通过OMO模式（线上和线下深度融合的模式），以数字三维、裸眼三维以及基于AR、VR、MR（混合现实）、物联网等技术的教学平台，把场景扩大化，让虚拟的人在场景中穿越。这就增强了学生的教学体验，为师生提供了更具沉浸感的互动场景。比如，在现有的设备和条件下教三（上）《富饶的西沙群岛》一课，学生只能读课文、看图片和微视频。如果在元宇宙时代，就可以把所在的位置和空间，包括空间里的物体进行三维化分享。每个学生都可以通过相应设备（如VR眼镜）马上进入这个空间，获得在海岛上与鸟儿、水下与鱼儿嬉戏的真实感受。这种沉浸式体验肯定能促进学生学习。可见，场景赋能可以提升语文学习过程的互动性、沉浸感与获得感。

(3）实现脑机接口。

语文学习主要是大脑的思维活动。如果把人的思维与活动联系起来，实现人的神经系统与外界信息的直接交互，使学习成为像扫描脑电图、心电图一样的过程，将是语文学习史上前所未有的一场革命。在元宇宙形态下，随着VR技术与脑机接口技术的不断发展，基于大脑的影像式学习将成为可能。这时，语文教学的各种关系会发生革命性变化。基于元宇宙的教育的变革，不仅仅停留在教育手段和工具上，也必将改变教师和学生的关系，使学习成为学生内在的个体行为。

2．教学方式的变化。

元宇宙既能带动单点技术突破，又能带动技术融合进程。典型的元宇宙是对现有各种技术的组合和升级。元宇宙有三种最核心的技术，即扩展现实技术、数字孪生技术及区块链技术。扩展现实技术由VR、AR提供沉浸式的体验，可以解决目前手机解决不了的问题。数字孪生技术能够把现实世界映射到虚拟世界里面去，这意味着在元宇宙里面，人们可以看到自己的虚拟分身。随着元宇宙进一步发展，对整个现实社会的模拟程度加强，可以用区块链技术组建一个模拟社会，人们生活在其中。这些技术可以直接或间接运用于语文教学之中，形成一些新的教学方式：

(1）具象化教学。

无论是元宇宙所构建的虚拟与现实深度融合的社交场景，还是它营造的虚拟与现实无缝衔接的游戏体验，其展现的都是一个具象化的存在。语文教学中运用具象化的教学方式，就可以很好地实施具体、形象、直观的教学过程。特别是对一些间接、抽象、概括的教学内容进行具象化的设计，使其形象生动，易被学生接受和理解。例如，一（下）《春夏秋冬》、二（上）《雾在哪里》、二（下）《当世界年纪还小的时候》、三（上）《大自然的声音》、三（下）《花钟》《我们奇妙的世界》、四（上）《观潮》《呼风唤雨的世纪》、四（下）《琥珀》、五（上）《太阳》、六（上）《宇宙生命之谜》《只有一个地球》等课文，涉及自然、世界、世纪、宇宙、地球等较抽象的概念和内容，课堂上就很需要采用具象化的教学方式。

(2）交互性教学。

现在的社交平台和语文教学方式是基于二维技术的，传递的多是图文信息，但是语文课堂需要师生、生生的交流，口语交际、阅读理解、成果分享等都是一种社交互动。尽管语文教材编写时已经注意到了交互性情境，设置了“交流平台”之类板块，但还是显得不够得力。特别是在疫情防控情况下，隔离使线下互动变得困难，虚拟化的社交平台就有了很强的需求。元宇宙的交互技术和交互方式为语文教学中的交互提供了强有力的技术支撑。

(3）沉浸式教学。

元宇宙的突出特点是创设了全方位、深度的沉浸式体验，为语文教学提供了崭新的沉浸式教学方式。学生只要戴上VR眼镜，就可以将太阳系的八大行星投射在面前，用手势就可以调出它们的详细信息，将图像放大后甚至能够观察土星的光环。学习六（上）《故宫博物院》时，学生不必对着图片或者枯燥的文字发呆，在元宇宙里，他们可以行走在故宫博物院内，一边观赏建筑的结构与装饰，一边听有关的详细讲解，见证那里的建筑、事件和人情，甚至能够看到当时活动的盛况。还可以通过VR设备，“亲手”完成课本上一些不便于实际操作的实验，如一（上）《乌鸦喝水》、二（上）《曹冲称象》《坐井观天》、二（下）《小马过河》等课文的教学。

3．教学资源的变化。

元宇宙有两个发展方向：营造虚拟生活场景与真实产业。在元宇宙与真实产业的结合中，前景最好的是与教育的结合。元宇宙在诸如教师教育、科学教育、学校教育等领域存在广泛的应用场景。特别是为语文的跨学科、跨区域、即时共享的教学提供良好的技术基础，可以较好地解决教育资源分配不均衡的问题。

这主要是区块链发挥了重要作用。无论是大数据技术、云计算技术，还是物联网技术、人工智能技术，甚至是虚拟现实技术，说到底，它们都是一种底层的数据处理技术。而区块链，则是一种全新的数据处理技术。区块链技术最为重要的作用是它构筑了元宇宙时代的技术底座，并且真正将构成元宇宙的相关技术串联在了一起。

区块链是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构，并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。它赋予语文教学如下特点：

(1）数据存储。

区块链的本质是一个去中心化的数据库。区块是一个一个的存储单元，记录了一定时间内各个区块节点全部的交流信息。信息化社会的大量信息存储在元宇宙中并由区块链技术完成，这将为语文教学提供极其便捷的资源条件。如语文教材资源包、拼音资源包、汉字资源包、阅读资源包和作文资源包等，为链接、拓展和比较留下了学习空间。比如，德国由国家统一为每一学科制作了一个海量的“教学资源库”，资料丰富多彩，供教师教学时随机选用。

(2）数据链接。

各个区块之间通过随机散列（也称哈希算法）实现链接，后一个区块包含前一个区块的哈希值，随着信息交流量的扩大，一个区块与一个区块相继接续，形成的结果就是区块链。以阅读教学为例，传统的语文教学大多是单篇课文、单一知识的教学，缺乏知识的关联和链接。当前流行的互文阅读、群文阅读、海量阅读，则是一种“组合拳”，体现的是组文意识和融合思想。

(3）数据传输。

区块链具有点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术特点，对于构建元宇宙开放协作网络将发挥重要的作用。而且，元宇宙正在推动区块链技术向区块链机制、区块链体系、区块链终极平台发展。基于区块链的信息传输和交流将是极为便利的，也将造福于语文教学。当下某些小学的语文“智慧课堂”上，已经可以实现学生作业、作品的即时上传，供师生交流点评。特别是语文课堂上数字机器人的使用，使得各种数据的存储、链接和传输有声有色，游刃有余。这也促使教师深思：你的教学工作能够被机器人或者软件替代吗？相信在元宇宙条件下，语文教学将会发生革命性的重大变化，显得异彩纷呈。

（作者单位：浙江外国语学院教育学院）

  监制：史道祥

  统筹：殷现宾

  审校：胡远春

  责编：杨亚东

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