元宇宙+教育③丨如何構(gòu)建基于元宇宙的智能在線學(xué)習(xí)環(huán)境

當(dāng)代學(xué)習(xí)環(huán)境正在轉(zhuǎn)向智慧、非正式、整合、互動和創(chuàng)新。智能學(xué)習(xí)環(huán)境需要支持學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)和可持續(xù)發(fā)展。 智能學(xué)習(xí)環(huán)境包括感知環(huán)境、記錄過程、識別場景和連接社區(qū)。元宇宙為探索智能在線學(xué)習(xí)環(huán)境提供了一個全新的視角。本文將試圖構(gòu)建基于元宇宙的智能在線學(xué)習(xí)環(huán)境。

技術(shù)統(tǒng)攝

構(gòu)建元宇宙智能在線學(xué)習(xí)環(huán)境的基石

元宇宙符合科技革命第六次顛覆、智能、綠色、國際化的發(fā)展理念 ，單技術(shù)-復(fù)合技術(shù)-富技術(shù) 技術(shù)發(fā)展軌跡繼續(xù)前進(jìn)，擬人性的新智能將通過各種技術(shù)展現(xiàn)出來。

總體而言，元宇宙主要依靠底層技術(shù)：

5G/6G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境

元宇宙將借助5G/6G構(gòu)建新一代通信網(wǎng)絡(luò)，徹底突破智能技術(shù)整合賦能的通信屏障。元宇宙網(wǎng)絡(luò)整合云計算、泛在計算和邊緣計算，構(gòu)建新的技術(shù)連接領(lǐng)域，促進(jìn)信息-物理-社會的深度整合。

元宇宙網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展指向萬物智聯(lián)，數(shù)字孿生 ，它展示了智能內(nèi)生、安全內(nèi)生、多域融合和計算網(wǎng)絡(luò)集成的創(chuàng)新特征。基于元宇宙沉浸式多感網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)沉浸式云擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)、全息通信、感官互聯(lián)、智能交互等事件的實(shí)時控制。

資源生產(chǎn)

元宇宙將利用人工智能技術(shù)形成資源生態(tài)發(fā)展領(lǐng)域：首先，持續(xù)智能產(chǎn)生大量的挖掘內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)元宇宙資源的動態(tài)增長。其次，按需智能生成個性化的學(xué)習(xí)資源，實(shí)現(xiàn)元宇宙資源的智能適應(yīng)動態(tài)推動。第三，全面覆蓋資源智能審查，實(shí)現(xiàn)元宇宙資源的安全和合法性。

大數(shù)據(jù)處理

元宇宙將進(jìn)一步推進(jìn)計算系統(tǒng)的智能化，結(jié)構(gòu)符合要求 www.eeefficiency.com 服務(wù)系統(tǒng)的資源聚合配置。在智能技術(shù)的支持下，云計算將促進(jìn)元宇宙在線教育系統(tǒng)硬件的智能虛擬化和軟件的智能服務(wù)轉(zhuǎn)型，形成各子系統(tǒng)深度智能集成的新模式。通過云數(shù)據(jù)云、資源云和服務(wù)云，可以實(shí)現(xiàn)元宇宙數(shù)據(jù)發(fā)布的無縫轉(zhuǎn)換連接，生成元宇宙在線教育的新邏輯框架、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和服務(wù)模式，實(shí)現(xiàn)可配置擴(kuò)展、多元資源整合共享和動態(tài)精確服務(wù)。

認(rèn)證機(jī)制

區(qū)塊鏈具有分散、可追溯、不可篡改、不可信任的顯著特點(diǎn)，將促進(jìn)元宇宙世界生產(chǎn)關(guān)系的變化，從信息網(wǎng)絡(luò)到價值網(wǎng)絡(luò)，形成與智能在線學(xué)習(xí)環(huán)境相匹配的認(rèn)證生態(tài)系統(tǒng)。

在資源建設(shè)方面，區(qū)塊鏈技術(shù)有助于形成元宇宙在線資源存儲、連接、交易、共享和管理的生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化流通和配置。在學(xué)習(xí)認(rèn)證方面，區(qū)塊鏈技術(shù)將有助于促進(jìn)學(xué)分認(rèn)證、學(xué)習(xí)成果認(rèn)證和能力認(rèn)證，實(shí)現(xiàn)智能、安全、高效和認(rèn)證管理。

交互界面

元宇宙將超越圖形界面交互階段，真正轉(zhuǎn)向基于現(xiàn)實(shí)的人機(jī)交互的新階段。從人機(jī)協(xié)作的體感交互角度來看，元宇宙在線學(xué)習(xí)交互將整合動作、觸覺、眼動、手勢和肌電，實(shí)現(xiàn)自然交互。從人機(jī)共生腦機(jī)交互的角度來看，元宇宙將通過腦機(jī)接口與人腦建立直接的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)腦神經(jīng)信號與外部表征建模的動態(tài)轉(zhuǎn)化，創(chuàng)造理想化的概念學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

元宇宙智能在線學(xué)習(xí)環(huán)境的空間塑造

潘云鶴院士提出，人類生活空間已擴(kuò)展到物理、社會和信息空間三維空間。根據(jù)保羅·米爾格拉姆（Paul Milgram）真實(shí)環(huán)境和虛擬環(huán)境的連續(xù)模型 ，虛擬空間正在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，甚至創(chuàng)造現(xiàn)實(shí)成為人們的第二生存空間。

元宇宙代表了持續(xù)空間的理想形式，升級甚至顛覆了人們對傳統(tǒng)環(huán)境結(jié)構(gòu)的認(rèn)知。從技術(shù)授權(quán)的角度來看，元宇宙智能在線學(xué)習(xí)環(huán)境的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括：

一是構(gòu)建環(huán)境，即師生所處的感知共生場。元宇宙構(gòu)造環(huán)境既賦能現(xiàn)實(shí)，又超越虛擬，學(xué)習(xí)者可以泛在、自由、有效地學(xué)習(xí)。其組成部分包括：真實(shí)鏡像，即現(xiàn)實(shí)物理學(xué)習(xí)環(huán)境的三維全景收集，以元宇宙環(huán)境為背景，實(shí)現(xiàn)真實(shí)再造；虛擬創(chuàng)造，即滿足學(xué)習(xí)者的認(rèn)知需求，塑造甚至創(chuàng)建學(xué)習(xí)對象，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)對象的深度宏觀認(rèn)知和微觀觀察；可穿戴設(shè)備有助于增強(qiáng)學(xué)習(xí)者在元宇宙環(huán)境中的感知體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)沉浸式學(xué)習(xí)，設(shè)備形式將變得更加智能、靈活、合適；學(xué)習(xí)領(lǐng)域，即學(xué)習(xí)事件的發(fā)生，將情境預(yù)設(shè)、動態(tài)建模與師生過程編輯相結(jié)合，可以動態(tài)生成理想的學(xué)習(xí)領(lǐng)域。

二是信息環(huán)境，即動態(tài)數(shù)據(jù)流通和資源服務(wù)環(huán)境。元宇宙不僅能智能提供資源，還能使學(xué)習(xí)者深入資源，實(shí)現(xiàn)資源服務(wù)與學(xué)習(xí)者認(rèn)知的智能耦合。其組成部分包括：數(shù)據(jù)聚合，有機(jī)整合學(xué)習(xí)者的歷史數(shù)據(jù)和動態(tài)行為、生理、心理和認(rèn)知數(shù)據(jù)，及時反饋給系統(tǒng)、教師和學(xué)習(xí)者，動態(tài)優(yōu)化教學(xué)過程；知識增長，即建立智能知識資源數(shù)據(jù)庫，形成原始資源、動態(tài)資源和可再生資源的知識循環(huán)，實(shí)現(xiàn)知識的動態(tài)更新；動態(tài)服務(wù)，也就是說，通過知識呈現(xiàn)、場景表現(xiàn)、路徑優(yōu)化和智能推送的邊界，減少認(rèn)知負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)思考收入；虛擬現(xiàn)實(shí)聯(lián)系，即元宇宙中的信息與現(xiàn)實(shí)世界中的信息無縫連接。

第三，心理環(huán)境，即師生動態(tài)持續(xù)的主觀整體感受。元宇宙能以滿足學(xué)習(xí)者的整體心理需求，為他們的身心創(chuàng)造一個新的地方。其組成部分包括：場所感，即元宇宙可以創(chuàng)造學(xué)習(xí)者的身份、功能依賴和情感依戀；身體感，即通過身體參與運(yùn)動、相稱的姿勢和感知增強(qiáng)，可以產(chǎn)生環(huán)境、認(rèn)知和身體高度融合的現(xiàn)場體驗(yàn)；現(xiàn)場感，即創(chuàng)造良好的獨(dú)立探索、合作探索和意義整合環(huán)境，它可以促進(jìn)學(xué)習(xí)者的情感表達(dá)、開放的溝通和團(tuán)結(jié)；認(rèn)同感，即學(xué)習(xí)者對環(huán)境和自身有價值或有用的評價，可以使學(xué)習(xí)者有更高的心理認(rèn)同和規(guī)則認(rèn)同。

四是文化環(huán)境，即師生共同的外在行為遵循和內(nèi)在價值認(rèn)同。元宇宙將重塑環(huán)境與人的關(guān)系，形成多元、和諧、開放、生成的文化領(lǐng)域。其組成部分包括：人機(jī)協(xié)作，即人類智能與機(jī)器智能有效融合，產(chǎn)生協(xié)同智能 ，元宇宙中的智能技術(shù)廣泛參與目標(biāo)制定、內(nèi)容生成、過程規(guī)劃和結(jié)果評價，可以形成以人與技術(shù)為主體的學(xué)習(xí)生態(tài)；秩序規(guī)范，即在元宇宙形成的社會標(biāo)準(zhǔn)的影響下，重建學(xué)習(xí)環(huán)境的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)；人際交往，即在元宇宙富媒體學(xué)習(xí)環(huán)境中，自由、平等、公平的人際關(guān)系；價值觀，即對元宇宙學(xué)習(xí)環(huán)境中自我、行為、規(guī)則、道德的綜合認(rèn)知。

組成要素

元宇宙智能在線學(xué)習(xí)環(huán)境的核心表征

布倫特·威爾遜提出了資源、工具和人際關(guān)系的三個要素 ”， 大 衛(wèi)·喬 納 在此基礎(chǔ)上，森增加了問題空間、社會支持和案例等因素，黃榮懷將學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)成歸納為六個要素：資源、工具、學(xué)習(xí)社區(qū)、教學(xué)社區(qū)、教學(xué)方法和學(xué)習(xí)方法。

元宇宙智能在線學(xué)習(xí)環(huán)境將重塑和深入聚合原有要素，聚焦學(xué)習(xí)者中心、知識中心、評價中心和社區(qū)中心，形成自己獨(dú)特的組成要素。具體來說，它主要包括以下8個部分：

復(fù)合資源

資源結(jié)構(gòu)具有場地特征，綜合構(gòu)建情境、內(nèi)容和活動；資源性能多模態(tài)，同一資源呈現(xiàn)形式多樣，能夠滿足不同的學(xué)習(xí)需求；資源生成動態(tài)，包括內(nèi)容聚合和場景建模；資源體驗(yàn)多視角，包括第一人稱視角的個人經(jīng)驗(yàn)和第三人稱視角的觀察和學(xué)習(xí)。

智能工具

產(chǎn)生身體操作感，通過可穿戴設(shè)備產(chǎn)生真實(shí)觸摸；及時反饋，可視化動態(tài)呈現(xiàn)效果；可選擇多種形式，允許個性化選擇場景學(xué)習(xí)工具；高效舒適的體驗(yàn)，可智能滿足學(xué)習(xí)需求，實(shí)現(xiàn)人體延伸。

意象活動

創(chuàng)創(chuàng)意活動情境中，師生可以利用情境庫中的場景或組合創(chuàng)建；編輯活動過程，師生可以根據(jù)活動需要改變情境布局，將個人空間活動與社區(qū)活動有機(jī)結(jié)合；反饋活動的有效性，深入挖掘和分析整體活動，為個人和社區(qū)提供可視化分析報告。

全人評價

個人成長評價不僅可以持續(xù)進(jìn)行形成性和總結(jié)性評價，還可以將數(shù)據(jù)立即匯入歷史數(shù)據(jù)，綜合評價個人成長狀況；群體發(fā)展評價動態(tài)跟蹤基于新人機(jī)和人際關(guān)系的教學(xué)社區(qū)，有效監(jiān)控和評價其整體發(fā)展效果。

精準(zhǔn)教學(xué)

基于環(huán)境智能對學(xué)習(xí)者的適應(yīng)性反饋，包括學(xué)習(xí)行為適應(yīng)、學(xué)習(xí)路徑指導(dǎo)、學(xué)習(xí)過程干預(yù)和學(xué)習(xí)資源推廣；基于大數(shù)據(jù)分析，教師可以不斷優(yōu)化和改進(jìn)教學(xué)設(shè)計、教學(xué)指導(dǎo)和教學(xué)決策，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的教學(xué)供應(yīng)。

具身學(xué)習(xí)

多感知交互，能調(diào)動身體的各種感官，融合鄰近、泛在、多模態(tài)、植入等交互類型 ，實(shí)現(xiàn)技術(shù)增強(qiáng)和近乎自然的交互；多渠道交互可以通過語音、動作、眼睛、手勢等不同方式實(shí)現(xiàn)行為目標(biāo)；體驗(yàn)交互和體驗(yàn)學(xué)習(xí)事件的現(xiàn)場不僅可以替代現(xiàn)實(shí)，還可以避免風(fēng)險。

學(xué)習(xí)伙伴

元宇宙中的人際關(guān)系將超越現(xiàn)實(shí)的約束，形成更緊密的伙伴關(guān)系。主要類型包括：虛擬合作伙伴，即智能技術(shù)創(chuàng)建的虛擬圖像，學(xué)習(xí)者可以自由改變其形狀；化身合作伙伴，即其他學(xué)習(xí)者的虛擬化身，學(xué)習(xí)者也可以在一定程度上編輯其形狀；全息合作伙伴，即其他學(xué)習(xí)者的真實(shí)鏡像。元宇宙將創(chuàng)建更多的合作伙伴類型，形成各種合作伙伴關(guān)系。

教學(xué)類群

教師也可以塑造與學(xué)習(xí)者相同的存在類型。主要包括：虛擬教師，即由智能技術(shù)合成的虛擬圖像，可根據(jù)教學(xué)情況自由轉(zhuǎn)換；化身教師，即教師以化身的形式教學(xué)；全息教師，即教師以真實(shí)鏡像教學(xué)。

培養(yǎng)目標(biāo)

促進(jìn)學(xué)習(xí)者深知生慧

元宇宙智能在線學(xué)習(xí)環(huán)境消除了傳統(tǒng)在線教學(xué)時空分離的障礙，實(shí)現(xiàn)了時空再融合，產(chǎn)生了一種新的共存形式，超越了時空距離。同時，它打破了傳統(tǒng)課堂教學(xué)時空監(jiān)禁的障礙，扭轉(zhuǎn)了教師和學(xué)生在課堂上的自然不平衡狀態(tài)。這將從根本上改變傳統(tǒng)的教學(xué)結(jié)構(gòu)，形成優(yōu)于傳統(tǒng)在線教學(xué)和課堂教學(xué)的新的教學(xué)組織形式。

因此，元宇宙在線教學(xué)不僅可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的教學(xué)目標(biāo)，還可以深入挖掘?qū)W習(xí)者的潛力，促進(jìn)學(xué)習(xí)者的智慧生成，從而適應(yīng)新時代對智慧人才的新需求。

第一，知道。學(xué)生處于知識情境中，能夠體驗(yàn)到完整的知識學(xué)習(xí)過程。具體階段包括:

在知識學(xué)習(xí)過程中，元宇宙智能在線學(xué)習(xí)環(huán)境有助于學(xué)習(xí)者更有效地完成事實(shí)知識的習(xí)得，參與各種情境的學(xué)習(xí)活動，進(jìn)行深入的知識創(chuàng)造。因此，從知識生成和發(fā)展的角度來看，元宇宙智能在線學(xué)習(xí)環(huán)境有助于構(gòu)建知識外觀、內(nèi)部隱藏、組合和社會化的知識流通領(lǐng)域，形成知識發(fā)展的螺旋。

第二，生慧。學(xué)習(xí)者在完成深知識的同時，學(xué)習(xí)者將轉(zhuǎn)向更高層次的智慧成長 。

從智慧的內(nèi)涵來看，智慧可以解構(gòu)為三個要素：學(xué)生理解的工具思維，即學(xué)生問題解決、定期探索和新知識創(chuàng)造的現(xiàn)實(shí)思維；人際關(guān)系的價值思維，即學(xué)生的社會認(rèn)知、生活溝通和集體意識；自我認(rèn)知的意義思維，即樂觀的生活認(rèn)知和積極的經(jīng)驗(yàn)。

元宇宙學(xué)習(xí)環(huán)境中人類智慧與技術(shù)智慧的融合，共同培養(yǎng)和生成學(xué)生的智慧結(jié)構(gòu)：基本層次，即滿足人工智能時代需求的共同素質(zhì)，涵蓋信息素養(yǎng)和人文素養(yǎng)的素養(yǎng)智慧，以及通過解構(gòu)材料、匹配活動和塑造模式展示的思維智慧；實(shí)踐水平是指學(xué)習(xí)者的外部智慧行為，包括形成標(biāo)準(zhǔn)、自我控制和合理選擇的學(xué)習(xí)智慧，以及由構(gòu)建知識、提煉范式、融合創(chuàng)新組成的學(xué)科智慧；質(zhì)量水平，即妥善處理主我-客我、人-我、物-我關(guān)系的道德智慧。

現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育研究的來源

作者劉革平 王星 高楠 胡翰林

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