【元宇宙 教育】③ 基于元宇宙的智能在線學習環境構建
引言
當代學習環境正在轉向智慧、非正式、整合、互動和創新。智能學習環境需要支持學生個性化學習、終身學習和可持續發展。
智慧學習環境包括感知環境、記錄過程、識別情景和聯接社群等顯著特征。新興技術聚合賦能正引領智能學習環境由線下到線上，再到線下與線上深度融合的方向發展，元宇宙為探索智能在線學習環境提供了全新的視角。本文將嘗試構建基于元宇宙的智能在線學習環境。
技術統攝
元宇宙智能在線學習環境的構建基石
元宇宙順應了第六次科技革命顛覆性、智能化、綠色化和國際化的發展理念 ，將“單技術—復合技術—富技術” 的技術發展軌跡繼續向前推進，通過統攝各種技術將表現出擬人性的新智能。
綜合來看，元宇宙主要依托的底層技術涵蓋：
5G/6G網絡環境
元宇宙將借助5G/6G打造新一代通訊網絡，徹底突破智能技術融合賦能的通信屏障。元宇宙網絡融合云計算、泛在計算和邊緣計算，架構形成新型的技術聯通場域，推動“信息—物理—社會”的深度融合。
元宇宙網絡的發展指向“萬物智聯，數字孿生” ，顯現出智慧內生、安全內生、多域融合和算網一體的創新特征?；谠钪娉两喔芯W絡，將可實現沉浸式云擴展現實、全息通信、感官互聯、智慧交互等事件的實時控制。
資源生產
元宇宙將借助人工智能技術，形成資源生態發展場域：首先，持續智能產生海量的挖掘內容，實現元宇宙資源的動態生長。其次，按需智能生成個性化學習資源，實現元宇宙資源的智適應動態推送。第三，資源智能審查全覆蓋，實現元宇宙資源的安全與合法。
大數據處理
元宇宙將深入推進計算系統的智能化，架構符合 Web3.0 資源聚合配置的服務體系。在智能技術的加持下，云計算將促進元宇宙在線教育系統硬件的智能虛擬化和軟件的智能服務化改造，形成各子系統深度智能整合的新模態。通過云層的數據云、資源云和服務云，可實現元宇宙中數據上通下達的無縫轉化銜接，生成元宇宙在線教育新的邏輯框架、體系結構與服務模式，實現可配置伸縮、多元資源融合共享和動態精準服務等。
認證機制
區塊鏈具有去中心化、可追溯、不可篡改和去信任化等顯著特征，將推動元宇宙世界生產關系的變革，從信息網絡轉向價值網絡，形成同智能在線學習環境相匹配的認證生態系統。
在資源建設方面，區塊鏈技術有助于形成元宇宙在線資源存儲、連接、交易、共享和管理的生態系統，實現資源的最優化流通與配置。在學習認證方面，區塊鏈技術將有助于推進學分認證、學習成果認證和能力認證等，實現認證管理的智能、安全、高效和共認。
交互界面
元宇宙將超越圖形界面交互階段，真正轉向基于現實的人機交互新階段。從人機協同的體感交互視角，元宇宙在線學習交互將融合動作、觸覺、眼動、手勢和肌電等多通道方式，實現自身自然交互。從人機共生的腦機交互視角，元宇宙將通過腦機接口建立與人腦的直接關聯，實現腦神經信號與外在表征建模的動態轉化，塑造理想化的意念學習體驗。
元宇宙智能在線學習環境的構造模型
系統結構
元宇宙智能在線學習環境的空間塑造
潘云鶴院士提出，人類生存空間已經擴展到三維空間，即物理空間、社會空間與信息空間。根據保羅·米爾格拉姆（Paul Milgram）等人構建的真實環境與虛擬環境的連續體模型 ，虛擬空間正在增強現實，甚至創造“現實”成為人的第二生存空間。
元宇宙代表了空間連續的理想形態，升級甚至顛覆了人們對于傳統環境結構的認知。從技術賦能的視角進行分析，元宇宙智能在線學習環境的系統結構包括：
第一，構造環境，即師生所處的感知共生場域。元宇宙構造環境既賦能現實，又超越虛擬，學習者可進行泛在、自由和富有成效的學習。其組成部分包括：真實鏡像，即將現實物理學習環境進行三維全景采集，根據需要融入元宇宙環境中作為背景，實現真實再造；虛擬造物，即滿足學習者的認知需求，塑造甚至創造學習對象，實現對學習對象的深度宏觀認知與微觀體察；穿戴設備，即有助于增強學習者在元宇宙環境中的感知體驗，實現沉浸學習，設備形態將變得更加智能、靈活與貼合；學習場域，即學習事件展開的發生情境，將情境預設、動態建模與師生過程編輯相結合，可動態生成理想的學習場域。
第二，信息環境，即動態數據流通與資源服務環境。元宇宙不僅能智能供給資源，而且讓學習者深處資源之中，達到資源服務與學習者認知的智能耦合。其組成部分包括：數據聚合，即將學習者的歷史數據與動態的行為、生理、心理和認知等數據進行有機整合，及時反饋給系統、教師與學習者自身，以動態優化教學過程；知識生長，即建立智能化的知識資源庫，形成原生資源、動態資源與再生資源的知識流轉循環，實現知識的動態更新；動態服務，即打通知識呈現、場景表現、路徑優化與智能推送的邊界，以降低認知負荷，實現“所思有所得”；虛實聯通，即實現元宇宙中的信息與現實世界的信息無縫對接。
第三，心理環境，即師生動態性與持續性的主觀整體感受。元宇宙能滿足學習者的整體性心理需求，為其身心創造了全新的安放之所。其組成部分包括：場所感，即元宇宙能創造讓學習者產生身份認同、功能依賴和情感依戀的學習居所感受；具身感，即通過身體參與運動、相稱姿態動作和感知增強等沉浸式交互，可產生環境、認知和身體高度融合的在場體驗；臨場感，即通過創設良好的自主探究、合作探索和意義整合的環境，可促進學習者情感表達、開放溝通和團結協同的感受；認同感，即學習者擁有對所處環境和自身有價值或有用的評估，能讓學習者產生較高的心理認同和規則認同。
第四，文化環境，即師生共同的外在行為遵循與內在價值認同。元宇宙將重塑環境與人的關系，形成多元、和諧、開放和生成的文化場域。其組成部分包括：人機協同，即將人類智能與機器智能進行有效融合產生“協同智能” ，元宇宙中的智能技術廣泛參與到目標制定、內容生成、過程規劃和結果評估之中，可形成人—技互為主體的學習生態；秩序規范，即在元宇宙所形成的社會準則影響下，重新建構學習環境的運行準則；人際交往，即在元宇宙富媒體學習環境中，所形成的自由、平等、公正的人際關系；價值觀念，即對元宇宙學習環境中的自我、行為、規則、品德等的綜合認知。
組成要素
元宇宙智能在線學習環境的核心表征
關于學習環境的構成要素，布倫特·威爾遜提出資源、工具和人際關系的“三要素說 ”， 大 衛·喬 納 森等在此基礎上增加了問題空間、社會性支持和案例等要素，黃榮懷等則將學習環境的構成歸納為資源、工具、學習社群、教學社群、教學方式和學習方式6個要素。
元宇宙智能在線學習環境將重新塑造、深度聚合原有要素，聚焦學習者中心、知識中心、評價中心和共同體中心等多種視點，從而形成自身獨特的構成要素群。具體來看，主要包括以下8個部分：
復合資源
資源結構具有場域特征，融合情境、內容與活動進行綜合建構；資源表現具有多模態性，同一資源具有多種呈現形式，能夠滿足不同的學習需求；資源生成具有動態性，包括內容聚合與場景建模；資源體驗具有多視角性，包括第一人稱視角的親身經歷，以及第三人稱視角的觀察學習等。
智能工具
產生身體操縱感，通過可穿戴設備可產生真實觸感；能夠及時反饋，對于作用效果能進行可視化動態呈現；可選多種形式，允許個性化選擇場景學習工具；高效舒適體驗，能夠智能化滿足學習需求實現“人體的延伸”。
意象活動
創意活動情境，師生既可利用情境庫中的場景，也可進行組合創造；編輯活動過程，師生可根據活動需要改變情境布局，將個體空間活動與共同體活動有機結合；反饋活動成效，可對整體活動進行深度數據挖掘和分析，為個體和共同體提供可視化的分析報告等。
全人評價
個體的成長性評價，既可持續進行形成性與總結性評價，又可將數據即時匯入歷史數據以綜合評估個體成長狀況；群體的發展性評價，對基于新型人機和人際關系形成的教學共同體進行動態追蹤，有效監控、評估其整體性發展成效等。
精準教學
基于環境智能對學習者個體的適應性反饋，包括學習行為適應、學習路徑引導、學習過程干預和學習資源推送等；教師對學生群體的最優化干預，基于大數據分析，教師可不斷優化改進教學設計、教學輔導和教學決策，實現精準化的教學供給等。
自身學習
多感知交互，可調動身體的多種感官，融合鄰近、泛在、多模態、可植入等多種交互類型 ，實現技術增強且近乎自然的交互；多通道交互，可通過語音、動作、眼動、手勢等不同方式達成行為目標；“親歷性”交互，“親身經歷”學習事件發生“現場”，既能代入真實，又能規避風險。
學習伙伴
元宇宙中的“人際”關系將超越現實束縛，形成更為緊密的伙伴關系。主要類型包括：虛擬伙伴，即由智能技術塑造的虛擬影像，學習者可自由更換其外形；化身伙伴，即其他學習者的虛擬化身，學習者也可對其外形進行一定程度的編輯；全息伙伴，即其他學習者的真實鏡像。元宇宙將塑造更多的伙伴類型，形成多樣的伙伴關系。
教學類群
教師也可塑造與學習者相同的存在類型。主要包括：虛擬教師，即由智能技術合成的具有真人外表的虛擬影像，可以根據教學情境需要進行自由“變身”；化身教師，即教師以化身的形式展開教學；全息教師，即教師以真實鏡像展開教學。
培養目標
促進學習者深知生慧
元宇宙智能在線學習環境消除了傳統網絡在線教學時空分離的障礙，實現了時空再融合，產生了超越時空距離的新型“共在”形式。同時，它又打破了傳統課堂教學時空禁錮的藩籬，扭轉了課堂中師生地位天然“失衡”的狀態。這將從根本上變革傳統的教學結構，形成優于傳統網絡教學與課堂教學的新型教學組織形式。
因此，元宇宙在線教學不僅能達成傳統的教學目標，而且能深入挖掘學習者的潛能，促進學習者的智慧生成，從而適應新時代對于智慧型人才的新需求。
第一，深知。學生者處于知識情境之中，能具身體驗完整的知識學習過程。具體階段包括：
??發現，即在構造情境中識別問題背景、甄別問題類別，找尋解決方法和路徑；
??構想，即利用復合資源和智能工具進行試驗探索，形成多種備選的解決方案；
??抉擇，即在智能評估工具的幫助下，對于多種方案進行比較、選擇和實施，選擇最優解決方案；
??歸納，即對學習過程、知識獲得和使用方法進行反思總結；
??創造，即自身創設多元情境，探索問題的更優化解決方案；
??評價，即將過程智能評價分析與自身反思性評價相結合，形成完整的評價結果。
在知識學習過程中，元宇宙智能在線學習環境有助于學習者更加高效地完成事實性知識的習得，參與多種情境的學習活動，進行深度的知識創造。由此，從知識生成與發展的視角來看，元宇宙智能在線學習環境有助于知識外顯化、內隱化、組合化和社會化的知識流通場域構建，并形成顯性知識與隱性知識相互轉化的知識發展螺旋。
第二，生慧。學習者在完成對知識深度學習的同時，將轉向更為高階的“智慧成長” 。
從智慧的內涵來看，智慧在構成上可以解構為三個要素：面向學生認識的工具思維，即學生問題解決、規律探索和新知創造的求真思維；面向人際關系的價值思維，即學生社會認知、生活交往及集體意識的求善思維；面向自我認知的意義思維，即對于生命樂觀認知、積極體驗的求美思維。
元宇宙學習環境中人之慧與技之智融合賦能，共同培育生成學生的智慧結構：基礎層次，即符合人工智能時代需求的共性素質，涵蓋信息素養和人文素養的素養智慧，以及通過解構材料、匹配活動和塑造模式展現的思維智慧；實踐層次，即指向學習者外在的智慧行為，包括由形成規范、自制情意和合理抉擇構成的學習智慧，以及由建構知識、提煉范式和融合創新構成的學科智慧；品質層次，即妥善處理好主我—客我、人—我和物—我關系的道德智慧。
來源丨《現代遠程教育研究》
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