元宇宙+教育③丨如何构建基于元宇宙的智能在线学习环境

当代学习环境正在转向智慧、非正式、整合、互动和创新。智能学习环境需要支持学生的个性化学习、终身学习和可持续发展。 智能学习环境包括感知环境、记录过程、识别场景和连接社区。元宇宙为探索智能在线学习环境提供了一个全新的视角。本文将试图构建基于元宇宙的智能在线学习环境。

技术统摄

构建元宇宙智能在线学习环境的基石

元宇宙符合科技革命第六次颠覆、智能、绿色、国际化的发展理念 ，单技术-复合技术-富技术 技术发展轨迹继续前进，拟人性的新智能将通过各种技术展现出来。

总体而言，元宇宙主要依靠底层技术：

5G/6G网络环境

元宇宙将借助5G/6G构建新一代通信网络，彻底突破智能技术整合赋能的通信屏障。元宇宙网络整合云计算、泛在计算和边缘计算，构建新的技术连接领域，促进信息-物理-社会的深度整合。

元宇宙网络的发展指向万物智联，数字孪生 ，它展示了智能内生、安全内生、多域融合和计算网络集成的创新特征。基于元宇宙沉浸式多感网络，实现沉浸式云扩展现实、全息通信、感官互联、智能交互等事件的实时控制。

资源生产

元宇宙将利用人工智能技术形成资源生态发展领域：首先，持续智能产生大量的挖掘内容，实现元宇宙资源的动态增长。其次，按需智能生成个性化的学习资源，实现元宇宙资源的智能适应动态推动。第三，全面覆盖资源智能审查，实现元宇宙资源的安全和合法性。

大数据处理

元宇宙将进一步推进计算系统的智能化，结构符合要求 www.xilukeji.com 服务系统的资源聚合配置。在智能技术的支持下，云计算将促进元宇宙在线教育系统硬件的智能虚拟化和软件的智能服务转型，形成各子系统深度智能集成的新模式。通过云数据云、资源云和服务云，可以实现元宇宙数据发布的无缝转换连接，生成元宇宙在线教育的新逻辑框架、系统结构和服务模式，实现可配置扩展、多元资源整合共享和动态精确服务。

认证机制

区块链具有分散、可追溯、不可篡改、不可信任的显著特点，将促进元宇宙世界生产关系的变化，从信息网络到价值网络，形成与智能在线学习环境相匹配的认证生态系统。

在资源建设方面，区块链技术有助于形成元宇宙在线资源存储、连接、交易、共享和管理的生态系统，实现资源的优化流通和配置。在学习认证方面，区块链技术将有助于促进学分认证、学习成果认证和能力认证，实现智能、安全、高效和认证管理。

交互界面

元宇宙将超越图形界面交互阶段，真正转向基于现实的人机交互的新阶段。从人机协作的体感交互角度来看，元宇宙在线学习交互将整合动作、触觉、眼动、手势和肌电，实现自然交互。从人机共生脑机交互的角度来看，元宇宙将通过脑机接口与人脑建立直接的联系，实现脑神经信号与外部表征建模的动态转化，创造理想化的概念学习体验。

系统结构

元宇宙智能在线学习环境的空间塑造

潘云鹤院士提出，人类生活空间已扩展到物理、社会和信息空间三维空间。根据保罗·米尔格拉姆（Paul Milgram）真实环境和虚拟环境的连续模型 ，虚拟空间正在增强现实，甚至创造现实成为人们的第二生存空间。

元宇宙代表了持续空间的理想形式，升级甚至颠覆了人们对传统环境结构的认知。从技术授权的角度来看，元宇宙智能在线学习环境的系统结构包括：

一是构建环境，即师生所处的感知共生场。元宇宙构造环境既赋能现实，又超越虚拟，学习者可以泛在、自由、有效地学习。其组成部分包括：真实镜像，即现实物理学习环境的三维全景收集，以元宇宙环境为背景，实现真实再造；虚拟创造，即满足学习者的认知需求，塑造甚至创建学习对象，实现学习对象的深度宏观认知和微观观察；可穿戴设备有助于增强学习者在元宇宙环境中的感知体验，实现沉浸式学习，设备形式将变得更加智能、灵活、合适；学习领域，即学习事件的发生，将情境预设、动态建模与师生过程编辑相结合，可以动态生成理想的学习领域。

二是信息环境，即动态数据流通和资源服务环境。元宇宙不仅能智能提供资源，还能使学习者深入资源，实现资源服务与学习者认知的智能耦合。其组成部分包括：数据聚合，有机整合学习者的历史数据和动态行为、生理、心理和认知数据，及时反馈给系统、教师和学习者，动态优化教学过程；知识增长，即建立智能知识资源数据库，形成原始资源、动态资源和可再生资源的知识循环，实现知识的动态更新；动态服务，也就是说，通过知识呈现、场景表现、路径优化和智能推送的边界，减少认知负荷，实现思考收入；虚拟现实联系，即元宇宙中的信息与现实世界中的信息无缝连接。

第三，心理环境，即师生动态持续的主观整体感受。元宇宙能以满足学习者的整体心理需求，为他们的身心创造一个新的地方。其组成部分包括：场所感，即元宇宙可以创造学习者的身份、功能依赖和情感依恋；身体感，即通过身体参与运动、相称的姿势和感知增强，可以产生环境、认知和身体高度融合的现场体验；现场感，即创造良好的独立探索、合作探索和意义整合环境，它可以促进学习者的情感表达、开放的沟通和团结；认同感，即学习者对环境和自身有价值或有用的评价，可以使学习者有更高的心理认同和规则认同。

四是文化环境，即师生共同的外在行为遵循和内在价值认同。元宇宙将重塑环境与人的关系，形成多元、和谐、开放、生成的文化领域。其组成部分包括：人机协作，即人类智能与机器智能有效融合，产生协同智能 ，元宇宙中的智能技术广泛参与目标制定、内容生成、过程规划和结果评价，可以形成以人与技术为主体的学习生态；秩序规范，即在元宇宙形成的社会标准的影响下，重建学习环境的运行标准；人际交往，即在元宇宙富媒体学习环境中，自由、平等、公平的人际关系；价值观，即对元宇宙学习环境中自我、行为、规则、道德的综合认知。

组成要素

元宇宙智能在线学习环境的核心表征

布伦特·威尔逊提出了资源、工具和人际关系的三个要素 ”， 大 卫·乔 纳 在此基础上，森增加了问题空间、社会支持和案例等因素，黄荣怀将学习环境的构成归纳为六个要素：资源、工具、学习社区、教学社区、教学方法和学习方法。

元宇宙智能在线学习环境将重塑和深入聚合原有要素，聚焦学习者中心、知识中心、评价中心和社区中心，形成自己独特的组成要素。具体来说，它主要包括以下8个部分：

复合资源

资源结构具有场地特征，综合构建情境、内容和活动；资源性能多模态，同一资源呈现形式多样，能够满足不同的学习需求；资源生成动态，包括内容聚合和场景建模；资源体验多视角，包括第一人称视角的个人经验和第三人称视角的观察和学习。

智能工具

产生身体操作感，通过可穿戴设备产生真实触摸；及时反馈，可视化动态呈现效果；可选择多种形式，允许个性化选择场景学习工具；高效舒适的体验，可智能满足学习需求，实现人体延伸。

意象活动

创创意活动情境中，师生可以利用情境库中的场景或组合创建；编辑活动过程，师生可以根据活动需要改变情境布局，将个人空间活动与社区活动有机结合；反馈活动的有效性，深入挖掘和分析整体活动，为个人和社区提供可视化分析报告。

全人评价

个人成长评价不仅可以持续进行形成性和总结性评价，还可以将数据立即汇入历史数据，综合评价个人成长状况；群体发展评价动态跟踪基于新人机和人际关系的教学社区，有效监控和评价其整体发展效果。

精准教学

基于环境智能对学习者的适应性反馈，包括学习行为适应、学习路径指导、学习过程干预和学习资源推广；基于大数据分析，教师可以不断优化和改进教学设计、教学指导和教学决策，实现准确的教学供应。

具身学习

多感知交互，能调动身体的各种感官，融合邻近、泛在、多模态、植入等交互类型 ，实现技术增强和近乎自然的交互；多渠道交互可以通过语音、动作、眼睛、手势等不同方式实现行为目标；体验交互和体验学习事件的现场不仅可以替代现实，还可以避免风险。

学习伙伴

元宇宙中的人际关系将超越现实的约束，形成更紧密的伙伴关系。主要类型包括：虚拟合作伙伴，即智能技术创建的虚拟图像，学习者可以自由改变其形状；化身合作伙伴，即其他学习者的虚拟化身，学习者也可以在一定程度上编辑其形状；全息合作伙伴，即其他学习者的真实镜像。元宇宙将创建更多的合作伙伴类型，形成各种合作伙伴关系。

教学类群

教师也可以塑造与学习者相同的存在类型。主要包括：虚拟教师，即由智能技术合成的虚拟图像，可根据教学情况自由转换；化身教师，即教师以化身的形式教学；全息教师，即教师以真实镜像教学。

培养目标

促进学习者深知生慧

元宇宙智能在线学习环境消除了传统在线教学时空分离的障碍，实现了时空再融合，产生了一种新的共存形式，超越了时空距离。同时，它打破了传统课堂教学时空监禁的障碍，扭转了教师和学生在课堂上的自然不平衡状态。这将从根本上改变传统的教学结构，形成优于传统在线教学和课堂教学的新的教学组织形式。

因此，元宇宙在线教学不仅可以实现传统的教学目标，还可以深入挖掘学习者的潜力，促进学习者的智慧生成，从而适应新时代对智慧人才的新需求。

第一，知道。学生处于知识情境中，能够体验到完整的知识学习过程。具体阶段包括:

在知识学习过程中，元宇宙智能在线学习环境有助于学习者更有效地完成事实知识的习得，参与各种情境的学习活动，进行深入的知识创造。因此，从知识生成和发展的角度来看，元宇宙智能在线学习环境有助于构建知识外观、内部隐藏、组合和社会化的知识流通领域，形成知识发展的螺旋。

第二，生慧。学习者在完成深知识的同时，学习者将转向更高层次的智慧成长 。

从智慧的内涵来看，智慧可以解构为三个要素：学生理解的工具思维，即学生问题解决、定期探索和新知识创造的现实思维；人际关系的价值思维，即学生的社会认知、生活沟通和集体意识；自我认知的意义思维，即乐观的生活认知和积极的经验。

元宇宙学习环境中人类智慧与技术智慧的融合，共同培养和生成学生的智慧结构：基本层次，即满足人工智能时代需求的共同素质，涵盖信息素养和人文素养的素养智慧，以及通过解构材料、匹配活动和塑造模式展示的思维智慧；实践水平是指学习者的外部智慧行为，包括形成标准、自我控制和合理选择的学习智慧，以及由构建知识、提炼范式、融合创新组成的学科智慧；质量水平，即妥善处理主我-客我、人-我、物-我关系的道德智慧。

现代远程教育研究的来源

作者刘革平 王星 高楠 胡翰林

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