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  • 華中師范大學鐘正 教育元宇宙四大應用場景

    來源:華中師范大學 2022-02-10 14:36:51 所屬欄目:在線教育

    教育元宇宙的虛擬與真實、線上與線下融合特征,將極大拓展教與學的時空邊界,促進教學觀念與模式的變革。 本文從教育元宇宙的虛擬重現、虛擬仿真、虛實融合和虛實聯動四個應用層次入手,分析教育元宇宙在情境化教學、個性化學習、游戲化學習和教學研訓場景中的應用潛力。

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    作者 | 鐘正、王俊、吳砥、朱莎、靳帥貞

    來源 | 教育技術學

    01 教育元宇宙支持的情境化教學

    情境化教學指在教學過程中,教師有目的地引入或創設具有一定情緒色彩、以形象為主體的生動具體的場景,以引起學生的實際體驗,從而幫助學生 理解知識內容,并促進學生心理機能發展(米俊魁,1990)。

    當前的課堂教學非常重視情境創設,強調學生在真實任務情境中進行自主與合作探究,不斷強化對知識的理解,提高知識遷移和應用能力,促進有意義的知識建構。情境創設質量將直接影響學生學習效果。教育元宇宙憑借其突破時間、空間等客觀條件限制的特點,能創設與教學內容高度關聯的 “身臨其境” 的虛擬情境,促進情境化教學有效落實。

    教育元宇宙支持下的情境化教學具備三個特征:

    一是情境的客觀真實性。傳統課堂教學的情境大多是教師通過語言描述等方式建構的主觀情境, 如教師經常說“同學們想象一下自己正處在……”。這使得情境創設難度較大,設計不良的情境難以激發學生的認同感和帶入感。在教育元宇宙的支持下,師生可佩戴VR終端進入教師預先創設或選擇的教學情境,借助頭戴式顯示器、耳機、手柄、數據手套等交互設備,開展多人在線探究式、協作式、具身化的教學活動。此外,學習者可進入不同的學科或專業教室,通過全息視頻、全景直播等技術連接遠程教學場所(如紅色文化景點、工廠車間、大型儀器 等),開展實時可視化在線教學和基于實地實景的課堂互動。

    二是課堂互動的深入性。傳統課堂教學在進行情境任務合作時,師生和生生間的互動常常不夠深入,學生參與度差異大。在教育元宇宙的支持下,教師的虛擬化身可隱身觀察小組活動,及時了解學習進度和面臨的困難,或開辟單獨的虛擬研討室,與有需要的學習者一對一互動交流、答疑解惑。學生可帶著任務積極參與小組活動或實踐作業,在合作與交流中指出彼此的學習問題,達到優勢互補、 事半功倍的目的。

    三是實驗情境的感性化。傳統課堂教學實驗通常以教師演示實驗、學生分組實驗為主,雖然實驗是真實的,但實驗內部的原理難以可視 化,難以為學生提供感性的實驗情境。虛擬實驗室可克服傳統實驗過于抽象、理性的特征,如學習者可在 數學、物理、化學、生理實驗室探索電磁場的規律、物質的分子結構、解剖動物或人體,以及通過動態 3D 模型探討數學知識,或在歷史、地理、美術、天文體驗館實地探索兵馬俑,攀登珠穆朗瑪峰,體驗《清明上河圖》和模擬太陽系八大行星運動。

    教育元宇宙支持下的情境化教學可分為以下步驟:教師自主創設或選擇虛擬教學情境,根據情境設 計任務,依據學生學情分配學習小組,布置情境學習任務,組織引導情境學習,指導小組或個人,展示小組學習成果,總結評價與拓展。

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    02 教育元宇宙支持的個性化學習

    個性化學習指根據學習者的不同需求和發展特點,采取適切和靈活的方法、手段、策略、內容、評價 等促進學生自主學習。

    傳統的個性化學習主要側重于教師的個性化指導或基于算法的個性化學習推薦,即教師或算法基于學習者的特點和薄弱點,制定和推送不同的指導方案或練習計劃,學習者完成相應的方案和計劃,以達到個性化學習的目的。這一學習方式并未改變“以知識為中心”的傳統教育理念,只能看作是傳統學習方式的改良和強化。學習者仍是被動學習,其個性需求沒有得到滿足,主體地位難以體現。

    教育元宇宙支持的個性化學習,使得學習者從被動轉向主動,學習者既是相關產品和服務的使用者,也是創造者、更新者、服務者和審核者。

    教育元宇宙支持的個性化學習具備四個特征:

    一是學習資源新穎。在開放的教育元宇宙資源創作社區中,學習者既是學習資源的使用者,也是重要的創造者、更新者和審核者,可促使學習資源持續動態更新。

    二是學習目標的多重性。教育元宇宙支持下的個性化學習既可以指向知識的掌握,也可以 指向技能的獲得、思維的培養、觀念的改變等多重目標。

    三是學習方式的靈活性。傳統的個性化學習方式多集中在教師或算法推送個性化資料和作業、學生完成相關個性化資料和作業,本質上只是傳統學習方式的改良和強化,并未發生實質意義的改變。教育元宇宙支持的個性化學習強調個體在逼真的虛擬情境中自主學習,不同的學習者可以選擇不同的學習方式,比如跨時空的課堂學習、高仿真的觀察學習、沉浸式的游戲化學習等。

    四是學習成效評價的即時性、精準性。傳統的個性化學習主要基于測驗、教師主觀評價等開展學習評價,評價方式單一、評價內容片面、評價精度過低。教育元宇宙支持的個性化學習采集學生的全過程學習行為數據(含教師評價、同伴互評),數據來源更豐富、評價方式更多元、評價精度更高。此外,教育元宇宙高算力、低延時, 能夠做到即時反饋。學習者可以根據發展特點、學習興趣和需求,按照自身學習進度自主靈活地選擇個性化學習方式、 感興趣的學習內容和學習情境,并使用不同的手段和方式,與不同的學習者和情景元素進行交互,記憶和理解相關信息及知識要素,應用相關信息、知識分析和解決問題,完成自評和他評且獲得即時反饋,從而促進知識建構和素養提升。

    03 教育元宇宙支持的游戲化學習

    游戲與元宇宙有著密不可分的關系。網絡游戲是元宇宙的雛形,其與元宇宙諸多特征相似,比如虛擬經濟系統、強虛擬身份認同、強社交、自由創作、沉浸式體驗等,游戲化學習是較為適切的教育元宇宙應用場景。

    基于此,我們認為教育元宇宙支持的游戲化學習是一種借助 VR/ AR/ MR、人工智能、腦機接口等技術,以學習為終極目標,以沉浸式游戲為主要手段,將知識、娛樂融為一體,實現真正意義上的寓教于樂的學習方式。

    教育元宇宙支持的游戲化學習有四個特征:

    一是即時反饋。教育元宇宙支持的游戲化學習 即時反饋機制強大。學習者開展游戲化學習時,能夠獲得及時準確的反饋,以提高學習專注度。

    二是高沉浸式體驗。教育元宇宙借助 VR/ AR/ MR、人工智能、腦機接口等技術,打造高仿真的虛擬游戲世界,可以給學習者帶來更佳的沉浸式體驗。

    三是強交互性。教育元宇宙支持的游戲化學習的交互形式 多樣、交互對象多元、交互次數高頻。學習者既可以與學習游戲中的情境元素進行人機交互,也可以在教育元宇宙中與老師、同學交互,交互體驗更貼近真 實情境。

    四是自主創造性。教育元宇宙支持的游戲化學習具有更多的游戲自主性,學習者可以選擇不同特點的游戲角色、不同難度的游戲人物、不同風格的游戲場景、不同類型的游戲主線,創造性地采用多種方式、多種途徑完成游戲任務,并在不破壞游戲框架和學習目的的情況下,享有創造游戲角色、續寫游戲主線等超級權限。

    開展教育元宇宙支持的游戲化學習時,學習者可以借助VR/ AR/ MR、腦機接口等終端,選擇個人 游戲或團體游戲,確定自己喜歡的角色、游戲場景、 游戲主線等,并設定游戲化學習目標和任務。在游戲過程中,學習者可調動眼、耳、口、鼻等身體感官,通過語音、動作、眼動、手勢等不同方式達成行為目標,實現近乎自然的、“親身經歷”式的交互,體會教育元宇宙支持的游戲化學習的真實感、愉悅感和收獲感。

    04 教育元宇宙支持的教學研訓

    教學是一種不斷發展的智力技能。通過與學生、教學情境的互動,教師可以不斷規劃、試驗、反思和調整與學生的互動以及對學習環境(包含學習者、學習工具和課堂環境) 的控制,積累教學知識, 在知識傳授與學生品行培養方面取得成效(Hall & Smith, 2006)。

    因此,教師需要通過教研總結教學經驗,發現教學問題,研究教學方法,提高教學質量, 促進自身專業發展。元宇宙不僅能創設虛擬情境輔助教學,也能創設教研情境輔助教師研訓。

    教育元宇宙支持的教學研訓具有三個特征:

    一是教師參與度高。在教育元宇宙的支持下, 計算機模擬的教學培訓能為受訓教師提供多種可重復實踐的教學場景,甚至可以構建真實世界中邏輯上難以創建的受訓場景(Theelen et al. , 2019)。教師在這些情境中進行角色扮演、事件模擬等參與式研修,積極主動地解決復雜教學問題、做出決策、反思行動,并與教學系統的其他參與者合作,令研修活動具有更強的真實性、靈活性和可持續性(Baran et al. , 2011)。

    二是研訓成本低,可常態化實施。在教育元宇宙支持下搭建的更加逼真、智能的教師培訓環境,具有開放、可持續和可訪問等特性,能減少 研修場景建設的時間和成本,可供受訓教師自主選擇培訓時間、研修環境、教學場景等,使得教學研訓成為常態化活動。

    三是研訓更貼近真實課堂。教育元宇宙支持下的研訓活動可模擬各種真實的教學事件,如教學活動準備、師生問答、學生課堂違紀、設備故障等,還可由系統模擬學生的虛擬化身,使研訓貼 近真實課堂教學。教育元宇宙支持的教學研訓能突破傳統教研難 組織、參與度低、偏離真實課堂等問題,有效降低研訓成本。受訓教師能隨時隨地加入研訓場景或任務,在逼真的研修情境中直面教學過程中的真實問題,真正使教學研訓成為常態化教學活動,促進教師專業發展。

     

    參考文獻:[1]鐘正、王俊、吳砥、朱莎、靳帥貞.教育元宇宙的應用潛力與典型場景探析[J].開放教育研究,2022,28(01):17-23.

    DOI:10.13966/j.cnki.kfjyyj.2022.01.002.

    鐘正,系華中師范大學國家數字化學習工程技術研究中心副教授,博士后。主要研究領域包括數字媒體技術、多媒體應用、虛擬現實等。

    標簽:教育信息化專家

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