教育元宇宙赋能沉浸式学习

关键词：教育元宇宙；沉浸式学习

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2024）18-0144-03

1 教育元宇宙与沉浸式学习

1.1 何为教育元宇宙？

目前，对于教育元宇宙的定义，学者们有诸多的观点。顾小清等学者将教育元宇宙理解为连接现实与虚拟，延展时空，让个体体验多样人生，创造超越规则的虚实实境[1]。李海峰等认为，教育元宇宙是虚实融合的智慧学习空间，包括资源、环境、工具与社交对象[2]。国外学者Kaddoura， S 则认为，教育元宇宙是一个结合了物理现实和数字虚拟性的持续、多用户、交互式环境[3]。综合学者们的观点，我们可以将教育元宇宙理解为一个新型的综合性学习生态系统，它覆盖教育、技术和人类社会的多个方面，为学习者提供更为多样化和个性化的学习体验。在教育元宇宙中，学习者不再束缚于传统的教室和教材，而是可以借助虚拟现实、增强现实等新兴技术，深入虚拟世界中探索各方面学科知识，在课程的实践与体验过程中完成知识内化，在元宇宙学习社区中进行交流讨论，进一步培养学生的批判性思维，提升创造力和解决问题的能力。

1.2 何为沉浸式学习？

沉浸式学习是教育模式中的一种创新，该方法将学习者置入一个仿真环境，使得他们能够全方位、积极参与学习当中，并通过借助增强型训练组件来加强学习成效[4]。创设一个有效的学习场景对于实现沉浸式学习至关重要，为学习者提供在接近现实的情境中进行实际实践操作的机会，以更准确地把握和应用所学的知识。此外，交互性同样是沉浸式学习中不可缺少的一环，通过与学习环境、教师、同学之间的深度交流与互动，学习者可以更积极地进行课程内容探索并与学习材料建立更紧密的联系，从而加强其对课程知识点的理解和记忆。沉浸式学习的独特之处在于，结合多种技术手段丰富课程知识内容并提供较强的互动体验，创造出一种“境身合一”般的场景与感官感受[5-6]。

2 教育元宇宙赋能沉浸式学习

随着终身学习理念的深入人心，人们对提升自身知识与技能的需求日益强烈。传统的学习模式已逐渐无法满足现代人多元化的学习需求，这种持续的学习渴求正推动教育模式和学习方法的不断创新。近年来，沉浸式学习以其独特魅力受到广泛关注。它侧重通过模拟真实环境，创造极致的超现实幻觉，以此来强化学习者的感知效果。而教育元宇宙凭借虚拟现实、感应技术以及人工智能等前沿技术，将教学内容与模拟环境巧妙地结合在一起，能够为学习者打造出身临其境的学习体验。

不难发现，教育元宇宙的教学模式与沉浸式学习的理念高度契合，均致力于提供更为真实、生动、高效的学习体验。因此，如何将教育元宇宙与沉浸式学习更好地结合，成为目前亟待解决的问题。

本文基于沉浸式学习四个关键环节：投入学习、探知学习、体验学习、深化学习[7]构建教育元宇宙赋能沉浸式学习模式，以实现两者的优势互补，为学习者提供更加丰富多彩、高效便捷的学习途径。

2.1 投入学习

投入学习的目的在于激发学习者的内在动力，使他们全身心投入到学习之中，为后续的知识探索和应用打下坚实基础。运用数字孪生技术、虚拟现实和增强现实等前沿科技，教育元宇宙能够构建出与学习内容高度相关且富有沉浸感的学习环境。在这样的环境中，学习者可以更加直观地感受知识，仿佛置身于真实的情境之中。同时，借助多感官交互设备进一步加深学习临场感，使学习者能够自然地融入学习环境，增强了学习者对知识的理解和记忆，在心理上激发了学习者继续学习的热情与动力，为他们在教育元宇宙中的长期学习之旅提供强大的内在推动力。

2.2 探知学习

探知学习在教育元宇宙的沉浸式学习模式中起着桥梁的作用，它引导学习者从基本的好奇心转向深入理解课程内容。在教育元宇宙中，虚拟化与情境化学习环境的整合为学习者提供了一种超越传统教学模式的互动方式，学习者能够以虚拟化身形式参与学习过程，与虚拟实体、学习环境和同学进行多角度、全方位的交流互动，在交流互动的过程中加深对知识内容的理解，进而为建立理论知识与实际应用之间的联系奠定基础。

2.3 体验学习

体验学习的目的在于建立学习者与学习内容的情感联结，这种联系能够加深学生对课程内容的感知和理解，最终实现将理论知识应用于实际情境中。在教育元宇宙中，学习者能够在虚拟学习环境中亲手实验和操作，直观地学习和掌握对应知识，体会所学知识内容的实际应用。学习者还可以通过角色扮演来模拟真实操作，或者在教师精心设计的情境中应用所学理论，从而更好地掌握知识点并理解其实际应用价值。此外，体验学习鼓励从多个视角出发，帮助学生建立起与知识内容的深度关联，并降低复杂虚拟环境可能带来的认知负荷。这种多元化的学习方式不仅加深了知识的理解，也让学习者更全面地把握了课程的核心要点。

2.4 深化学习

深化学习目的在于促进学习者将所学知识内化为自己的能力，并通过实践来巩固和扩展这些知识。深化学习涉及对学习者的综合评估，包括学习进度、情绪态度以及课程完成率等多维度指标。这种评估不是简单的结果导向，而是注重过程和学习体验的改善。为了实现这一目标，教育元宇宙利用大数据和云计算技术可以构建丰富的互动性练习和评估场景。这些场景不仅模拟了真实的应用环境，还设计了一系列针对特定知识点的练习和挑战。学习者在这些虚拟环境中进行操作，元宇宙系统能够实时跟踪学习者的表现并提供个性化反馈。系统在识别出学习者的不足时，能够智能地提供针对性的、额外的资源和学习支持。

3 元宇宙课程效果提升策略

3.1 虚实交融，提升学习沉浸感

个体的经历构成了知识的建构，学习在情境中创造意义[8]。创设适宜的教学情境，可使学习者有更强烈的学习动力。当前，受安全性、经济性、时空等因素的制约，部分教学情境很难在真实的物理环境中得以呈现，而虚拟现实、增强现实等技术的兴起为这种情境营造带来了新的可能。在教育元宇宙中，教师可以借助强大的技术手段强化对建筑、服饰、生活场景的细致还原，并运用三维声音、触觉等多种感觉手段，让学习者在视觉、听觉、触觉上得到更为逼真的感受。当学习者在元宇宙虚拟环境中行走、触摸甚至感受风吹草动时，他们的感官被充分激活，从而更深入地理解并掌握知识，达到身临其境的学习体验。另一方面，为了提高沉浸感，需要对人机互动接口进行优化。一个直观、自然且易于操作的界面设计，可以让学习者更加流畅地融入虚拟学习环境。通过优化菜单布局、增强交互反馈、简化操作流程等措施，学习者可以更加自然地与虚拟环境进行互动，减少因操作烦琐或界面复杂而产生的脱离感，使学习者可以更快速地融入所学的知识当中去。此外，我们还可以通过构建生动有趣的课程剧情主线和角色扮演的方式，进一步增强学习者的沉浸感。当学习者以第一人称的视角参与课程剧情中，他们不仅能够更深刻地理解学习内容，还能够体验到学习的乐趣和价值。这种元宇宙赋能下的沉浸式学习方式，不仅能够提高学习者的学习动力和兴趣，还能够促进他们对知识的深入理解和应用，同时提高课程内容的吸引力和教学价值。

3.2 情感联结，促进学习认知

认知负荷是指学习者在处理信息时所需的心理资源总量。当认知负荷过高时，学习者会感到压力倍增，难以有效地处理信息；而当认知负荷过低时，学习者则可能感到无聊或缺乏挑战。合理控制认知负荷是提高学习效率的关键。已有研究表明，需减轻沉浸式环境认知负荷，增强情感体验，以提升学习者的学习效率[9]。情感联结应该贯穿学习者整个学习进程，特别是要让他们与教学内容产生情感上的共鸣，在教学中，通过创设情境性的学习任务与具有挑战性的活动，逐步帮助并引导学习者完成学习任务与挑战，从而激发学习者的学习热情和成就感。这种情感上的投入将使学习者更加主动地探索知识，提高学习的深度和广度。当然，建立学习者与学习内容之间的情感也少不了人与人的沟通互动，元宇宙作为前沿技术的结晶，为小组协作注入了新的活力。它打破了地理界限，让学习伙伴无论身处何方都能实时、沉浸地参与协作中。在元宇宙的虚拟空间中，成员们可以运用多样化的协作工具，直观地交流想法，实时互动反馈，这不仅提高了学习效率，还加强了彼此之间的情感联系。在共同研究、讨论的过程中，同学们可以相互帮助、相互启发，培养批判性思维，营造良好的学习气氛。

3.3 生命日志，助力学习个性化

元宇宙生命日志指的是学习者在元宇宙环境中，对种种体验和信息加以记录、保存，并进行分享的一种行为[10]。这些记录可以包括文字、图片、视频等多种模态，教育元宇宙中，学习者可以根据自己的媒介环境进行动态的反应和互动，并根据自己的选择，体验和生成不同的教育叙事，从而展现出不同形象的自我。这种多形式的教育元宇宙叙事构成了一个全面且真实的“自我”，为用户提供了一个深入了解自己和他人的机会。生命日志的内容可以涵盖学习者在元宇宙中的学习历程、互动体验、情感反应以及思维变化等各个方面。这些详细的记录不仅为学习者提供了丰富的反思材料，也为实现个性化学习奠定了坚实的基础。通过分析这些日志内容，教育平台能够更准确地把握学习者的兴趣点、学习偏好和需求，从而为每个学习者量身定制最合适的学习资源和路径。通过记录学习历程和感受，学习者能够进行深入的自我反思，识别自己的强项和弱点，制定改进策略。这一过程不仅促进了学习效率的提升，更重要的是，它培养了学习者的元认知能力，即对自身认知过程的认知和调控能力，这是终身学习和个人职业发展中不可或缺的能力。

4 局限与启示

4.1 局限与问题

目前教育元宇宙赋能沉浸式学习还存在一定的挑战。

技术设备的依赖性是沉浸式学习的一个突出问题。教育元宇宙中的沉浸式学习，需要依赖高性能的硬件设备，如虚拟现实头戴设备、体感接入设备等。然而，这些设备成本高昂，维护和更新也需要耗费不少资金。尤其是在教育领域，预算有限的情况下，如何选择性价比高的设备，成为一项亟待解决的挑战。

用户适应性是另一个重要考量因素。教育元宇宙中使用VR、AR等技术为学习者营造沉浸式学习环节，提供丰富的学习体验，但并非所有学习者都能轻松适应这种全新的学习方式。一些学习者可能生理上出现视觉疲劳、晕动等问题而感到不适，影响他们的学习效果。因此，如何设计出既满足学习者需求又确保学习者安全、舒适的沉浸式学习环境，是一个需要深入研究和解决的难题。

同时，如何保障学习者的学习隐私和安全，如何避免技术的过度依赖和滥用，如何平衡虚拟与现实的关系等一系列伦理问题也有待我们进一步思考[11-12]。

4.2 启示与展望

目前教育元宇宙赋能沉浸式学习中存在的一系列挑战也为未来教育元宇宙发展提供了一定的启发。元宇宙沉浸式课程对技术设备的高度依赖性，促使着技术的快速进步，也为技术发展提供了引导方向，在未来应注重开发更加轻便、低成本、易于操作的设备，提高设备的普及率和可访问性，进而使得更多的学习者能够参与教育元宇宙的沉浸式学习中，同时在具体教学过程中，教育机构可以与技术供应商建立合作关系，通过租赁或订阅模式降低初期投资和维护成本。

同时，开发者可以通过在教育元宇宙中添加亲生物元素等人性化的措施来为学习者营造舒适的学习环境[13]，并制定合适的教学策略，逐步引导学习者适应元宇宙的学习模式，避免对学生造成心理上、生理上的不适。开发者必须严格遵循数据保护法规，并采用前沿的加密技术与安全措施，以确保学生的数据在传输、存储和处理时始终获得充分的保障。

未来的教育形态预计将更加依赖于传统教学与教育元宇宙的融合。这种新兴的学习方式将超越传统课堂和教材的限制，实现虚拟与现实的无缝结合[14]。在教育元宇宙中，学生可以沉浸在各种模拟环境中，进行实验和情境训练，甚至与他人进行互动交流。此外，这一平台还将为教师们提供丰富的教学资源和工具，支持他们开展更具创造性和针对性的教学方案，助力学生深度学习。