教育技术学前沿论文:教育元宇宙四大应用场景

arinchina 2022年3月11日10:35:29
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教育技术学前沿论文:教育元宇宙四大应用场景

教育元宇宙的虚拟与真实、线上与线下融合特征,将极大拓展教与学的时空边界,促进教学观念与模式的变革。本文从教育元宇宙的虚拟重现、虚拟仿真、虚实融合和虚实联动四个应用层次入手,分析教育元宇宙在情境化教学、个性化学习、游戏化学习和教学研训场景中的应用潜力。

作者 | 钟正,王俊,吴砥,朱莎,靳帅贞

来源 | 教育技术学

01教育元宇宙支持的情境化教学

情境化教学指在教学过程中,教师有目的地引入或创设具有一定情绪色彩、以形象为主体的生动具体的场景,以引起学生的实际体验,从而帮助学生 理解知识内容,并促进学生心理机能发展(米俊魁,1990)。
当前的课堂教学非常重视情境创设,强调学生在真实任务情境中进行自主与合作探究,不断强化对知识的理解,提高知识迁移和应用能力,促进有意义的知识建构。情境创设质量将直接影响学生学习效果。教育元宇宙凭借其突破时间、空间等客观条件限制的特点,能创设与教学内容高度关联的 “身临其境” 的虚拟情境,促进情境化教学有效落实。

教育元宇宙支持下的情境化教学具备三个特征:

一是情境的客观真实性。传统课堂教学的情境大多是教师通过语言描述等方式建构的主观情境, 如教师经常说“同学们想象一下自己正处在……”。这使得情境创设难度较大,设计不良的情境难以激发学生的认同感和带入感。在教育元宇宙的支持下,师生可佩戴VR终端进入教师预先创设或选择的教学情境,借助头戴式显示器、耳机、手柄、数据手套等交互设备,开展多人在线探究式、协作式、具身化的教学活动。此外,学习者可进入不同的学科或专业教室,通过全息视频、全景直播等技术连接远程教学场所(如红色文化景点、工厂车间、大型仪器 等),开展实时可视化在线教学和基于实地实景的课堂互动。
二是课堂互动的深入性。传统课堂教学在进行情境任务合作时,师生和生生间的互动常常不够深入,学生参与度差异大。在教育元宇宙的支持下,教师的虚拟化身可隐身观察小组活动,及时了解学习进度和面临的困难,或开辟单独的虚拟研讨室,与有需要的学习者一对一互动交流、答疑解惑。学生可带着任务积极参与小组活动或实践作业,在合作与交流中指出彼此的学习问题,达到优势互补、 事半功倍的目的。
三是实验情境的感性化。传统课堂教学实验通常以教师演示实验、学生分组实验为主,虽然实验是真实的,但实验内部的原理难以可视 化,难以为学生提供感性的实验情境。虚拟实验室可克服传统实验过于抽象、理性的特征,如学习者可在 数学、物理、化学、生理实验室探索电磁场的规律、物质的分子结构、解剖动物或人体,以及通过动态 3D 模型探讨数学知识,或在历史、地理、美术、天文体验馆实地探索兵马俑,攀登珠穆朗玛峰,体验《清明上河图》和模拟太阳系八大行星运动。
教育元宇宙支持下的情境化教学可分为以下步骤:教师自主创设或选择虚拟教学情境,根据情境设 计任务,依据学生学情分配学习小组,布置情境学习任务,组织引导情境学习,指导小组或个人,展示小组学习成果,总结评价与拓展。

02教育元宇宙支持的个性化学习

个性化学习指根据学习者的不同需求和发展特点,采取适切和灵活的方法、手段、策略、内容、评价 等促进学生自主学习。
传统的个性化学习主要侧重于教师的个性化指导或基于算法的个性化学习推荐,即教师或算法基于学习者的特点和薄弱点,制定和推送不同的指导方案或练习计划,学习者完成相应的方案和计划,以达到个性化学习的目的。这一学习方式并未改变“以知识为中心”的传统教育理念,只能看作是传统学习方式的改良和强化。学习者仍是被动学习,其个性需求没有得到满足,主体地位难以体现。
教育元宇宙支持的个性化学习,使得学习者从被动转向主动,学习者既是相关产品和服务的使用者,也是创造者、更新者、服务者和审核者。

教育元宇宙支持的个性化学习具备四个特征:

一是学习资源新颖。在开放的教育元宇宙资源创作社区中,学习者既是学习资源的使用者,也是重要的创造者、更新者和审核者,可促使学习资源持续动态更新。
二是学习目标的多重性。教育元宇宙支持下的个性化学习既可以指向知识的掌握,也可以 指向技能的获得、思维的培养、观念的改变等多重目标。
三是学习方式的灵活性。传统的个性化学习方式多集中在教师或算法推送个性化资料和作业、学生完成相关个性化资料和作业,本质上只是传统学习方式的改良和强化,并未发生实质意义的改变。教育元宇宙支持的个性化学习强调个体在逼真的虚拟情境中自主学习,不同的学习者可以选择不同的学习方式,比如跨时空的课堂学习、高仿真的观察学习、沉浸式的游戏化学习等。
四是学习成效评价的即时性、精准性。传统的个性化学习主要基于测验、教师主观评价等开展学习评价,评价方式单一、评价内容片面、评价精度过低。教育元宇宙支持的个性化学习采集学生的全过程学习行为数据(含教师评价、同伴互评),数据来源更丰富、评价方式更多元、评价精度更高。此外,教育元宇宙高算力、低延时, 能够做到即时反馈。学习者可以根据发展特点、学习兴趣和需求,按照自身学习进度自主灵活地选择个性化学习方式、 感兴趣的学习内容和学习情境,并使用不同的手段和方式,与不同的学习者和情景元素进行交互,记忆和理解相关信息及知识要素,应用相关信息、知识分析和解决问题,完成自评和他评且获得即时反馈,从而促进知识建构和素养提升。

03教育元宇宙支持的游戏化学习

游戏与元宇宙有着密不可分的关系。网络游戏是元宇宙的雏形,其与元宇宙诸多特征相似,比如虚拟经济系统、强虚拟身份认同、强社交、自由创作、沉浸式体验等,游戏化学习是较为适切的教育元宇宙应用场景。
基于此,我们认为教育元宇宙支持的游戏化学习是一种借助 VR/ AR/ MR、人工智能、脑机接口等技术,以学习为终极目标,以沉浸式游戏为主要手段,将知识、娱乐融为一体,实现真正意义上的寓教于乐的学习方式。

教育元宇宙支持的游戏化学习有四个特征:

一是即时反馈。教育元宇宙支持的游戏化学习 即时反馈机制强大。学习者开展游戏化学习时,能够获得及时准确的反馈,以提高学习专注度。

二是高沉浸式体验。教育元宇宙借助 VR/ AR/ MR、人工智能、脑机接口等技术,打造高仿真的虚拟游戏世界,可以给学习者带来更佳的沉浸式体验。
三是强交互性。教育元宇宙支持的游戏化学习的交互形式 多样、交互对象多元、交互次数高频。学习者既可以与学习游戏中的情境元素进行人机交互,也可以在教育元宇宙中与老师、同学交互,交互体验更贴近真 实情境。
四是自主创造性。教育元宇宙支持的游戏化学习具有更多的游戏自主性,学习者可以选择不同特点的游戏角色、不同难度的游戏人物、不同风格的游戏场景、不同类型的游戏主线,创造性地采用多种方式、多种途径完成游戏任务,并在不破坏游戏框架和学习目的的情况下,享有创造游戏角色、续写游戏主线等超级权限。
开展教育元宇宙支持的游戏化学习时,学习者可以借助VR/ AR/ MR、脑机接口等终端,选择个人 游戏或团体游戏,确定自己喜欢的角色、游戏场景、 游戏主线等,并设定游戏化学习目标和任务。在游戏过程中,学习者可调动眼、耳、口、鼻等身体感官,通过语音、动作、眼动、手势等不同方式达成行为目标,实现近乎自然的、“亲身经历”式的交互,体会教育元宇宙支持的游戏化学习的真实感、愉悦感和收获感。

04教育元宇宙支持的教学研训

教学是一种不断发展的智力技能。通过与学生、教学情境的互动,教师可以不断规划、试验、反思和调整与学生的互动以及对学习环境(包含学习者、学习工具和课堂环境) 的控制,积累教学知识, 在知识传授与学生品行培养方面取得成效(Hall & Smith, 2006)。
因此,教师需要通过教研总结教学经验,发现教学问题,研究教学方法,提高教学质量, 促进自身专业发展。元宇宙不仅能创设虚拟情境辅助教学,也能创设教研情境辅助教师研训。

教育元宇宙支持的教学研训具有三个特征:


一是教师参与度高。在教育元宇宙的支持下, 计算机模拟的教学培训能为受训教师提供多种可重复实践的教学场景,甚至可以构建真实世界中逻辑上难以创建的受训场景(Theelen et al. , 2019)。教师在这些情境中进行角色扮演、事件模拟等参与式研修,积极主动地解决复杂教学问题、做出决策、反思行动,并与教学系统的其他参与者合作,令研修活动具有更强的真实性、灵活性和可持续性(Baran et al. , 2011)。
二是研训成本低,可常态化实施。在教育元宇宙支持下搭建的更加逼真、智能的教师培训环境,具有开放、可持续和可访问等特性,能减少 研修场景建设的时间和成本,可供受训教师自主选择培训时间、研修环境、教学场景等,使得教学研训成为常态化活动。
三是研训更贴近真实课堂。教育元宇宙支持下的研训活动可模拟各种真实的教学事件,如教学活动准备、师生问答、学生课堂违纪、设备故障等,还可由系统模拟学生的虚拟化身,使研训贴 近真实课堂教学。教育元宇宙支持的教学研训能突破传统教研难 组织、参与度低、偏离真实课堂等问题,有效降低研训成本。受训教师能随时随地加入研训场景或任务,在逼真的研修情境中直面教学过程中的真实问题,真正使教学研训成为常态化教学活动,促进教师专业发展。

参考文献:[1]钟正,王俊,吴砥,朱莎,靳帅贞.教育元宇宙的应用潜力与典型场景探析[J].开放教育研究,2022,28(01):17-23.   DOI:10.13966/j.cnki.kfjyyj.2022.01.002.

文章来源:教育信息化100人

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