摘要:文章首先对研究现状进行了概述,然后阐述了元宇宙助力职业教育发展的发力点与应用环境,接着 分析了元宇宙职业教育场域搭建的基本构架,最后提出了元宇宙职业教育场域搭建路径,包括确定职教 元宇宙体系结构与标准、构建职教元宇宙研发共同体、探索元宇宙职教场域的教学模式与策略。
关键词:元宇宙;职业教育;场域
美国科幻小说《雪崩》一书中首次提出“ 元宇宙 ” (Metaverse)的概念,将与现实生活平行的虚拟城市环 境描述成元宇宙 。 随着脸书(Facebook)更名为“ 元 ” (Meta),一时间,“元宇宙”在大众面前迅速爆燃,成为 年度最为流行的热词。我国政府发布的第十四个五年 计划提出,要建设高质量教育体系,到 2035 年总体实 现教育现代化、建成教育强国 。 同时,正在组织研制 《教育信息化中长期发展规划(2021—2035 年)》和《教 育信息化“十四五”规划》。元宇宙[1]作为信息化的全新 形态,必然会对教育领域产生深远影响。此外,江西打 造的首个国家职业教育虚拟仿真实训基地已经开始 运行授课。
一、研究现状
张世成(Chang S——C)[2]、陈淑英(Chen S——Y)[3]对增 强现实技术在教学过程中的应用效果进行了实证研 究 。阿齐兹·西亚耶夫(Aziz Siyaev)[4]提出飞机维修虚 拟世界中的语音交互模块, 进一步改进了教育和培 训,对操作进行了直观有效的控制,增强了与混合现 实中虚拟对象的交互 。王丽英、赵国栋等[5-6]对在线数 字化课程和元宇宙进行了论述与实践 。李海峰等[7]指 出“元宇宙+ 教育”为未来教育发展提供了新方向,其 深度沉浸体验、具身社交网络、群体自由创造、社会生 态文明及虚实融生共在等特征为构建虚实融生的未 来教育形态提供了新的可能。刘革平、吴祥恩、华子荀 等[8-10]对在线教育虚实互补及临场理论进行了论述讲 解 。蔡苏等[11]指出元宇宙是一种整合多种新技术的互 联网未来新形态,其与教育领域相结合,具有巨大的 潜力 。袁凡等[12]指出场景化正在不断影响并渗透教育 领域 , 并促进教育领域进行快速的自我革新与升级,同时对元宇宙时代全场景学习的实现机制进行了解 析 。黄欣荣等[13]认为元宇宙是自然宇宙和虚拟宇宙融 合形成的更广大的宇宙空间,未来的人类将在自然宇 宙和虚拟宇宙间自由穿行。从技术层面来看,元宇宙是 对互联网、大数据、人工智能、区块链等一系列信息新 技术形成的信息时空的综合集成的统称 。杨丹等[14]指 出在“5G+XR”的创新支持下,未来的实训教学模式主 要包括基于具身体验的沉浸式实训模式、基于数字孪 生模型的实训模式、人与智能机器跨地域协同实训模 式,以及实践与创新创造相融合的实训模式四种 。陈 锐浩等 [15] 指出深圳职业技术学院利用 5G 网络高带 宽、低时延、瘦终端、云应用等特点,提出了基于 5G 的 “ 五能联动”模式,破解了限制高职 XR 教学实训长效 健康开展的诸多难题 。胡泳等[16]认为元宇宙作为一个 依然携带有硅谷话语的乌托邦式的社会构想和社会 实践,在生产与创造、认知与经验、社群与身份三个方 面都呈现出有待激发的潜能和变革性的影响。
概言之,国内外学者对元宇宙理念与其在教育领 域的实践做了深入探讨与论述,但是针对职业教育领 域的研究较少,即如何结合职业教育的特点,突出实 训课程的重要作用,助力职业教育高质量发展,缺少 必要理论框架与实证数据。
二、元宇宙助力职业教育发展的发力点与应用环境
(一)元宇宙助力职业教育发展的发力点
1.元宇宙为职业教育虚拟仿真基地建设指明了新 方向 。职业教育虚拟仿真基地需要新的网络、应用、安 全、资源等多方面支撑,需要从数字底部、应用环境、 体系规范及目标指引等多层面提供建设框架 。元宇宙 技术可以解决数字资料分散 、质量不统一等问题,使教师、教材、教法形成统一,其可拓展性与永久性能够 为教师开发新的资源提供更多的机会,激发教师的教 学热情与学生的学习兴趣。
2.元宇宙为高质量的职业教育提供新引擎 。高质 量的职业教育是当前职业教育发展的热门主题,其可 以培养学生解决复杂问题的协同能力,能合理地对批 判能力进行训练,弥补传统课堂教育的不足 。元宇宙 的沉浸感、虚实李生等特征都为高质量的职业教育提 供了有力支撑。元宇宙技术将课前、课中、课后进行跨 时空的结合,使学生可以自由开发创作、合作学习,彻 底解决了空间局限与资源社交不对等的问题。
3.元宇宙为职教实践过程提供了全景式环境 。实 践学习过程对学习目标的实现至关重要,传统的实践 教学采用线上线下及小组协同的方式提升学习效果, 但是时空的断联、空间的分散、资源的失真等问题导 致课程学习过程是割裂的,讨论过程过于抽象,难以 触发新的灵感,最终导致授课效果不佳 。而元宇宙技 术提供的全景式学习环境,结合物联网与智能穿戴设 备,能够为学习过程提供强大的支持,促使课前、课 中、课后深度融合。
4.元宇宙为虚实融合技能学习提供新方法。现阶 段的人才培养已经实现了从普通技能人才的培养到 高技能人才培养的转变 。传统的协同学习与分布式 学习等方式,难以解决环境失真 、远程及虚实不同 步、社交属性不足的问题,而元宇宙的特性使得沉浸 式体验 、社交网络及群体创作在技术的加持下融为 一体 , 特别是后期的脑机接口技术可以帮助人们实 现虚拟化,这种虚拟身份还可以提供感受与认知,实 现跨时间与空间的无障碍协同学习, 形成群体的创 客空间等。
(二)元宇宙助力职业教育发展的应用环境
1.泛在智能实践模式 。泛在智能实践空间可以消 除课堂抽象与自学困难的问题,解决创造灵感缺失的 遗憾 。只要实践者接入元宇宙的空间,就可以完成高 度保真的实训项目,避免教学过程单一不可逆,实现 了虚实一致且形成了问题合理解决的高度迁移性方 案 。泛在智能实践模式的学习过程包括创建问题、探 索问题、建立问题、研究假设、方案改进等 。教师和学 生可以基于元宇宙技术提出技能大赛目标,探索如何 更好地完成学习任务,通过虚拟课堂,修改参数、深入 讨论、观察分析,最终更好地完成既定目标。
2.沉浸式感知学习过程 。深度沉浸式克服了传统 课堂混合式学习环境的局限,使学生能够得到全新的 教学环境体验 , 并且进行自我反思与群体反馈应用。 通过穿戴设备、脑机接口等设备,人物与自然环境能 进行实时流畅的互动与反馈 。如此,数据可更好地反 映出教师与学生交叉作用的情况,时刻纠正技能培养 的输出与输入偏差 , 最终能更好地满足技能培养目 标,以揭示学习过程的机制,为后续改进提供足够的 理论与实践支持。
3.跨时空协同式学习。传统学习工程提供的更多 是图片、视频等内容,难以支撑学生进行合适的自我 与团队探索,失真的资源使得学习过程难以连续,缺 少交互性与可操作性限制了时空跨越的联系 , 而元 宇宙技术将为学生提供更多的支持 。跨时空协同式 学习的过程主要包括三个阶段 。第一 , 明确提出问 题,由教师提问转变成学生自创蕴含问题的空间,用 以优化问题提出场景 。第二,解决问题的环境,通过 元宇宙智能系统分析问题,团队系统协同合作,充分 利用技术的可探索性,提出持续性协同方案 。第三, 智慧大数据分析生成多样化方案 , 通过现场方案确 认甄别出最佳方案。
4.虚实孪生的协同技能生成。虚实李生解决了虚 拟与现实学习环境结合困难的问题, 学生可以随时 进入元宇宙空间改进自己的问题解决方案 。数字技 术使得现实与虚拟的边界十分模糊 , 师生可以通过 元宇宙虚拟空间围绕技能问题与难点进行改进与分 析, 任何有益群体都可以在虚拟状态下协同提升实 践技能。
三、元宇宙职业教育场域搭建的基本构架
(一)职教元宇宙的关键技术
职教元宇宙具有元宇宙所具有的关键技术,主要 包括 AI 技术、交互技术、物联网与学习分析技术。
1.AI 技术 。AI 技术是元宇宙技术的根基,使得元 宇宙具有社会属性,教师与学生及环境内的物体可以 进行交互式的学习工作。机器深度学习又是元宇宙中 所有系统的底层智能基础,通过“深度+ 智能”的学习 可进一步促进智能化的产生 , 确保环境中师生沟通、 人物互联、物物通信的顺利进行 。语音智能系统可以 使元宇宙系统间的语言识别与互译,以及关键信息抓 取与违规语言过滤成为现实。
2.XR 技术 。XR 技术为职教元宇宙的参与者提供沉浸式的体验,是一种支持社交互动与学习探索的关 键技术,包括系统软件、脑机硬件、感应器等。XR 技术 结合了 VR、AR、MR 等关键技术 , 能够提供全新的深 度临场感。逼真的画面和脑机互联技术可以使参与者 与元宇宙空间中的任何物体有效互动,且所有数据可 以网络化生产、传输、再生。
3.万物互联技术 。万物互联技术可以通过各种传 感器接受各种数据信息,实现人与物、物与物的互联 与感知。万物互联技术是现实世界与元宇宙虚拟世界 平行交融的基础 。职教元宇宙技术主要由感知层、网 络层、应用层三层组成 。感知层主要由各式传感器收 集温度、湿度、气候等信息,作为万物映射与李生的信 息来源 。网络层主要为信息数据的高速稳定传输提供 保障 。应用层则提供远程协同系统与虚实系统,并对 职教元宇宙万物进行链接管理,是元宇宙环境万物共 生的基础。
4.学习分析技术。学习分析技术可以实时收集元 宇宙环境中的数据信息,使教师和学生掌握并优化学 习情景,形成个性化的教学系统 。利用学习活动实时 跟踪技术不断改进知识模型,系统则根据模型推送个 性化知识,可营造良好的学习氛围,进而能够为学生 提供充足的情绪支持。
(二)职教元宇宙智慧学习环境
1.职教元宇宙是职业教育发展的跨界学习探索模 式 。职教元宇宙是以元宇宙技术为基础创造的带有 特殊目的的智慧环境 , 在此环境内的任何事物都可 以作为职业教育授课与交互的对象 。职教元宇宙以 提升学生的核心技能素养 、高阶创造能力为核心目 标,构建了新的教学生态、社交网络、学习评价等关 键功能 。职教元宇宙是职业教育发展的跨界学习探 索模式。
第 一,资源方面 。 资源是参与者进行发现 、探 究 、创新的重要基础,其资源模式有自创 、群创 、原 生、过程、智能再生等,元宇宙的参与者可以充分利 用和修改资源,最终获得回报 。原生资源可以是创造 者在一开始就运用好的底层资源 。过程资源是指对 整个系统进行数据生成,形成关键性的资源 。智能再 生资源是指环境系统通过自我博弈等方式实现自我 再生,赋予系统新的生产力而形成的资源。
第二,社交方面 。虚拟环境可以实现跨空间领域 不同属性个体的社会交往,主要有人机交互、师生交互、生生交互、物物交互等 。人机主要通过物理世界 的个人穿戴设备在元宇宙环境中进行自我虚拟李生 处理,虚拟化身可以与物理世界的个人进行对话、反 思、评价等。
第三,探索方面。学生与教师、智能体进行技能实 践的探索反思活动主要包括自我探索 、群体探索、实 践探索、改进探索及智慧自探等 。 自我探索是指学习 者根据自己的目标合理确定学习计划与任务,利用环 境中的学习资源与工具进行的一种自我开发的模式。 群体探索是指不同类型与层次的学生以协同方式解 决复杂问题。实践探索与改进探索是指在实践过程中 结合改进措施,实现超现实的技能实践活动。
第四,评价方面。评价系统是为了描述师生与智能 体的技能学习行为的绩效而创建的, 主要涉及内容、 对象、跨度与维度等 。评价内容为学生的基本核心素 养与高级思维发展能力,评价对象主要是环境内所有 个体的大数据。评价跨度主要是对时间与空间进行合 理评价,覆盖整个项目生命周期的全过程,最终形成 立体式与系统性的评价过程。评价维度是衡量师生发 展的重要尺度 , 一般会遵循公正公平公开的原则,以 保障评价的可行性。
2.现实世界与职教元宇宙的关系 。职教元宇宙是 超越现实的平行世界,依托现实世界的根基来规范与 发展虚拟世界的属性和行为。虽然虚拟元宇宙世界可 以实现现实物理世界无法实现的功能,但是人体必定 是物理现实世界的产物,一切都要依托现实世界 。未 来职业教育可依托现实世界与虚拟世界融合的环境 来提升学生学习质量 , 构建跨界虚实共生的环境,进 行合理的探索性假设。
四、元宇宙职业教育场域搭建路径
结合现阶段职业教育的高质量发展需求,克服原 有现实世界与元宇宙虚拟世界的间隙,利用元宇宙在 职业教育领域的应用架构, 基于职业教育标准体系、 研发架构、教学策略三个方面确定如下搭建路径。
(一)确定职教元宇宙体系结构与标准
基于虚拟仿真基地的元宇宙职教场域是与现实 世界平行的全新生态系统 , 生态系统的合理运行需 要制定一套完备的体系准则 。首先,在国家与世界层 面加强政府、高校、公司等机构的多维度沟通,充分 收集高校及相关公司的实践意见 , 组织专家进行论 证 , 确定顶层设计标准 , 规范现有职教元宇宙的发展,更好地服务职业教育高质量发展需要,确定适合 职业教育的体系框架与技术数字化行业标准, 以避 免无序扩张,导致资源泡沫 。其次,开发“装配式”构 建框架,结合师生、技术、环境、政策等相关目标拓展 框架结构与层次,省、市、校要按照国家标准要求进 行细化,确定具体实施框架与层次,并针对不同层次 的实施细则进行动态调整,避免一次性工程,形成动 态更新机制 。 同时,要因地制宜,形成一批特色鲜明 的样板案例。
(二)构建职教元宇宙研发共同体
推动职教元宇宙相关群体实现利益最大化是元 宇宙生态得以快速持续发展的关键法则 。对此,可从 以下三个方面入手构建职教元宇宙研发共同体 。第 一 , 对参与相关虚拟基地与技术建设的企业提供相 应的税收与经费支持 , 鼓励与引导涉及元宇宙开发 的高精尖公司加入职业教育领域 。这样才能推出更 多更好的职业教育相关的元宇宙产品 , 形成良性利 益循环 。第二,针对职教元宇宙本身的元宇宙特性, 需要物联网、计算机、教育学、心理学等多学科的参 与,共同研发,如此才能使得职业教育元宇宙的内容 与功能更加完善,同时形成集政府、高校科研院所、 公司于一体的开发体系 。职教元宇宙技术是一项横 跨多个学科的系统工程 , 需要来自不同行业领域的 拔尖人才共同参与,形成合作研发机制 。第三,构建 职教元宇宙个性化子系统研发机制 。不同的子系统 研发机制使得元宇宙大生态的可能性无限极增加 。 因此,充分发挥广大网络从业者的积极性,积极开发 新的微小子系统和程序 , 有助于有才华与理想的职 教元宇宙程序开发从业者获得良性的回报。
(三)探索元宇宙职教场域的教学模式与策略
职教元宇宙会使传统实践教学产生颠覆性的变 革,故需要进行大量的学术探讨对新的虚拟生态进行 论证 。第一,发挥科研经费资助引领作用,在国自然、 国社科、省社科、省自科等项目中加大对相关课题的 扶持力度 。借助课题探索的前沿性特点,加大相关领 域的资助力度,这有助于激发本学科研究者的研究热 情,更好地助力元宇宙技术在职业教育领域的发展与 探索 。第二,促使一线教科研人员努力投入职教元宇 宙的教学实践,打造高水平、示范性的职教元宇宙模 式与策略 。第三,通过学术会议促进职教元宇宙技术 的交流创新,推动学科进步,同时借助元宇宙技术组织会议,可以克服空间、时间的限制 。此外,还要积极 开发职业教育元宇宙的学术交流模式,以便实现线上 和线下的双元互动,进而碰撞出职教场景应用的创新 模式。
五、结语
职业教育作为一种特殊的教育类型,占据了高等 教育的半壁江山 。结合现有理论技术框架与路径,元 宇宙技术能够很好地促进职业教育进一步实现高质 量发展, 为国家培养更多符合时代要求的高技能人 才,从而体现元宇宙新技术的职教价值。
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