元宇宙與AI深度融合教育模式改革

高祥翀

【摘 要】 文章討論了元宇宙和人工智能（AI）在教育模式改革中的融合，分析其定義和演變，當(dāng)前教育存在的問題和未來教育模式改革的理論基礎(chǔ)，描述了人工智能和元宇宙在教育領(lǐng)域融合的技術(shù)優(yōu)勢，如沉浸式互動學(xué)習(xí)、個性化教學(xué)和開放共享教育等?；诖?，文章強調(diào)了適合未來教育的在線課程資源和學(xué)習(xí)支持服務(wù)的特點，指出當(dāng)前仍然存在的一些挑戰(zhàn)，如缺乏統(tǒng)一的解決方案、商業(yè)化的風(fēng)險以及倫理和法律問題的探索，探討了元宇宙和人工智能與教育模式改革的融合，指出了未來教育模式改革需要面對的挑戰(zhàn)。

【關(guān)鍵詞】 元宇宙；AI；VR；教育模式改革

一、元宇宙與AI

元宇宙（Metaverse）是一個虛擬世界，是由計算機生成的三維環(huán)境，包括虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實、混合現(xiàn)實、多人在線游戲等技術(shù)，允許用戶在其中創(chuàng)造、交互和共享虛擬體驗。元宇宙通常被描述為一個可以無限擴展的虛擬空間，允許用戶以自由的方式探索、互動并參與其中的內(nèi)容。元宇宙的概念最初由科幻小說家尼爾·斯蒂芬森在他的小說《雪崩》中提出，在近年來得到了廣泛的關(guān)注。在元宇宙中，人們可以扮演自己或其他角色，進行虛擬的社交、商業(yè)和娛樂活動，包括購物、教育、旅游、參加音樂會和其他活動等。此外，元宇宙還可以作為一個實驗室，讓人們嘗試創(chuàng)造新的產(chǎn)品、服務(wù)和技術(shù)。元宇宙的概念有許多實現(xiàn)的方式和技術(shù)，例如使用虛擬現(xiàn)實頭戴式設(shè)備、手柄、手套或全身運動跟蹤等硬件設(shè)備，或使用平板電腦、智能手機和電腦等軟件來體驗。如今的元宇宙概念在虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實、區(qū)塊鏈、云計算以及數(shù)字孿生等新技術(shù)的作用下得以具化。元概念更像是這一經(jīng)典概念的重生，是視覺沉浸技術(shù)發(fā)展的最新階段，它為人們提供了一個與現(xiàn)實世界平行的數(shù)字空間，這個空間的核心由虛擬現(xiàn)實技術(shù)所構(gòu)建。自虛擬現(xiàn)實提出以來，視覺沉浸技術(shù)發(fā)展出了四個階段：虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實、混合現(xiàn)實和最新階段──元宇宙。

隨著硬件技術(shù)和數(shù)據(jù)處理能力的不斷提高，人工智能技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。例如人工智能技術(shù)被用于智能語音助手、自動駕駛汽車、智能家居、金融風(fēng)控、醫(yī)療診斷和游戲等領(lǐng)域。隨著機器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)技術(shù)的不斷進步，人工智能的發(fā)展?jié)摿σ沧兊迷絹碓酱蟆?023年初，OpenAI公司開發(fā)的ChatGPT瞬間成為頂流，這是一種基于機器學(xué)習(xí)和自然語言處理技術(shù)的人工智能模型，其最新版本采用了深度學(xué)習(xí)技術(shù)，使用了數(shù)十億個參數(shù)進行訓(xùn)練，具有非常強的語言理解和生成能力。

二、元宇宙與AI視域下教育模式改革的理論基礎(chǔ)

元宇宙與AI技術(shù)相結(jié)合，有利于教育模式改革的進行創(chuàng)新。這種創(chuàng)新的理論基礎(chǔ)主要包括如下幾個方面：

具身認(rèn)知理論。指人的身體、感知和動作對人的認(rèn)知過程具有重要作用。理論強調(diào)人的感知和動作對學(xué)習(xí)的重要性，認(rèn)為學(xué)習(xí)過程應(yīng)該是身體和心理上的相互作用。在人工智能和元宇宙技術(shù)相結(jié)合的教育模式改革中，可以利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)創(chuàng)造具身認(rèn)知的學(xué)習(xí)體驗，讓學(xué)生更深入地參與到學(xué)習(xí)過程中。

分布式認(rèn)知理論。指知識不是僅存儲在個體的頭腦中，而是在個體之間的交互和合作中產(chǎn)生。理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)應(yīng)該是群體和個體之間的共同努力。在人工智能和元宇宙技術(shù)相結(jié)合的教育模式改革中，可以利用聊天機器人、虛擬導(dǎo)師等工具實現(xiàn)個體和群體之間的知識共享和合作。

沉浸理論。指在虛擬環(huán)境中創(chuàng)造身臨其境的感覺，從而提高學(xué)習(xí)效果和參與度。理論強調(diào)學(xué)習(xí)的情境和環(huán)境對學(xué)習(xí)效果的影響。在人工智能和元宇宙技術(shù)相結(jié)合的教育模式改革中，可以利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)創(chuàng)造逼真的學(xué)習(xí)場景，提高學(xué)生的參與度和學(xué)習(xí)效果。

數(shù)據(jù)挖掘與分析理論。數(shù)據(jù)挖掘與分析理論研究從大量數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)隱含的知識和規(guī)律，可以應(yīng)用于學(xué)生的學(xué)習(xí)行為分析和預(yù)測。在教育模式改革中，可以利用人工智能技術(shù)對學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進行分析和挖掘，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)特點和困難，提供針對性的幫助和支持。

認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)理論。認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)理論研究大腦與認(rèn)知之間的關(guān)系，可以幫助人們更好地理解學(xué)習(xí)和記憶的本質(zhì)。在教育模式改革中，可以利用人工智能技術(shù)模擬大腦的認(rèn)知過程，為學(xué)生提供更加真實、直觀的學(xué)習(xí)體驗。

自然語言處理理論。自然語言處理理論研究計算機與自然語言的交互，可以應(yīng)用于語音識別、語音合成和自然語言生成等方面。在教育模式改革中，可以利用人工智能技術(shù)開發(fā)智能教學(xué)助手和聊天機器人等工具，幫助學(xué)生進行自主學(xué)習(xí)和互動交流。

三、元宇宙與AI融合教育模式改革的優(yōu)勢

沉浸交互式學(xué)習(xí)：元宇宙中的虛擬世界可以提供更加沉浸式的學(xué)習(xí)體驗，通過三維、全息、聲音等技術(shù)實現(xiàn)全方位的虛擬現(xiàn)實體驗，可以讓學(xué)生感受到更真實的學(xué)習(xí)場景。人工智能技術(shù)可以為學(xué)習(xí)者提供更加智能的交互方式，學(xué)生可以與虛擬環(huán)境中的人物、物品、場景進行更加自由、多元的互動，從而更加深入、全面地學(xué)習(xí)知識和技能。

個性化智能教學(xué)人工智能技術(shù)可以通過分析學(xué)生的學(xué)習(xí)情況、個性化需求，提供更加貼近學(xué)生的教學(xué)資源和教學(xué)策略。在元宇宙中，學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣、需求選擇不同的學(xué)習(xí)內(nèi)容、場景，人工智能可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和學(xué)習(xí)歷史，為學(xué)生提供更加個性化的學(xué)習(xí)體驗和學(xué)習(xí)資源，從而實現(xiàn)更加高效、精準(zhǔn)的教學(xué)效果。

開放共享式教學(xué)元宇宙中的虛擬空間可以實現(xiàn)全球范圍內(nèi)的教育資源的共享和交流。通過虛擬空間，學(xué)生可以參加來自全球各地的教育活動、課程、研討會等，擴展學(xué)習(xí)領(lǐng)域，增加學(xué)習(xí)機會。人工智能技術(shù)可以為這些教育活動提供更加智能化的支持，包括語音識別、自然語言處理、情感分析等技術(shù)，幫助學(xué)生更好地理解和參與教育活動。

四、元宇宙與AI融合教育模式改革的制約性

（一）未來教育變革缺乏頂層設(shè)計，未形成統(tǒng)一方案

目前，元宇宙和AI技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用還沒有形成統(tǒng)一的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，缺乏全局性的頂層設(shè)計。各個廠商和機構(gòu)都在自主探索自己的解決方案，導(dǎo)致資源分散，標(biāo)準(zhǔn)不一，增加了用戶的選擇和使用成本。為了解決這個問題，需要推動各方合作，建立開放的合作機制和標(biāo)準(zhǔn)體系，促進行業(yè)良性發(fā)展；需要政策的引導(dǎo)和規(guī)范，加強行業(yè)監(jiān)管和管理。

（二）避免教育元宇宙以利益為導(dǎo)向，過于商業(yè)化發(fā)展

在元宇宙和AI技術(shù)的發(fā)展過程中，一些企業(yè)和機構(gòu)也許會因利益驅(qū)動而忽視教育本身的價值和意義，過度商業(yè)化發(fā)展。如果這種商業(yè)化發(fā)展成為主流，可能會對教育的公平性、獨立性和客觀性造成威脅。為了避免這種情況的發(fā)生，需要各方關(guān)注教育的公益屬性，將教育作為社會服務(wù)的重要領(lǐng)域，盡可能避免過度的商業(yè)化發(fā)展。

（三）教育元宇宙應(yīng)用的道德倫理與法律規(guī)則

隨著元宇宙和AI技術(shù)的應(yīng)用不斷擴大，人們需要認(rèn)真思考其中的倫理和法律問題。例如在虛擬空間中，個人隱私和數(shù)據(jù)安全如何得到保護、教育元宇宙中的虛擬身份如何被管理和認(rèn)證、虛擬現(xiàn)實和現(xiàn)實生活的邊界在哪里，為了解決這些問題，需要制定相關(guān)的倫理準(zhǔn)則和法律法規(guī)，并進行必要的監(jiān)管和監(jiān)督；需要引導(dǎo)公眾和用戶正確理解技術(shù)的作用和局限，避免出現(xiàn)不必要的風(fēng)險和挑戰(zhàn)。

五、元宇宙與AI融合教育模式的展望

（一）適合未來教育的在線課程資源

元宇宙將聚合多元技術(shù)形態(tài)，形成虛實融合的沉浸式視覺在線課程新形態(tài)。元宇宙在線課程資源具有以下特征：虛實融合，元宇宙在線課程資源能夠?qū)F(xiàn)實世界和虛擬世界無縫地融合在一起，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)，學(xué)生可以身臨其境地感受到真實的學(xué)習(xí)場景，提高學(xué)習(xí)效果。個性化定制——元宇宙在線課程資源具有強大的個性化定制功能，根據(jù)學(xué)生的個性化需求和學(xué)習(xí)進度，智能地推薦合適的課程內(nèi)容和學(xué)習(xí)路徑，為學(xué)生提供精準(zhǔn)的學(xué)習(xí)指導(dǎo)。互動交流——元宇宙在線課程資源能夠通過多種形式實現(xiàn)學(xué)生與教師、學(xué)生與學(xué)生之間的互動交流，例如通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬真實場景中的交流、通過語音識別和自然語言處理技術(shù)實現(xiàn)智能問答等。實踐操作上，元宇宙在線課程資源能夠通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬真實場景中的操作，例如通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)實現(xiàn)仿真操作，讓學(xué)生可以在虛擬環(huán)境中進行實踐操作，提高學(xué)習(xí)效果。開放共享——元宇宙在線課程資源具有開放共享的特點，可以通過網(wǎng)絡(luò)隨時隨地訪問，任何人都可以自由地獲取和使用這些資源，從而實現(xiàn)了教育資源的共享和傳播。

（二）適合未來教育的在線教學(xué)方式

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，教學(xué)的靈活化、在線化和終身化已經(jīng)成為未來教育的新常態(tài)。羅德·吉欽斯（Rod Githens）指出，增強人際互動以消除時空障礙是提高在線教學(xué)成效的關(guān)鍵所在。雖然在線同步視頻教學(xué)已經(jīng)日漸普及，但是二維網(wǎng)絡(luò)技術(shù)仍無法真正實現(xiàn)人際再融合，從而導(dǎo)致學(xué)習(xí)者規(guī)避、價值湮沒、交互迷失以及教學(xué)異化等問題出現(xiàn)?？梢?，目前的在線教學(xué)仍存在著交互性不足、情感欠缺、質(zhì)量不穩(wěn)定以及相對被動等問題。元宇宙在線教學(xué)擁有全面的解決辦法，提供了多樣的交互模式、完善的情感環(huán)境、穩(wěn)定的質(zhì)量以及激發(fā)學(xué)習(xí)主動性。

（三）適合未來教育的在線學(xué)習(xí)支持服務(wù)

隨著新興技術(shù)的發(fā)展，在線教育的學(xué)習(xí)支持服務(wù)變得越來越重要，對于提高學(xué)習(xí)質(zhì)量、降低輟學(xué)率具有不可替代的作用。目前大眾對在線學(xué)習(xí)支持服務(wù)的滿意度卻并不樂觀。為此，元宇宙提出了構(gòu)建在線學(xué)習(xí)支持服務(wù)體系的構(gòu)想，以“微世界”的概念來構(gòu)建在線教育。首先，元宇宙在線教學(xué)系統(tǒng)將以全域數(shù)據(jù)整合的方式推動數(shù)據(jù)驅(qū)動，以優(yōu)化動態(tài)服務(wù)決策。其次，該系統(tǒng)能夠利用智能技術(shù)自動識別學(xué)習(xí)和教學(xué)過程中的需求，將支持服務(wù)融入教學(xué)過程當(dāng)中。再次，將廣泛涵蓋學(xué)習(xí)、生活和工作等不同方面的支持服務(wù)。最后，該系統(tǒng)將通過多線程特性實現(xiàn)綜合服務(wù)，整合教學(xué)、管理、評估等多種支持服務(wù)，從而達到最佳效果。

（四）適合未來教育的在線學(xué)習(xí)認(rèn)證機制

在線教育認(rèn)證的發(fā)展正在提高線上學(xué)習(xí)的含金量，正如雷德·霍夫曼（Reid Hoffman）所言，“未來將可以用一紙文憑記錄在不同機構(gòu)中的正式、非正式學(xué)習(xí)經(jīng)歷，以及具體的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)和獲得的能力”。元宇宙在線教育將在原有認(rèn)證體系基礎(chǔ)上，整合大數(shù)據(jù)、人工智能與區(qū)塊鏈等技術(shù)，形成在線教育認(rèn)證新生態(tài)。未來在線教育認(rèn)證機制為教育新生態(tài)的發(fā)展提供了堅實的基礎(chǔ)，將宏觀上實現(xiàn)不同社會階層共享教育發(fā)展紅利，中觀上優(yōu)化公共教育資源配置，微觀上讓每個人充分發(fā)揮自身優(yōu)勢，實現(xiàn)“人人皆有口糧”的全納教育。

六、結(jié)語

本研究深入探討了元宇宙與AI在教育模式改革中的融合。通過這種深度融合，教育模式將迎來革命性的變革，為學(xué)生提供了沉浸式互動學(xué)習(xí)、個性化教學(xué)和開放共享教育等全新的學(xué)習(xí)體驗。人工智能技術(shù)可以通過數(shù)據(jù)挖掘與分析理論對學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進行分析和挖掘，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)特點和困難，提供針對性的幫助和支持。然而，也要意識到在教育模式改革中仍然面臨的一些挑戰(zhàn)。缺乏統(tǒng)一的解決方案、商業(yè)化的風(fēng)險以及倫理和法律問題的探索，都是當(dāng)前需要面對和解決的問題。未來的教育模式改革需要大家共同努力，尋找創(chuàng)新的解決方案，并確保教育技術(shù)的發(fā)展與倫理和法律的規(guī)范相一致。可以預(yù)見，學(xué)生將能夠通過虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實技術(shù)進入一個全新的學(xué)習(xí)空間，與虛擬教師和同學(xué)進行互動，參與沉浸式的學(xué)習(xí)體驗。個性化教學(xué)將成為常態(tài)，每個學(xué)生都能夠根據(jù)自己的學(xué)習(xí)需求和興趣進行定制化的學(xué)習(xí)路徑；同時，元宇宙與AI的融合也將為教育提供更廣泛的支持服務(wù)，通過整合教學(xué)、管理、評估等多種支持服務(wù)，學(xué)生將能夠獲得全方位的學(xué)習(xí)支持，提高學(xué)習(xí)效果；在線學(xué)習(xí)認(rèn)證機制的發(fā)展也將提高線上學(xué)習(xí)的含金量，為學(xué)生提供更多的學(xué)習(xí)機會和證書認(rèn)可。最后，希望本研究能夠為讀者提供有價值的信息和啟示，讓大家更好地展望未來，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，元宇宙與AI在教育領(lǐng)域的融合將變得更加緊密和深入。

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