摘要：元宇宙代表了视觉沉浸技术发展的最新阶段，其本质是一个平行于现实世界的在线数字空间，正在成为人类社会创新发展的实践场域。视觉沉浸技术的演进经历了桌面式虚拟现实、沉浸式虚拟现实、扩展现实以及元宇宙等四个阶段。元宇宙超越了时空分离的阻碍，将重新塑造在线教育时空“共在”的新形态，生成元宇宙智能在线学习环境。该智能在线学习环境在技术架构上涉及5G/6G网络环境、资源生产、大数据处理、认证机制和交互界面，在系统结构上包括构造环境、信息环境、心理环境和文化环境，在组成要素上涵盖复合资源、智能工具、意象活动、全人评价、精准教学、学习伙伴和教学类群，在培养目标上强调促进学习者深知生慧。元宇宙将深度重塑在线教育的课程资源、教学方式、学习支持服务和认证机制。未来元宇宙将成为人工智能时代在线教育的创新奇点，因此要超前布局元宇宙在线教育，加快推进新基建以构筑其发展基础，建构研究新框架以形成其发展动能，探索伦理新观念以厘清其发展逻辑。

关键词：元宇宙;在线教育;虚拟现实;智能学习环境;

一、元宇宙走进教育场域的时代背景

在线教育是未来教育变革的大趋势，2020年以来的新冠疫情更是加快了这一变革进程。根据联合国教科文组织的数据显示，在新冠疫情造成教育停滞期间，绝大多数国家和地区选择在线教育来保障教育的稳定与连续（UNESCO,2021），在线教育已经成为现代教育体系的重要组成部分。但围绕在线教育的争议一直存在，不少学者认为当前在线教育存在以下问题：平面网页枯燥单调，难以调动学习积极性（Violante et al.,2015）；人机交互方式简单，学生参与感不强（文书锋等，2017）；学习数据记录不全，难以评价学习成效（郭文革，2020）；缺乏技能培养环境，实践环节欠缺（Carrillo et al.,2020）。究其原因不难发现，当前基于Web2.0技术的在线教育已然步入发展的瓶颈期，二维网络技术难以支撑起学生对沉浸性学习环境、自然人机交互方式和“面对面”社会性交互的需求，因此寻找下一个创新突变奇点推动在线教育转段升级成为占领未来教育制高点的关键。

近年来，以虚拟现实、扩展现实、虚拟世界、数字孪生等为代表的视觉沉浸技术，正不断从学习资源、教学组织和系统平台等方面重塑在线教育（刘革平等，2020）。元宇宙作为虚拟现实的高阶发展产物，集VR/AR/MR、5G、云计算、人工智能、数字孪生等新兴信息技术于一体，将成为下一代互联网的最新形态，届时人类社会将进入一个崭新的网络时代。在线创作游戏平台Roblox认为构成元宇宙的基本要素包括身份、朋友、沉浸感、低延迟、多元化、随时随地、经济系统和文明。这八大要素将构成一个虚实融合、泛在互联、智能开放、去中心化的3D模拟世界。因此，元宇宙作为在线教育的新平台将重新定义在线教育的发生空间，变革在线教育的教学模式和评价方式，支持学生的个性化学习和全面发展。

众多媒体都将2021年称为“元宇宙元年”。尽管元宇宙还处于发展的雏形阶段，但其已展现出巨大的发展潜力。

二、元宇宙的特征及其技术演进脉络

1. 元宇宙的特征

元宇宙的英文为Metaverse，其由“meta”（意为“超越”）与“verse”（意为“宇宙”）组合而成，旨在表明元宇宙是一种虚拟与现实无缝链接、深度融合的数字世界，其能够产生超越现实世界的显著价值。随着Facebook宣布将公司名称更改为“META”，元宇宙将受到资本市场前所未有的关注，其对于人类世界的颠覆性影响也将逐步照进现实。元宇宙主要有以下四个方面的特征：

虚拟与现实的深度融合。从元宇宙的存在形式来看，虚拟与现实的深度融合是元宇宙最基本的特征。元宇宙是利用成熟的数字技术来构建的既基于又独立于现实世界的“数字孪生”世界，既包括现实世界的数字化复制品，又含有虚拟世界的自主创造物。元宇宙通过视觉、听觉、触觉以及全身感官体验的穿戴设备，以及低延迟感与高拟真感的交互技术让用户产生在场的感官刺激，有助于提高元宇宙中的在线互动与交流质量，实现元宇宙中用户的沉浸式体验。因此，通过“数字孪生”世界的搭建与沉浸式的体验来促进虚拟与现实的深度融合，能够让用户在元宇宙中产生仿真现实又超越现实的沉浸感受。

智能数字化技术的集合。元宇宙是一个极致开放、自由、复杂与巨大的综合系统，其涵盖了整个网络空间、终端设备以及现实条件，是由不同类型建设者共同构建的超大型数字应用生态（左鹏飞，2021），而各种智能数字技术则是其根基。元宇宙的组建依托于MR、区块链、通信技术、云计算、物联网与人工智能等数字技术的集合，如通过MR、脑机接口、物联网与可穿戴设备等交互技术进入虚拟世界，进行沉浸式体验与交互；通过区块链、人工智能技术来监管和维护元宇宙的运转体系，确保元宇宙持续稳定、符合标准与高效健康地运转；通过5G、云计算技术来支撑大规模用户的同时在线交互活动，保障交互的流畅性与低延迟。随着技术的进一步发展，更多先进技术与创新应用也将逐步纳入元宇宙的组建中来。

线上和线下一体化关系。基于虚拟与现实深度融合的特征，元宇宙中虚拟与现实的界限将不再清晰，用户可以依据个性化需求在虚拟与现实世界中任意转换不同的社会形式。元宇宙中每个用户都将拥有唯一的元宇宙身份标识，并且能够通过该身份标识在元宇宙中产生具有现实感的真实社会交往关系。同时，基于该身份标识，用户可以随时随地通过相应数字设备进入到元宇宙来，进行学习、工作、生活等社会活动。在此过程中，用户的虚拟身份或集体角色会在线上与线下的转换过程中保持全面与完整（Dionisio et al.,2013）。因此，元宇宙将深刻冲击当前社会的组织形态与运作形式，进而形成线上与线下全面一体化的新型社会关系。

加深用户思维的表象化。元宇宙为用户提供了一个沉浸体验、具身交互的虚拟现实深度融合系统，能够让用户利用海量资源和技术工具实现“可见即可感知”“可想即可尝试”等抽象思维表象化的过程。首先，用户在元宇宙中是“自由”与“全能”的，能够通过相应操作将自己的思维即时转化为具体有形的产品，使抽象复杂思维有效地实现清晰化与具体化，易于自身理解与分享交流。其次，思维的表象化能够让用户专注与沉浸于自身的思考过程中，规避因多媒体技术为代表呈现的“中介”信息而造成用户专注度、反思能力与逻辑能力弱化的问题。

2. 元宇宙的技术演进脉络

“元宇宙”并不是一个新概念，其最早诞生于1992年出版的科幻小说《雪崩》（Snow Crash），尼尔·斯蒂芬森（Neal Stephenson）在书中将元宇宙描述为“戴上耳机与目镜，找到连接终端，就能够以虚拟分身的方式进入由计算机模拟、与真实世界平行的虚拟空间”（王晨光，2021）。如今的元宇宙概念更像是这一经典概念的重生，是在虚拟现实、增强现实、区块链、云计算以及数字孪生等新技术下的概念具化。正如清华大学新媒体研究中心发布的《2020—2021年元宇宙发展研究报告》中所说，元宇宙是基于扩展现实技术提供沉浸式体验，基于数字孪生技术生成现实世界的镜像，基于区块链技术搭建经济体系（清华大学新闻与传播学院新媒体研究中心，2021）。元宇宙代表了视觉沉浸技术的最新阶段，其本质是一个平行于现实世界的在线数字空间，其核心是由虚拟现实技术所构建的虚拟世界。依照此类技术的发展和应用普及状况，可将视觉沉浸技术的演化过程划分为四个阶段：

第一阶段，以桌面式虚拟现实为主。其经典案例是由美国林登实验室在2003年发布的基于互联网的三维虚拟世界——Second Life(Linden,2020）。用户在Second Life中可创建属于自己的“虚拟化身”（Avater），参加虚拟世界中的各种探索和社交活动，制造和交易虚拟财产及服务。在这一阶段，用户只能通过计算机屏幕观察虚拟世界，受限于交互设备和立体视觉、三维建模等技术，其产生的沉浸感较低。目前，Second Life已经广泛应用于在线办公、远程社交等，尤其是自新冠疫情爆发后，Second Life的月平均访问人数超过1200万人。

第二阶段，以沉浸式虚拟现实为主。借助沉浸式技术和人机交互技术，沉浸式虚拟现实实现了由“平面式、被动式、单向型”向“立体式、主动式、互动型”的突破。尤其是从2016年之后，以Oculus和HTC Vive为代表的VR终端设备得以迅速发展，用户在虚拟世界中产生的感官刺激（视觉、听觉、触觉）都可以通过VR装置和体感设备转化为现实世界真实的感官体验，而不再受传统物理条件的限制和约束，其沉浸感大大增强。

第三阶段，以扩展现实和数字孪生为主。随着5G、云计算、人工智能等新一代信息技术与VR技术的深度融合，更为成熟的元宇宙技术体系得以逐渐成型。其中，5G的高速率、低时延、大规模设备连接等特性能够将地理上分布的多个用户或多个虚拟世界相连，使每个用户能够同时加入到同一个虚拟世界中，共同体验虚拟经历。基于VR/AR/MR的扩展现实技术实现了从现实空间到虚拟空间再到虚实融合空间之间的跨越；数字孪生技术是虚拟现实应用的深化发展，将实物对象空间与虚拟对象空间联通，实现真实世界与虚拟世界之间的无缝融合和有机联通。大数据、云计算和人工智能为元宇宙提供了强大的算力基础和智能化支撑，有助于推动元宇宙更高质量发展。

第四阶段，元宇宙初现端倪。借助脑机接口将彻底打破现实与虚拟之间的壁垒，用户可使用意念自由控制虚拟身体各个部位，随心所欲地与虚拟世界进行交互。同时脑机接口的双向传输功能，可以将多种感官的反馈通过脑信号传递给用户，获得与现实世界相同的感官体验，实现人与虚拟世界的融合。区块链技术是元宇宙实现升维的关键技术，借助区块链技术既可建立现实空间与虚拟空间的经济联系，又能实现虚拟价值和真实价值的统一。元宇宙将实现人与虚拟世界、现实世界与虚拟世界的融合。

三、基于元宇宙的在线教育未来布局

元宇宙正在对在线教育发展产生革命性影响，我们正身处其中并将经历这一变化。视觉沉浸技术将超越数学推理和科学实验的认知局限，发展成为人类认识自然规律的第三类基本方法。元宇宙聚合了人类外化智能的各个技术领域，代表了视觉沉浸发展的高阶形态。元宇宙对在线教育的重塑是突破性的，将成为智能时代教育转段升级的创新奇点。基于元宇宙的在线教育发展具有前瞻性和紧迫性，需要超前布局，可重点关注以下探索：

1. 加快推进新基建：构筑元宇宙在线教育的发展基础

新基建是新一代信息技术发挥效能的基础和关键，我国教育新基建的主要目标是“到2025年，基本形成结构优化、集约高效、安全可靠的教育新型基础设施体系”（教育部等六部门，2021）。教育新基建的主要方向涵盖信息网络、数字资源、平台体系、可信安全、创新应用和智慧校园等，具有泛联、智能、融合、韧性、绿色、生态和治理等特征（祝智庭等，2021）。基于元宇宙的在线教育新基建需要进行顶层设计和科学布局：首先，示范引领，优先在智慧教育示范区进行试点建设，并且进行典型案例实践示范，形成引领发展的建设效应。其次，研发推进，充分发挥产、学、研的协同效能，集中高校工程中心及企业研发优势，打造多元的元宇宙在线教育产品。第三，政策保障，制定推动教育新基建发展的系列政策文件，并引导在在线教育领域先试先行。

2. 建构研究新框架：形成元宇宙在线教育的发展动能

元宇宙对在线教育的塑造是系统性的，不仅体现在智能环境的构建、表现形态的创新以及运作流程的再造，更为根本的是推动理论框架的创新。理论框架的创新将会促进元宇宙在线教育的可持续发展。首先，研究新型的学习理论，广泛吸取行为主义、认知主义、建构主义和联通主义等学习理论的研究成果，研究以具身认知为内核的境脉学习新理论，聚焦学习者的内部变化过程。其次，研究新型的教学理论，探索“以教为中心”“以学为中心”和“主导—主体”理论在元宇宙中的实现形式，不断尝试具身空间创新教学理论建构。第三，创新研究方法，推动以大数据为基础的研究范式转型，注重对学习者全过程学习行为数据、生物性数据的科学治理，开展多模态整合研究和基于证据的教育科学研究。第四，树立人才发展新观念，即培养适应新时代的智慧型人才。

3. 探索伦理新观念：厘清元宇宙在线教育的发展逻辑

教育伦理具有发展的永恒性，又具有鲜明的时代特征。元宇宙中的人以多元表征的形式存在，既可以是全息影像，也可以是化身，还可以是具有外化特征的智能“虚拟人”。因此，元宇宙在线教育环境中的伦理问题可以归结为：人与物、人与“人”、人与“虚拟我”、“虚拟人”与“虚拟人”的关系问题。具体来看，从环境智能的视角涵盖：一是涉及数据伦理问题，因此要做到数据采集全面、透明，数据存储安全、可控，数据应用确权、科学；二是关于算法伦理问题，人工智能需要科学介入、准确介入和有效介入。从人与“人”关系伦理的视角涵盖：一是教师与“虚拟人”协同问题，即教师需要合理利用虚拟智能，不能过度依赖“虚拟人”而丧失主体地位；二是学习者本我与“虚拟我”的角色更替问题，即需要学习者正确看待、开放悦纳与有效驾驭重塑自我。

参考文献

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