从MOOC到IMOOC再到OMC：数字时代的课堂革命.pdf

中国教育信息化 编辑部：中国教育信息化2024年第1期从 MOOC 到 IMOOC 再到 OMC：数字时代的课堂革命徐晓飞苏小红摘要：随着数字技术的飞速发展及其与高等教育的深度融合袁野互联网+教育冶野人工智能+教育冶野元宇宙+教育冶等高等教育数字化新形态应运而生遥数字技术革命带动着高等教育的改革与创新发展袁也改变着大学课程与课堂教学遥我国慕课发展的十年历程中袁慕课作为野互联网+教育冶的产物袁在促进教育公平和推动高等教育数字化转型袁尤其是新冠疫情防控期间的在线教学中发挥重要作用遥在教育数字化转型阶段及中国慕课发展十年之际袁研判慕课未来的发展趋势院在人工智能尧元宇宙尧数字孪生尧全息成像等技术支持下袁慕课将逐步发展到智能化交互式虚拟慕课渊IMOOC冤袁再到开放式元宇宙课渊OMC冤的新形态与新阶段遥据此袁描述智能化交互式虚拟慕课的概念及其智能化尧交互式尧虚拟化尧体验性等特点袁展示其场景教学示例曰提出开放式元宇宙课的概念与沉浸感尧虚拟化尧交互式尧跨时空等特点袁阐述元宇宙教育服务空间袁并展现相关的元宇宙教室与教学场景遥在此基础上袁对智能化交互式虚拟慕课与开放式元宇宙课程面临的挑战进行思考和展望遥可以预见袁野人工智能+元宇宙+服务+教育冶将在改变高等教育教与学的方式上提供无限的可能袁未来野元宇宙+智慧教育+服务冶必将在教育数字化转型中发挥重要作用遥关键词：教育数字化曰课堂教学革命曰元宇宙教育曰慕课曰智能化交互式虚拟慕课曰开放式元宇宙课程曰智慧教育中图分类号：G434文献标志码：A文章编号：1673-8454渊2024冤01-0076-08DOI院10.3969/j.issn.1673-8454.2024.01.007作者简介：徐晓飞尧苏小红袁哈尔滨工业大学计算学部教授袁博士渊黑龙江哈尔滨150001冤2024年 第1期（第 30 卷 总第 532 期）Vol.30,No.1Jan.2024中国教育信息化Chinese Journal of ICT in Education76中国教育信息化 编辑部：一、数字时代的教育革命随着新一代信息技术的迅猛发展，数字化浪潮席卷全球，人类社会数字化时代已经到来。数字化不仅改变着人们的生产和生活方式，也改变着高等教育。数字化浪潮引发高等教育在理念、模式、教学、学习、方法、环境、组织管理等方面的变革。信息化社会与数字经济驱使高等教育与数字技术进一步深度融合，“数字化教育”“互联网+教育”“人工智能+教育”“元宇宙+教育”等正在全球范围内推广和普及。所谓教育数字化，是指以信息技术与数字化改革对教育教学体系进行全面赋能，服务教育高质量发展。党和国家对此非常重视。党的二十大首次将“推进教育数字化”写进党代会报告，并着重强调要“建设全民终身学习的学习型社会、学习型大国”，将“推进教育数字化”的任务与国家战略和教育目标紧密结合。习近平总书记在主持中共中央政治局第五次集体学习时强调：“教育数字化是我国开辟教育发展新赛道和塑造教育发展新优势的重要突破口。进一步推进数字教育，为个性化学习、终身学习、扩大优质教育资源覆盖面和教育现代化提供有效支撑。”教育部正在组织编制的 教育强国建设规划纲要 也要求从国家战略角度看待数字化的教育赋能。2022 年 1 月，教育部启动“国家教育数字化战略行动”，旨在以数字技术促进教育现代化，不断推动教育变革和创新，促进教育全要素、全业务、全领域和全流程的数字化转型，构建网络化、数字化、个性化、终身化的教育体系，建设全民终身学习的学习型社会、学习型大国。2023 年 2 月，教育部举办世界数字教育大会，以“数字变革与教育未来”为主题，重点探讨教育数字化转型等关键问题。2023 年6 月，教育部召开全国教育数字化现场推进会议，怀进鹏部长在会上强调，要大力推进国家教育数字化战略行动，加快建设教育强国1。新时代新征程，要以教育数字化开辟教育发展新赛道、塑造教育发展新优势，必须因时而进、因势而新，构建数字时代的教育新形态。这就要求我们突破传统教育制度体系的路径依赖，准确把握发展目标，以数字变革推进教育强国建设2。高等教育数字化就是通过彻底和全面的数字化转型，形成数据驱动、人技结合、跨界开放的教育生态，构建更加敏捷、适切、公平、可持续的高等教育体系，为学习者提供全面和丰富的学习体验3。换句话说，就是以数字化理念和技术改善高等教育教学的内容、方式、载体、手段、过程、体验与环境，从而提升教育的质量、效率、效果、传播与共享。纵观全球高等教育数字化发展态势，可以看出，数字化已成为众多国家推进高等教育高质量、可持续发展的战略支撑和必由之路。2022 年 12 月，我国发布的 无限的可能：世界高等教育数字化发展报告 将高等教育数字化发展划分为三个阶段：转化阶段、转型阶段、智慧阶段4。目前，我国高等教育数字化经历从起步到应用，再到融合与创新的阶段后，已全面进入数字化转型的新阶段，未来将进一步实现智慧教育。当前阶段，如何以数字技术革命带动高等教育的革命与未来发展，进而创新教育模式、提升教育能力、促进教育公平，是摆在我们面前的一个时代命题。以人工智能、元宇宙、大数据、云计算、区块链等为代表的新一代信息技术给教育现代化带来无限机遇，也带来巨大挑战。数字化技从MOOC到IMOOC再到OMC院数字时代的课堂革命77中国教育信息化 编辑部：中国教育信息化2024年第1期术与高等教育现代化不断加深融合，推动着高等教育在育人方式、办学模式、管理体制、保障机制等方面的“数字颠覆”，也促使各高校在课堂、专业、学校及教育生态方面发生着一场数字革命。例如，在十多年前，慕课就以迅猛之势闯进教育世界的大门，给各国高校带来前所未有的新冲击与新变革，也带来一场课堂革命。尤其是，慕课在新冠疫情期间的教学中大显身手，成效显著。慕课进入我国已超过十年，“互联网+教育”、慕课浪潮将去往何方，下一个浪潮会是什么？这是大家普遍关注的一个新问题。基于此，本文从课程与课堂角度来分析与研判慕课未来的发展趋势，及其对数字时代课堂革命的影响。二、慕课发展对课堂教学的影响2013 年，慕课进入中国，对高等教育产生巨大影响。十年间，在教育部的领导下，各高校广泛开展慕课的建设与推广应用，发展迅猛，卓有成效。20132014 年，慕课进入中国，教育部高度重视和国内高校及教师的积极响应，快速掀起了高等院校在线教育的浪潮。20152019 年，慕课深入普及，促进了我国在线教育的快速健康发展，也促进了各高校课程建设与课堂教学的革命，具有中国特色的慕课及线上线下教学新模式、新方法不断涌现。20202021 年，慕课在保障 2000 多所高校疫情防控期间在线教学、实现“停课不停教、停课不停学”方面作出重要贡献。2022 年，随着教育部实施“国家教育数字化战略行动”，国家智慧教育公共服务平台正式上线。至今为止，国家智慧高教平台已整合 20 家在线课程平台上的 2.7 万门优质课程资源，汇聚国内国外最好大学、最好教师的最好课程，标志着中国慕课进入一个新阶段5。中国慕课十年的发展，形成了数字化赋能高等教育的“中国方案”，建设数量和应用规模均居世界第一。“中国慕课”在推动高等教育数字化转型中起到至关重要的作用，已成为中国高等教育靓丽的名片。相比于传统教学，慕课教学的优势在于课堂的开放性、学习的灵活性、内容的可重复性。慕课具有的开放性、在线性、共享性、灵活性、个性化等特点，能够对课堂教学产生巨大影响，主要体现在如下几个方面：一是延展大学课堂的时间与空间。慕课的灵活在线课程教学与网络化研讨方式，带动线上线下的协同教学方式。例如，基于慕课、SPOC 的“1+M+N”的跨校协同教学模式6，使得大学的课堂时空以及学生的学习空间得到极大扩展，学生可以跨地域、跨校参与课堂教学与学习研讨。二是促进课堂教学方式的转变。慕课带来线上线下翻转课堂方式7，不仅改变了教师的“教”，给教师创新教学方法提供更大的发挥空间；还改变了学生的“学”，给学生提供更丰富多元的学习资源和渠道，以及更加个性化的学习体验。三是促进教师和学生的角色转变。慕课使教师变成线上线下混合教学活动的导演和学生学习的教练，而学生则成为更加主动的参与者与运动员；还可以重塑课堂中的新型师生关系与生生关系。四是促进教育评价方式的转变。教师可通过学生的在线表现、交互、反馈等多种渠道及其大数据，获取学生的学习情况，从而对学生的学习进行更为全面、客观的评价和反馈。五是促进教育公平和教育资源的均衡发展。教育部积极推进的“慕课西部行”计划，搭起一座促进西部高校提高教学水平与质量的78中国教育信息化 编辑部：数字化桥梁，大大缓解中西部高等教育优质教学资源短缺的难题。三、从 MOOC 到 IMOOC渊一冤 IMOOC的概念和特点作为“互联网+教育”的产物，“慕课”是大规模在线开放课程，而 IMOOC（Intelligent&interactive virtual MOOC，音译为“爱慕课”）是“智能化交互式虚拟慕课”，是在人工智能、扩展现实（Extended Reality，XR）、全息成像等最新信息技术支持下，由虚拟教师与学生进行面对面、交互式、拟实沉浸式教学的新型课堂教学形态。IMOOC 是“智能化、虚拟化+教育”的产物，与传统慕课的不同之处在于，它借助全息成像、数字孪生和人工智能技术，使教师逼真的“数字化身”直接展现在课堂上或学生面前，使学生可以感受到教师“面对面亲临现场”般的拟实沉浸式学习体验，并且还可以实现随堂提问，与虚拟教师进行智能实时互动，使慕课的教学过程更具真实感、互动性和吸引力，可有效激发学生的学习兴趣和课堂参与度。教师还可以利用这些技术创造更加丰富多样的教学形式与环境，提高教学质量和教学效果。简而言之，IMOOC 具有以下特点：一是智能化。基于人工智能模型训练生成慕课教师的“数字化身”，并通过全息成像和全息远程通信技术，逼真地打造虚拟教师面对面“现场”授课的体验效果。二是交互式。在大模型与生成式人工智能（Artificial Intelligence Generated Content，AIGC）技术支持下，虚拟教师在教学过程中可以与学生实时交互，接受学生的随堂提问，并实时回答问题。这将大大改善学生的学习体验，并有助于实现学生的个性化辅导。三是虚拟化。在全息成像技术支持下，无需借助其他任何助视设备，便可实现高度逼真的教师虚拟形象和相关实物的拟实显示，达到裸眼获得临场感和真实感。四是体验性。在 IMOOC 教学方式与环境挟持下，学生可以获得逼近“真人课堂教学”的拟实沉浸式在线学习体验。渊二冤 IMOOC的场景教学示例2023 年 9 月，在教育部组织的“慕课西部行现场推进会”上，IMOOC 首次进行现场教学观摩展示。哈尔滨工业大学苏小红教授以 C语言程序设计 课程线上线下混合教学为示例，展示基于 IMOOC 的教学新模式，成为大会观摩教学展示中的一大亮点。在 IMOOC 的教学观摩课中，苏小红以 C语言程序设计精髓 慕课中的一段教学内容为例，展示如何基于 IMOOC 开展“1+M+N”的跨地域、跨校线上线下混合式协同教学。首先，利用全息显示设备使虚拟教师从“在线”到“在场”（见图 1），结合 PPT 投影讲解慕课内容，使学生们体验到拟真实课堂的感受。然后，虚拟教师在课堂上采用三维动画演示模拟教学内容中采用顺序栈编程实现字符串逆序函数的处理效果。紧接着，在现场课堂的学生就课堂内容向虚拟教师随堂发问（见图 2），虚拟教师现场回答学生提问。最后，再由当地西部高校教师基于 IMOOC 教学内容开展线下现场教学，实现线上线下跨地域、跨校的混合式教学。这堂观摩课使学生们感受到 IMOOC 的全新体验与教学效果。有学生表示，这种课堂很新颖，网课中的教师“走进”课堂，“现场感”十足；课堂的实时互动，可以充分调动学习积极性，获得更好的学习体验。从MOOC到IMOOC再到OMC院数字时代的课堂革命79中国教育信息化 编辑部：中国教育信息化2024年第1期四、面向未来的 OMC渊一冤 OMC的概念和特点随着信息技术的快速发展及其对高等教育产生的巨大影响，一系列未来高等教育数字化的新形态应运而生。其中，“元宇宙+教育”代表了未来高等教育发展的一种最新趋势。作为元宇宙教育（也被称为“教育元宇宙”）的产物，开放式元宇宙课程（Open Metaverse Course，OMC）将成为下一代课堂教学的新形态。OMC 是在元宇宙、人工智能等技术支持下，在元宇宙虚拟空间或虚实融合空间中开展的，以学生为中心的跨时空、沉浸式、交互式、体验式、协同式课程教学新形态。相比于慕课和 IMOOC，OMC 将把教师、学生的数字孪生体或者数字原生体都带入元宇宙的虚拟场景中，开展虚拟场景中的虚拟化或虚实融合式教学，使教师和学生都获得更好的拟真实，甚至超现实的全新教学体验。OMC 具有如下特点：一是沉浸感。利用元宇宙营造一个虚实融合空间的拟实教学场景，教师和学生可以在教学过程中随时进入这些拟实场景中。学生能够获得多种身临其境的拟实感知体验和沉浸式具身学习体验，亲身感受学习内容与虚拟实物，如历史文化场景、工业设备及运行机理、医疗器械及操作等，从而大大激发学生的学习兴趣和好奇心，增强学习感受、记忆力与学习能力，改善学习效率与效果。二是虚拟化。基于全息成像设备、扩展现实穿戴设备和人工智能技术，教师和学生可通过数字化身形态具身融入元宇宙拟实教学场景中。在该场景中，教师与学生都有各自的虚拟数字化身，学生能够以不同的视角进入虚拟场景，观察或操作拟实模型，实现拟实互动，并完成教师指定的任务，实现以虚补实、虚实共生、虚实融合。三是交互式。教师与学生能够与拟实教学场景中的虚拟化身、虚拟人、虚拟设备、虚拟物件、虚拟环境等进行多维度、多方位、多模态的实时交互和协作式学习，通过全方位的交流、互动与互操作来体验学习相关场景与内容，真正实现“学中做，做中学”的深刻体验，迅速掌握所学内容，并提高运用知识和技术解决问题的能力。四是跨时空。基于元宇宙相关技术所建造的跨时空场景，可以配合教学内容需要，让教师与学生在元宇宙场景下，从真实物理空间穿越到虚拟空间，并在不同场景进行转换；还能实现过去时、现在时和将来时的时空跨越，加强跨时空的具身学习体验，使学生体验更加灵活和个性化的学习方式，满足学生的不同学习需求。元宇宙教育以拟实场景、沉浸体验、虚实图2学生与IMOOC虚拟教师现场交互图1全息舱显示的虚拟教师讲解IMOOC课程80中国教育信息化 编辑部：图3元宇宙教育服务空间交互、虚实融合等优势吸引学生的学习兴趣和参与度，使学生在虚拟场景学习实践活动的参与中，改善知识学习效果并提高实践能力。可以预见，在不久的将来，OMC 将开辟下一代数字化课程新阶段，并引发大中小学教学的课堂革命。渊二冤元宇宙教育服务空间及OMC场景教学示例OMC 是元宇宙赋能高等教育和智慧学习空间的一种具体体现，目前正处于萌芽状态，学者正在积极探索 OMC 的形态、教学模式和方法。元宇宙赋能智慧学习空间可以促进教育高质量、精准化、个性化、智能化发展，提高学习者创新能力和数字素养。基于数字孪生、虚拟现实、人工智能、区块链等新兴技术，构建虚实共生的教育环境，是现实和虚拟的融合、人类和机器的联合、线上和线下的交互8。作为诸多先进数字技术的集大成者，元宇宙为未来教育提供了丰富的想象空间，其在教育领域的应用将产生深远影响9。近年来，笔者所在的哈尔滨工业大学元宇宙教育服务研究团队，一直致力于研究元宇宙教育生态及其服务空间，并提出由个人学习与群体协同学习空间、元宇宙教室与场景教学空间、教师教学与多主体协作教学空间、元宇宙教育综合服务空间、元宇宙教育资源空间、元宇宙教育知识及元素空间、元宇宙教育管理平台、元宇宙教育服务支撑平台、元宇宙教育服务保障体系等构成的元宇宙教育服务空间，如图 3 所示10。可以看到，在元宇宙教育服务空间中，OMC 与元宇宙教室占据着重要地位。在 OMC 的元宇宙教室及元宇宙场景教学中，许多高校与企业都进行了有益的尝试。笔者合作伙伴公司完成的元宇宙教室与元宇宙课的场景示例如图 4、图 5 所示。可以看出，在一个元宇宙教室的虚拟课堂中，会有虚拟教室环境及设施、虚拟教师、学生的数字孪生体或数字原生体、虚拟讲台及数字大屏、元宇宙课程内容等元素。当然，元宇宙教室可以有多种形态，可以有传统的大教室、中小教室、答疑室、自习教室，也可以有环顾型场景、围绕型场景、沉浸型场景、融入型场景、体验型场景等场景式教室。OMC 将利用元宇宙营造一个虚实融合空间的虚拟或拟实教学场景（如图 5 所示的飞机发动机拟实教学场景），让学生以数字化身形态进入这个场景，从多个角度观察和体验场景中的人、事、物、场，与场景中的虚拟人和虚拟从MOOC到IMOOC再到OMC院数字时代的课堂革命81中国教育信息化 编辑部：中国教育信息化2024年第1期图5虚拟教师与虚拟学生进行OMC场景教学与互动图4一个元宇宙教室的场景物进行交互与互动，并可以进行虚拟场景中的拟实操作与互操作，实现沉浸式、体验式、交互式学习。在 OMC 中设计开发虚拟或拟实的教学场景，应该实现场景与教学内容、过程的有机融合与无缝连接，满足教学的需要和学生的具身学习体验。不难发现，OMC 教学模式与方法将大大改善学习效率与效果。当然，OMC带来的教育模式与教学方法变革还有待人们进一步探索和实践。五、结语本文从数字化课程发展变化的视角，分析数字化技术对高等教育教学改革与创新的影响。从慕课到 IMOOC 再到 OMC 的发展途径可以看出，数字技术革命必将带来教育数字化革命，IMOOC 与 OMC 将引发课堂教学的又一次变革，但这种变化过程还需经历一个多阶段的渐变过程。因此，未来还需要思考如下问题：首先，IMOOC 作为从慕课到 OMC 的中间过渡形式，如何在现阶段发挥其教育赋能的作用？IMOOC如何带来慕课教学模式与教学方法的演变与创新，并有效提高教育教学质量？其次，OMC 作为 IMOOC 的升级版和未来课堂教学的新形态，如何将元宇宙教育服务在数字化课程建设与教学实践中应用？如何设计和实现与元宇宙技术及场景相适应的OMC 教育模式与教学方法？再次，如何在快速变化的教育数字化技术与环境下，有效提高教师与学生的数字化适应能力，使元宇宙教育“落地”并生效？最后，如何通过政产学研协同融合来整合全社会的优质教育资源，共同打造元宇宙教育生态、服务生态及产业发展生态，促进 IMOOC、OMC 的不断深化发展？这些问题还有待学者们深入研究。综上所述，随着人工智能、元宇宙、互联网、云计算、大数据、区块链、数字孪生、大服务等数字技术在教育领域的深度融合与纵横应用，“人工智能+元宇宙+服务+教育”将在改变高等教育教与学的方式上提供无限可能，未来“元宇宙+智慧教育+服务”必将在教育数字化转型中发挥重要作用。参考文献：1教育部.2023年全国教育数字化现场推进会议EB/OL.(2023-06-20)2023-11-12.http:/ 编辑部：From MOOC to IMOOC,and to OMC:Classroom Revolution in the Digital EraXiaofei XU,Xiaohong SU渊Faculty of Computing,Harbin Institute of Technology,Harbin 150001,Heilongjiang冤Abstract:With rapid development of digital technology and its deep fusion with higher education,the new forms of highereducation digitalization,such as 野Internet+education冶,野artificial intelligence+education冶 and 野metaverse+education冶,emergein time.The digital technology revolution is driving the reform and innovative development of higher education,as well aschanging the courses and classroom teaching.This paper reviews the ten years development procedure of MOOCs in China.As aproduct of野Internet+education冶,MOOCs have played the important roles in promoting education equity and driving digitaltransformation of higher education,especially in online teaching during the COVID-19 epidemic.This paper analyzes the state andthe future trends of MOOCs,and points out the new forms and stages of MOOC developing into the IMOOCs(Intelligent interactivevirtual MOOC)and then to the OMCs(Open Metaverse Courses),by means of new technologies such as artificial intelligence,metaverse,digital twins,and holographic imaging,etc.The new concept of IMOOCs and their characteristics,e.g.intelligence,interactivity,virtualization,and experience,are described in the paper.And the practical examples of the IMOOC scene-basedteaching are shown.The concept and characteristics of OMCs,like immersion,virtualization,interactivity,cross time and space,are presented.And the metaverse education service space is also proposed.Meanwhile,the OMC related metaverse classrooms andteaching scenarios are demonstrated.Finally,the challenge problems faced by IMOOCs and OMCs are considered and prospected.It can be foreseen,the野artificial intelligence+metaverse+service+education冶 will provide unlimited possibilities in changingthe way higher education,In the future,the野metaverse+smart education+service冶 will play an important role in leading thedigital transformation of education.Keywords:Digitalization of education;Revolution in classroom teaching;Metaverse education;MOOCs;Intelligent interactivevirtual MOOCs;Open Metaverse Courses;Smart education编辑院王晓明校对院李晓萍3杨宗凯.高等教育数字化发展院内涵尧阶段与实施路径J.中国高等教育,2023(2):16-204世界慕课与在线教育联盟秘书处.高等教育数字化的趋势尧阶段与变革要要要叶无限的可能:世界高等教育数字化发展报告曳节选一J.中国教育信息化,2023,29(1):3-8.5徐晓飞.从在线开放课程联盟看中国慕课十年发展经验与未来展望J.中国高等教育,2023(2):55-606徐晓飞,张策,蒋建伟.从应对疫情危机谈我国在线教学模式创新与经验分享J.中国大学教学,2020(7):42-467苏小红,王甜甜,张羽,等.基于大班翻转课堂的混合教学模式探索与实践J.中国大学教学,2017(7):54-628王竹新,李心蓓,齐梦娜,等.元宇宙赋能智慧学习空间的模型尧应用与挑战J.中国教育信息化,2023,29(10):37-459张忠华.数字中国战略与中国式教育数字化研究J.中国教育信息化,2023,29(2):3-1410徐晓飞,李全龙.元宇宙教育及其服务生态体系J.计算机教育,2023(1):1-7从MOOC到IMOOC再到OMC院数字时代的课堂革命83