远程教学的元宇宙应用及其新生态构建.pdf

元宇宙作为一种具备交互沉浸、资源平等、体验多元等特征的新兴技术，对教育领域的发展产生了极大的影响，用元宇宙治理远程教育瘤疾成为重构开放大学远程教学生态的新方案。结合开放大学系统运行机制，构建了基于“元宇宙”的开放大学远程教学新生态体系，阐述了应用元宇宙支撑远程教学的实现路径，为经解传统远程教育固有之困境提供了新的思路与方法。关键词：元宇宙；远程教育；教育元宇宙；智慧学习中图分类号：G431一、引言近年来，信息科技飞速发展，移动互联网、物联网、无线传感网络等技术日益成熟普及，构建起互联互通的新生态，配合着融合应用于各个领域的云计算、区块链、扩展现实、数字李生等新兴技术，深刻地变革着人们的思维、生产、生活方式向更加网络化、数字化、智慧化发展，也使“元宇宙”从概念走向现实应用。而教育领域作为教书育人、面向未来的事业，在这场信息科技革命中，传统的教育理念、教育形态、教学方式都迎来前所未有的机遇与挑战。其中，远程教育作为信息技术应用于教育领域的主要形式势必首当其冲，最先面临改革突破。元宇宙（metaverse）是由“超越”（meta）和“宇宙”（verse）两个单词组成，其意为“超越宇宙”。这个超越物质世界的宇宙就是下一文献标识码：A文章编号：2 0 97-0 4 1 2（2 0 2 3）0 3-0 0 2 0-0 5代互联网创造的世界，在这个由网络交织出的虚拟世界里，用户可以获得沉浸式的线上交互体验一一用户以虚拟化身（avatar）与同样处在虚拟3D空间中的人及各种元素互动，2 同时人的想法、感官、存在都可以通过元宇宙的核心技术之一扩展现实（extendedreality，XR）技术得到极致沉浸体验。但元宇宙又不是简单的虚拟空间，而是将网络、硬件终端以及用户都囊括进一个永续、广覆盖，既有现实数字化复制又有虚拟原创的虚拟现实系统之中。3 将元宇宙技术引入教育，特别是远程教育，以拟真甚至超越现实教育的场景，突破传统教学时空栓楷与约束，使得教育者与学习者能够进行自然、实时的互动交流，满足个性化学习体验需求，提供可全天候、泛在学习的环境，4 可以有效利用元宇宙交互沉浸、资源平等、体验多元的特性，创新性地开辟一条解决传统远程教收稿日期：2 0 2 3-0 3-0 6基金项目：本文系福建开放大学科研项目“混合式教学视角下学习支持服务优化研究”（项目号：FK22B16C）的阶段性研究成果。作者简介：詹立彩，男，福建闽清人，福建开放大学信息化中心主任，研究员；徐鹤，男，福建屏南人，福建开放大学信息化中心副主任，高级工程师；旷玲丽，女，湖南衡阳人，福建开放大学信息化中心网络管理科科长，工程师；邹其昊，女，福建福州人，福建开放大学信息化中心网络管理科科员，助理工程师。202023年第3期学困境的新道路。开放大学作为国家开展成人远程教育的主要力量，在历经了学历教育补偿、高等教育大众化阶段，现已迈入服务全民终身学习的新时代，2 0 2 0 年教育部印发的国家开放大学综合改革方案 5 指出：“要依靠5 G、人工智能、虚拟现实、大数据等新技术，加快建设服务全民终身学习的在线教育平台，构建纵向贯通、横向融通的学习网络。”开放大学要积极探索新兴信息技术与远程教育的融合创新，打造教育与互联网、元宇宙融合的新型开放大学。基于此，本文将从“元宇宙”视域出发，探索一种利用现代信息技术构建满足开放大学作为全民终身教育有力支撑的远程教学新生态，以期为成人远程教育推动学习型社会构建提供新的范例。二、基于“元宇宙”的开放大学远程教学新生态设计从“元宇宙”角度出发，探索适合开放大学的新型远程教学生态构建，需从教学活动的基础单元-一一“学习空间”着手。自2 0 世纪90年代起“学习空间”一词即被用于指代学习发生的场域，特别是教学理念从以“教”为中心向以“学”为中心转变后，“学习空间”较之“教室”和“教学空间”等词更广泛地被用于指代学习活动存在的场所。7 这也意味着学习发生的场域从原先封闭、固定的学校教室拓展至更加开放、灵活的学习环境，再借助“元宇宙”思维和现代信息技术，这一学习环境还可以从物理的、线下的实体空间向虚拟的、线上的网络空间延伸，通过融合和重构，使学习者和教育工作者协同构建出新的学习生态系统。开放大学遵循“多级办学、分级管理、办学网络全覆盖”的运行机制，在远程教学生态构建时，首先要考虑省、市、县（地方）办学体系垂直网络的全覆盖以及远程学习者多样化学习环境的横向网络拓展。8 充分运用联通主义“学习是一种关系中学和分布式认知”的观念以及具身认知理论“学习者的认知、身体和环境是动态统一体”的理念，将学习空间中各要素的互联、互通、互动作为基本原则，以5 G通信、云计算、人工智能等新一代信息技术为空间载体的支撑，智能化、数字化地在远程教学全过程中协调平衡教育者、学习者、詹立彩徐鹤旷玲丽邹其昊：远程教学的元宇宙应用及其新生态构建内容以及媒介四要素，使开放大学所涉及的多种教学情境与模式中教学交互行为能够更流畅自然地完成，并将教学空间由局限在校园内部场所，延伸至系统外，如工厂车间、乡舍农田、社区大学、老年中心甚至是监狱等特殊场域，使体系内“大、中、小、微”各级办学机构与组织得以无缝联通，形成如图1 所示的开放大学远程教学空间生态体系。在这一生态体系中，课堂依然是主阵地，而融合“元宇宙”的思维方式及相关技术，构建出的以“学习者为中心”的智慧教育环境，将凭借智能、快速、全面的教育大数据分析手段，实现教育全过程应用，实现差异化、个性化及精准化教学，推进教育模式、教学方法以及学习方式的革新，进一步推动人才培养模式改革，为教育者和学习者提供多样化、精细化、人性化的高效率、高质量的教育服务。办公室学习环镜工厂学习环境省级智慧教室Clas+直播交互平台智慧教室云平台智慧云教室家庭学习环境图1 开放大学远程教学空间生态体系三、基于“元宇宙”的开放大学远程教学新生态探索与应用成人远程教育虽是建设全民终身学习的学习型社会、学习型大国的有力依托，但在革新的过程中，仍因为各种因素，面临重重困难，依据前述开放大学远程教学新生态方案设计，运用“元宇宙”思维与技术，在远程教学新生态构建与应用过程中，逐步破解困扰传统远程教学之难题。（一）针对“网络安全形势严峻”问题，加强新型基建，筑牢网络安全新型基础设施和安全网络空间的建设是构建开放大学远程教学新生态的基石。持续推动5G、大数据、云计算、AR/VR/XR等新一代信息技术的应用，构建服务数字化转型、智能化升级、融合化创新的新型基础设施体系，推进21学习中心节点合作办学机构1合作办学机构合作办学机构总部节点学习者内容X媒体园教商者VR卖讲双向视规云金议系统高速安全校园网络硬件体系社区学习环分部节点地市级智慧教室1地市级智慧教室2地市级普禁教室门5G完善健全智慧教学设施福建开放大学学报（总第1 5 9期）去时空化、沉浸式和开放性的网络学习空间建设，促进物理空间与网络空间有机融合，打造直观生动的“元宇宙”新课堂。（二）针对“线上线下教学割裂”问题，重构教学环境，实现空间融合远程教育天然地与信息技术有着血缘关系，从广播、电视再到互联网技术，远程教育的发展史里每一步都是信息技术革新的推动，尤其是互联网技术的发展，突破性地克服了传统远程教育的不足之症，让远程教育得以呈现联通、智慧、交互的新貌，即南国农教授所论述的“现代远程教育进入网络教育新阶段”。9但在实践中发现，信息技术对远程教育而言主要还停留在工具层面的简单应用，目前成人远程教育仍于传统的网络课程平台，1 0 对于学习时间不固定、学习环境多样化的以“工学结合”为主的成人学习者而言，单纯的线上学习脱离了线下教学的互动与实际应用，并不能取得预期的好效果。在探索满足多元化学习需求的学习环境构建中，提出一种打破空间壁垒，使远程教学物理空间、资源空间、社交空间相互融通、深度融合的智慧型泛在式开放性教育教学新环境设计，以智慧教室、双向视频会议系统、VR虚拟仿真实训室、在线学习平台等多平台融合发展、协同应用的“云+端”远程教学支持服务体系为依托，充分应用扩展现实技术优势，利用“教育元宇宙”突破虚拟与现实世界的限制，将线上教学空间与线下教学空间打通，面授课堂和虚拟课堂混合一体化，根据成人学习者特点和职业技能教学实际，遵循“网络空间+田间地头（或企业车间）”联动教学机制，开展“送教入企、入社、入监、入军”等特殊群体人才培养，进而灵活而精准地实施个性化、情景化教学，解决了工学矛盾突出、大规模培养与个性化学习问题，破解传统远程教育“线上线下教学割裂”难题。（三）针对“远程学习体验不佳”问题，变革教学模式，引领教学转型一方面，在网络硬件体系搭建时，很多远程教育平台缺乏有效保障措施，依然存在诸如网络传输速度慢、平台性能不稳定、高并发量易崩溃、无法实时互动交流等问题。另一方面，部分远程学习平台采用网页浏览、视频点222023年6 月2 5 日播单一的远程教学模式，功能上无法满足对课堂讨论和学业答疑有迫切且大量需求的成人学习者，学习过程的疑问、成果无法得到及时的反馈，使得强调培养学生自主学习能力的成人远程教育沦为没有教学互动、学习体感不佳的自学活动，从而丧失远程教学优势。在“云+端”远程教学支持服务体系的功能架构中，“云”侧采用可多系统多信道稳定切换的双向视频系统与用户友好的教学管理软件，使教师可以便捷地使用App进行课前准备、直播教学、课后评价反馈等教学活动开展；在“端”侧则大量引入智慧书写板、无线投屏、电子白板、VR技术等“具身化”、沉浸式的智能技术，通过高带宽、高安全、低时延的网络承载，联结分布各地的师生，营造感受真切、交流无碍的良好互动空间。技术、方法、资源的灵活融合，构设出虚实结合的面授课堂与网络课堂一体化设计的混合式学习空间，在如图2所示的线上线下混合式教学模式引导下，传统教学活动与在线学习活动交错应用，使学习者无论线上线下都能真实地感受到教师与学习同伴的存在，轻松愉快地进行讨论、协作、分享等交互行为，极大改善了远程学习体验，远程教育优势得以彰显。教师活动传统课堂教学形成性评价混合式学习课堂面授演讲直播课堂多屏互动演示教学小组讨论混合式学习空间课堂问答仿真实验物理空间虚拟空间学生教师活动活动方法技术图2 开放大学混合式教学模式（四）针对“资源共享途径单一”问题，创新资源建设，拓展共享途径教学资源的开发、建设、共享是远程教育的关键问题，但现实仍存在网络课程内容良莠不齐、资源共享途径单一等问题。一方面，部分远程教学平台提供的教学资源内容过时、学习资料不齐全有缺失，甚至有些多媒体课件和网络课程根本是“拿来主义”下粗制滥造的复制品，这些资源不仅无法满足当下学习者对知学生活动网络线上教学在线讨论线上协作资源总结性评价2023年第3期识获取的需求，还造成了严重的资源浪费，增加了资源建设成本；1 1-1 2 另一方面部分教学平台资源库封闭或对访客有所限制，使优质课程的音像、文件等资源难以共享，无法惠及更多的远程学习者。为克服资源质量参差不齐、共享渠道狭窄问题，在远程教学新生态的构建中着重考虑资源建设与共享方式创新，一方面采用远程并班直播、双向视频互动手段，将全省开大办学体系乃至全球师资最大范围便捷地共享给学习者，打破区域壁垒，实现优质资源共享，拓展资源共享途径；另一方面依托“云+端”远程教学支持服务体系的技术支撑，实现直播课程实时智能录制，及时生成与积累优质资源，满足当代成人学习者利用碎片时间进行自主学习需求，以完善的配套支持服务，真正地发挥远程教学的本质优势。更深度挖掘VR、A R 技术在教学互动，特别是理工学科实验实践中的广大用途，校企联合开发沉浸式的开放教育资源，打造可全方位学习的虚拟仿真实验室、实践基地，并且建立资源应用跟踪考评和激励机制，鼓励教师充分利用沉浸式教学资源与平台优势，优化教学行为，提高教学质量。（五）针对“教学过程监督薄弱”问题，优化教学评价，改进评价方法当前，远程教育的评价体系还不完善，特别是对学习者学习过程的监督与评价较为薄弱，表现为线上学习过程记录不够完备充分、线下课堂中学习行为与互动没有同步传送到学习平台等，因此无法根据成人远程学习者特殊的学习背景和个体化差异，形成科学、全面的学习效果评判，更无法真实、有效地反映成人远程学习者的学习过程和学习行为，无益于调动学习者学习的积极性与主动性，远程教学效果大打折扣。1 2 对教学评价方式方法的革新是构建远程教学新生态运用信息化手段变革教学理念与方法的主要突破之一，借助人工智能、大数据、数据可视化等新型技术，使远程教学常规监督与管理成为了可能。探索基于各种生态的课堂教学过程数字化方式，从教学内容、学习资源、教学过程等方面进行无感式、伴随式数据采集、分析和应用，实现教学过程的数字化。教师在开展教学活动时，可以获得及时的课堂数据报詹立彩徐鹤旷玲丽邹其昊：远程教学的元宇宙应用及其新生态构建告，报告能实时、直观地反馈在线人数、出勤率、表情行为、互动率、测验结果与及格率等信息，为教师精准掌握学生的学习状态与进度提供科学可靠的数字化支撑帮助，使教师能够适时调整教学策略，改进教学程序，形成基于大数据的以过程评价为主的新评价方法，在图2 所示开放大学混合式教学模式中进一步采用形成性评价与总结性评价相结合的科学评教、评学方式，着力解决了“教学过程监督薄弱”问题，提升远程教学质量。（六）针对“网络思政教育不足”问题，坚持立德树人，构建育人生态习近平指出：“要用好课堂教学这个主渠道，思想政治理论课要坚持在改进中加强，提升思想政治教育亲和力和针对性，满足学生成长发展需求和期待。”1 4 对于远程学习者，因为条件受限，网络思政教育长期疏离于学习者的生活世界，致使网络思政教育内容脱离现实，教育过程主体失落，1 5 思政教育目标无法达到初衷。为全面落实立德树人根本任务，面对智能时代网络文化的冲击，更需充分运用“元宇宙”思维，将信息技术融入思想政治教育的全过程，推进网络思政课程教学模式改革，通过成立网上马克思主义学院、开展办学体系学习者同上一堂课、云端开学/毕业典礼、元宇宙红色之旅等思想文化育人活动，转变课程内容单向、强制说服的灌输教育为师生双向甚至多向、以引导熏染为主的辩识教育，在沉浸式、互动式的思政课堂中，将包含社会主义核心价值观在内的优秀文化主旨和道德信念潜移默化进远程教学过程，输出正面积极的主流文化内涵，开创网络思政教育工作新局面，打造基于“元宇宙”的开放大学育人生态。（七）针对“系统办学优势弱化”问题，实行全省统筹，强化系统耦合现代远程教育区域发展失衡问题是阻碍我国成人教育远程化改革质量提升的重要原因，1 2 即使开放大学办学体系内部也存在地域发展不平衡问题，体系优势因此被削弱。深化区域协同理念、促进区域多方联动发展不仅需要顶层设计的统筹规划，更需要依托信息技术与教育教学的深度融合为支撑。以省级学校为中心基点，研制体系内统一的智慧学23福建开放大学学报（总第1 5 9期）习空间建设标准，将支持远程双向视频交互、课程直播、多视窗情境分组教学和大数据课题教学评估等智慧型线上线下混合式教学模式的开放大学体系智慧教室的公共服务平台，推广至市、县（地方）各级学校，最终形成全省范围覆盖，实现系统办学优势和耦合性有力强化。四、结语本文从“元宇宙”视角出发，结合开放大学的办学需求和实际情况，设计了“元宇宙”参考文献：1JDionisioJ.D.N.,IIIW.G.B.,Gilbert R.3D Virtual Worlds and the Metaverse:Current Status and FuturePossibilitiesJ.ACM Computing Surveys,2013,（6）:1-38.2Gast on Sanglier Contreras,Aurora Hern d ndez Gonz a lez,M In s Serrano Fern d ndez,et al.The Importanceof the Application of the Metaverse in EducationJ.Modern Applied Science,2022,16(3):34-40.3左鹏飞.最近大火的元宇宙到底是什么？N.科技日报，2 0 2 1-0 9-1 3.4钱小龙，时佳欣，王周秀.中国特色教育元宇宙的理论雏形、现状分析和挑战应对.教育评论，2 0 2 2，(3):3-11.5教育部国家开放大学综合改革方案EB/OL.（2 0 2 0-0 9-2）2 0 2 2-1 2-0 3.h t t p:/w w w.mo e.g o v.c n/srcsite/A07/zcs_zhgg/202009/t20200907_486014.html6】陈兴炎.全面落实综改方案全力推进高质量有特色福建开放大学建设.福建开放大学学报，2 0 2 2，（1）：1-5.7】崔璐“课堂革命”与学习空间管理变革.教育探索，2 0 1 8，（5）：1 0-1 5.8阳亚平，詹立彩，陈展虹，等.基于室联网的开放大学智慧学习空间生态建设：以福建广播电视大学“5 G室联网实验室”的建设与应用为例.现代教育技术，2 0 2 1，31（6）：6 4-7 1.9南国农.发展现代远程教育：中国之路.中国远程教育，2 0 0 5，（2）：5-8.10刘睿声，冯彤.教育信息化2.0 视域下成人远程教育的发展路径.河北大学成人教育学院学报，2 0 2 0，22(2):62-66.11叶贝，董雁.现代远程教育：价值意蕴、现实困境与实践路径.中国成人教育，2 0 2 2，（6）：8-1 3.12陈楠.现代远程教育背景下成人教育教学方法的改革与创新.中国成人教育，2 0 2 1，（2 1）：5 0-5 414习近平.立德树人，为民族复兴提供人才支撑【EB/OL.（2 0 1 6-1 2-9）2 0 2 2-1 2-0 3.h t t p:/n e w 0 9-1 1 3.2023 年 6 月2 5 日视域下开放大学远程教学新生态，分析阐述了该生态应用“元宇宙”思维与技术，针对目前远程教学存在的困境问题提出的解决之策。诚然，开放大学远程教学新生态的构建是一项长期课题，目前的方案还有改进空间，后续还需在元宇宙技术的深层次发展与应用，建设适应不同信息素养层次、用户更友好使用的学习空间等问题上进行更深入的理论研究与实践探索。【责任编辑：姚青群24