元宇宙赋能高等教育：价值意蕴、潜在挑战与 纾解路径

摘要：元宇宙是一种整合多种新兴智能技术、实现虚实共生的新型互联网应用和数字化社会形态。元宇宙的“高沉浸感”能够提供沉浸式学习体验，“开放创造”能够构建自由化学习环境，“虚实融合”能够创设即时性交互空间，是元宇宙赋能高等教育的基本特征。5G/6G网络、云计算、人工智能、区块链、数字孪生技术、物联网技术、VR/AR/MR等底层技术的聚合为元宇宙赋能教育提供了坚实有力的技术支撑。元宇宙赋能高等教育可以提升大学生学习专注力，助推教学目标高效达成；可以挖掘自主创造性，助力创新教育的有效落实；可以整合多样化资源，促进教育成本的显著降低；可以拓展社会交互性，有力推动教育主体参与教育全过程，具有重要的教育价值。目前，元宇宙在高等教育领域的应用尚处于初步探索阶段，存在着制度缺失、技术瓶颈、伦理隐忧等诸多潜在挑战与风险，需要我们在多方协同下通过聚焦育人指向、加强顶层设计，关注主流价值、打造伦理共识，完善教学设计、探索教学创新等多种措施积极应对、共同推进、合理规避。

关键词：元宇宙；教育元宇宙；高等教育；高等教育新生态

中图分类号：G642.0   文献标识码：A 文章编号：1672-0717（2023）04-0038-10

伴随着互联网3.0、工业4.0、社会5.0的发展，“元宇宙”概念席卷全球，成为科技、教育、思想、文化等领域的热点。“元宇宙”是一种整合多种新兴智能技术（虚拟现实、增强现实、混合现实、云计算、人工智能、区块链、数字孪生、物联网技术等）打造的软件（内容、平台及开发工具等）和硬件（可视化及可感知装备等）相辅相成、实现虚实共生的互联网应用和数字化社会形态。教育被认为是元宇宙的主要应用场景和创新通道之一。在多种新兴数字技术加持下，元宇宙的沉浸性、交互性与想象性，将引发学习方式的变革，为有效促进传统教学模式转变与重构提供新的可能性，由此带来高等教育教学的重大变革和进步。正如清华大学杨斌副校长所强调，元宇宙对于未来的教与学具有强大的赋能作用，大学应思考元宇宙与未来高等教育创新的关系[1]。探索元宇宙在高等教育领域的可能性应用已成为当下研究者和高等教育工作者高度关注的新型课题。

当前，已有部分学者开展了元宇宙教育应用的启发性和探索性研究。如，刘革平等对基于元宇宙的智能教育环境构建和教育元宇宙在素质教育、职业教育等领域的应用场景构建进行了研究[2]（P12-22）；华子荀等展开了对教育元宇宙和学习元宇宙的教学场域架构的研究[3]（P23-31）；李海峰等探讨了教育元宇宙的形态、主要应用场景及其面临的未来挑战[4]（P47-56）。当前关于元宇宙教育应用的研究，不但证明元宇宙在高等教育领域将大有作为，而且进一步为元宇宙如何在高等教育中落地应用提供了宝贵启示。但整体而言，这些研究仍在起步阶段，对于元宇宙赋能高等教育的价值意蕴、风险挑战、应对策略等问题尚需进一步明晰，亟待更深入探讨。因此，笔者拟在梳理元宇宙赋能高等教育的基本特征、技术架构的基础上，阐明元宇宙的重要教育价值，前瞻元宇宙在高等教育领域应用面临的潜在风险与挑战及其纾解与推进路径，旨在积极推进元宇宙与高等教育的深度融合，为教育高质量发展背景下元宇宙赋能未来高等教育的数字化转型和智能升级提供借鉴和启示。

一、元宇宙赋能高等教育的基本特征与技术支撑

元宇宙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，将虚拟世界与现实世界在经济系统、社交系统、身份系统上密切融合，并且允许每个用户进行内容生产和世界编辑[5]。元宇宙正是通过聚合多种新型智能技术，依托高沉浸感、开放创造、虚实融合等基本特征融入高等教育领域，为高等教育赋能增势。

（一）元宇宙赋能高等教育的基本特征

元宇宙具有虚拟与现实的深度融合、智能数字化技术的集合、线上线下一体化关系、加深用户思维的表象化四个方面的特征[2]（P12-22）。从元宇宙现有教育领域应用来看，元宇宙赋能高等教育，离不开元宇宙自身涵盖的“高沉浸感”“开放创造”“虚实融合”等核心特征。

元宇宙的“高沉浸感”为学习者提供“强在场感”的沉浸式学习体验和强烈的学习现实感，这是元宇宙赋能高等教育的突出特征。李海峰将元宇宙的首要特征归纳为深度沉浸感[4]（P47-56）。“高沉浸感”是元宇宙强大生命力的主要源泉，是一种身临其境的如同在现实世界之中的超现实的沉浸体验。元宇宙具有无限的扩展空间和无缝对接的场景变换，能够通过场景赋能使教学模式场景化，以更具深度的沉浸式体验提升学习过程的沉浸感与获得感，弥补现有高等教育存在的“学习者参与感不足”的短板。

元宇宙的“开放创造”为学习者构建自由化学习环境，是元宇宙赋能高等教育的又一重要特征。“开放创造”指的是用户不但能够通过相应数字设备在任意时间、地点进入元宇宙，享用海量的内容资源，而且还能自主完成元宇宙内容的创造。元宇宙的开放创造为教育活动主体提供自由开放的创新创造以及创意想法的即时实现，使教育活动主体的创作、活动和交流都变得更加自由。教育活动主体不但可以自由想象、挥洒创意，创造任何想要的东西，而且可以在分布式云计算技术的支持下享受定制化服务，使得改变学习环境、将私人空间引入共享环境变成可能。在元宇宙构建的自由化学习环境中，学习者几乎可以做任何想做的学习活动[6]（P16-26）。

元宇宙的“虚实融合”为教育活动主体创设学习和社会交互的即时性交互空间，也是元宇宙赋能高等教育的基本特征。“虚实融合”意味着元宇宙能够在数字孪生、人工智能、物联网、人机交互等技术和穿戴设备的加持下，和现实物理空间联动，能够最大化缩小虚拟世界和现实世界的距离感。教育活动主体拥有自己的虚拟数字身份，可以于泛在互联、虚实融合的元宇宙世界中，随时随地、低延迟地进行可视化、场景化、强交互性和具有沉浸感的即时社交互动。虚拟世界与现实世界的共生融合，为教育活动主体创设了一个即时性交互空间，能够更充分地满足师生和生生等不同主体间学习和社会交互的高需求，带来全景式的社交感知体验和高效率的学习体验。

（二）元宇宙赋能高等教育的技术支撑

元宇宙赋能高等教育，需要流畅的高带宽网络环境、庞大的超高速算力需求、智能的虚实界面。作为Web3.0时代的核心产物，元宇宙技术由众多新一代智能和数字技术形式融合构成[7]，以实现虚实两种世界的联结与融合。底层技术的聚合为元宇宙赋能高等教育提供了坚实、有力的技术支撑（如图1所示）。

通信技术被视为元宇宙的数字“高速公路”。5G/6G无线通信技术是元宇宙的通信基础，为元宇宙提供大带宽、低时延的海量数据传输保障。5G/6G的增强能力可为AR、VR等依赖于大量数据实时传输的应用大开方便之门，使元宇宙中的虚拟学习场景得以流畅运转，大规模学习者能够无缝接入。5G/6G网络环境为学习内容边界的拓展和学习时空限制的打破提供了基础性的技术支撑。

云计算技术（Cloud Computing）是元宇宙的算力基础，元宇宙中的数据处理工作由数据中心处理，处理完毕后再经过网络传递到用户端，确保交互的低延迟与流畅性。云计算技术通过满足元宇宙非凡的算力需求，实现学习过程中数据的上通下达、资源的融合共享及其他动态精准服务。云计算与人工智能等技术的结合，还能促进学习元宇宙系统的硬件智能虚拟化和软件智能服务化的改造升级，产生无限、多元和虚实联动的学习活动形式[8]（P35-44）。云计算技术为元宇宙在教育领域的应用提供关键性的技术支撑。

人工智能（Artificial Intelligence，AI）是元宇宙内容生成的强赋能者，贯穿元宇宙内容生产、分发到应用全过程。海量数据的处理和人机交互体验的提升都离不开人工智能技术智能决策的加持。借助人工智能等技术的坚实支持，元宇宙才能实现内容创作的高效完成、个性化学习资源推荐、教学行为的数据挖掘等功能，不断推进元宇宙中教育主体及其虚拟化身的多元良性互动，带来更有效的深度学习、社会交往体验。在人工智能技术铺就的元宇宙学习基础设施上，人和人之间更易于互为“师友”，彼此启发协作，互相扮演角色，也更能激发学习的兴趣。

区块链（Blockchain）是由一系列以生成时间为顺序排列的区块串接而成的链（数据块式结构）。区块链为元宇宙提供身份标识，搭建有序运转的经济系统，保障数字资产和数字身份安全，同时协助系统规则的透明执行，实现开放、去中心化、可追溯支撑。区块链技术可为教育过程中元宇宙的使用者提供数据保密性、安全性与可追溯性支持，提供安全、透明的数据分享和公开、平等的认证保障。元宇宙将借助区块链技术为学习成果认证、学分银行建设、数字资源管理及分发、开放教育资源生态构建、数字校园社区自组织运行等提供基于规则与算法运作的知识分享与认证保障[6]（P16-26）。区块链技术是确保教育管理和教学过程相关数据信息的完整性和安全性的主要技术基础。

虚拟现实（Virtual Reality，VR）、增强现实（Augmented Reality，AR）、混合现实（Mixed Reality，MR）统称为扩展现实（Extended Reality，XR），是元宇宙现实与虚拟交互的中介，支持通过脑机接口、物联网与可穿戴设备等进入虚拟世界进行沉浸式体验与交互。数字孪生技术、物联网技术、VR/AR/MR等XR技术则共同打造元宇宙赋能高等教育的交互基础。数字孪生技术（Digital Twin）构建物理实体在数字世界中对应的实体模型，利用知识机理、数字化等技术打造的数字模型，提供现实和虚拟的多感官交互闭环。物联网技术（Internet of Things）形成广泛的数字交互接口，为感知物理世界的信号和接入元宇宙提供传输通道，实现万物的互通互联，是沉浸式体验的关键。基于数字孪生技术、物联网技术、VR/AR/MR的元宇宙，使得学习者能够轻松进入虚实一体的环境，提供逼真的镜像学习环境和多模态综合感官体验，促进学习者的深度学习。

二、元宇宙赋能高等教育的价值意蕴

“元宇宙＋高等教育”的应用将重新定义高等教育的发生空间和在场样态，必然会带来教育环境、教育工具、教育方式、教育资源分配以及师生关系等的相应变革，继而推动高等教育生态的改变，为高等教育创新人才的培养提供全面、有力支持。从元宇宙赋能高等教育的基本特征与技术架构来看，元宇宙具有以下四个方面的巨大教育价值。

（一）提升学习专注力，助推教学目标高效达成

元宇宙通过感知沉浸、动态建模等技术聚合，创设高等教育的具身性场域，构建身体在场的认知沉浸，能够有效提升大学生学习专注力，从而助推教学目标高效达成。

根据梅洛·庞蒂（Maurice Merleau-Ponty）的具身认知理论，人的认知是具身化的，认知、身体和环境相互作用、彼此联系[9]。因而，当学习者的认知、身体与环境三者进行有效互动时，学习效果最好[10]。元宇宙基于扩展现实技术提供沉浸式体验，创设具身性强、感官刺激多样的学习情境，打破离身性壁垒，支持学习者具身投入，将为学习者带来丰富多元的学习体验，可以大大提升大学生的存在感、临场感，使身临其境般的学习成为可能，有效增强大学生学习专注力。有研究指出，沉浸式虚拟环境对受教育者的“心流”（Flow）体验能够产生积极的影响，而这种积极影响便源自虚拟现实等技术所带来的强大的临场感和交互性[11]。另有研究人员利用Roblox构建“教室”“校园”“图书馆”等各类沉浸式学习场景以验证学生的沉浸式学习体验，发现学习者的交互感、沉浸感和认知均得到提升，学习效用明显增强[3]（P23-31）。

（二）挖掘自主创造性，助力创新教育的有效落实

元宇宙开放多元的规则衍生出多样的教育活动形式，能够挖掘学生的自主创造性，有利于培养大学生的想象力、创造力和实践能力，助力大学创新教育的有效落实。

创新教育重在创新思维和创新实践能力培养。长期存在的“应试教育”“标准化教育”与创新教育背道而驰，不利于培养大学生的创新思维和实践能力。杨斌曾经指出，元宇宙最重要的教育价值就体现在可以为学习者提供实现“想象与创造”的空间[1]。一方面，在元宇宙基于数字孪生技术生成的现实世界的镜像所设置的教育场景中，大学生可以利用元宇宙里海量的教育资源条件和各种技术工具，把自己的想象清晰化和具体化，进而变成具体有形的产品[6]（P16-26），实现独立的、个性化的创造。另一方面，元宇宙可以利用扩展现实、数字孪生等技术复刻不同场景，为学习者构建高度逼真的实践情境，支持大学生基于现实的人机交互方式具身参与虚拟实践，能够更好地满足大学生实践需求，强化大学生实践能力的培养。元宇宙将打破“知”和“行”之间的边界，实现从理论学习到实践应用的顺畅过渡，带来学习行为的巨大跃迁。过去我们是“因知而实行”，未来我们将“因行而求知”。不仅如此，在元宇宙中可以举办音乐会、组织游戏、开设大学讲座等，给大学生带来更多娱乐化、互动化、游戏化的校园个性化沉浸式活动服务；也可以在理想环境中以沉浸方式开展规模大小不同、开放程度不一的各类在线课程，大大丰富在线课程学习的内容和形式；在元宇宙支持的混合式学习、探究式学习、游戏化学习中，大学生还可以采用多种方式、多种途径完成学习任务。元宇宙催生的这些多样化教育活动形式，推动着传统教育向创新教育的转型升级。