具身视角下职业教育元宇宙的结构要素、关键技术与应用展望

摘 要 教育元宇宙并非是元宇宙技术在教育领域的垂直应用，而是元宇宙技术对教育生态的一次重构再造。元宇宙以其特有的沉浸性与具身性特征，与职业教育的具身教学需求不谋而合，并有望解决职业教育的“三高”“四难”问题。基于具身理论视角，媒介、场所和角色构成了职业教育元宇宙的结构要素，目标识别技术、人机交互模式与创作编辑系统是职业教育元宇宙所必需的关键技术。职业教育元宇宙在学习、实训与工作三种场景具有广泛的应用空间。

关键词 具身理论；职业教育；元宇宙；用户创作内容；教学模式

中图分类号 G719.2 文献标识码 A 文章编号 1008-3219（2023）28-0035-08

随着元宇宙（Metaverse）产业架构的不断完善与适用领域的逐步扩展，元宇宙的教育应用开始进入国际组织和学者的视线范围。目前，已有多款元宇宙应用能够提供高度沉浸的学习环境，如Meta公司发布的Horizon Workrooms等[1]。日本学者金松秀之等人通过在元宇宙平台“第二人生”（Second Life）中搭建虚拟教室对学生进行核安全的STEM教学，教学后的问卷也证实了该虚拟教学可以很好地实现教学目标[2]。已有的元宇宙研究多集中于元宇宙的商业前景及技术架构，其教育行业方向的研究也多聚焦在普通教育，在职业教育领域的应用较为缺乏。职业教育因其工学结合的学习方式，具有具身性的特点。然而，在实际教学中，职业教育面临着“高成本、高风险、高污染”的“三高”难题，存在技能实训不扎实的情况。目前的互联网教学普遍使用在线视频教学方式，这无法完全解决将知识转化为技能的问题，职业教育亟待寻求一种新的在线教育方式。元宇宙以其特有的沉浸性、具身性、临场感和身份建构特征[3]，与职业教育的特征不谋而合，吸引着相关学者的目光。目前，利用信息技术推动教育变革已经成为国际社会的普遍共识[4]，《中国教育现代化2035》也提出“要加快信息化时代教育变革，建设智能化校园，统筹建设一体化智能化教学、管理与服务平台”，而被称为第三次互联网革命的元宇宙正成为新一代的互联网教育形态[5]。因此，本研究从具身理论视角出发，通过媒介、场所和角色三个结构要素建构职业教育的元宇宙场景，探讨实现职业教育元宇宙的关键技术，并从学习、实训和工作三种场景展望未来可能的职业教育元宇宙应用方向。

一、具身理论视角下的职业教育

（一）职业教育的具身化特征

具身认知（Embodied Cognition）也被译为“涉身”认知，作为第二代认知科学的核心概念，其发端于20世纪80年代的哲学、心理学等领域，后逐渐被引入传播学、教育学等学科，成为一个跨学科概念。具身认知驳斥了传统认知主义的身心二元论观点，其中心原则是身心一体，即“心智是身体的心智，认知是身体的认知”[6]。具身理论强调身体在认知过程中发挥着关键作用，认知是通过身体的体验及其活动方式形成的[7]。

具身教学是具身认知理论在教育领域的重要运用，深刻影响着教学实践。相较于离身教学，具身教学更关注教师、学生、教学内容及教学环境这四个要素中的具身特性[8]。杜威“做中学”的教学指导与具身教学有着天然的亲近感。长久以来，我国职业教育受客观主义、建构主义，尤其是加涅的信息加工学习理论的影响，虽然强调“身体力行”，但是仅将学生的身体视为刺激的感受器和行为的反应器，培养的重点仍然是“颈部以上”，即心智技能的提高。具身理论的兴起为职业教育提供了一个新的视角：以身体为认知的基础，并且在教学过程中关注身体的体验、与现实世界的交互以及身体与环境的交融[9]。

（二）元宇宙：职业教育具身化的新设想

“元宇宙”一词自1992年于尼尔·斯蒂文森（Neal Stephenson）的科幻小说《雪崩》（Snow Crash）中被创造出来，就寄托着人类对于突破物理枷锁、在数字虚拟世界中生活的期望。随着5G网络、区块链、人工智能、虚拟现实等技术的发展[10]，元宇宙正一步步褪去身上的科幻想象色彩，逐渐成为可预见的现实。

元宇宙的学术概念目前仍有争论，学者从不同角度给出了各自对元宇宙的定义。杰恩斯（Jaynes）等人将元宇宙定义为一个使用通用共享的数字媒体网络的沉浸环境，通过欺骗用户的视觉感官来消除时间和空间的障碍[11]。未来加速研究基金会（Acceleration Studies Foundation，ASF）在2006年发布了元宇宙路线图，介绍了元宇宙的概念及其四种类型（增强现实、虚拟现实、镜像世界与生活记录），提出将元宇宙作为现实世界与虚拟现实的连接点或结合点的思考[12]，成为学界普遍认可的一种研究思路。胡永斌等人在元宇宙路线图的基础上，从具身认知视角对元宇宙做出了新的解读，构建出元宇宙教育的应用情景[13]。如图1所示，该情景将用户的认知、身体与环境纳入同一个框架，具有丰富的具身学习意蕴。元宇宙教育的去中心化与个性化、创造性与开放性等特征，与未来教育的改革方向高度契合，其特有的具身性与沉浸性也更加适应职业教育的需求，因此在智慧校园建设成为教育变革重点的时代背景下，元宇宙教育将成为职业教育发展的新路向[14]。

已有研究表明，教育元宇宙的具身学习属性可以产生积极的学习效果，极大提高学生的积极生态行为水平[15]。因此，如何建构出并实现适应职业教育特性的元宇宙教育场景，成为一个亟待探索的问题。

二、职业教育元宇宙的结构要素

元宇宙作为一种最新的视觉沉浸技术，其桌面式虚拟现实、沉浸式虚拟现实、扩展现实等技术已经在教学中得到了较好应用。但是“元宇宙+教育”并非只是一次新兴技术在教育领域中的机械应用，而应致力于重塑在线教育时空“共在”的新形态[16]，这将对职业教育的未来发展产生深远影响。为在职业教育领域布局元宇宙的应用研究，首先需要厘清作为职业教育场域的元宇宙是怎样的一种场景。由于每个人的角色都是在“特定时空、情景、场合和需要中实现的，而围绕个体存在的这些元素的集合就是场景”[17]。从学校教育活动的基本要素（教育者、受教育者、教育影响）出发，结合元宇宙的特征，媒介、场所、角色三者构成了职业教育元宇宙的结构要素。

（一）媒介：可穿戴设备成为身体的延伸

麦克卢汉认为“媒介即人的延伸”[18]，在元宇宙场域中，可穿戴设备是进入元宇宙的基本硬件，扮演着媒介这一角色。元宇宙是一种用户以虚拟数字人形态进入虚拟空间活动的场景[19]，用户需要借助类似于Apple Vision Pro式的头戴式显示器（Head-Mounted Displays，HMD）、穿戴式传感器等可穿戴式设备进入虚拟空间。头戴式显示器上呈现的虚拟画面与声音成为用户在元宇宙空间内视觉与听觉的延伸，并与用户所处的物理环境共同构成职业教育元宇宙学习环境。而分布在用户不同肢体部位上的传感器成为触觉的延伸，身体可以感受到场景的刺激（例如温度、疼痛），肢体动作也可以传回系统，并反馈到场景中与其他物体/用户交互。具身理论认为，身体的感觉运动过程和环境特征是完整学习过程的有机组成部分[20]，可穿戴设备构建的元宇宙场景使技术嵌入身体，通过感觉—运动系统通道获取知识经验，从而表现出具身学习的特征。

头戴式显示器根据头部的移动追踪物体位置和方向，并通过移动屏幕提供与虚拟世界相同的视图变化[21]，再配合主体所处的物理场所，构成了一个围绕在学生身体周围的教学空间。相较于当前互联网教学方式的文本及二维平面材料，元宇宙中的具身教学通过多维度的立体展示，可以更好地促进学生对知识的理解，从而提高教学效果。此外，可穿戴设备的虚拟现实技术相较于以往的桌面学习方式，可以使学习者的各个肢体部位相对自由，因此更加适合需要运动、创作以及模型理解等课程内容[22]，也就更加符合具身教学对媒介环境的要求。已有学者研发使用此种技术的舞蹈教学应用，相较于普通的视频教学，可以大幅提高学习者的内在学习动机，从而达成更好的学习效果[23]。最后，传统学习方式及普通在线学习方式，教师主要通过视觉及听觉两个感官通道开展教学，而可穿戴设备有别于传统多媒体材料的“非参与式旁观”，调动学生的触觉、视觉、听觉乃至嗅觉，实现全身心的“融入式参与”，甚至可以模糊直接经验与间接经验之间的界限，提高学习者的参与积极性，以达到具身学习强调的身心一体、心智统一原则[24]。

（二）场所：教学时空场域突破物理枷锁

在元宇宙的核心命题中，虚实融合是其外在呈现，现实世界与虚拟空间无缝连接；而时空再构则是元宇宙的内隐特征[25]。进入互联网时代，技术开始对时间和空间的存在形式进行改造。元宇宙作为互联网第三代产品，元宇宙教育不仅拥有互联网教育的“泛在”优势，更打破了时间和空间的物理限制。在元宇宙教育中，过去的教学场景出现在未来，他处的学习环境呈现在此处。时间上，元宇宙教育不仅可以像翻转课堂等教学形式一样，当下教授的课程在未来被学生学习，教学行为与学习行为在时间上分离，还可以在过去历史上的真实场景中进行教学。空间上，用户无论处于何地，都可以在元宇宙创造出来的虚拟教室中共同分享学习信息、交流互动，呈现与线下教学相似的教学环境。此外，与当前在线教育使用二维平面材料教学不同，元宇宙中的职业教育教学突破了空间维度的限制，代表用户的数字化身可以在虚拟实训场景中自由行动，与数字模组进行交互。

职业教育办学成本和难度远高于普通教育，主要在于“三高”与“四难”问题，而元宇宙教育可以通过创设虚拟教学场所来解决这一难题。为掌握课程中的专业模块，学生通常通过实训来掌握知识技能，但是对于存在风险和污染的专业，如化工等专业，元宇宙教育可以让学生在非暴露的虚拟实训场所中完成具身学习，不会对学生的安全和环境造成威胁，避免事故的发生。此外，职业教育为了与最新的生产技术接轨、培养高素质的技能人才，需要及时更新实训使用的机械设备，并多次进行实验训练。与可以重复观看的慕课类似，元宇宙教学可以在不增加教学成本的情况下，让学生在虚拟场所中重复实验操作、多次体验教学情境，以解决职业教育实训学习高成本、高消耗的问题。与现实中的职业教育不同，教育元宇宙中的教学场景还可以是现实世界中不存在的创造性场景。教师通过元宇宙系统的编辑终端搭建虚拟场景，学生则使用可穿戴设备通过肉身运动进入场景。届时，限制教学场景的将不是物理规律，而是人类的想象力。

（三）角色：师生定位转变升级课堂教学

教育的最高形式是人生观、世界观与价值观的形成，教育对人的培养不应仅是“为利而为”，更是要在心灵秩序上有所指引[26]。元宇宙备受期待的特征之一是其去中心化的组织方式，体现在课堂教学中则是师生角色定位的转变。去中心化的组织方式意味着课堂不再只有一个管理中心，每个用户都可以参与到课堂建设中，并由区块链技术留存每一次个体贡献，实现课堂的共享共治。在传统的班级授课教学中，教师占据主导地位，在课堂中扮演着知识权威的角色。虽然众多学者和一线教师尝试通过转变课堂组织形式来改变这一现状，但在教学实际中收效甚微。而在元宇宙世界中教学，用户将拥有更多的自主性，以“平权式”的个体参与到课堂教学的过程中，从而消解师生之间主客体的对立立场，构建一种平等的师生关系。在这样的教学场景中，教师的身份类似于活动课程中的角色定位，以引导者的身份促进学生掌握正确的学习方式；学生将从课程的被动接受者转变为课堂教学的主体，从客场转变为主场身份，向着个性化的方向发展。

传统的教育观念受经验主义影响，将教育教学视为知识的机械传递过程，知识是“客观”存在的事实，与学生的“主观”意识无关。在这种“离身”的教学观念下，学生对知识的掌握仅停留在死记硬背的水平。进入元宇宙时代的职业教育，课堂教学更注重学生的身体经验，通过身体的结构以及感觉—运动系统建构属于学生自己的知识内容，学生的学习经验成为课堂的中心。此外，与班级授课制下统一进度和教学内容的课堂不同，元宇宙教育关注学生的学习感受，注重学生的情绪体验，个体可以根据自身的学习需要选择定制化的课程内容与教学方式，教学进度也可以由个体自行把控，营造一种沉浸式自我感知的学习氛围。值得注意的是，元宇宙作为一种广域的互联网产品，通过接入系统将全世界的教师、技术人员和企业家汇聚到一起，破除“唯教师”的困境[27]，打破教材与现实的藩篱，为学生展示真实的技术要领和工作场景，提供丰富多元的具身教学内容。在这样的教育场景中，教师不仅需要提高自身的数字素养，承担在元宇宙系统中编制课程内容的工作，更需要改变对自身的角色定位，从单纯的知识传播者转变为教学流程的制订者、问题教学的设计者以及问题解决的引导者。