学习元宇宙之内涵、机理、架构与应用研究——兼及虚拟化身的学习促进效果

进入万物互联时代,学习必然是多维度、具身式、智能化的过程,数字化全域感知的交互式环境,正有力地促进着学习者高阶思维的发展。学习元宇宙(Metaverse for learning)是在元宇宙虚实融合一体化理念之基础上,面向学习者所营造的、多技术集成的沉浸式学习环境。学习元宇宙聚焦学习主体,关注在元宇宙场域中沉浸式环境的设计、交互式学习方式呈现和学习效果的评价,其研究主要在“环境”“方式”“效果”三方面展开。学习元宇宙的机理体现在“共同在场”“心流状态”“虚拟化身”,其主要特点在于学习过程的沉浸性、化身性、特殊性;同时,学习元宇宙具有“技术端、应用端、分析端”三端六层架构。为验证学习元宇宙中虚拟化身的学习成效,基于Minecraft和Roblox两种学习元宇宙形态,对67名被试者在体验三类拟真场景中的数据进行采集与分析,得到了在不同环境中“共同在场”“心流状态”“虚拟化身”三项体现学习元宇宙机理的指标表现。进而,引入心理生理分析技术,对学习者的心电数据(ECG)进行测试,发现在学习元宇宙中的“虚拟化身”能表征出促进学习效果的生理证据。研究结果表明:两种学习元宇宙形态对学习成效都有较好的表现。这为未来虚拟学习场景中的数字化身、虚拟人学习状态分析的设计与教学开展,提供了一定的理论依据与借鉴价值。     

泛在学习环境下大学生深度学习场域建构研究

泛在学习环境以普适技术和无处不在的环境支撑,实现随时随地随心学习,极大地改变学生的学习方式,但碎片化、非线性化以及去中心化等特点也导致深度学习目标偏移,浅层学习泛滥。文章拟回应泛在学习环境下的深层学习这一时代诉求,对学习者深度学习空间进行场域解释。从泛在学习环境下大学生深度学习场域的建构基础与方法论分析给出生态系统场域解释,继而对生态系统中的场域支撑和保障追求进行详细探讨:以开放性问题促使学习有效发生,以个性化资源重建营造探索空间,以对话为特征开展实质交互,以元认知评价疏通探索之路,以深度示范为场域建构的重要保障,最终为实现沉浸式深度学习而不懈追求。     

在元宇宙中开展沉浸式学习：基于5G+AR的沉浸式学习特征、范式与实践

沉浸式学习的发展离不开前沿技术的推动,而代表沉浸式技术新阶段的元宇宙可以为其注入新动力。5G和AR作为元宇宙的关键技术,赋予了沉浸式学习崭新的特征：5G与AR的珠联璧合是保障沉浸式体验的关键,AR为沉浸式学习带来“心——身——境”一体的学习体验,5G为沉浸式学习带来更广阔的发展空间。5G和AR的应用实践推动沉浸式学习不断发展,ChalkTalk增强学习体验,Engineering Space AR 3S支持共享协作,Azoomee AR联通历史与现实。当前和未来,在元宇宙的赋能下,5G和AR的共生拓展了连接的范围和用户体验的边界,为沉浸式学习带来巨大机遇,但仍需切实解决好成本、师资和安全等棘手的问题。     

境身合一:沉浸式体验的内涵建构、实现机制与教育应用--兼论AI+沉浸式学习的新场域

伴随着移动互联网+、扩展现实(XR)、泛在智能、大数据、5G、全息与传感等新技术的飞速发展,极大地赋能了人类的学习、工作与生活方式,沉浸式体验已越来越受到重视与应用。尤其在教育领域,沉浸式体验所具有的无边界、交互性、愉悦性、具身性等特征,创造出了更优质的学习空间,学习者可进行各种模拟体验,为其主动投入学习、提升认知、培养移情与关联能力等提供可能。沉浸式体验是由技术、内容、交互三大机制相互作用所共同构成“境身合一”般的场景与感官感受。这种境身合一的沉浸式学习体验,不仅可应用于认知领域、动作技能领域与情感领域的教与学;也可用于培养学习者的创新性思维和想象力,还可从游戏化智慧学习、XR+CPS仿真实验室、泛在协作学习场域、全域学习生态链、沉浸式群体探究学习和高自由度生成叙事学习空间等方面,进一步赋能AI+沉浸式学习新场域。     

基于沉浸式学习环境的隐形性评估：机理、框架与应用

随着智能技术与教育的融合，通过有效的评估方式促进学生素养提升成为当前研究的核心。沉浸式学习环境以其认知性、关联性和情境性催生出未来学习的新场域，为智能时代学生核心素养的评估提供了新方向。针对当前隐形性评估存在的缺乏对过程性数据的采集与分析且评估结果效度较低等问题，研究采用文献分析法将沉浸式学习环境的典型特征与隐形性评估中“以证据为中心的设计”相弥合，深入探究两者相契合的机理以论证隐形性评估嵌入沉浸式学习环境的可行性。通过确定培养目标、建立能力模型，选择沉浸环境、设计任务模型，搜集过程数据、关联证据模型，学习动态反馈、实时精准推送等不同环节的迭代优化构建沉浸式学习环境隐形性评估实施框架。最后，通过虚拟游戏《死亡蜜蜂》案例分析，展现了实施框架的应用方式，并验证了其具有良好的可操作性和有效性。     

场域情境下高中英语沉浸式教学探究

结合实例,探究场域情境下的高中英语沉浸式教学策略,即构建有趣情境,优化学生的阅读体验;塑造听说情境,点燃学生的表达欲望;打造写作情境,完善学生的综合素质。认为教师应系统规划教学思路,合理构建教学方案,充分利用教学资源,通过优化场域情境打造沉浸式英语学习体验环境,为学生塑造出真实、有趣的学习感官体验,从而优化其学习质量。     

元宇宙理念下的沉浸式第三代在线教育模型研究

相对于面授教育,在线教育普遍存在学习驱动力不足、学习投入度不够等状况。随着元宇宙理念的提出,第三代沉浸式互联网、VR/AR、5G等支撑技术也逐步成熟。由于新冠肺炎疫情防控的常态化,许多教学和培训转移到网上进行,表现出对优秀在线教育的迫切需求,元宇宙理念下的沉浸式在线教育成为重要的发展方向。文章从相关的环境学习理论和体验学习理论出发,研究了元宇宙中真实世界与虚拟世界的关系,构建了沉浸式第三代在线教育模型,提出了相应行动研究的路线图,并在智慧师训中设计虚实环境结合的沉浸式情境教学项目,进一步拓展该教学模式的优势和应用前景。     

元宇宙赋能终身教育之探究

元宇宙是集合了人类多项智能技术,同时融入感官沉浸体验的互联网应用和社会形态。元宇宙赋能终身教育,可以在虚拟世界中构建教学场域,让师生获得沉浸式教与学体验,提升教学效果。元宇宙赋能终身教育面临着时代变革的挑战,分析其问题成因并提出解决对策,有助于构建更加完善的终身教育元宇宙体系,打造更科学的超媒体时代新型教学环境,推进我国终身教育事业的发展。     

沉浸式学习背景下虚拟现实技术的教育应用

无论是基于项目的学习、基于问题探究式的学习还是基于能力的学习,这些教学法的最终目的都是为学生创造更具实际操作性、更接近真实世界的沉浸式学习体验的环境。使用虚拟现实技术开展沉浸式学习正日益引起人们的重视,虚拟现实允许学习者与虚拟世界进行交互,支持将传统课堂教学和在线学习结合起来,为学生的学习提供了更多体验的机会,使抽象的学习更为具体可观。虚拟现实为建构主义学习环境提供了重要的技术支持,为学习者获得真实的学习体验提供了条件,促使向以学生为中心教育观的转变,有助于提升学习动机,提升学生的参与感和存在感。此外,虚拟现实为协作学习和共享也提供了条件和可能。虚拟现实技术在教育应用中虽然面临一些挑战,但作为沉浸式学习的有效途径之一,在教育中的应用和推广依然值得重视和推荐。     

教育元宇宙中虚拟现实技术的创新应用——蒂尔堡大学元宇宙虚拟现实教学的经验与启示

教育元宇宙是元宇宙技术发展下未来教育的新形态,借鉴蒂尔堡大学元宇宙虚拟现实教学的经验对我国教育元宇宙的发展具有重要意义。蒂尔堡大学秉持好奇、关怀、联结和勇敢四大核心价值观,追求创新卓越、坚持以人为本、促进协同合作、鼓励批判独立,为虚拟现实教学提供了指导思想。在虚拟现实技术和学习分析技术的赋能下,蒂尔堡大学建设DAF技术实验室以实现教学创新,开发Justin Beaver VR应用程序以唤起同理心,设计VR神经解剖课程以支持沉浸式协作学习,为元宇宙中的虚拟现实教学提供了示范。参考蒂尔堡大学的经验,可从坚持“为学习而设计”、助推评价范式变革、落实教育公平和整体推动教育数字化转型等方面寻求突破,以推动我国教育元宇宙中的技术应用和教学创新。     

教育元宇宙促进沉浸式学习的潜在领域、主要障碍与驱动技术

聚焦元宇宙的核心技术和学习理论，沉浸式学习研究网络(iLRN)发布《扩展现实与沉浸学习发展报告》。该报告采用德尔菲法，确定了教育元宇宙促进学习的七个潜在领域：促进真实学习体验、激发创新创造能力、在学习中融合沉浸式叙事、在STEM中整合沉浸学习、利用社交虚拟现实平台促进协作、创设沉浸式混合现实学习空间与实验室及开发未来劳动者的能力，探讨了组织机构和用户采用中访问、经济、互操作性、教师培训、教育内容、基础设施等六大障碍，并转向促进未来教育，提出XR资源、触觉反馈和感官接口、体积捕捉和动作传感、游戏、人工智能、基于循证的XR学习设计等六项驱动技术。基于此，赋能教育教学创新、构建具身学习环境、拓宽可使用工具集、深化技术融合应用、践行道德伦理规范对未来教育发展至关重要。     

沉浸式外语教学对中国外语教学的启示

在国际化的今天,外语教育极为重要,尤其在中国,在极度缺乏语言环境的当下,更是尤为重要。沉浸式外语教学在构建语言环境方面无极是最重要且无可取代的。在外语教学中没有良好的语言环境对外语教学极为困难,所以必须高度重视语言环境,为学习者培养良好的语感,并将其内化为学习者的语言能力。良好的语言环境,沉浸式的外语教学,一直是中国教育一直努力追求的方向之一。     

元宇宙场域下职业体验模式研究

元宇宙开启了新的教育形态,为职业启蒙教育教学实践提供了新思路和新方法。本研究从元宇宙与虚拟数字人的内涵与特征出发,结合职业体验的生成过程和心理机制,提出元宇宙场域下职业体验场景的关键构成要素,总结出该场景的三大核心特征：职业场景的沉浸式建构、体验活动的智能化导引和多维数据的持续性生成。将元宇宙场域下职业体验模式划分为环境感知、活动体验、效果评估与价值判断三个阶段,分别对应职业场景生成、职业体验过程和学生自我评价。最后提出回归现实世界、加强学科融合、推进共建共享等建议,以应对可能存在的学习者自我认知、职业体验兴趣、资源建设门槛等方面的挑战。     

基于WWW的自主学习环境的构建策略

主要从如何构建一个基于WWW的适合远程学习者的、有效的自主学习环境的角度,讨论了学习者认知模型的构建、学习资源库的构建与优化、智能代理的应用、支持服务与动态监控的集成,作为基于WWW的自主学习环境的构建策略,并给出了基于WWW的自主学习环境的构建模型,作为e线远程教育服务提供者的参考框架.     

论基于WebX.0的网络学习环境设计

WebX.0正由连接信息的简单网页发展为连接人类智慧的愈加复杂和智能的元网络（Meta Web）,这对传统的由“教”的一方驱动的网络学习环境设计提出了挑战.对环境整体而言,环境形成良性生态循环有利于维持其可持续发展;对学习者而言,当学习者面对多种网络组成的复杂的、具有高度不确定性的学习环境时,根据自身的需求构建个人学习环境（Personal Learning Environment,PIE）是促进其学习的最有效方式.因此,WebX.0时代的网络学习环境设计应当以创设网络学习生态和利于学习者构建PLE为目标,以学习者的需求为起点,提高“以学习者为中心”、“标准化”、“一体化”、“开放化”的程度,以更好地促进学习者在复杂网络学习环境中通过构建PLE进行的有效学习.     

具身认知视角下沉浸式学习的发生机制探析

在推进教育现代化进程中,人的因素具有举足轻重的地位。要实现人的成长,学习的意义非凡。受到主观因素与客观因素的影响,个体在学习过程中存在着阻抗现象,表现为“非学习”状态。具身认知强调学习者的心智、身体、大脑与环境四位一体,在具身认知视角观照下,沉浸式学习的主体表现出身心合一、自我导向、自得其乐、知情相契、最优体验等特征。产生学习意愿,炼制合宜之知,设计任务活动,创设达化之境,提供沉浸式学习范例,五个方面综合作用有助于沉浸式学习的发生,从而促使越来越多的学习主体由终身学习发展为终身热爱学习进而实现终身成长,为建设学习强国提供人的要素支撑。     

沉浸式环境下学习评估研究综述

目前,沉浸式环境因能够促进更好、更深入的学习而被广泛应用于教学中,但对基于沉浸式环境的学习评估研究尚未有统一定论,且缺乏完善的基于沉浸式环境的学习评估模型。为此,针对当前基于沉浸式环境的学习评估研究,采用文献研究法对其进行系统梳理,为进一步建立与完善基于沉浸式环境的学习评估模型提供借鉴。     

面向智慧教育的学习环境计算框架

学习者跨场域学习的趋向,要求场域割裂的被动教育服务转变为情境联通的主动学习支持服务。然而,当前学习环境的技术生态尚不具备应对复杂学习情境的个性化服务能力。如何将学习环境中的各种智能化服务在智能与知识层面无缝协同,构建一个开放互联的学习环境,已成为智慧教育的重要研究议题。学习环境计算是解决学习环境设计、评价与优化的基础,也是面向智慧教育的基本计算问题之一。面向智慧教育的学习环境计算框架,在学习情境模型、智慧学习环境功能模型的基础上,通过学习环境计算赋能智慧学习环境,并基于典型学习情境实现智慧学习环境的技术及资源部署,支持从规模化教育向数据驱动、情境化、个性化的智慧教育生态转变。其核心功能可分为三大部分：学习情境的表征与建模、教学策略的生成与推荐以及学习绩效的分析与评测。教学实验是学习环境演化的基础。基于教学实验的学习环境计算演化模型,通过基于教学实验的教学策略验证和基于自学习算法的教学策略库增强,可以实现对真实多场景学习环境的优化。目前基于学习环境计算框架构建的“教学管评测”相关应用已累计服务数亿人次,已应用到个人自学、协作学习、课堂听讲等学习情境中,并已开展面向动机激发与行为干预的学习...     

学习者特征对沉浸式虚拟游戏学习体验和学习成效的影响

虚拟现实技术支持的沉浸式虚拟游戏可以提升学习者的学习体验和学习成效,而工业4.0时代的高校需要基于学习者特征培养人才的核心能力。在此背景下,文章通过对比实验,探讨了学习者特征对沉浸式虚拟游戏学习体验和学习成效的影响,结果发现:学习者的人格特征对沉浸式虚拟游戏学习体验具有显著影响,而沉浸倾向对沉浸式虚拟游戏学习体验中的沉浸感、心流具有显著影响,但对代入感的影响不明显;学习者特征对学习兴趣激发的影响不明显,但在一定时间内对学习成绩具有显著影响。文章的研究可为高校数字化转型和个性化教学模式设计提供理论指导,并对科学评价沉浸式虚拟游戏的学习成效具有重要的实践价值。     

虚拟现实沉浸式学习中的人机交互技术研究——以K12物理实验教学为例

传统物理实验教学存在实验器材受限、教学内容枯燥、学生参与度不足等困境。基于虚拟现实技术（以下简称VR）的沉浸式学习以学生为主体,提供沉浸式、交互性及可复用性的学习体验,可以很好地突破当前传统实验教学的瓶颈。针对当前虚拟学习环境中较为普遍的临场感缺乏和交互体验受限等问题,研究重点关注沉浸式学习中人机交互技术应用和学习者的力/触觉体验对实验学习效果的影响。将VR交互技术中的力反馈引入K12物理实验教学场景设计中,通过准实验评估力反馈在沉浸式学习中的应用效果。结果显示,在VR沉浸式学习中,使用力反馈技术可以显著提高学习者的真实感和交互效率,但对知识增益没有产生显著性影响。通过研究,为深入探索沉浸式学习中的人机交互设计、力反馈在科学教育等教学场景的应用及发展适宜性策略等提供借鉴。