教育行业：元宇宙支撑的教师发展场景

元宇宙支撑的教师发展场景 西南大学教育学部刘革平 liugp@swu.edu.cn 一、元宇宙的特征 二、元宇宙作用于教育的机理 三、新技术条件下的教师专业发展需求四、基于元宇宙的教师发展场景 1 元宇宙的特征 元宇宙是利用成熟的数字技术来构建的既基于又独立于现实世界的“数字孪生”世界，既包括现实世界的数字化复制品，又含有虚拟世界的自主创造物。 1.现实融合 元宇宙的基本特征：融合 虚实联动 通过改变虚拟世界来改造真实世界 虚实融合 打破虚拟世界与现实世界的界限，将虚拟世界 与真实世界融合 全息仿真 使得虚拟世界无限接近与真实世界，用户能够 做出自然反应 全息构建 构建出整个虚拟世界的几何模型，并在终端设 备上加以显示 虚实呈现的四个层次 “去中心化”和智能技术是其根基 元宇宙是一个极致开放、自由、复杂与巨大的综合系统，没有任何提前写好的剧情。是由不同类型建设者基于智能技术共同构建的超大型数字应用生态。 人工智能、数字孪生 内容生产 5G、6G 网络 环境 认证机制 区块链 虚实界面 数据 处理 扩展现实、机器人 、脑机接口 人工智能、云计算 2.“ 3.线上线下一体化 线上线下 一体化 元宇宙中，每个用户都通过唯一的元宇宙身份标识产生具有现实感的真实社会交往关系。用户可以随时随地进入到元宇宙进行学习、工作、生活等社会活动。在此过程中，用户的虚拟身份或集体角色在线上与线下的转换过程中保持全面与完整。 其次，思维的表象化能够让用户专注与沉浸于自身的思考过程中，规避因多媒体技术为代表呈现的“中介”信息而造成用户专注度、反思能力与逻辑能力弱化的问题。 自由 全能 可见即可 感知 可想即可 尝试 首先，用户在元宇宙中能够通过相应操作将自己的思维即时转化为具体有形的产品，使抽象复杂思维有效地实现清晰化与具体化。 4. 2 元宇宙 作用于教育的机理 构成要素 复合资源 智能 真实镜像 数据聚合 意象活动 全人 工虚拟造物具 知识生长评 价 发现构想 知识习得 穿戴设备 深知学习场域 构造环境信息环境 智慧学习 动态服务 虚实联通生慧 评价知识抉择 参与 知识 创造 “人”-共生-“机” 智能进化 场所感 价值观念 创造归纳 具身感心理环境文化环境 学 人际交往 精 组成结构 习临场感 伙伴 认同感 秩序规范准教 人机协同学 工具思维 实践 层次 智慧 基础 层次 品质 层次 价值思维 意义思维 网络环境 资源生产 大数据处理 认证机制 交互界面 5G/6G 人工智能 数字孪生 人工智能 云计算 区块链 体感交互…… 脑机接口 教学类群 具身学习 技术统摄 （一） 虚实融合的教育环境元宇宙赋能的教育环境一方面是基于现实世界的逼真模拟，另一方面是超越现实的自主创造，促使虚拟与现实的全面交织与深度融合。 线上教育与线下教育的 相得益彰 深度融合 线上教育与 线下教育的 一体化关系 （一） 个人-社会的教育环境元宇宙拓宽了当前教育环境，沉浸式虚拟环境能为教育提供社会化的场域与关系，使个人-社会互动的教育环境成为主流学习环境。 变革与思考 应用导向 问题的发现解决 思维导向 知识的真正掌握 能力导向 迎接未来的学习 （一） 开放创造的教育环境元宇宙赋予教育开放创造的环境，能够超越与解放学习者在现实世界中受到的限制，学习者可以在元宇宙中进行场景、制品甚至是想法的编辑与创造，变革创新教育与创新思维的培养模式。 超越现实的时空限制自由开放的创新创造创意想法的即时实现 （一） 数据跟随的教育环境现实世界的用户将在元宇宙中拥有ID身份，并对其负责；因此用户在元宇宙中的一切活动都将通过大数据、区块链等进行数据跟随与记录。 数据驱动数据融通 学分银行 数据中台 用户个 人数据 学习数据 生理数据 教学数据 活动 数据 基于元宇宙数据的精准决策 源 （二） 沉浸式教育资源 沉浸式学习体验 理性主导的初步参与情感介入的全神贯注忘我交互的完全沉浸 （E.Brown，2004） 元宇宙能够提供沉浸式教育资源让学习者产生沉浸式学习体验，学习 者逐步从初步参与到具身体验，最终完全沉浸于资源交互中，从而达到忘我的境界，同时注重资源的情境性和具身性。 源 （二） 教育元宇宙能够提供多模态环境，以让学习者感受多模态资源 触觉模态 听觉模态 多模态 资源 虚拟现实CAVE系统—多模态环境 视觉模态嗅觉模态 源 （二） 教育资源的多方参与和共享 教育元宇宙的开放编辑、泛在性以及用户的自由进入，可以实现教育资源的多方参与和共建共享，共同为学习者打造沉浸式的教育资源。 学习者教师 资源 其他…教育 企业 教育管理人员 政府 教育资源建设的参与角色 动 自由开放环境 海量丰富资源 （三） 数据分析处理 智适应推荐 环境 教育元宇宙 技术 资源 （个性化学习要素） 教育元宇宙提供的智慧教育环境、丰富资源形式、智能技术集合能够满足个性化学习活动的要素，让学习者能够依据自身的学习与认知风格实现自主学习与个性化学习。 动 （三） 描摹学习画像教育元宇宙智慧学习环境将实现对于学习者绩效、生理、行为、情感等的综合动态描摹，进而呈现出学习者的学习画像，以为学习 者的个性化学习提供基础。 画像生成 （肖君，2019） 场景预设 场景识别 教育元宇宙场景 场景共同编辑 个性化学习 有效的干预 教育元宇宙场景应用 动态教学场域 动 （三） 塑造学习场景元宇宙智慧学习环境将实现对于学习场景的预设、识别与共同编辑，以实现教师的差异化教学与学生的个性化学习、场景的优化与教学过程的有效干预以及最优化的动态教学场域。 动 支撑探究活动教育元宇宙能够提供探究工具、呈现有关线索，在经历一个发现的过程后，学习者自己得出结论或找到问题的答案。实现深度探究学习。 （三） “电磁感应”探究活动 （四） 元宇宙以大数据处理、区块链等技术作为在线学习环境构建基石，借助该类技术独有的采集预处理、时间戳、共识协议等功能破解教育数据采集难、不全面、不连续等问题，实现元宇宙中的全面性、综合性、发展性的智能教学评价。 评价主 体多元 评价维 度多样 过程性 评价 真实性性评价 精准化 评价 （四） 过程性评价元宇宙中借助大数据处理、区块链技术的分布式结构和拓展功能，从大量教育数据中生成学生的过程性评价。 课前 基础教育 学校 课中 高等教育 家庭 课后 终身教育 社会 （上超望，2018） 教育元宇宙过程性评价类型 真实性评价借助虚拟现实技术模拟真实世界的学习任务，学习者通过完成任务掌握知识与技能，根据学习者在虚拟空间做任 务的过程和结果进行真实性评价，从而对学习者在学习过程中遇到的问题和阻碍有更精确地判断。 （四） 虚拟现实支持的真实性操作 虚拟现实支持的问题解决 （四） 精准化 精准化评价通过对教育大数据的长期存储和真实记录建立学习者的数字孪生学习画像，在德智体美劳各方面进行个性评价，同时可根据当前学习状况和过往记录，及时评估并预测学习者状态，以判断是否需要教学干预。 大数据数字画像过程性记录多元化 （五） “双减”既要减轻学生课堂之内的作业负担，又要减轻学生课堂之外的学科培训负担。教育元宇宙以其开放共享的环境、丰富的资源、支持个性化的学习活动等优势，将大力推动“双减”政策的落实。 建 （五） 教学服务理念创新：以学习者需求为导向的教学服务创新理念指导促进元宇宙 教学服务的产品、设施、制度创新。 教学服务场景和模式创新：教学服务场景通过元宇宙由学校扩展至所有生活场景，由教师与学生为服务主体转为多主体，服务时间转为全时段。 教学服务技术创新：通过智能技术为教学服务提供内在支撑实现智慧化革新。 3 新技术条件下的教师专业发展需求 联合国教科文组织（UNESCO）2021年发布的报告《共同重新构想我们的未来：一种新的教育社会契约》中特别提到：“教师必须在新教育社会契约中处于中心地位，其价值必须被重新评估和重新想象，从而激发新的知识，带来教育和社会变革。” •中国政府高度重视教师培训 •“国培计划”已累计投入200亿元 •参训教师超过1800万人次 •有力保障了基础教育教师专业发展与能力提升 •新时期更加注重内涵发展、全面提质增效 •教师培训资源渠道单一、质量参差不齐 •面授模式为主、线上线下混合模式认可度低 •培训管理手段落后、数字化循证管理模式缺失 ----任友群,冯晓英,何春（2022） 4 基于元宇宙的教师发展场景 1.模拟教学试讲场景 2.提高适应教学场景 3.演练课堂管理场景 4.促进教学互动场景 5.增进移情能力场景 6.支持教学反思场景 元宇宙微格教学环境 参与人进场 试讲人授课 点评与讨论 •语言训练：元宇宙可增加教师对课堂“真实性”的了解，提供了教师课堂提问以及与学习者对话的语境。 •编码分析：基于元宇宙模拟教学系统，利用编码分析职前/青年教师的观念演进，提炼实践感知、教学领悟、学习迁移、增强信心。 •虚拟导师：在元宇宙中建立系统化的虚拟导师网络，促进骨干教师对职前/青年教师的指导、密切合作。 为教师提供与能力匹配的模拟场景，让教师按照自身节奏进行训练： •在虚拟现实环境中设立不同性格的虚拟学习者，引导教师融合不同策略进行模拟课堂管理，同时观察虚拟学习者的表现并及时调整干预方式，可以让教师更加有效地使用管理技能。 •在虚拟学习环境中采用一对一指导范式，骨干教师控制培训任务， 提供同步和异步的反馈，可以有效提高职前教师、青年教师掌握课堂管理能力的效率。 课前 互动 互动 互动 专家元宇宙课中 课后互动 认知移情理解他人感受的能力 移情 情感移情分享他人感受的能力 元宇宙环境： 教师与虚拟角色身处同一空间中，通过近距离观察与互动，感受虚拟角色的情绪状态，从而激发“移情”。 ----张琪等，2022 描述 行动感受 计划 元宇宙 重现情境 总结评价广度 分析深度 谢谢！