基于元宇宙的在线教育教学应用与挑战

　　摘要：元宇宙是映射现实世界的在线虚拟世界，其与在线教育教学领域的结合更具潜力，是破解当前在线教育教学存在问题的有效手段。首先采用文献法分析了基于元宇宙的在线教育教学的内涵与特征，然后讨论了传统在线教育教学存在的问题及基于元宇宙的在线教育教学解决上述问题的突破点，最后分析了基于元宇宙的在线教育教学面临的问题与挑战，并提出解决问题的方法与建议。

　　关键词：元宇宙;元宇宙+教育;在线教育教学;

　　Abstract：Meta universe is an online virtual world that reflects the real world. Its combination with the field of online education and teaching has more potential. It is an effective means to solve the problems existing in current online education and teaching. Firstly, this paper uses the literature method to analyze the connotation and characteristics of online education and teaching based on meta universe, then discusses the problems existing in traditional online education and teaching and the breakthrough point of online education and teaching based on meta universe to solve the above problems, finally analyzes the problems and challenges faced by online education and teaching based on meta universe, and puts forward the methods and suggestions to solve the problems.

　　Keyword：meta universe; meta universe+education; online education and teaching;

　　一、引言

　　突如其来的疫情加速了线上教育教学的常态化进程，迫使大规模、集中式、全覆盖的在线教学安排成为常态。常态化大规模的在线教学实践突破了传统教学时空限制，厚植了互动教学方式发展土壤，扩展了互动时间与空间的边界，降低了学生参与互动的心理压力，创造了新的互动共同体，不仅重塑了传统教学内容、重构了传统教学结构、再造了传统教学流程和创新传统教学方法，[1]而且革新了传统教学的组织模式和服务模式，对疫情期间学生“停课不停学”、教师“停课不停教”起到了重要的支撑作用，在避免了一场停课又停学的教育灾难的同时，也在一定程度上促进了教育资源的共享和共用。然而在线教学活动在取得成绩的同时，也暴露出一些无法回避的问题。

　　5G/6G、AI(人工智能)、3D、VR(虚拟现实)、AR(增强现实)、XR(扩展现实)、区块链、数字孪生、脑机接口等技术的不断突破催化了元宇宙(Metaverse)的火爆发展，使其经过多年沉寂后再次成为人们关注的焦点。近年来，以AI、AR、VR、5G/6G为代表的新兴技术引领了未来在线教育教学的新方向，元宇宙作为下一代互联网技术的“集大成者”,为学习者提供了一个智能化、虚拟化在线学习环境，破除了传统在线教育教学时空分离的阻碍，再现了教与学的时空融合，产生了超越时空的新型“虚实共在”模式。[2]与此同时，它又挣脱了“以教师为中心”的桎梏，冲破了线下教育教学时空禁锢的屏障，转变了线下教育教学中师生地位“失衡”的状态。虚实共在模式的产生和师生地位的平衡将从根本上变革传统的教学结构，构建优于现实空间的智慧学习空间，形成优于传统线上或线下教育教学的新型教学组织形式和教学模式，为传统的在线教育教学带来新的变革。综上所述，基于元宇宙的在线教育教学将重新赋能在线教育教学，为传统在线教育教学提供新的学习范式、深度沉浸的学习过程，更为多样的互动方式、更为丰富的学习资源、更加智能的教育服务与体验，为传统在线教育教学注入新的动力，为其教学模式和评价方式的变革提供可能，给学生实现个性化学习和全面发展带来契机。

　　基于此，文章首先介绍了元宇宙的内涵与特征，然后将着重探讨以下四个问题：(1)传统在线教育教学存在的问题；(2)基于元宇宙的在线教育教学解决上述问题的突破点；(3)基于元宇宙的在线教育教学面临的问题与挑战；(4)对基于元宇宙的在线教育教学的展望与建议。

　　二、基于元宇宙的在线教育教学的内涵与特征

　　1.元宇宙的内涵

　　元宇宙概念源于科幻小说《雪崩》,此书中描述的元宇宙是一个脱胎于现实世界，又与现实世界平行、相互影响，并且始终在线的虚拟世界。对于元宇宙的概念，目前尚没有明确、权威、统一的界定，不存在统一标准，不同研究机构、百科全书和学者有着不同见解。《元宇宙发展研究报告2.0》指出，元宇宙是整合多种新技术产生的下一代互联网应用和社会形态，具有时空拓展性、人机融生性、经济增值性。[3,4]娄方园等认为，元宇宙是依托于多种信息技术生成现实世界的镜像——虚拟世界。[5]维基百科认为元宇宙是一个聚焦于社交链接的3D虚拟世界之网络。[6]陈刚和董浩宇认为，元宇宙是利用科技手段进行链接与创造的，与现实世界映射与交互的虚拟世界，具备新型社会体系的数字生活空间。[7]张夏恒和李想认为，元宇宙不止是下一代互联网，也不是互联网发展的终极模式，其更是未来人类社会生活的一个方式或场域。在元宇宙场域下，虚拟世界与物理世界相互影响，最终弱化甚至模糊了虚拟世界与现实世界的界限，将成为人类未来生活方式的长久愿景。[8]刘宏玉认为，元宇宙是被用来描述一个未来持久化和未中心化的在线三维虚拟环境。[9]刘革平认为，元宇宙是一种虚拟与现实无缝链接、深度融合的数字世界，其能够产生超越现实世界的显着价值。[10]蔡苏等认为元宇宙将为人类生存带来生存维度和人类感官维度的扩展。[11]杨新涯等认为元宇宙是为用户提供沉浸式体验并鼓励用户进行内容生产的虚拟社会。[12]华子荀和黄慕雄认为元宇宙是根据物理世界的样态而由人类创造的数字世界。[13]综上所述，元宇宙是以多种成熟信息技术构建形成的既映射于、又独立于现实世界的虚拟世界，此世界中既有现实世界的数字化复制物，也有虚拟世界的创造物。

　　2.元宇宙的特征

　　对国内外关于元宇宙特征的研究文献进行梳理，挖掘出学者对于元宇宙特征的不同见解，结果如表1所示。表1中不同学者从不同角度和多种维度对元宇宙的特征进行了分析，将分析结果进行汇总后发现，元宇宙特征包含：(1)身份唯一性，以唯一的数字身份或虚拟化身份可随时随地登录元宇宙；(2)稳定性、永续性、实时性、安全性、可创造性，元宇宙可稳定安全永久运行，且跟现实世界保持同步，用户可以持续进行创造；(3)沉浸性，具备一个持久的、模拟的和沉浸的环境；(4)交互性，必须提供深度有效交互；(5)去中心化，元宇宙以去中心化的方式运营；(6)内容多样性，元宇宙应具备丰富的资源；(7)多元性，元宇宙必须具备自由、开放、灵活、完善的规则；(8)经济体系完善，应具备完善的经济体系；(9)文明，应具备一定的文化基础；(10)软硬件基础，元宇宙应具备保证其正常运维的软硬件基础设施；(11)虚实联动，元宇宙必须能与现实相连。综合上述研究可知，大多数研究认为元宇宙的特征必须包含：(1)交互性；(2)沉浸性；(3)内容多样性；(4)去中心化；(5)化身性；(6)经济系统；(7)文明。

表1 梳理现有研究成果汇总的元宇宙特征

　　3.基于元宇宙的在线教育教学的内涵及特征

　　基于元宇宙的在线教育教学即元宇宙在在线教育教学领域的应用，可以认为是从事在线教育教学活动的元宇宙。结合上述关于元宇宙的概念，文章认为基于元宇宙的教育教学是运用多种成熟的信息技术构建形成的既映射于、又独立于现实世界的虚拟世界。此虚拟教育教学世界作为新的教育教学形态，随时随地让教师、学生、教学管理等人员通过虚拟化身沉浸于基于元宇宙的教育教学中自主地创建、参与、组织、管理教学活动，自然地响应虚实世界的教学行为，突破教学过程中物理规律和地理空间的束缚，实现信息在虚实世界的双向传递。[19]基于元宇宙的在线教育教学可通过虚实融合的教育教学环境与众多完善的技术与方法创新人才培养模式、提供多样化教育资源、构建多元化学习活动、开展智能化学习评价达成促进学习者智慧养成的目标。参考元宇宙的特征，结合教育教学领域特色，文章认为基于元宇宙的在线教育教学应具备以下特征：(1)交互性；(2)沉浸性；(3)内容多样性；(4)去中心化；(5)化身性。

　　三、传统在线教育教学存在的问题

　　1.关心、关怀缺失

　　“人无德不立，育人的根本在于立德。”教育教学不光是传授学生知识和技能，更要注重学生品德的培养，而教会学生关心、关怀是教育的重要任务之一。当前的在线教育教学，学生只能面对屏幕，相互之间缺乏面对面教学的相遇感和交流感，正如唐汉卫在《在线教学存在的伦理问题与应对策略》一文中提到，“传统在线教学实施过程中学生经常是面对冰冷的显示器或没有表情的手机界面，教师面对的是毫无生气的直播设备，两者相互关心的条件、场景、氛围等着实难以形成”,[34]关心、关怀形成条件的缺失，直接导致关心、关怀场域的形成，无法体现教育教学应有的关怀特质。

　　2.互动质量有待提升

　　在线教育教学过程教与学双方通过互动促进教育思想、理念、态度和方法互相融合，不断完善并帮助学生建构自己的知识体系，在此过程中学生通过互动更好地同化和吸收知识和观念，教师通过互动可了解学生、掌握学生的学习情况以更好地对自己的教育教学进行调整。从上述过程中不难看出，互动对于在线教育教学的重要性，互动的质量直接影响在线教育教学质量。汤书波和张媛媛对高职院校大规模在线教学的调研结果发现，当前在线教育教学存在“有效教学互动不够” 的问题，[1]究其原因，教学互动只存在教师“教”的层面，“学”的层面互动缺失，互动质量差，致使学生有效在线学习并未实质发生。周开乐等通过问卷调查发现，在线教育教学中的互动过于单一和频繁，会导致学生一定程度的疲劳，反而会影响互动效果。[36]一方面，互动缺失导致互动质量差；另一方面，互动的频繁性造成互动疲劳，两者都会一定程度上影响教学质量。加之传统在线教育教学过程中的互动容易流于形式，难以实现真正意义上的师生有效互动。比如，曾燕和黄斯欣从所在学校线上教育教学活动情况统计结果分析来看，[37]签到活动的数量远远高于抢答、测验、问卷、讨论等其他活动的数量，说明线上教育教学互动活动少，存在流于形式的情况，难以实现有效互动，难以发挥互动应有的效用。此外，教师在线上教学时，无法在第一时间注意到学生的反应，师生无法实现有效的双向即时互动， 这必然导致学生注意力的分散，影响教育效果。

　　3.未形成在线学习共同体

　　目前，在线教育教学发展越来越侧重知识建构与联通，而建立在线学习共同体是达成知识建构与联通的先决条件。在线学习共同体由学生、教师、专家、辅导者共同组成，其成员通过互联网或移动互联网相互交流与协作共同完成学习任务，达成预设的学习目标。在线学习共同体的核心目标是帮助学习者建构知识、理解知识，包括参与者、组建过程、学习任务、线上活动方式等要素，不仅能有效改善学习氛围，促进学习者各项能力提高，而且能激发学习者的积极性，促进学业水平的提升。然而，在线学习共同体的构建并未有效达成，长期以来存在 “团队无协作、成员互动无建构以及知识建构低水平”的问题。[38]

　　4.在线教学情境化不足

　　情境化教学是一种以学生为中心的教学方法，此方法依靠教师创设跟教学内容相符的情感场景和氛围，营造多种真实情境帮助学生理解教学内容，建构知识，使学生快速高效掌握所学知识。情境化教学改变了以往“单向灌输”教学方式，通过创设各种情境提高学生的参与度，增强了学生的体验感，有效调动学生学习的主动性。线上教育教学因其受制于线上教学平台和当前信息技术自身制约，只能通过文档、PPT、音视频等素材为学生提供不同场景和氛围，此种方式的教学情境化不足，导致学生临场感和参与感不佳，无法提升学生的体验感和参与度，难以调动学生学习的主动性，难以有效提升教学效果。

　　5.基于线上的实践教学很难开展

　　实践教学对于实践性较强的专业是一种很重要的教学方法，此方法必须在特定的实验环境下开展，比如实验室、试验地、实验园，借助于实验仪器设备或实验材料才能开展教学，是培养学生动手能力和创新能力的重要途径。受制于信息技术的发展，加之实验教学的特殊性，目前很难通过现有的线上教学平台开展大规模实践教学，难以完成真实课堂的实验教学任务。线上开展实践教学“如何教”“如何学”才能保质保量完成实践教学任务是在线教育教学面临的挑战和考验。

　　6.在线教育教学过程缺乏有效监控，效果难以评价

　　受制于当前技术和在线教育教学发展水平，在线教育教学平台无法进行多种互动交流活动，也无法完整记录气质类型、认知水平和学习水平等方面的个性特征和元认知能力数据、学生线上学习过程中参与学习的各种行为数据、线下完成教师布置学习任务过程中产生的跟学习效果评价相关的数据，导致教师不了解学生学习前的状况，不清楚学生参与线上教育前的学习特征，更没办法对学生学习进程进行监控和指导，无法有效判断学生的学习态度和知识掌握程度，也没办法就学生的学习效果进行科学评价。虽然部分学校建立了由学校领导、学院领导、相关职能部门负责人、教学督导委员参加的线上教学工作机构来监督线上教育教学质量，但这样的教学监督机制对于督促教师按量完成线上教学有所帮助，却无法保证按质完成教学任务，与线上教学难免不匹配，出现了学生学习效果与教师教学水平监测难的问题。[39]

　　7.在线教育教学支持服务、质量保障和认证机制不完善

　　在线教育教学支持服务是支持在线教育教学相关服务的统称，是提升在线教育教学质量和效率的关键。根据实地调研发现，大多数参与在线教育教学的师生对于提供的支持服务并不满意，究其原因，文章认为主要有四方面原因。第一，在线教育教学支持服务资源有待完善，未能提供涵盖整个学习过程的支持服务。第二，在线教育教学支持服务内容有待拓展和深化，未能满足学习者的多样化需求。第三，在线教育教学支持服务与信息技术两张皮，缺乏深度融合。第四，在线教育教学支持服务的评估与评价缺失，在线教育教学支持服务质量没办法保障。上述四点说明在线教育教学支持服务不完善，有待提升。

　　在线教育教学要想获得长远、更大发展需建立科学、统一与规范的质量保障与认证机制。在线教育教学在质量和认证机制上获得学习者的认可是实现自身可持续发展的关键。目前，在线教育教学在质量保障与认证机制方面还面临挑战，在线教育教学课程质量难以评价且缺乏保障机制。在线教育教学成果互认以高校间的合作为主，难以规模化，同样缺乏成熟的认证机制支撑。

　　四、基于元宇宙的在线教育教学的应用

　　针对当前在线教育教学存在的问题，加之基于元宇宙的在线教育教学的优势，文章将元宇宙应用于在线教育教学，打造基于元宇宙的在线教育教学智慧空间。基于元宇宙的在线教育教学具备虚拟与真实教育教学、线上与线下教育教学融合特征，创造了新的教学空间与教学模式，促进了教育教学体系和教育教学流程的变革。基于元宇宙的在线教育教学从以下六个方面解决了当前传统在线教育教学存在的问题，提升了传统在线教育教学效果，促进了学习者智慧生成。

　　1.与传统的在线教育教学相比，为情感交流创造了条件

　　传统的在线教育教学之所以会缺失关心、关怀，根本原因是屏对屏的教学模式基于视听视角，一方面缺乏现实世界真实的感官体验，另一方面缺乏与真实学习环境一致的虚拟学习环境，而基于元宇宙的在线教育教学依靠穿戴设备与AI技术可使学习者具备视觉、听觉、触觉等现实世界真实的感官体验，此外还可以依靠大数据、云计算、物联网、5G/6G、AI、3D、VR、AR、XR、区块链、云计算、数字孪生、体感交互、脑机接口等技术创建基于既赋能现实，又超越虚拟的智能在线学习环境。在此智能在线环境中，学习者可以使用意念随心所欲控制虚拟分身与其他学习者、传授者进行交互，获得与现实世界相同的感官体验，提升了学习者的情感体验，提高了智能在线环境的现场感和体验感，为实现类似于现实中的关怀创造条件。

　　2.与传统的在线教育教学相比，有效提升了互动质量

　　基于元宇宙的在线教育教学通过VR/VR/MR、全息影像技术、传感技术、脑机接口技术等人机交互技术可打造汇聚视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉等综合感官体验的多通道深度感知交互和虚实联动的教学空间，此教学空间打破了真实世界的客观局限，摆脱了物理时空的限制，在此空间中学习者可以随心所欲地与虚拟对象或真实物体开展无障碍互动，从交互方式来看，突破二维图形用户界面的限制，由“线上音视频交流为主”转变为“手势、肢体互动为主”,从互动活动类型来看，由“单场景互动活动”转变为“多场景互动活动”。互动方式和互动活动类型的转变实现了近乎自然的、丰富的、“亲身经历”式的交互，提升了线上教育教学互动质量，更好地帮助学习者建构知识、开拓视野、展现个性、活跃思维、提高技能。

　　3.与传统的在线教育教学相比，创设了具有临场感、沉浸感的教学情境

　　根据基于元宇宙的在线教育教学的突出特征分析可知，深度沉浸式体验是其突出特征之一。基于元宇宙的在线教育教学不仅能够提供与现实世界类似的丰富逼真的场景，而且能提供学习者需要的教育资源，逼真的场景加上丰富的教育资源能满足学习者个性化的体验与需求，加之学习者通过脑机接口技术获取的与现实世界相同的感官体验，使得学习者可获取深度沉浸体验，逐步从理性主导的初步参与过渡到情感介入的全神贯注，进而实现“心流”体验的完全沉浸式学习。[40]

　　与传统的在线教育教学相比，基于元宇宙的在线教育教学创设了具有临场感、沉浸感的教学情境，将彻底解决传统在线教育教学临场感和沉浸感不足的问题，极大提升学习效果。

　　4.与传统的在线教育教学相比，重塑了在线学习共同体

　　学生、教师、专家、辅导者等在线学习共同体的成员通过创建虚拟化身进入元宇宙中利用不同教育教学场所开展多场景的教育教学，此种方式的教育教学具有交互性、沉浸性、内容多样性、持久性，上述特征可方便共同体成员之间的相互协作，加强共同体成员的深层次交互，有助于提升学习者的知识建构水平，为共同体成员提供了真实的社交体验、沉浸的环境感知，以及多模态生存感受，完美解决了目前在线教育共同体存在的“团队无协作、成员互动无建构以及知识建构低水平”的问题。加之基于元宇宙的在线教育教学通过衔接虚拟空间与现实空间，消解了教育与社会的“围墙”和边界，[10]更为在线学习共同体的形成提供了便利。此外，基于教育教学的元宇宙还可以创造各类智能虚拟人来辅助各种教育教学活动，智能虚拟人的加入优化了在线学习共同体的组成，扩展了在线教育共同体内涵与应用。所以说基于元宇宙的教育教学与传统在线教育教学相比重塑了在线学习共同体，深化了在线学习共同体的合作性。

　　5.与传统的在线教育教学相比，为大规模线上实践教学提供了可能

　　基于元宇宙的在线教育教学凭借底层支撑技术和VR/AR设备可创造与真实实践教学环境无缝对接和有机融合的虚拟环境，此虚拟环境不仅高精度复原实践教学场景、教学学具及实验设备，而且覆盖多学科实践教学课程资源，教师与学生通过虚拟化身自主创建或参与虚拟教学实践，随时随地调用所需的相关实验设备与课程资源完成教学实践任务，突破了教学过程中物理规律和地理空间的束缚。基于元宇宙的在线教育教学不仅可以完成多场景普通的实践教学任务，而且可以完成现实世界中危险性非常高的实践教学，为大规模实践教学提供了真实、丰富、友好、安全的实践场所。

　　6.与传统的在线教育教学相比，实现了教学过程监控与智能评价

　　基于元宇宙的在线教育教学利用化身动作捕获技术和多种传感器，可精准采集学习者在学习过程中产生的各种类型数据，比如互动交流过程数据、肢体语言数据、周围环境数据、注意力数据、情感数据、认知状态数据、面部表情数据等多模态数据，并通过脑机接口和5G/6G网络将这些数据回传给元宇宙世界主机。元宇宙世界主机通过AI、区块链技术和大数据技术可完成对教育教学过程数据的建模和分析，可实现对整个教育教学过程的监控。此外，基于元宇宙的在线教育教学也可以采集整个学习环节的评价数据，基于客观评价数据的多元化评价方式结合AI、区块链技术、大数据技术实现了基于数据智能的全过程、多元化评价方式，此方式解决了传统教学评价不全面、不精准与不连续等问题，既能提升评价的精度，又能保证评价过程全程留痕、可以追溯、公开透明、不可伪造。

　　7.与传统的在线教育教学相比，完善并提升了教学支持服务

　　基于元宇宙的在线教育教学通过大数据、云计算、物联网、5G/6G、AI、3D、VR、AR、XR、区块链、数字孪生、体感交互、脑机接口等技术可打造虚实联动的智慧教学支持服务系统。首先，此系统可采集学习过程中的所有数据，进行全面分析后，从情感、行为和认知三个维度，对学习者进行“整体性”支持。其次，此系统可主动了解教与学的过程需求，借助虚拟人向学习者提供“全视角”“智慧型”“一站式”学习支持服务。再次，此系统可记录学习者的各种喜好，满足学习者体验式学习和场景化学习需求。从次，此系统将许多最新技术嵌入到学习支持服务中，形成了全方位、立体式学习支持服务体系。最后，此系统将学习支持服务与教育、学习、管理、评估进行了有效融合，最大化发挥了学习支持服务效能。

　　8.与传统的在线教育教学相比，完善了质量保障和认证机制

　　学习者通过身份认证后可登录元宇宙进行学习。在此期间，学习者在元宇宙中拥有独一无二的身份标识，利用此标识可以参与任何感兴趣的正式与非正式学习，掌握各种学习课程及资源不断成长。同时，元宇宙依靠人工智能技术、体感交互、脑机接口与区块链技术可全部记录学习者的学习过程、轨迹与历程，并利用人工智能与大数据技术对保存的学习过程数据进行智能分析，然后利用“知识地图”、面部表情识别、VR、AR、XR等技术手段积极开展个性化评价、形成性评价、学习技能掌握评价，最后构建学习者、学习课程与资源画像。基于元宇宙的教育教学可依托构建的用户画象和学习课程与资源画像对学习课程与资源进行多维度的评价，有助于保障教育教学质量。此外，基于元宇宙的教育教学不仅可以依托记录的学习者学习数据分析结果与学习者唯一配属实现确权，而且可对记录的学习者学习数据进行全过程追溯，有效保护学习者的学习成果和知识产权。所以，基于元宇宙的在线教育教学利用人工智能、大数据与区块链等技术在原有质量保障和认证体系的基础上，形成了新的质量保障与认证生态，创新了质量保障与认证机制，有助于推动在线教育教学的可持续发展，提升在线教育教学的含金量。

　　五、基于元宇宙的在线教育教学面临的问题与挑战

　　目前，基于元宇宙+教育的研究尚处于萌芽阶段，许多研究只是理论探讨，加之元宇宙+教育描述的未来图景过于超前，而现有的底层支撑技术尚未成熟，基于元宇宙的在线教育教学案例缺失，故基于元宇宙的在线教育教学的成熟还需走很长的一段路。

　　1.缺少顶层设计和政策规划

　　顶层设计和政策规划是基于元宇宙的在线教育教学的发展与应用的重中之重。基于元宇宙的在线教育教学的终极目标是构建平行于世界的另一个教育生态系统，此生态系统涉及教学对象、教育场景、教学环境、教学方式、教学资源、交互技术、接入终端等要素，这些要素需要制定相应的设计方案、设计规范、技术标准、政策法规来保障其有效、有序发展。因此，要实现元宇宙的教育教学的终极目标必须统一设计，制定政策规划和技术标准。顶层设计和政策规划的缺失会导致基于元宇宙的在线教育教学发展方向不明， 效率低下，教育互联网公司恶性竞争。有了顶层设计和政策规划，就会使得基于元宇宙的在线教育教学的发展与应用具备明确目标和责任，使基于元宇宙的在线教育教学的发展与应用迅速、健康且具备高水平和高层次。

　　2.底层支撑技术不够成熟

　　基于元宇宙的在线教育教学依靠整合5G/6G、AI(人工智能)、3D、VR(虚拟现实)、AR(增强现实)、XR(扩展现实)、区块链、数字孪生、脑机接口等底层支撑技术呈现虚实融合教育空间。基于元宇宙的在线教育教学面临的最大挑战仍然是技术层面的问题。目前，元宇宙底层支撑技术的研发与应用取得了一些成效，但仍存在很多问题。比如脑机技术存在数据传输率低、信号分类效果差、受认知负荷影响等问题；[42]VR技术在建模技术、开发方法、大数据处理能力、AI算法、情景感知计算能力等方面面临挑战；[43]数字孪生技术存在多行业的数字化设计水平较低、复杂工业系统和复杂装备数据价值较低、垂直领域的软件专业化水平较低，成本和收益、研究和应用间的差距短期内难以弥合等挑战。[44]

　　3.缺乏配套理论研究

　　目前，在线教育教学积累了丰富的研究理论，比如霍姆伯格“以学生为中心”的远程教育理论，“在线学习社区建设”的探究社区理论，行为主义、建构主义、联通主义理论，这些理论研究对在线教育教学实践研究有重要的指导作用。基于元宇宙的在线教育教学不仅仅是元宇宙相关技术在在线教育教学的应用，更是元宇宙相关理论和实践对在线教育教学的深化和重塑，基于元宇宙的在线教育教学要发展离不开相关理论框架的创新，目前由于元宇宙尚处在早期萌芽阶段，缺乏相关理论框架支撑，缺乏关于元宇宙的在线教育教学理论研究。开展基于元宇宙的在线教育教学理论研究，既是探究云宇宙在教育教学领域应用规律， 推动基于元宇宙的在线教育教学理论不断发展的逻辑需要， 更是解决在线教育教学现实问题的必然实践。

　　4.面临伦理风险，存在伦理隐忧

　　基于元宇宙的在线教育教学要发挥其应用效能，离不开AI与脑机接口技术的支撑。研究表明，AI与脑机接口技术存在伦理隐忧。以AI为例，在基于元宇宙的在线教育教学创造的世界中除了施教者和学习者将以虚拟人的身份参与教学活动外，外化特征的智能“虚拟人”也会参与教学活动中，在元宇宙中人与人、人与智能虚拟人的关系都发生了改变，必会引发虚拟人与虚拟人工智能的行为关系、虚拟人与虚拟人的行为关系等伦理问题。[45]此外，脑机接口技术也存在“人机关系的伦理冲突、机器操纵意识”和“伦理信任困境：读心术造成的透明人问题等伦理问题”。[46]综上所述，基于元宇宙的在线教育教学面临伦理风险，存在伦理隐忧。

　　六、基于元宇宙的在线教育教学的展望与建议

　　从目前研究分析来看，基于元宇宙的在线教育教学的确存在问题与风险，通过以下四点建议可解决。对于基于元宇宙的在线教育教学应提前布局，抓住发展机遇，克服困难，实现元宇宙与在线教育教学的深度融合。基于元宇宙的在线教育教学将会引领在线教育教学变革，创新人才培养模式、提供多样化多元化教育资源、支持多元化学习和智能评价，最终实现以现实物理世界为核心的教育元宇宙与星际文明共在的未来教育形态。[21]

　　1.重视顶层设计，统一规划布局

　　国家相关部门应加强顶层设计，统一规划布局，从战略高度制定基于元宇宙的在线教育教学发展政策法规和具体技术标准。首先，需要从国家层面统一规划布局，制定元宇宙在教育教学领域发展应用政策法规，为基于元宇宙的在线教育教学发展提供制度支持，使其朝着健康、绿色、可控的方向可持续发展。其次，需要充分发挥信息技术标准化组织的作用，协同政府部门、教育机构、教育互联网公司从行业层面制定基于元宇宙的在线教育教学技术标准，构建以“元宇宙”理念引领的在线教育教学环境标准化体系，引领元场景的落地应用。

　　2.科学推动元宇宙底层支撑技术发展

　　元宇宙底层支撑技术是构建元宇宙的基础，是开展基于元宇宙的在线教育教学的核心支撑条件。可通过以下六步科学推动元宇宙底层支撑技术高效发展。第一，从政府层面给予元宇宙底层支撑技术系统全面、协调的政策体系支撑，营造宽松、有序的发展环境。第二，不断夯实信息基础设施，加快推进基于元宇宙的在线教育教学新基建建设，为基于元宇宙的在线教育教学打好基础。第三，打造元宇宙底层支撑技术科技龙头公司，发挥带动效用，促进元宇宙底层支撑技术产业发展。第四，打造产、学、研、资协同创新链，充分发挥其效能，推动元宇宙在线教育教学产品研发与创新。第五，完善激励机制，促进元宇宙底层支撑技术成果转换。第六，完善人才引育举措，鼓励行业引进海外稀缺优秀人才，并加强本土人才的培养。

　　3.开展基于元宇宙的在线教育教学理论研究

　　基于元宇宙的在线教育教学理论创新是基于元宇宙的在线教育教学应用与实践的基础，在基于元宇宙的在线教育教学发展萌芽阶段，很有必要开展基于元宇宙的在线教育教学理论研究，在线教育教学理论的创新将会深化对基于元宇宙的在线教育教学理论的认识，促进在线教育教学跨越式发展。首先，应结合元宇宙内涵与特征开展新型教学理论研究，广泛吸取在线教育教学已有理论研究成果，研究契合基于元宇宙的在线教育教学特征，促进在元宇宙开展在线教育教学的理论发展。然后，创新研究方法推动基于元宇宙的在线教育教学理论研究。

　　4.加强元宇宙教育伦理研究，制定相关伦理规约

　　现阶段元宇宙+教育的研究主要集中在内涵、特征、机理、应用场景、[11,19]教学场域、架构、关键技术与实验研究、[13]元宇宙视域下的虚拟教育知识流转机制及公共图书馆社会教育、[51,52]元宇宙时代一流大学智能教育的创新路径及全场景学习的实现机制等，[53,54]未涉及关于元宇宙教育伦理问题的研究。元宇宙+教育向多维度发展时，所面临的技术难题和伦理困境还有很多，其能否解决当前在线教育教学面临的问题，带来新的教育教学变革，深度重塑在线教育的课程资源、教学方式、学习支持服务和认证机制，[23]这在一定程度上取决于人类在技术发展中的态度，以及如何尽早地制定相关的伦理规约路径。因此，很有必要开展元宇宙教育伦理研究，对元宇宙+教育涉及技术的内容、范围、步骤、原则进行伦理审思，从而对其所面临的伦理问题进行全面、细致和明确的规范，从根本上解决其可能带来的负面影响，[46]为施教者和学习者建立正确的伦理观。

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