當代學習環境正在轉向智慧、非正式、整合、互動和創新。智能學習環境需要支持學生的個性化學習、終身學習和可持續發展。 智能學習環境包括感知環境、記錄過程、識別場景和連接社區。元宇宙為探索智能在線學習環境提供了一個全新的視角。本文將試圖構建基于元宇宙的智能在線學習環境。

技術統攝

構建元宇宙智能在線學習環境的基石

元宇宙符合科技革命第六次顛覆、智能、綠色、國際化的發展理念 ，單技術-復合技術-富技術 技術發展軌跡繼續前進，擬人性的新智能將通過各種技術展現出來。

總體而言，元宇宙主要依靠底層技術：

5G/6G網絡環境

元宇宙將借助5G/6G構建新一代通信網絡，徹底突破智能技術整合賦能的通信屏障。元宇宙網絡整合云計算、泛在計算和邊緣計算，構建新的技術連接領域，促進信息-物理-社會的深度整合。

元宇宙網絡的發展指向萬物智聯，數字孿生 ，它展示了智能內生、安全內生、多域融合和計算網絡集成的創新特征。基于元宇宙沉浸式多感網絡，實現沉浸式云擴展現實、全息通信、感官互聯、智能交互等事件的實時控制。

資源生產

元宇宙將利用人工智能技術形成資源生態發展領域：首先，持續智能產生大量的挖掘內容，實現元宇宙資源的動態增長。其次，按需智能生成個性化的學習資源，實現元宇宙資源的智能適應動態推動。第三，全面覆蓋資源智能審查，實現元宇宙資源的安全和合法性。

大數據處理

元宇宙將進一步推進計算系統的智能化，結構符合要求 www.qpst1967.cn 服務系統的資源聚合配置。在智能技術的支持下，云計算將促進元宇宙在線教育系統硬件的智能虛擬化和軟件的智能服務轉型，形成各子系統深度智能集成的新模式。通過云數據云、資源云和服務云，可以實現元宇宙數據發布的無縫轉換連接，生成元宇宙在線教育的新邏輯框架、系統結構和服務模式，實現可配置擴展、多元資源整合共享和動態精確服務。

認證機制

區塊鏈具有分散、可追溯、不可篡改、不可信任的顯著特點，將促進元宇宙世界生產關系的變化，從信息網絡到價值網絡，形成與智能在線學習環境相匹配的認證生態系統。

在資源建設方面，區塊鏈技術有助于形成元宇宙在線資源存儲、連接、交易、共享和管理的生態系統，實現資源的優化流通和配置。在學習認證方面，區塊鏈技術將有助于促進學分認證、學習成果認證和能力認證，實現智能、安全、高效和認證管理。

交互界面

元宇宙將超越圖形界面交互階段，真正轉向基于現實的人機交互的新階段。從人機協作的體感交互角度來看，元宇宙在線學習交互將整合動作、觸覺、眼動、手勢和肌電，實現自然交互。從人機共生腦機交互的角度來看，元宇宙將通過腦機接口與人腦建立直接的聯系，實現腦神經信號與外部表征建模的動態轉化，創造理想化的概念學習體驗。

系統結構

元宇宙智能在線學習環境的空間塑造

潘云鶴院士提出，人類生活空間已擴展到物理、社會和信息空間三維空間。根據保羅·米爾格拉姆（Paul Milgram）真實環境和虛擬環境的連續模型 ，虛擬空間正在增強現實，甚至創造現實成為人們的第二生存空間。

元宇宙代表了持續空間的理想形式，升級甚至顛覆了人們對傳統環境結構的認知。從技術授權的角度來看，元宇宙智能在線學習環境的系統結構包括：

一是構建環境，即師生所處的感知共生場。元宇宙構造環境既賦能現實，又超越虛擬，學習者可以泛在、自由、有效地學習。其組成部分包括：真實鏡像，即現實物理學習環境的三維全景收集，以元宇宙環境為背景，實現真實再造；虛擬創造，即滿足學習者的認知需求，塑造甚至創建學習對象，實現學習對象的深度宏觀認知和微觀觀察；可穿戴設備有助于增強學習者在元宇宙環境中的感知體驗，實現沉浸式學習，設備形式將變得更加智能、靈活、合適；學習領域，即學習事件的發生，將情境預設、動態建模與師生過程編輯相結合，可以動態生成理想的學習領域。

二是信息環境，即動態數據流通和資源服務環境。元宇宙不僅能智能提供資源，還能使學習者深入資源，實現資源服務與學習者認知的智能耦合。其組成部分包括：數據聚合，有機整合學習者的歷史數據和動態行為、生理、心理和認知數據，及時反饋給系統、教師和學習者，動態優化教學過程；知識增長，即建立智能知識資源數據庫，形成原始資源、動態資源和可再生資源的知識循環，實現知識的動態更新；動態服務，也就是說，通過知識呈現、場景表現、路徑優化和智能推送的邊界，減少認知負荷，實現思考收入；虛擬現實聯系，即元宇宙中的信息與現實世界中的信息無縫連接。

第三，心理環境，即師生動態持續的主觀整體感受。元宇宙能以滿足學習者的整體心理需求，為他們的身心創造一個新的地方。其組成部分包括：場所感，即元宇宙可以創造學習者的身份、功能依賴和情感依戀；身體感，即通過身體參與運動、相稱的姿勢和感知增強，可以產生環境、認知和身體高度融合的現場體驗；現場感，即創造良好的獨立探索、合作探索和意義整合環境，它可以促進學習者的情感表達、開放的溝通和團結；認同感，即學習者對環境和自身有價值或有用的評價，可以使學習者有更高的心理認同和規則認同。

四是文化環境，即師生共同的外在行為遵循和內在價值認同。元宇宙將重塑環境與人的關系，形成多元、和諧、開放、生成的文化領域。其組成部分包括：人機協作，即人類智能與機器智能有效融合，產生協同智能 ，元宇宙中的智能技術廣泛參與目標制定、內容生成、過程規劃和結果評價，可以形成以人與技術為主體的學習生態；秩序規范，即在元宇宙形成的社會標準的影響下，重建學習環境的運行標準；人際交往，即在元宇宙富媒體學習環境中，自由、平等、公平的人際關系；價值觀，即對元宇宙學習環境中自我、行為、規則、道德的綜合認知。

組成要素

元宇宙智能在線學習環境的核心表征

布倫特·威爾遜提出了資源、工具和人際關系的三個要素 ”， 大 衛·喬 納 在此基礎上，森增加了問題空間、社會支持和案例等因素，黃榮懷將學習環境的構成歸納為六個要素：資源、工具、學習社區、教學社區、教學方法和學習方法。

元宇宙智能在線學習環境將重塑和深入聚合原有要素，聚焦學習者中心、知識中心、評價中心和社區中心，形成自己獨特的組成要素。具體來說，它主要包括以下8個部分：

復合資源

資源結構具有場地特征，綜合構建情境、內容和活動；資源性能多模態，同一資源呈現形式多樣，能夠滿足不同的學習需求；資源生成動態，包括內容聚合和場景建模；資源體驗多視角，包括第一人稱視角的個人經驗和第三人稱視角的觀察和學習。

智能工具

產生身體操作感，通過可穿戴設備產生真實觸摸；及時反饋，可視化動態呈現效果；可選擇多種形式，允許個性化選擇場景學習工具；高效舒適的體驗，可智能滿足學習需求，實現人體延伸。

意象活動

創創意活動情境中，師生可以利用情境庫中的場景或組合創建；編輯活動過程，師生可以根據活動需要改變情境布局，將個人空間活動與社區活動有機結合；反饋活動的有效性，深入挖掘和分析整體活動，為個人和社區提供可視化分析報告。

全人評價

個人成長評價不僅可以持續進行形成性和總結性評價，還可以將數據立即匯入歷史數據，綜合評價個人成長狀況；群體發展評價動態跟蹤基于新人機和人際關系的教學社區，有效監控和評價其整體發展效果。

精準教學

基于環境智能對學習者的適應性反饋，包括學習行為適應、學習路徑指導、學習過程干預和學習資源推廣；基于大數據分析，教師可以不斷優化和改進教學設計、教學指導和教學決策，實現準確的教學供應。

具身學習

多感知交互，能調動身體的各種感官，融合鄰近、泛在、多模態、植入等交互類型 ，實現技術增強和近乎自然的交互；多渠道交互可以通過語音、動作、眼睛、手勢等不同方式實現行為目標；體驗交互和體驗學習事件的現場不僅可以替代現實，還可以避免風險。

學習伙伴

元宇宙中的人際關系將超越現實的約束，形成更緊密的伙伴關系。主要類型包括：虛擬合作伙伴，即智能技術創建的虛擬圖像，學習者可以自由改變其形狀；化身合作伙伴，即其他學習者的虛擬化身，學習者也可以在一定程度上編輯其形狀；全息合作伙伴，即其他學習者的真實鏡像。元宇宙將創建更多的合作伙伴類型，形成各種合作伙伴關系。

教學類群

教師也可以塑造與學習者相同的存在類型。主要包括：虛擬教師，即由智能技術合成的虛擬圖像，可根據教學情況自由轉換；化身教師，即教師以化身的形式教學；全息教師，即教師以真實鏡像教學。

培養目標

促進學習者深知生慧

元宇宙智能在線學習環境消除了傳統在線教學時空分離的障礙，實現了時空再融合，產生了一種新的共存形式，超越了時空距離。同時，它打破了傳統課堂教學時空監禁的障礙，扭轉了教師和學生在課堂上的自然不平衡狀態。這將從根本上改變傳統的教學結構，形成優于傳統在線教學和課堂教學的新的教學組織形式。

因此，元宇宙在線教學不僅可以實現傳統的教學目標，還可以深入挖掘學習者的潛力，促進學習者的智慧生成，從而適應新時代對智慧人才的新需求。

第一，知道。學生處于知識情境中，能夠體驗到完整的知識學習過程。具體階段包括:

在知識學習過程中，元宇宙智能在線學習環境有助于學習者更有效地完成事實知識的習得，參與各種情境的學習活動，進行深入的知識創造。因此，從知識生成和發展的角度來看，元宇宙智能在線學習環境有助于構建知識外觀、內部隱藏、組合和社會化的知識流通領域，形成知識發展的螺旋。

第二，生慧。學習者在完成深知識的同時，學習者將轉向更高層次的智慧成長 。

從智慧的內涵來看，智慧可以解構為三個要素：學生理解的工具思維，即學生問題解決、定期探索和新知識創造的現實思維；人際關系的價值思維，即學生的社會認知、生活溝通和集體意識；自我認知的意義思維，即樂觀的生活認知和積極的經驗。

元宇宙學習環境中人類智慧與技術智慧的融合，共同培養和生成學生的智慧結構：基本層次，即滿足人工智能時代需求的共同素質，涵蓋信息素養和人文素養的素養智慧，以及通過解構材料、匹配活動和塑造模式展示的思維智慧；實踐水平是指學習者的外部智慧行為，包括形成標準、自我控制和合理選擇的學習智慧，以及由構建知識、提煉范式、融合創新組成的學科智慧；質量水平，即妥善處理主我-客我、人-我、物-我關系的道德智慧。

現代遠程教育研究的來源

作者劉革平 王星 高楠 胡翰林

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