元宇宙教学空间

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教育数字化转型实践背景下，教育元宇宙数字技术进阶模型

在教育数字化转型过程中，教育元宇宙成为重要的发展变量。教育元宇宙是一种虚实融合的学习环境，不仅打破了教学空间的物理边界、创设了学习者的数字化身、

增强了学习者的学习体验与具身认知能力，具有整合学习者、物理空间、虚拟空间、数字世界四元空间为统一整体的技术特征，而且突破了以往在线教育的技术限制

，能有效解决当前在线教学存在的一些问题，因此元宇宙也是一种更加高阶的教学形态。基于此，本研究聚焦教育元宇宙的基础数字技术及其相关技术的进阶，探究

该环境中各种数字技术对学习者的促进作用。

教育元宇宙数字技术进阶模型的构建

本研究总结提出教育元宇宙的三个核心技术，分别为数字物联技术、数字人联技术、数字智联技术。这三个核心技术与人类实践形态理论、具身认知理论的三要素存

在对应关系，分别为三个核心技术的内涵提供了理论解释，并且上述理论三要素的内在进阶性也进一步解释了三种核心技术存在进阶关系。因此，本研究提出教育元

宇宙数字技术进阶模型，如图1所示。

图1 教育元宇宙数字技术进阶模型  

在教育元宇宙数字技术进阶模型中，数字物联技术是基础技术，数字人联技术是关键技术，而数字智联技术是高阶技术。三个核心技术都以数字物联网为支撑，且互

为联系形成了数字人联网，使元宇宙教育得以规模化应用，并不断积累算法促进数字智联网的成熟。

元宇宙数字物联技术及其教育应用

学习者沉浸于元宇宙需借助一定的物理设备，学习者通过基于物理设备的数字物联技术实现信息要素的属性联结。数字物联技术是指通过各种信息传感设备，实时采

集所需物理信息的技术。传统课堂的物联网环境仅能够满足基本的识别，而数字物联技术能够实现物理设备与应用的泛在化——采用该技术支持的物理过程模型和设

备推理模型对教学特征、行为与环境进行分析，可以实现传感器与管理平台的智能通信。数字物联技术的虚实传感与识别数字物联技术的虚实计算与分析。

元宇宙数字人联技术及其教育应用

学习者看到彼此的虚拟形象并能够进行沟通，这是教育元宇宙的显著优势。数字人联技术以去中心化技术为基础，使用者成为应用程序的终端服务对象，同时成为应

用程序联结的中间服务因素。在元宇宙数字化身的“人联”网络中，“人联”既是一种网络服务，同时也是网络服务的对象，群体情绪和行为通过网络会产生“扩音”的效果。

数字人联技术的人际互联与沟通

数字人联技术的人际协同与分析

元宇宙数字智联技术及其教育应用

智能性是元宇宙的基本特征，同时也是元宇宙在教育领域发挥作用的重要支撑。数字智联技术是构建知识与智能自动化的核心系统，其关键任务是在多种人工智能基

础技术的支持下进行知识获取、知识表达和知识交换，以建立包括物、人、机器在内的智能实体之间的语义联结，并实现不同智能体之间知识的互联互通。

数字智联技术的知识标识与表征

数字智联技术的算法智联与类脑智能

教育元宇宙数字技术进阶模型的实践案例

为验证教育元宇宙数字技术进阶模型的有效性，本研究依托虚幻引擎平台，将元宇宙数字物联技术、数字人联技术和数字智联技术融入具体的教学实践。虚幻引擎平

台是由美国艺铂（Epic Games）公司于1998年发布的游戏开发平台，拥有比较先进的三维环境创作工具和数字人创作工具。

01实践设计

教学设计

本研究以广东省G大学教育技术学专业的必修课“虚拟现实设计”课程为案例，并以“元宇宙党史游览馆”为课程的实践主题，开展了为期四周的教学实践。本研究采用虚

幻引擎平台作为元宇宙开发环境，并使用HTC Vive虚拟现实眼镜作为沉浸式设备。

数字物联模块设计

数字物联模块设计主要是对学习者使用的教具、观看的教学媒体和实现虚实结合的控制器进行物联设计，包括：教具物联设计、教学媒体物联设计、控制器物联设计。

数字人联模块设计

数字人联模块主要用于辅助学习者在现实世界的沟通、交流与协作，包括：虚拟化身的创建、虚拟化身算法设计、党史学习元宇宙场景设计。

数字智联模块设计

数字智联模块主要用于本案例中各种环境、学习对象和学习者要素的表征设计，赋予环境、数字人以算法，使之可以与学习者进行交互，主要包括：知识表征设计、

智能体构建。

02实践过程

2022年秋季学期，本研究团队开展了具体的教学实践，实践周期为四周。第一周开展序列型指引活动，第二周开展综合型探究活动，第三周开展众创型建构活动，最

后一周为作品分享。

03实践效果分析

本次问卷调查以G大学教育技术学专业2020级参与案例课程学习的某班学生为调查对象（女生31人、男生14人），通过面对面方式发放问卷45份，回收有效问卷45份，问卷有效率为100%。本研究采用SPSS 22.0进行问卷数据的统计分析，结果如表1所示。

表1 问卷调查数据统计分析结果

指标评价方面

3个一级指标、10个二级指标的均值都大于平均水平，表明教育元宇宙数字技术进阶效果获得了被调查者的积极正面评价。但是，3个一级指标在成效高低上存在差异

：数字物联技术效果、数字智联技术效果的均值明显高于数字人联技术效果，表明案例的数字物联、数字智联成效优于数字人联成效。

效应量评价方面

感知有用性、临场感、心流、眩晕分值较高，而感知易用性、认知发展分值较低，其他指标处于相对平均的水平，说明被调查者认为案例中所建构的教育元宇宙环境

对学习有用且临场感强，但在易用性和促进认知发展的设计上仍有待进一步加强。

模型拟合度方面

绝对适配度指数RMSEA、SRMR均小于0.1，增值适配度指数CFI、TLI、IFI均大于0.9，表明模型整体拟合度好。也就是说，本研究所提出的理论模型与实际调查数据具

有较好的拟合度，教育元宇宙数字进阶的假设模型得到了较好的支持。

数字技术深度融入教育过程是推进教育数字化转型的关键步骤。教育元宇宙作为能够整合多种技术的教学环境，对变革教学方式与学习方式具有重要作用。以上研究

对该模型三个核心技术——数字物联技术、数字人联技术、数字智联技术的内涵及其在教育领域的应用分别进行了介绍，明确了教育元宇宙的数字技术进阶性。最后

，文章以广东省G大学“虚拟现实设计”课程为案例，并以“元宇宙党史游览馆”为课程的实践主题，开展了为期四周的教学实践，通过问卷调查和数据统计分析，验证了

教育元宇宙在三项核心技术维度上的教学有效性。

陕西云中行科技集团有限公司（以上为引用文章）