当教育元宇宙遇上学习科学 如何让教育与元宇宙深度融合

日前,一项题为《一个全新的世界：当教育遇上元宇宙》（AWholeNewWorld:EducationMeetstheMetaverse）的政策报告由美国布鲁金斯学会发布。该报告指出，元宇宙这一数字概念日益逼近，很快它将会无处不在。教育是元宇宙的重要应用领域，教育元宇宙也将在未来的5至10年走进人们的生活。在这一关键时间点，教育从业者需要从Web2.0时代的教育应用软件研发中汲取经验教训，抓住先机、提早布局，主动指导数字技术发展，有效规避落后于技术的被动局面。该报告还重点指出，学习科学能够为教育元宇宙的产品研发提供指导与引领，赋予教育元宇宙以真正的教育意义，促进教育与元宇宙的深度融合。

1.从教育应用软件研发中汲取教训

1997年，诺基亚6110手机率先推出了名为“贪吃蛇”游戏的首个移动应用软件。此后，随着2007年iPhone智能手机的问世，移动应用软件市场开始不断蓬勃发展，尤其是在2010年iPad开始上市销售后。

报告的教育研究团队指出，当2015年他们开始首次尝试编写一套针对教育应用软件研发的指导准则时，应用软件市场上已经充斥着超过80000个所谓的“教育”应用软件。然而，它们绝大多数是面向是成年人使用的手机或平板设备而研发的，而不是以提供面向学生的教育活动机会为研发目标。甚至到现在，应用软件研发人员也很随意地将其产品冠上“教育”这个名词，即便这些应用软件产品在许多教育研究人员眼中仅与学生教育有微弱关联。而且，它们的研发背后也没有学生如何学习相关的研究支撑。

此前，报告的教育研究团队曾经尝试从学生如何学习的相关研究中总结出了一套高质量教育应用软件研发的指导准则。2021年，该团队开始基于这一准则对GooglePlay和AppleAppStore等平台下载量较高的教育应用软件进行审查，以审视那些面向学生的教育应用软件与准则的契合度。可悲的是，那些教育应用软件并没有怎么契合上团队的预期。在下载量较高的面向学生的付费教育应用软件中，只有7个获得了高质量评级，50%都是低质量评级。而免费教育应用软件的质量评级甚至更糟。

该团队认为，导致这一局面的重要原因是，“教育”应用软件的研发人员和研究学生如何学习的教育研究人员彼此间，没有进行沟通与合作。当教育类应用软件被大量研发出来并开始成为学生的一项主要学习载体时，教育领域的研究人员才开始参与进去，这之间有一定的滞后性。为此，该团队呼吁，鉴于当前元宇宙基础设施仍在建设中，相关群体应该认真反思与总结教育应用软件研发的经验教训，避免重蹈覆辙，为共同合作研发高质量的教育元宇宙产品提早布局。

2.定义教育元宇宙

报告指出，目前“元宇宙”仍是一个不断发展、演变的概念，技术界关于“元宇宙”的定义很多且在不断完善丰富。但总的来说，元宇宙（metaverse，或译为“超元域”）的本质是虚拟和现实相融合的“第三时空”。这一数字技术是Web3.0时代的核心产物，其技术底座主要包括人工智能、数字孪生、区块链、云计算、拓展现实（包括虚拟现实、增强现实和混合现实等）、机器人、脑机接口，以及5G网络等。目前，元宇宙已经开始被应用于多个领域，并衍生出政务元宇宙、旅游元宇宙、体育元宇宙、影院元宇宙、会展元宇宙、游戏元宇宙等产业生态。

毫无疑问，教育也在元宇宙产业生态的版图中。该报告认为，作为元宇宙技术与学生教育的融合形态，教育元宇宙（edu-metaverse）是指在通过利用元宇宙技术而创建的虚实融合的场景中进行学生教育活动，尤其是寓教于乐式的学习（playfullearning）。

为此，报告也建议，研究学生如何学习的教育研究人员在这个当下亟须认真思考，与同教育元宇宙产品的研发人员保持沟通与合作的具体路径，确保即将推出的教育元宇宙产品是高质量的、能够增益教育的。

3.回顾学习科学

尽管学习研究一直是教育学和心理学的核心任务，但“学习科学”这一术语是随着1991年《学习科学期刊》（JournalofLearningScience）的创建才开始被正式使用。1999年，美国国家科学研究委员会（NationalResearchCouncil）发布的研究报告《人们如何学习》（HowPeopleLearn）则正式确立了其教育学与心理学的交叉学科地位。自此之后，学习科学开始不断成熟与完善。

基于诸多实证研究发现，在“学什么”这一问题上，学习科学逐渐明确了学生要学习在21世纪成功所需具备的6C技能组合。

第一，学合作协作（collaboration）。合作与协作，本质上是促进共同成长的人际交往，它是学生学习的核心。

第二，学沟通交流（communication）。建立在合作协作人际交往基础之上的沟通交流，包括听、说、读、写等，在学生的日常学习生活中至关重要。合作协作与沟通交流也是后续所有技能的基础。

第三，学实质内容（content）。它不仅仅是指阅读、数学、科学、社会等学科的知识内容，也包括能够支持学生知识学习的“学习如何学习”的执行功能（executivefunction）。显然，只有当学生建立起合作协作和沟通交流的技能时，他们才能做好掌握实质内容、进行更高阶水平学习的准备。

第四，学批判性思维（criticalthinking）。它通常是在合作协作、沟通交流和实质内容之后被发展，因为只有在掌握了实质内容之后，学生才能够开始批判性地思考他们所习得的知识。

第五，学创造性创新（creativeinnovation）。作为实质内容和批判性思维的融合产物，创造性创新能够使学生利用已知来创造新事物、制定创新性的问题解决方案。

第六，学自知自信（confidence）。它与“弘毅”紧密相关，被定义为“对长远目标的毅力与热情”以及相信自己的能力可以被不断提升的“成长型思维”。对自己能力充满自知自信的学生会表现出毅力与灵活，即便在遭遇失败时。作为6C技能组合中的最后一项技能，自知自信也能够帮助学生整合利用他们的合作协作、沟通交流、实质内容，以及批判性思维和创造性创新技能，以突破他们学习的边界。

而在“怎么学”这一问题上，学习科学也总结归纳出六大学习原则。第一，积极主动地学。学习应该是积极主动的，而不是消极被动的；学生在“动手动脑”的状态下才能学习得更好。第二，集中专注地学。在学习过程中，抑制注意力分散、集中注意力、专注于学习任务至关重要。第三，意义驱动地学。一方面，学习不是完全从头开始的，应该有效地同学生过去已经了解的知识内容搭建起联系。另一方面，学习也需要进行知识迁移和应用，合理利用已知解决新问题、完成新任务。第四，社交互动地学。人们从他人那里可以学习得更好。应该鼓励学生在社交互动中学习，而不是自顾自地单独学习。第五，迭代更新地学。学习不是一成不变的，应该鼓励学生通过多种不同的路径来达成学习目标或者在同类的学习活动中尝试不同的学习体验。第六，快乐有趣地学。学习体验应该是快乐有趣的而不是乏味无聊的，在感受到喜悦这一内在激励时，学生才会学习得更好。

除此之外，学习科学也指出，学习目标表述明确的游戏化学习是学习6C技能组合和有效践行上述六大学习原则的一种较好的学习形式。

该报告认为，学生如何学习的原理是相对稳定的，无论是在课堂上、社区里，还是在教育元宇宙场景中。因此，学习科学能够为教育元宇宙的产品研发提供指导清单。

4.当教育元宇宙遇上学习科学

报告进一步指出，在学习科学的指导下，教育元宇宙产品研发的核心目标应该被确定为设计一个拥有明确学习目标，促进学生学习合作协作、沟通交流、实质内容、批判性思维、创造性创新和自知自信，并进行积极主动、集中专注、意义驱动、社交互动、迭代更新、快乐有趣学习的游戏化学习场景。

显然，教育元宇宙创设的寓教于乐场景不难做到让学生在从未访问过的新环境中通过“动手动脑”地探索和体验来进行积极主动、迭代更新、快乐有趣地学习。此外，学习科学的已有实证研究表明，教育元宇宙将尤其在如下两个方面具有不可多得的优势。

一是在学实质内容和意义驱动地学上。2012年的一项研究发现，相比于传统的课堂教学，6-8岁学生在增强现实的游戏场景中对力与运动等物理学科知识的学习效果会更好。2016年的一项研究综述也总结出，学生是能够将他们从虚拟世界中所学习到的知识迁移到现实世界中的。

二是在学批判性思维和创造性创新上。2016年一项关于游戏化学习的分析发现，大多数关于游戏化学习的研究主要着眼于其对批判性思维的影响，而且这些研究结果均指出游戏化学习能够显著提升学生的批判性思维。2021年的一项研究表明，游戏会通过鼓励学生的好奇心和探索行为来间接培育学生的创造力与问题解决能力。

与此同时，学习科学的相关实证研究也表明，教育元宇宙还将在合作协作和社交互动上面临挑战。许多研究表明，婴儿与成人的互动以及大脑同步活动会对婴儿的大脑发育和早期学习产生重要影响。2021年发表的一篇论文指出在人际互动中大脑的同步活动对于年龄更大的儿童而言也很重要。在小学科学课堂上，当师生的大脑同步活动时，师生不仅会对教学内容的理解更加深刻，而且也会共同生成新的知识。这些研究发现敦促教育元宇宙必须在一开始就摆正人际互动的理念。

该报告认为，虚拟化身的互动不能替代真实的人际互动。在教育元宇宙中，应该保持真实的师生互动和生生互动。尤其是，教育元宇宙应该成为教师用来激发学生学习与促进社交互动的工具，而不是真人教师的替代品。

5.教育与元宇宙的深度融合

借助学习科学之力，研究人员才能有效检验教育元宇宙究竟只是一个浮华的数字体验还是具有真正教育意义的技术进步。关于教育与元宇宙未来深度融合的图景到底应该是怎样，该报告也进行了一系列的构想。

报告通过一节想象的古希腊文明课来进行演示。这节课堂设有一个明确的学习目标，即通过拼图文物来还原历史。它在四周墙壁、天花板和地板都装置了白板，而且可自由移动课桌椅的教室里进行。上课铃声响起后，一条时间轴出现了在地板上，学生推开他们的桌椅站到了“公元前300年”时间刻度上，穿越进那一年的古希腊元宇宙中，开启了沉浸式的古希腊文明之旅。导入结束后，真人教师将时间轴调回到“现在”，并向学生提问“如果我们不生活在那个年代，我们怎么能够了解当时的古希腊文明？”紧接着，教室墙壁开始呈现出一座神庙遗址，学生的虚拟化身也被配备了铲子和刷子等工具。教师继续说道：“大家刚才所体验的古希腊文明就像所有其他历史文明一样，现在都被埋在了泥土中。”然后，学生的虚拟化身开始像考古学家那样认真仔细地挖掘泥土。不久，每个小组都发现了陶瓶和雕塑等文物碎片，他们把这些碎片完整地拼凑在一起，然后发现了其中的历史故事，并迫不及待地向其他小组展示和分享。之后，整个课堂重新回归到现实世界中，教师引导学生一起完成余下的课堂教学，并着重将学生今天的收获同之前的课堂进行关联，也鼓励学生将今天课堂上所学习的知识和技能应用到现实生活中。

最后，该报告再次强调，这一教育与元宇宙深度融合图景的实现不仅仅需要教育研究者与研发者的沟通与合作，也需要教育实践者、学生、家长、政策制定者参与其中，呼吁构建由各相关利益攸关者群体组成的教育元宇宙产品研发共同体。

《》（2022年04月28日14版）