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    元宇宙概念日益逼近,教育是元宇宙的重要應用領域

    元宇宙概念日益逼近,教育是元宇宙的重要應用領域。日前,一項題為《一個全新的世界:當教育遇上元宇宙》(A Whole New World: Education Meets the Metaverse)的政策報告由美國布魯金斯學會發布。該報告指出,元宇宙這一數字概念日益逼近,很快它將會無處不在。教育是元宇宙的重要應用領域,教育元宇宙也將在未來的5至10年走進人們的生活。在這一關鍵時間點,教育從業者需要從Web2.0時代的教育應用軟件研發中汲取經驗教訓,抓住先機、提早布局,主動指導數字技術發展,有效規避落后于技術的被動局面。該報告還重點指出,學習科學能夠為教育元宇宙的產品研發提供指導與引領,賦予教育元宇宙以真正的教育意義,促進教育與元宇宙的深度融合。

    1.從教育應用軟件研發中汲取教訓

    1997年,諾基亞6110手機率先推出了名為“貪吃蛇”游戲的首個移動應用軟件。此后,隨著2007年iPhone智能手機的問世,移動應用軟件市場開始不斷蓬勃發展,尤其是在2010年iPad開始上市銷售后。

    報告的教育研究團隊指出,當2015年他們開始首次嘗試編寫一套針對教育應用軟件研發的指導準則時,應用軟件市場上已經充斥著超過80000個所謂的“教育”應用軟件。然而,它們絕大多數是面向是成年人使用的手機或平板設備而研發的,而不是以提供面向學生的教育活動機會為研發目標。甚至到現在,應用軟件研發人員也很隨意地將其產品冠上“教育”這個名詞,即便這些應用軟件產品在許多教育研究人員眼中僅與學生教育有微弱關聯。而且,它們的研發背后也沒有學生如何學習相關的研究支撐。

    此前,報告的教育研究團隊曾經嘗試從學生如何學習的相關研究中總結出了一套高質量教育應用軟件研發的指導準則。2021年,該團隊開始基于這一準則對Google Play和Apple App Store等平臺下載量較高的教育應用軟件進行審查,以審視那些面向學生的教育應用軟件與準則的契合度??杀氖?,那些教育應用軟件并沒有怎么契合上團隊的預期。在下載量較高的面向學生的付費教育應用軟件中,只有7個獲得了高質量評級,50%都是低質量評級。而免費教育應用軟件的質量評級甚至更糟。

    該團隊認為,導致這一局面的重要原因是,“教育”應用軟件的研發人員和研究學生如何學習的教育研究人員彼此間,沒有進行溝通與合作。當教育類應用軟件被大量研發出來并開始成為學生的一項主要學習載體時,教育領域的研究人員才開始參與進去,這之間有一定的滯后性。為此,該團隊呼吁,鑒于當前元宇宙基礎設施仍在建設中,相關群體應該認真反思與總結教育應用軟件研發的經驗教訓,避免重蹈覆轍,為共同合作研發高質量的教育元宇宙產品提早布局。

    2.定義教育元宇宙

    報告指出,目前“元宇宙”仍是一個不斷發展、演變的概念,技術界關于“元宇宙”的定義很多且在不斷完善豐富。但總的來說,元宇宙(metaverse,或譯為“超元域”)的本質是虛擬和現實相融合的“第三時空”。這一數字技術是Web3.0時代的核心產物,其技術底座主要包括人工智能、數字孿生、區塊鏈、云計算、拓展現實(包括虛擬現實、增強現實和混合現實等)、機器人、腦機接口,以及5G網絡等。目前,元宇宙已經開始被應用于多個領域,并衍生出政務元宇宙、旅游元宇宙、體育元宇宙、影院元宇宙、會展元宇宙、游戲元宇宙等產業生態。

    毫無疑問,教育也在元宇宙產業生態的版圖中。該報告認為,作為元宇宙技術與學生教育的融合形態,教育元宇宙(edu-metaverse)是指在通過利用元宇宙技術而創建的虛實融合的場景中進行學生教育活動,尤其是寓教于樂式的學習(playful learning)。

    為此,報告也建議,研究學生如何學習的教育研究人員在這個當下亟須認真思考,與同教育元宇宙產品的研發人員保持溝通與合作的具體路徑,確保即將推出的教育元宇宙產品是高質量的、能夠增益教育的。

    3.回顧學習科學

    盡管學習研究一直是教育學和心理學的核心任務,但“學習科學”這一術語是隨著1991年《學習科學期刊》(Journal of Learning Science)的創建才開始被正式使用。1999年,美國國家科學研究委員會(National Research Council)發布的研究報告《人們如何學習》(How People Learn)則正式確立了其教育學與心理學的交叉學科地位。自此之后,學習科學開始不斷成熟與完善。

    基于諸多實證研究發現,在“學什么”這一問題上,學習科學逐漸明確了學生要學習在21世紀成功所需具備的6C技能組合。

    第一,學合作協作(collaboration)。合作與協作,本質上是促進共同成長的人際交往,它是學生學習的核心。

    第二,學溝通交流(communication)。建立在合作協作人際交往基礎之上的溝通交流,包括聽、說、讀、寫等,在學生的日常學習生活中至關重要。合作協作與溝通交流也是后續所有技能的基礎。

    第三,學實質內容(content)。它不僅僅是指閱讀、數學、科學、社會等學科的知識內容,也包括能夠支持學生知識學習的“學習如何學習”的執行功能(executive function)。顯然,只有當學生建立起合作協作和溝通交流的技能時,他們才能做好掌握實質內容、進行更高階水平學習的準備。

    第四,學批判性思維(critical thinking)。它通常是在合作協作、溝通交流和實質內容之后被發展,因為只有在掌握了實質內容之后,學生才能夠開始批判性地思考他們所習得的知識。

    第五,學創造性創新(creative innovation)。作為實質內容和批判性思維的融合產物,創造性創新能夠使學生利用已知來創造新事物、制定創新性的問題解決方案。

    第六,學自知自信(confidence)。它與“弘毅”緊密相關,被定義為“對長遠目標的毅力與熱情”以及相信自己的能力可以被不斷提升的“成長型思維”。對自己能力充滿自知自信的學生會表現出毅力與靈活,即便在遭遇失敗時。作為6C技能組合中的最后一項技能,自知自信也能夠幫助學生整合利用他們的合作協作、溝通交流、實質內容,以及批判性思維和創造性創新技能,以突破他們學習的邊界。

    而在“怎么學”這一問題上,學習科學也總結歸納出六大學習原則。第一,積極主動地學。學習應該是積極主動的,而不是消極被動的;學生在“動手動腦”的狀態下才能學習得更好。第二,集中專注地學。在學習過程中,抑制注意力分散、集中注意力、專注于學習任務至關重要。第三,意義驅動地學。一方面,學習不是完全從頭開始的,應該有效地同學生過去已經了解的知識內容搭建起聯系。另一方面,學習也需要進行知識遷移和應用,合理利用已知解決新問題、完成新任務。第四,社交互動地學。人們從他人那里可以學習得更好。應該鼓勵學生在社交互動中學習,而不是自顧自地單獨學習。第五,迭代更新地學。學習不是一成不變的,應該鼓勵學生通過多種不同的路徑來達成學習目標或者在同類的學習活動中嘗試不同的學習體驗。第六,快樂有趣地學。學習體驗應該是快樂有趣的而不是乏味無聊的,在感受到喜悅這一內在激勵時,學生才會學習得更好。

    除此之外,學習科學也指出,學習目標表述明確的游戲化學習是學習6C技能組合和有效踐行上述六大學習原則的一種較好的學習形式。

    該報告認為,學生如何學習的原理是相對穩定的,無論是在課堂上、社區里,還是在教育元宇宙場景中。因此,學習科學能夠為教育元宇宙的產品研發提供指導清單。

    4.當教育元宇宙遇上學習科學

    報告進一步指出,在學習科學的指導下,教育元宇宙產品研發的核心目標應該被確定為設計一個擁有明確學習目標,促進學生學習合作協作、溝通交流、實質內容、批判性思維、創造性創新和自知自信,并進行積極主動、集中專注、意義驅動、社交互動、迭代更新、快樂有趣學習的游戲化學習場景。

    顯然,教育元宇宙創設的寓教于樂場景不難做到讓學生在從未訪問過的新環境中通過“動手動腦”地探索和體驗來進行積極主動、迭代更新、快樂有趣地學習。此外,學習科學的已有實證研究表明,教育元宇宙將尤其在如下兩個方面具有不可多得的優勢。

    一是在學實質內容和意義驅動地學上。2012年的一項研究發現,相比于傳統的課堂教學,6-8歲學生在增強現實的游戲場景中對力與運動等物理學科知識的學習效果會更好。2016年的一項研究綜述也總結出,學生是能夠將他們從虛擬世界中所學習到的知識遷移到現實世界中的。

    二是在學批判性思維和創造性創新上。2016年一項關于游戲化學習的分析發現,大多數關于游戲化學習的研究主要著眼于其對批判性思維的影響,而且這些研究結果均指出游戲化學習能夠顯著提升學生的批判性思維。2021年的一項研究表明,游戲會通過鼓勵學生的好奇心和探索行為來間接培育學生的創造力與問題解決能力。

    與此同時,學習科學的相關實證研究也表明,教育元宇宙還將在合作協作和社交互動上面臨挑戰。許多研究表明,嬰兒與成人的互動以及大腦同步活動會對嬰兒的大腦發育和早期學習產生重要影響。2021年發表的一篇論文指出在人際互動中大腦的同步活動對于年齡更大的兒童而言也很重要。在小學科學課堂上,當師生的大腦同步活動時,師生不僅會對教學內容的理解更加深刻,而且也會共同生成新的知識。這些研究發現敦促教育元宇宙必須在一開始就擺正人際互動的理念。

    該報告認為,虛擬化身的互動不能替代真實的人際互動。在教育元宇宙中,應該保持真實的師生互動和生生互動。尤其是,教育元宇宙應該成為教師用來激發學生學習與促進社交互動的工具,而不是真人教師的替代品。

    5.教育與元宇宙的深度融合

    借助學習科學之力,研究人員才能有效檢驗教育元宇宙究竟只是一個浮華的數字體驗還是具有真正教育意義的技術進步。關于教育與元宇宙未來深度融合的圖景到底應該是怎樣,該報告也進行了一系列的構想。

    報告通過一節想象的古希臘文明課來進行演示。這節課堂設有一個明確的學習目標,即通過拼圖文物來還原歷史。它在四周墻壁、天花板和地板都裝置了白板,而且可自由移動課桌椅的教室里進行。上課鈴聲響起后,一條時間軸出現了在地板上,學生推開他們的桌椅站到了“公元前300年”時間刻度上,穿越進那一年的古希臘元宇宙中,開啟了沉浸式的古希臘文明之旅。導入結束后,真人教師將時間軸調回到“現在”,并向學生提問“如果我們不生活在那個年代,我們怎么能夠了解當時的古希臘文明?”緊接著,教室墻壁開始呈現出一座神廟遺址,學生的虛擬化身也被配備了鏟子和刷子等工具。教師繼續說道:“大家剛才所體驗的古希臘文明就像所有其他歷史文明一樣,現在都被埋在了泥土中?!比缓?,學生的虛擬化身開始像考古學家那樣認真仔細地挖掘泥土。不久,每個小組都發現了陶瓶和雕塑等文物碎片,他們把這些碎片完整地拼湊在一起,然后發現了其中的歷史故事,并迫不及待地向其他小組展示和分享。之后,整個課堂重新回歸到現實世界中,教師引導學生一起完成余下的課堂教學,并著重將學生今天的收獲同之前的課堂進行關聯,也鼓勵學生將今天課堂上所學習的知識和技能應用到現實生活中。

    最后,該報告再次強調,這一教育與元宇宙深度融合圖景的實現不僅僅需要教育研究者與研發者的溝通與合作,也需要教育實踐者、學生、家長、政策制定者參與其中,呼吁構建由各相關利益攸關者群體組成的教育元宇宙產品研發共同體。

    《光明日報》( 2022年04月28日 14版)


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