元宇宙（Metaverse）概念起源于20世紀(jì)90年代，不斷進(jìn)步的技術(shù)正在構(gòu)建數(shù)字社會的新形態(tài)，為學(xué)習(xí)者的虛擬學(xué)習(xí)空間和場所實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了新路徑，教育元宇宙（Edu-Metaverse）時代已然來臨。在此背景下，重構(gòu)學(xué)習(xí)空間成為全球教育改革的重要議題，作為一所工科大學(xué)，中國計量大學(xué)（CJLU）一直走在技術(shù)革新和應(yīng)用領(lǐng)域的前沿，致力將創(chuàng)新教學(xué)模式應(yīng)用到課堂教學(xué)和實(shí)踐的各個領(lǐng)域，加快了智能技術(shù)在高校創(chuàng)新應(yīng)用的步伐，對元宇宙賦能的學(xué)習(xí)環(huán)境、新樣態(tài)的學(xué)習(xí)空間及體驗式學(xué)習(xí)空間的創(chuàng)新探索進(jìn)行了積極有益的嘗試，為后續(xù)先進(jìn)的元宇宙平臺在高等教育中廣泛應(yīng)用、進(jìn)一步提高一流大學(xué)辦學(xué)質(zhì)量打下了良好的基礎(chǔ)。

“智能”元宇宙構(gòu)建沉浸立體式教學(xué)空域

一流大學(xué)智能教育發(fā)展需要對原有的課堂教學(xué)形態(tài)、學(xué)生學(xué)習(xí)環(huán)境等進(jìn)行變革，提高教育教學(xué)質(zhì)量。通過工科大學(xué)特有的智能技術(shù)敏感性和技術(shù)優(yōu)勢，中國計量大學(xué)大力開發(fā)和建設(shè)元宇宙技術(shù)加持的虛擬仿真實(shí)驗室、虛擬仿真教學(xué)一流課程、智慧課堂等工程，圍繞示范引領(lǐng)、成熟先上、應(yīng)聯(lián)盡聯(lián)的工作原則，加強(qiáng)資源整合，推進(jìn)虛擬仿真實(shí)驗教學(xué)課程的共享應(yīng)用，提高學(xué)校虛擬仿真實(shí)驗教學(xué)課程的建設(shè)質(zhì)量。到目前為止，中國計量大學(xué)共有3個國家虛擬仿真實(shí)驗教學(xué)項目、30多個省級虛擬仿真教學(xué)項目、80多個智慧課堂教學(xué)項目等，投入資金近1000萬元。在硬件方面，通過教室的升級換代、結(jié)構(gòu)調(diào)整和物理空間的改造，打造了數(shù)十個技術(shù)先進(jìn)的智能教學(xué)場所，使智能技術(shù)發(fā)揮其應(yīng)有的作用；在軟件方面，通過5G網(wǎng)絡(luò)、云計算智能技術(shù)、區(qū)塊鏈、VR/AR/MR、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)支撐，為學(xué)生創(chuàng)造了多模態(tài)、智適應(yīng)的學(xué)習(xí)空間和學(xué)習(xí)環(huán)境。與以平面信息交互為主的傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)教育相比，元宇宙基于資產(chǎn)和身份的可信數(shù)字化，把點(diǎn)、線的交互層面擴(kuò)展到立體、多維、實(shí)時的交互空間，構(gòu)建了一個視覺沉浸的立體教學(xué)空間場域，極大地豐富和還原了真實(shí)的教學(xué)場景及師生關(guān)系。為了適應(yīng)新技術(shù)改造的需求，中國計量大學(xué)還多次舉辦線上、線下的技術(shù)培訓(xùn)，邀請國內(nèi)專家和學(xué)者傳授經(jīng)驗、對教師進(jìn)行課程建設(shè)的指導(dǎo)和培訓(xùn)，極大地調(diào)動了教師利用智能技術(shù)進(jìn)行課程建設(shè)的積極性和能動性。目前，學(xué)校已經(jīng)形成了智能教學(xué)及課程建設(shè)的新熱潮，新型的元宇宙技術(shù)教育教學(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境正在形成。

“教育”元宇宙設(shè)計虛擬與現(xiàn)實(shí)交融的學(xué)習(xí)空間

中國計量大學(xué)結(jié)合自身特色著力引導(dǎo)各學(xué)科利用智能技術(shù)打造新樣態(tài)的學(xué)習(xí)空間。教育元宇宙顯著的賦能特點(diǎn)在于元宇宙可以平衡教育技術(shù)和教育發(fā)展的結(jié)合模式。借助傳感設(shè)備識別開展非面對面形式的學(xué)習(xí)活動，是虛擬的新樣態(tài)學(xué)習(xí)空間。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間的結(jié)合產(chǎn)生了一種典型虛擬現(xiàn)實(shí)類型——分布式虛擬現(xiàn)實(shí)（Distributed Virtual Reality，簡稱DVR）。在分布式虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，虛擬的學(xué)習(xí)空間可獲取真實(shí)環(huán)境中學(xué)習(xí)活動的客觀信息，并通過互聯(lián)網(wǎng)與真實(shí)的課堂環(huán)境融為一體，成為虛擬與現(xiàn)實(shí)交融的學(xué)習(xí)空間。如俞曉平教授主持的國家項目“生豬屠宰檢驗檢疫虛擬仿真實(shí)驗”，結(jié)合中國計量大學(xué)的辦學(xué)特色，將科研新成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用于教學(xué)，通過DVR、Unity 3D、Virtools等智能技術(shù)，在虛擬仿真實(shí)驗涉及的室內(nèi)外環(huán)境、儀器設(shè)備、人員、醫(yī)藥產(chǎn)品等采用ZBrush制作基礎(chǔ)模型，模擬生豬宰前監(jiān)督查驗及宰中同步檢疫，實(shí)現(xiàn)高風(fēng)險致病菌和高成本檢測實(shí)驗的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。本著“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，該項目緊密結(jié)合學(xué)習(xí)定位和人才培養(yǎng)特點(diǎn)，采用“以虛補(bǔ)實(shí)、以虛促實(shí)、虛實(shí)互動”的教學(xué)模式，在高度仿真的實(shí)驗對象和實(shí)驗環(huán)境中開展探究式實(shí)驗、問題式啟發(fā)、研討式互動及全方位評估，既培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維，又切實(shí)提升了學(xué)生解決問題的綜合能力。又如家具陳設(shè)課程中的虛擬空間打造，可以讓學(xué)生穿越到家具史上成就輝煌的明代和清代，置身于兩個不同朝代的居室中觀察具有不同特色的家具及陳設(shè)品，經(jīng)由虛擬仿真技術(shù)的信息處理，不同的家具設(shè)計方案可以再現(xiàn)于實(shí)際課堂教學(xué)中，讓學(xué)生以設(shè)計師的角度審視方案設(shè)計。學(xué)生也可隨時更改項目中的材質(zhì)、色彩、造型等設(shè)計和設(shè)置，更細(xì)致地了解室內(nèi)設(shè)計中具體材料的運(yùn)用。這種新樣態(tài)的學(xué)習(xí)空間可升級重構(gòu)為虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)體系的基本教學(xué)單元，與常規(guī)理論教學(xué)并行，并隨時為之補(bǔ)充內(nèi)容，從而使設(shè)計基礎(chǔ)課程與實(shí)踐課程協(xié)調(diào)、優(yōu)化、互補(bǔ)，提升了實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量和水平，推動科學(xué)技術(shù)與藝術(shù)實(shí)踐教育相結(jié)合。

“虛擬”元宇宙打造共享互助的移動式跨界學(xué)習(xí)空間

中國計量大學(xué)目前已建成多個省級虛擬仿真實(shí)驗教學(xué)平臺項目。通過虛擬技術(shù)構(gòu)建的虛擬教學(xué)平臺，與現(xiàn)實(shí)的教學(xué)信息界面交互相容，提供一個既獨(dú)立于現(xiàn)實(shí)世界又能與現(xiàn)實(shí)世界相融合的具有交互性、沉浸性和多元性的虛擬綜合教育環(huán)境，實(shí)現(xiàn)虛擬世界與真實(shí)教學(xué)環(huán)境的雙向傳遞和有機(jī)結(jié)合。如葉子弘教授主持的“新型冠狀病毒相關(guān)生物標(biāo)準(zhǔn)樣品研制虛擬仿真實(shí)驗”運(yùn)用了Unity 3D、Maya、Visual Studio等技術(shù)，與實(shí)物1∶1構(gòu)建分辨率高的三維視景，對場景模型及實(shí)驗操作進(jìn)行實(shí)時頂點(diǎn)優(yōu)化和動態(tài)加載調(diào)整，模擬高度仿真的實(shí)驗環(huán)境和實(shí)驗對象，解決了該實(shí)驗具有烈性傳染風(fēng)險、試劑價格昂貴、實(shí)驗要求條件高、無法實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場教學(xué)的問題。其高度共享的虛實(shí)交融的學(xué)習(xí)模式和學(xué)習(xí)理念給學(xué)生營造了一個無風(fēng)險、無障礙、高仿真、可操作性強(qiáng)，便于共享互助的移動式跨界學(xué)習(xí)空間。通過生物標(biāo)準(zhǔn)樣品研制的主題式案例、互動式體驗和虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)方法，樹立了學(xué)生的計量、標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量和安全意識，培養(yǎng)了學(xué)生的生物標(biāo)準(zhǔn)樣品研制能力。在商務(wù)英語視景仿真學(xué)習(xí)系統(tǒng)中，采用Vega環(huán)境軟件和Multigen Creator視景建模軟件對各種國際貿(mào)易流程進(jìn)行詳盡的模擬，學(xué)生通過建立符合自身要求的、屬于自己的虛擬人物形象進(jìn)行相關(guān)的商務(wù)情境實(shí)驗，通過與虛擬環(huán)境中的機(jī)器人進(jìn)行對話，開展模擬實(shí)景商務(wù)教學(xué)實(shí)踐活動。這種高仿真的虛實(shí)交織的商務(wù)模擬環(huán)境，避免了現(xiàn)有教學(xué)過程中商務(wù)情境創(chuàng)設(shè)的空乏與單調(diào)，將原本固化、僵硬的商務(wù)內(nèi)容以仿真商務(wù)活動形態(tài)呈現(xiàn)出來，增強(qiáng)了商務(wù)知識的可視性和商務(wù)實(shí)踐過程的靈動性。

“深度沉浸”元宇宙教育創(chuàng)造情境體驗場域

深度沉浸的體驗式學(xué)習(xí)空間也是中國計量大學(xué)極力推崇的智能教學(xué)模式之一。沉浸式互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不僅能使萬物互聯(lián)，還創(chuàng)造了有別于傳統(tǒng)教學(xué)方式的沉浸式智能環(huán)境、智能學(xué)習(xí)空間和智能學(xué)習(xí)體驗。在沉浸式學(xué)習(xí)空間中，學(xué)生可以具身化投入其中，與學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)場景自由自在地互動，通過感官體驗，如視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、味覺及本體感知，充分感受與沉浸式學(xué)習(xí)資源交相呼應(yīng)的樂趣，在“心流”即“沉浸”過程的形成中引發(fā)情緒共鳴，不斷激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而加深對所學(xué)知識的理解和應(yīng)用，提升自適應(yīng)學(xué)習(xí)能力。如房瑞麗教授主持的“浙東‘唐詩之路’體驗虛擬仿真實(shí)驗”以虛擬技術(shù)與古典文獻(xiàn)相結(jié)合的方式，采用VR、MR、3D仿真等技術(shù)搭建山水意境場景中的模型，營造了一個由古典詩詞意象、詩歌涉及地理區(qū)域?qū)嵕坝跋窈吞摂M仿真教學(xué)場景共同構(gòu)筑的跨時空界限的整合學(xué)習(xí)空間，所有自然環(huán)境、虛擬角色、交互行為及物理設(shè)備的結(jié)構(gòu)參數(shù)等均根據(jù)實(shí)景與史料記載進(jìn)行高度還原，使學(xué)生在實(shí)驗教學(xué)過程中領(lǐng)悟自然萬物之美、詩詞意境之妙、文化自信之源，促使學(xué)生自主探究、知行合一。這種虛擬仿真的沉浸式學(xué)習(xí)空間解決了詩歌教學(xué)過程中缺乏一致性描述整個學(xué)習(xí)過程的問題，智能技術(shù)創(chuàng)設(shè)的具身社交環(huán)境、基于區(qū)塊鏈的信任機(jī)制以及高保真學(xué)習(xí)環(huán)境等有效解決了學(xué)生在學(xué)習(xí)空間遇到的問題，如詩歌學(xué)習(xí)環(huán)境明顯失真、以學(xué)生為中心難以體現(xiàn)、學(xué)習(xí)沉浸感缺乏以及跨時空高階思維培養(yǎng)乏力等，讓學(xué)生可以自由地進(jìn)行詩歌創(chuàng)作、舉辦詩歌欣賞活動和相互交流，并由此產(chǎn)生了無限、多元、生動活潑的教學(xué)活動形式。沉浸式學(xué)習(xí)空間作為一種情境體驗場域，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)了一種知識體驗空間，提供了個性化的互動體驗方式，學(xué)生在詩歌的視、聽、感的沉浸環(huán)境中形成深度認(rèn)知，順利實(shí)現(xiàn)知識的認(rèn)知和建構(gòu)。

教育元宇宙是元宇宙的教育應(yīng)用，它顯著的賦能特點(diǎn)在于提供了一個既獨(dú)立于現(xiàn)實(shí)世界又能與現(xiàn)實(shí)世界相融合的具有交互性、沉浸性和多元性的綜合教育環(huán)境，能同步滿足學(xué)生在物理世界和虛擬世界中的教學(xué)需求。多層次虛擬交融的學(xué)習(xí)空間為學(xué)生帶來了極為豐富的學(xué)習(xí)情境、多渠道的交互方式、全方位的學(xué)習(xí)資源，激活了學(xué)習(xí)氛圍，有利于協(xié)同知識的形成。目前中國計量大學(xué)對元宇宙教育應(yīng)用和實(shí)踐的研究還處在發(fā)展初期，但對教育教學(xué)領(lǐng)域的思考和啟迪是顯而易見的，且已展現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿ΑＭㄟ^元宇宙技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐，中國計量大學(xué)改善了原有的課堂教學(xué)環(huán)境，開拓了課堂教學(xué)空間，豐富了課堂教學(xué)資源，提升了課堂教學(xué)效果，真正踐行了“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念。

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