教育元宇宙助力信息科技课程核心素养提升

【摘 要】文章首先以信息科技课程核心素养的四个维度为切入点，探讨教育元宇宙如何为信息科技课程的核心素养提供支撑;然后进一步探索教育元宇宙支撑信息科技课程的实现路径;最后总结并展望教育元宇宙助力信息科技课程核心素养提升的巨大潜力。

【关键词】新课标;信息科技;核心素养;教育元宇宙

【中图分类号】G434 【文献标识码】B

【论文编号】1671-7384（2022）010-014-03

教育部于2022年4月正式发布《义务教育课程方案和课程标准（2022年版）》[1]（以下称“新课标”），其中，原“信息技术”课程更名为“信息科技”，从综合实践活动课程中独立出来，成为义务教育阶段新科目，覆盖1～9年级全学段，折算9年总课时占比达1%～3%。信息科技课程围绕数据、算法、网络、信息处理、信息安全、人工智能六条逻辑主线设计义务教育全学段内容模块与跨学科主题，并贯穿信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任四大学科核心素养。名称、课时、课程设计、课程地位等这套“组合拳”一出，足可见国家对信息科技素养提升的重视。

教育元宇宙与信息科技课程核心素养

元宇宙是一种整合多种新技术的互联网未来新形态，与教育领域结合潜力巨大。当前产业界对元宇宙底层支撑技术的描述有很多，大致可归为六大类技术：网络及运算技术、物联网技术、区块链技术、交互技术、电子游戏技术、人工智能技术[2]。六大支撑技术的应用场景在教育行业中基本上都能找到对应，这些底层支撑技术和应用场景为教育元宇宙的发展与落地提供了坚实、有力的基础，并描绘了一幅极具想象力的未来教育蓝图[3]。

信息科技学科核心素养的四个维度既有各自的特征，又互相支持渗透，共同促进了学生素质素养与技能的提升。在信息科技新课标出台的背景下，教育元宇宙与信息科技课程有何关联，又如何助力学生学科核心素养的提升？值得探讨。

1.培养自觉敏锐的信息意识

信息意识，指个体对信息的敏感度和对信息价值的判断力。具备信息意识的学生，熟悉信息及其呈现和传递的方式，善于利用信息科技，善于交流和分享信息，开展协同创新。相较于其他技术手段，元宇宙在培养学生信息意识方面具有得天独厚的优势。元宇宙本身就是一个充满数字信息的世界，在元宇宙中开展学习的学生，其信息意识将潜移默化地得到培养：学生在模拟事件中的行为后果可被实时预测，并得到更加及时、详细的反馈，对自身行为的认知更加深刻;进一步摆脱时空约束，可以借助设备随时随地进入多媒体教室、实验室等场景，节省学生的时间、精力;彼此之间的交互更加真实、深入和高效，交互内容由一维、二维对象扩展到与真实世界相呼应的三维对象，避免了歧义出现。

2.发展可迁移应用的计算思维

计算思维，指个体运用计算机科学领域的思想方法，在问题解决过程中涉及的抽象、分解、建模、算法设计等思维活动。发展学生的计算思维需要双管齐下，一是要帮助学生理解和学习计算机科学领域的思想方法，二是要引导学生将其迁移运用到生活中其他问题的求解过程中。计算机科学领域的思想方法逻辑性较强、抽象程度较高，学生学习起来难度较大，仅通过语言文字和图形图片传递的信息很难理解透彻。而教育元宇宙可以将学生置于一个以3D立体形式呈现的场景中，凭借其沉浸式、可交互的特性，带领学生抽丝剥茧，深入探究某一思想方法的本质。同时，由于在教育元宇宙中进行模拟操作既能保证学生体验的真实感，又没有任何危险，且时间、金钱等代价成本相对较低，失败了也有重来的机会，学生反思、优化、解决问题的机遇和频次便得以大幅增加，学生也得以将经验和思维模式迁移运用到现实生活中。

3.创设多感官体验的数字化学习与创新环境

首先，从数字化学习的角度来看，元宇宙天然就是数字化学习的载体和场所，而且是一个以计算机图形学、计算机视觉、姿态识别、手势识别甚至脑机接口等人机交互技术为支撑的三维立体化学习环境，学生的学习不再局限于视觉和听觉两个通道，多通道融合的VR/AR技术让学生在教育元宇宙中的学习活动汇聚视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉等多种感官体验，这就是一个多感官综合体验的数字化学习环境。在这样一个全方位满足学生求知需求的数字化学习环境中，学生拥有极大的学习自主权和选择权，能根据自身的学习特点与学习任务的实际情况来合理地、自如地选用数字化资源与工具。

其次，从培养学生创新能力的角度来看，一方面，元宇宙的使用本身就是一种创新;另一方面，元宇宙为学生创新提供了契机。元宇宙的创新不仅仅是形式层面的创新。以往人们研究教育系统通常采取理论研究和试验两种方式，元宇宙的出现为人类认识教育系统的复杂性和教育的发生发展规律带来了第三种方式[3]。有人认为，元宇宙的创新之处在于学习空间由真实空间转换到元宇宙这样一个虚拟世界或虚实融合的世界。这种思维过于简单，是典型的为了创新而创新。在元宇宙这种新的学习环境中学习，最终目的是要让学生探索真实世界当中不能做或者成本代价较高的实验，做一些真实物理环境中做不了的事情，这才叫创新。元宇宙中的虚拟空间不仅可以帮助学生探究式地解决问题，甚至还能帮助学生发现新的问题;学生通过接触元宇宙的模拟实验，既培养创新思维，又催生创新行为。

4.建立新时代的信息社会责任

新课标中信息科技学科核心素养的最后一个维度是信息社会责任，指信息社会中的个体在文化修养、道德规范和行为自律等方面应尽的责任。一个具备信息社会责任的学生，应当能够理解信息科技给人们的学习、生活和工作带来的各种影响，既具有自我保护的意识和能力，也乐于帮助他人开展信息活动，尊重他人的知识产权，对自己共享的信息和资源负责。相较于传统的平面互联网，元宇宙与真实世界更为相似，也是人类今后活动空间的有机组成部分。元宇宙中的虚拟物品有没有产权？在元宇宙里如何保护个人隐私？在打破国界、去中心化的原则下，学生如何在不同的文化输出和舆论中建立正确的价值观和世界观？元宇宙中的法律和伦理将会是什么样的？元宇宙能带来具身交互的沉浸体验，也拥有对现实世界的补偿效应，如何避免成瘾？元宇宙所带来的诸如此类问题的探讨，有助于学生树立新时代的信息社会责任。

教育元宇宙支撑信息科技课程的路径探索

教育元宇宙的出现为信息科技课程的实施打开了新的大门，为学生学科核心素养的提升创造了新的机遇。结合教育元宇宙的特点及信息科技课程学科核心素养的要求，教育元宇宙支撑信息科技课程可以从以下几条路径入手。

1.高效的工具集成环境

信息科技课程实践性、综合性的课程性质决定了学生在信息科技课堂上需要使用到种类丰富的软、硬件工具，而传统课堂环境条件下学生所使用的软、硬件工具整合度不高、集成性较差，甚至需要学生穿梭于多个机房、实验室及操作间才能完整进行某一项目的学习，这无疑割裂了学生学习的整体性，加重了学生的认知负荷，给学生造成了较大的学习负担。教育元宇宙可以为学生创设一个高度整合的工具集成环境，免去学生在现实世界中多个学习空间之间切换、多个学习工具之间切换的不便，为学生提供一个更加高效的数字化学习与创新环境，减少学生信息意识、计算思维培养过程中的绊脚石。

2.面对面的虚拟教师

信息科技课程的授课空间目前多为实体机房，受制于物理空间的有限性及一定数量机器的放置，学生在上课时所处的位置距离讲台有远有近。而大多数情况下，教师需要在讲台上进行授课，这意味着有相当一部分学生与教师之间互相处于视线盲区，教师无法及时捕捉到这部分学生的行为反馈，该部分学生也无法得到教师很好的监督。同时，在学习某些软、硬件工具的操作时，学生只能观察到教师机同步传送来的画面，无法清楚地观测到教师的肢体动作，这使学生的理解效率大打折扣。教育元宇宙可以拉近教师和学生在课堂上的距离，增加师生间的交互机会，学生甚至可以“站在教师旁边”观摩教师的操作演示，学习效率得到提高，这也将间接促进学生信息意识、计算思维等素养的形成。

3.沉浸式情境体验

信息科技课程的课程理念倡导真实性学习，强调通过创设真实情境来提高学生学习的参与度，确保学生在学习活动中的主体地位。而在传统课堂上，教师常用的情境创设方式主要是使用文字进行描述或采用图片、视频进行展示，学生所面对的情境是教师转述来的，而不是学生身临其境亲自体验来的，学生接受信息刺激的感官仅为视觉和听觉，这无异于削弱了学生的参与感。教育元宇宙可以将学生置于一个沉浸式情境体验的环境中，刺激学生的多种感官，让学生直面真实问题的情境，进而锻炼学生对信息的敏感度和对信息价值的判断力，潜移默化地培养学生的信息意识。同时，在信息社会责任的培养方面，言传不如身教，身教不如境教，在教育元宇宙中的所见所感可以使学生更好地理解信息科技给人们学习、工作和生活所带来的影响。

4.全新的合作与分享模式

在传统的信息科技课堂上，学生间开展合作和分享活动存在诸多不便。例如，学生的工作成果存储在各自的计算机中，但上课期间学生及其计算机的物理位置无法随意改变，学生间进行分享和合作，更多的是通过屏幕共享或文件传送两种方式，这在一定程度上影响了学生合作与分享的效率。教育元宇宙虽然模拟了真实世界，但却不是复刻了真实世界，它可以在一定程度上突破真实世界的条件限制，为信息科技课程带来全新的合作与分享模式。在教育元宇宙中，学生不用改变自己在现实世界中的物理位置就可以实现与同学面对面交流分享;学生可以直接在同一时刻与团队成员共同完成某项工作任务，而不需要在单独完成各自所负责的部分后再进行拼接整合。这为学生交流和分享信息、开展协同创新并形成良好的信息道德品质创造了更好的条件，契合了培养学生信息意识及信息社会责任的要求。

总结与展望

元宇宙所具有的交互性、沉浸性、多元性等特征很好地契合了新课标信息科技课程核心素养提升的需求，能潜移默化地培养学生的信息意识，润物无声地锻炼学生的计算思维，包罗万象地为学生创设数字化学习与创新的环境，因EyoWbIEjV184IaQGE/uyVQ==势利导地塑造学生的信息社会责任。从已进行的实践来看，作为教育元宇宙入口的AR技术在课堂上的应用是非常理想有效的，这为将来教育元宇宙的进一步探索提供了借鉴。

元宇宙是时代发展、科技进步的产物，其与教育结合的潜力不容小觑，一旦成熟，对现阶段的培养模式、教育资源、教学评价等都将是一次颠覆[4]。利用元宇宙及其相关技术来创新教育，积极响应了教育部怀进鹏部长有关推动教育数字化转型、帮助人们适应数字化时代的倡议[5]。在各类课程中运用教育元宇宙及其相关技术，去帮助教师们更好地教、学生们更好地学，才是真正贯彻了教育规划纲要里提到的信息技术与教育教学深度融合的要求。

参考文献

教育部.教育部关于印发义务教育课程方案和课程标准（2022年版）的通知[EB/OL].（2022-04-21）[2022-09-17].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A26/s8001/202204/t20220420_619921.html.

邢杰， 赵国栋， 徐远重， et al. 元宇宙通证[M]. 北京：中译出版社， 2021.

蔡苏， 焦新月， 宋伯钧. 打开教育的另一扇门——教育元宇宙的应用、挑战与展望[J]. 现代教育技术， 2022， 32（1）： 16-26.

刘革平， 高楠， 胡翰林， et al. 教育元宇宙：特征、机理及应用场景[J]. 开放教育研究， 2022， 28（1）： 24-33.

教育部.怀进鹏出席教育变革峰会预备会议及2030年教育高级别指导委员会领导小组会议[EB/OL].（2022-06-29）[2022-09-17].http：//www.moe.gov.cn/jyb_zzjg/huodong/202206/t20220629_641937.html.

作者单位：1.北京师范大学教育学部“VR/AR+教育”实验室 2.海南海口市西湖实验学校