教育元宇宙应用于中学地理教学的路径探析

郑祖槐 陈石权 李 琳,3*

（1.云南师范大学 教育学部,云南 昆明 650500;2.镇沅彝族哈尼族拉祜族自治县民族中学,云南 普洱 666500;3.云南师范大学 地理学部,云南 昆明 650500）

教育是国之大计、党之大计。党的二十大报告中，习近平总书记强调要“推进教育数字化”。这为推动数字化赋能教育高质量发展、加快建设数字中国、教育强国提供了根本遵循。2023年8月，教育部等五部门联合印发的《元宇宙产业创新发展三年行动计划（2023—2025年）》提到要推进构建虚拟教室、虚拟实验室等教育教学环境。“元宇宙”被称为第三次互联网革命，与人工智能、虚拟现实技术、“互联网+”教育等紧密相连。教育元宇宙也需回答“为谁培养人、培养什么人、如何培养人”这三个基本问题。[1]这对当前中学地理教学改革创新发展提出新要求。

就当前对教育元宇宙研究状况来看，学术界将扩展现实、数字孪生、人工智能、5G等技术作为教育元宇宙的关键技术。[2]然而，关于教育元宇宙赋能地理教学的研究成果还不多，尚未引起地理教育学术界的广泛关注，目前仅有徐旭、陈实基于哲学解释学视角探讨了元宇宙时代的地理教学变革，并提出需要面对的挑战；[3]陈茜月从“元宇宙”赋能地理信息档案管理方面进行研究，并提出融合“元宇宙”技术的档案管理新模式。[4]总体来看，目前相关研究并未对教育元宇宙赋能中学地理教学的路径优化做翔实论述，研究视角和内容有待进一步开拓。

教育元宇宙集合关键技术，可为地理教学提供一个虚拟的教学环境，优化教学过程，催生高沉浸式的教学体验，将有可能为中学地理教学带来新变革。元宇宙与教育的深度融合符合新时代智慧教育、教育数字化助力现代教育发展的要求，有利于促进中国式教育现代化的跨越式发展。本文通过分析教育元宇宙赋能中学地理教学的必要性和可行性，深入挖掘和分析教育元宇宙的应用潜力，并提出教育元宇宙应用于中学地理教学的新路径，丰富和拓展中学地理教学的前沿问题研究，以期推进中学地理教学的变革创新。

一、教育元宇宙赋能中学地理教学改革的必要性

教育数字化、智慧教育的应用已逐渐成为当前和今后教育领域创新发展的重要趋势。《普通高中地理课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“新课标”）强调要深化信息技术应用，恰当运用虚拟现实、人工智能、“互联网+”教育等技术助推地理教学改革。[5]推动元宇宙赋能中学地理教学改革创新，既是新地理课程顺应推进教育数字化的必然要求，也是中学地理教学发展的必由之路。

近年来，随着国家政策的大力支持和人工智能技术的不断创新发展，数字化设施已逐渐出现在课堂教学、智慧校园管理中。从传统的教学模式到多媒体设备的使用，再到如今智慧教室的应用，扩展现实（XR）、增强现实(AR)、虚拟现实(VR)、混合现实（MR）等技术逐渐应用到中学地理课堂教学中，拓宽了中学地理教学改革的视野，有利于提升中学地理教学的实效性，重塑中学地理课堂教学生态，推动地理教学提质增效。在教育领域，AR技术可提供虚拟的学习环境，其某些特征符合建构主义学习理论中关于“学习是一种真实情境的体验”观点。[6]智能技术正重塑教育领域中的师生关系、教学理念和教学方法等。[7]中学地理教学要紧紧抓住教育数字化发展的时代机遇，以智能新技术助推地理教学的发展变革。

二、教育元宇宙赋能中学地理教学改革的可行性

教育元宇宙是众多前沿技术与教育教学的深度融合，[8]教育元宇宙将塑造新的教育形态。[9]AR技术是VR技术的延伸。VR能让地理实验教学内容可视化和体验化，可让学生“身临其境”，体验地理实验的魅力。[10]AR技术不仅可辅助地理课堂教学，还可辅助校外开展地理实践活动。

一方面，借助元宇宙赋能教育能够打破时空限制，让更多抽象、难懂、立体的地理情境呈现在学生眼前。例如，教育元宇宙使得学生能在虚拟环境中进行地质勘测、气象观测、模拟地震等实践操作，模拟水循环、河流侵蚀、滑坡等自然地理过程，解决交通布局、城乡规划、工农业区位选择等人文地理问题。教育元宇宙为学生提供虚拟的教学环境，弥补传统课堂教学的不足，但难以完全替代真实环境下所开展的地理实践活动。

另一方面，基于教育元宇宙的地理教学契合新课标的要求，符合国家教育数字化发展的需要，能够助推地理教学改革，让学生更快捷地理解和应用地理知识，进而帮助学生享有公平、高质量的地理教育。这利于从地理教育角度落实“立德树人”根本任务，培养学生的地理学科核心素养。

三、教育元宇宙应用于中学地理教学之路

当前，元宇宙技术应用的案例已经涌现。例如，杭州萧山区信息港初级中学积极探索打造智慧校园，已建设虚拟现实功能教室，并进行实践应用；江西财经大学尝试把教室搬到线上，让师生体验元宇宙课堂教学的趣味；部分高校在元宇宙中举办毕业典礼和招聘双选会；江西南昌开始探索元宇宙走进义务教育阶段课堂，学生通过VR全景在虚拟环境中学习天文、科普地理知识和开展劳动实践体验等。如何将教育元宇宙更好地落实到具体学科教学，这是教育工作者需要认真思考和研究的问题。人工智能、教育元宇宙技术的运用将突破时空与地域限制助力中学地理教学的变革腾飞，更好地培养学生的地理空间思维能力。由于地理学科的特殊性，从地理学科角度探讨教育元宇宙赋能中学地理教学的路径具有一定现实意义，将为地理教学带来更多的新可能。为此，必须抓住教育数字化发展的机遇，因势而新，以人工智能、“互联网+”教育、元宇宙技术赋能地理教育发展，优化中学地理教学的路径。

1.构建教育元宇宙支持地理教学的政策

伴随教育数字化出现的一些新热点为教育元宇宙相关研究提供了新可能。例如，中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要中提到，聚焦教育，推进学校资源数字化，建设智慧教育，加强虚拟现实和增强现实技术发展；2022年，中央教育工作领导小组秘书组、教育部党组印发《关于教育系统深入学习宣传贯彻党的二十大精神的通知》提到加快推进教育现代化、推进教育数字化；2022年，国务院政府工作报告提到，加快发展人工智能数字产业；2023年5月，教育部等十八部门发布《关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》提到探索利用人工智能、虚拟现实等技术手段改进和强化实验教学。根据“数字中国”战略，未来人工智能、云计算、元宇宙技术等可能贯穿于课程教学。相关教育行政部门应做好顶层设计，推动教育数字化转型，将国家关于教育发展的战略细化为具体可实施的地理教学政策和措施，持续加强对教育元宇宙在地理教学中应用的可行性研究，积极建设推动地理教学发展的智慧教育元宇宙平台，建设智慧教学实验室，打造地理学科示范点，进而辐射引领全学科课程教学的发展。

2.创建智慧化教学场景，推动元宇宙在地理教学中的应用

随着智能新技术的不断创新发展，中学地理教学的授课场所也需不断丰富和拓展。以元宇宙赋能教育技术为引领，构建智能地理课堂教学新场景，增强地理教学的体验感和实践性尤为重要。以云南师范大学地理学部为例，“交互式地图教学系统＋数字星球系统＋地理AR沙盘系统＋VR教学系统＋全息教学系统”的地理教学创新实验室已投入使用，为培养数智化时代的中学地理教师奠定良好基础。同时，需不断加强技术创新发展，推动5G、大数据中心、云计算等新型基础设施建设，加大投入人工智能和人机交互技术的研发。为教育元宇宙在地理教学中的应用构建高效平台。教育元宇宙将提供虚拟沉浸的教学新模态，[11]要积极探索建设元宇宙VR沉浸式地理实训室、AR地理教学动感体验平台等，探索建设虚实一体的课堂及校外地理教学模拟推演场景应用。

3.加强教育元宇宙应用于地理教学的数据安全建设

数据是驱动学习元宇宙发展的关键。[12]教育元宇宙背后可能存在技术伦理风险，如师生数据泄漏造成的数据信任危机。[13]教育元宇宙具有虚实融合的特征，信息类型多样且来源复杂，师生难以辨识信息的真伪。[14]因此，需要相关政府部门持续完善元宇宙相关的政策、法规，健全教育元宇宙平台安全管理监督机制，构建政府主导、平台负责、协同个人的管理模式，进而保护好元宇宙的信息安全。

4.教育元宇宙赋能教师专业发展

2022年4月，教育部等八部门印发《新时代基础教育强师计划》提出努力造就“新时代高素质专业化创新型中小学教师队伍”。近年来，人工智能、元宇宙等技术赋能教育的应用日益广泛，这不仅是推进我国教育数字化转型的必然要求，也是赋能教师专业发展的成长之需。然而，教育元宇宙对地理教师的教学与实践提出更高的要求。地理教师需转变原有的思想观念，紧跟社会的发展步伐，学习并接受新技术，提高智能化教学能力，加强对人工智能、教育元宇宙相关理论与实践知识的学习，主动参与系列智慧化教育教学研修活动，将教育元宇宙技术有效融入到地理教学中。

四、展望未来

中学地理教学本质上还是师生间的互动，人工智能、元宇宙赋能教育的发展都应避免盲目跟风与过度依赖信息技术。广大地理教育工作者应该要更加冷静地思考，客观地认识人工智能以及教育元宇宙。目前，以元宇宙、云计算、XR、AR、VR、MR为代表的人工智能技术给教育领域带来新变革与发展，作为与之紧密联系的地理学科，更应抓住历史发展机遇，以信息技术赋能，不断推动中学地理课程改革创新，落实立德树人的根本任务。这不仅是中学地理课程顺应元宇宙技术赋能教育发展的必然之势，也是中学地理课程顺应新高考改革背景下进一步提质增效发展的必由之路。在推进教育数字化、建设教育强国发展的必然趋势下，探讨如何充分利用数字技术赋能地理教育教学改革创新，不仅有利于丰富和拓展中学地理教学的基础理论研究，还有利于提高地理课程的实效性，为推动中国式地理教育现代化改革提供新路径。