视点|视点丨教育元宇宙的教学场域架构与关键技术
引 言
Introduction
展望2022年 ， 元宇宙技术应用实践将进入快速探索期 ， 底层技术、行业伦理、商业逻辑开始建立 ， 一大批“元宇宙+”理念应运而生 ， 全行业将迎来新一轮技术革命 ， 尤其以互联网为代表的高技术企业 ， 即将面临千载难逢的战略发展机遇 。 “元宇宙”作为下一代互联网技术的“集大成者” ， 也必然成为实现中国教育现代化、实现中国未来教育在全球弯道超车的重要承载平台 。 那么元宇宙在教育中该如何应用？教育元宇宙的教学场域架构与关键技术有哪些？一起来看——
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所谓场域就是一种场景或应用空间 ， 教育元宇宙的架构可以理解为一个超级场域 ， 代指可以整合所有元宇宙元素的系统平台 。 元宇宙依然存在诸多技术瓶颈 ， 但通过对其架构的不断尝试改进和对其关键技术的不断融合运用 ， 就能够利用元宇宙的相关技术与方法解决教育领域的特定问题 ， 其中场域架构主要包括物理层、软件层、应用层和分析层四层 。
物理层
物理层是指在物理世界构造元宇宙的设备及其基础设施环境 。 该层主要采用 5G 网络、沉浸设备、其他设备（如访问与展示类设备、生物数据采集设备）来搭建（见图1） ， 力求实现：建设开放式、可嵌入式的基础设施环境 ， 为未来教育元宇宙更新迭代提供空间；整合现有设备融入教育元宇宙生态中；选择利用率最高的新购置设备融入教育元宇宙生态中 。
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图1 元宇宙架构物理层（华子荀等 ， 2021）
软件层
软件层是在物理层基础上构建元宇宙系统的基础设施 ， 具体包括VR软件系统、元宇宙系统和生物数据采集系统（见图2） ， 分别对应物理层的VR 设备、元宇宙基础设施平台和生物电采集设备 。
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图2 元宇宙架构软件层（华子荀等 ， 2021）
应用层
应用层即组织学习者在教育元宇宙中开展学习活动 。 基于研究团队对VR动觉学习机制的研究成果（华子荀 ， 2019） ， 将教育元宇宙中的学生活动按照技术交互的特点设计为序列型指引、综合型探究和众创建构三种类型（见图3） 。
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图3 元宇宙架构应用层（华子荀等 ， 2021）
分析层
分析层主要用来对采集的数据进行分析 ， 以发现教育元宇宙场域所发挥的教学效用 。 针对数据层采集的VR特征数据、学生感知数据、心理生理数据等 ， 分别采用无序熵值算法、AE值、心理生理数据分析与标签分析等方法 ， 分析教育元宇宙教学场域的教学效果（见图4） 。
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