元宇宙（Metaverse）概念起源于20世紀90年代，不斷進步的技術正在構建數字社會的新形態，為學習者的虛擬學習空間和場所實現數字化轉型提供了新路徑，教育元宇宙（Edu-Metaverse）時代已然來臨。在此背景下，重構學習空間成為全球教育改革的重要議題，作為一所工科大學，中國計量大學（CJLU）一直走在技術革新和應用領域的前沿，致力將創新教學模式應用到課堂教學和實踐的各個領域，加快了智能技術在高校創新應用的步伐，對元宇宙賦能的學習環境、新樣態的學習空間及體驗式學習空間的創新探索進行了積極有益的嘗試，為后續先進的元宇宙平臺在高等教育中廣泛應用、進一步提高一流大學辦學質量打下了良好的基礎。

“智能”元宇宙構建沉浸立體式教學空域

一流大學智能教育發展需要對原有的課堂教學形態、學生學習環境等進行變革，提高教育教學質量。通過工科大學特有的智能技術敏感性和技術優勢，中國計量大學大力開發和建設元宇宙技術加持的虛擬仿真實驗室、虛擬仿真教學一流課程、智慧課堂等工程，圍繞示范引領、成熟先上、應聯盡聯的工作原則，加強資源整合，推進虛擬仿真實驗教學課程的共享應用，提高學校虛擬仿真實驗教學課程的建設質量。到目前為止，中國計量大學共有3個國家虛擬仿真實驗教學項目、30多個省級虛擬仿真教學項目、80多個智慧課堂教學項目等，投入資金近1000萬元。在硬件方面，通過教室的升級換代、結構調整和物理空間的改造，打造了數十個技術先進的智能教學場所，使智能技術發揮其應有的作用；在軟件方面，通過5G網絡、云計算智能技術、區塊鏈、VR/AR/MR、物聯網等技術支撐，為學生創造了多模態、智適應的學習空間和學習環境。與以平面信息交互為主的傳統互聯網教育相比，元宇宙基于資產和身份的可信數字化，把點、線的交互層面擴展到立體、多維、實時的交互空間，構建了一個視覺沉浸的立體教學空間場域，極大地豐富和還原了真實的教學場景及師生關系。為了適應新技術改造的需求，中國計量大學還多次舉辦線上、線下的技術培訓，邀請國內專家和學者傳授經驗、對教師進行課程建設的指導和培訓，極大地調動了教師利用智能技術進行課程建設的積極性和能動性。目前，學校已經形成了智能教學及課程建設的新熱潮，新型的元宇宙技術教育教學學習環境正在形成。

“教育”元宇宙設計虛擬與現實交融的學習空間

中國計量大學結合自身特色著力引導各學科利用智能技術打造新樣態的學習空間。教育元宇宙顯著的賦能特點在于元宇宙可以平衡教育技術和教育發展的結合模式。借助傳感設備識別開展非面對面形式的學習活動，是虛擬的新樣態學習空間。虛擬現實技術與網絡學習空間的結合產生了一種典型虛擬現實類型——分布式虛擬現實（Distributed Virtual Reality，簡稱DVR）。在分布式虛擬現實環境中，虛擬的學習空間可獲取真實環境中學習活動的客觀信息，并通過互聯網與真實的課堂環境融為一體，成為虛擬與現實交融的學習空間。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驗”，結合中國計量大學的辦學特色，將科研新成果轉化應用于教學，通過DVR、Unity 3D、Virtools等智能技術，在虛擬仿真實驗涉及的室內外環境、儀器設備、人員、醫藥產品等采用ZBrush制作基礎模型，模擬生豬宰前監督查驗及宰中同步檢疫，實現高風險致病菌和高成本檢測實驗的安全經濟運行。本著“以學生為中心”的教學理念，該項目緊密結合學習定位和人才培養特點，采用“以虛補實、以虛促實、虛實互動”的教學模式，在高度仿真的實驗對象和實驗環境中開展探究式實驗、問題式啟發、研討式互動及全方位評估，既培養了學生的創新思維，又切實提升了學生解決問題的綜合能力。又如家具陳設課程中的虛擬空間打造，可以讓學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品，經由虛擬仿真技術的信息處理，不同的家具設計方案可以再現于實際課堂教學中，讓學生以設計師的角度審視方案設計。學生也可隨時更改項目中的材質、色彩、造型等設計和設置，更細致地了解室內設計中具體材料的運用。這種新樣態的學習空間可升級重構為虛擬仿真實踐教學體系的基本教學單元，與常規理論教學并行，并隨時為之補充內容，從而使設計基礎課程與實踐課程協調、優化、互補，提升了實踐教學質量和水平，推動科學技術與藝術實踐教育相結合。

“虛擬”元宇宙打造共享互助的移動式跨界學習空間

中國計量大學目前已建成多個省級虛擬仿真實驗教學平臺項目。通過虛擬技術構建的虛擬教學平臺，與現實的教學信息界面交互相容，提供一個既獨立于現實世界又能與現實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境，實現虛擬世界與真實教學環境的雙向傳遞和有機結合。如葉子弘教授主持的“新型冠狀病毒相關生物標準樣品研制虛擬仿真實驗”運用了Unity 3D、Maya、Visual Studio等技術，與實物1∶1構建分辨率高的三維視景，對場景模型及實驗操作進行實時頂點優化和動態加載調整，模擬高度仿真的實驗環境和實驗對象，解決了該實驗具有烈性傳染風險、試劑價格昂貴、實驗要求條件高、無法實現現場教學的問題。其高度共享的虛實交融的學習模式和學習理念給學生營造了一個無風險、無障礙、高仿真、可操作性強，便于共享互助的移動式跨界學習空間。通過生物標準樣品研制的主題式案例、互動式體驗和虛實結合的教學方法，樹立了學生的計量、標準、質量和安全意識，培養了學生的生物標準樣品研制能力。在商務英語視景仿真學習系統中，采用Vega環境軟件和Multigen Creator視景建模軟件對各種國際貿易流程進行詳盡的模擬，學生通過建立符合自身要求的、屬于自己的虛擬人物形象進行相關的商務情境實驗，通過與虛擬環境中的機器人進行對話，開展模擬實景商務教學實踐活動。這種高仿真的虛實交織的商務模擬環境，避免了現有教學過程中商務情境創設的空乏與單調，將原本固化、僵硬的商務內容以仿真商務活動形態呈現出來，增強了商務知識的可視性和商務實踐過程的靈動性。

“深度沉浸”元宇宙教育創造情境體驗場域

深度沉浸的體驗式學習空間也是中國計量大學極力推崇的智能教學模式之一。沉浸式互聯網技術不僅能使萬物互聯，還創造了有別于傳統教學方式的沉浸式智能環境、智能學習空間和智能學習體驗。在沉浸式學習空間中，學生可以具身化投入其中，與學習資源和學習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習資源交相呼應的樂趣，在“心流”即“沉浸”過程的形成中引發情緒共鳴，不斷激發學習興趣，進而加深對所學知識的理解和應用，提升自適應學習能力。如房瑞麗教授主持的“浙東‘唐詩之路’體驗虛擬仿真實驗”以虛擬技術與古典文獻相結合的方式，采用VR、MR、3D仿真等技術搭建山水意境場景中的模型，營造了一個由古典詩詞意象、詩歌涉及地理區域實景影像和虛擬仿真教學場景共同構筑的跨時空界限的整合學習空間，所有自然環境、虛擬角色、交互行為及物理設備的結構參數等均根據實景與史料記載進行高度還原，使學生在實驗教學過程中領悟自然萬物之美、詩詞意境之妙、文化自信之源，促使學生自主探究、知行合一。這種虛擬仿真的沉浸式學習空間解決了詩歌教學過程中缺乏一致性描述整個學習過程的問題，智能技術創設的具身社交環境、基于區塊鏈的信任機制以及高保真學習環境等有效解決了學生在學習空間遇到的問題，如詩歌學習環境明顯失真、以學生為中心難以體現、學習沉浸感缺乏以及跨時空高階思維培養乏力等，讓學生可以自由地進行詩歌創作、舉辦詩歌欣賞活動和相互交流，并由此產生了無限、多元、生動活潑的教學活動形式。沉浸式學習空間作為一種情境體驗場域，為學生創設了一種知識體驗空間，提供了個性化的互動體驗方式，學生在詩歌的視、聽、感的沉浸環境中形成深度認知，順利實現知識的認知和建構。

教育元宇宙是元宇宙的教育應用，它顯著的賦能特點在于提供了一個既獨立于現實世界又能與現實世界相融合的具有交互性、沉浸性和多元性的綜合教育環境，能同步滿足學生在物理世界和虛擬世界中的教學需求。多層次虛擬交融的學習空間為學生帶來了極為豐富的學習情境、多渠道的交互方式、全方位的學習資源，激活了學習氛圍，有利于協同知識的形成。目前中國計量大學對元宇宙教育應用和實踐的研究還處在發展初期，但對教育教學領域的思考和啟迪是顯而易見的，且已展現出巨大的發展潛力。通過元宇宙技術的應用實踐，中國計量大學改善了原有的課堂教學環境，開拓了課堂教學空間，豐富了課堂教學資源，提升了課堂教學效果，真正踐行了“以學生為中心”的教學理念。

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