教育元宇宙标准体系探析-casino filipino

一、教育元宇宙的内涵

元宇宙新基因包括去中心化、通证经济、人技共创、高保真、沉浸式。教育利用元宇宙新基因，能够加强教育深度交互。在元宇宙环境中界定教育元宇宙系统的需求规格和应用范围，有助于提升教育元宇宙标准体系的完整性和融合性。在元宇宙标准体系中，包括总体、基础设施、基础共性能力、技术、服务与产品、软硬件、应用、管理、安全/伦理等部分。  

根据对教育元宇宙学习内容、学习工具、学习平台、学习终端方面的互操作需求分析，本研究设计了教育元宇宙概念框架，如图所示。

学习内容互操作：教育元宇宙环境中所承载的学习内容互操作，包括学习者与内容的互操作、学习者与教育虚拟人之间的互操作，以及内容与内容之间的互操作。

学习工具互操作：涉及教育元宇宙环境中虚拟学具的互操作问题，如不同学具之间的组合使用、不同终端上学具之间的交互与协作等。

学习平台互操作：涉及学习服务的互操作问题，如不同平台之间学习资源的共享、不同平台之间的数据共建等。

学习终端互操作：是在学习终端硬件设备层面特别是人机界面的互操作，涉及软硬接口规范、兼容性规范和环境适用性规范。

通过上述四个互操作，教育元宇宙系统可以实现学习终端、新型教材、学习服务、虚拟学具的交互协作与共建共享。此外，教育元宇宙概念框架还包含团体、地方、行业、国家、国际等不同层面标准的研制，以从更大范围为相关标准的研制提供规范性指导。

二、教育元宇宙标准体系的构建

本研究从生态观、融合观、产业观、时空观、师生观和实践观的视角，构建了包含多个标准的教育元宇宙标准体系，如图所示。

教育元宇宙总体标准：是教育元宇宙的总体性、框架性、基础性标准规范，包括教育元宇宙体系中通用术语统一的定义、框架模型和标准间引用关系的说明，旨在为教育元宇宙标准体系的应用提供整体性指导。总体标准包括体系框架、标准术语、标准引用组谱、体系框架应用指南等内容。

教育元宇宙内容标准：包括内容元数据、xml 绑定、基于教育元宇宙的新型教材信息模型、格式规范、实践指南等内容，对教育元宇宙的应用推广有极其重要的作用。

教育元宇宙终端标准：从硬件、操作系统、标配软件等方面规定教育元宇宙学习终端应满足的要求。学习终端主要是设备设施，有 vr 眼镜、裸眼 3d 设备、脑机接口等。

教育元宇宙学具标准：对学具的分类、描述、配置要求、聚合、评测等进行规定，内容主要涉及学具分类规范、学具描述规范、学具装配规范、学具聚合规范和学具测评规范。

教育元宇宙平台标准：规定平台的概念、信息模型、接口与绑定规范等，主要包括平台规范、信息模型、xml 绑定和应用示范指南。

教育元宇宙管理与应用规范：是教育元宇宙在教育管理和应用过程的规范，指导教育元宇宙在教育的应用，特别是课堂教育的场景应用和管理。

教育元宇宙服务质量与评价：对教育元宇宙整个系统进行服务质量和管理评测，其规范涉及教育元宇宙的各个部分。

教育元宇宙安全、伦理与隐私：教育元宇宙需要通过多种传感器采集师生的生理、心理、情感、位置、人际关系、学习行为和认知等数据，故存在个人隐私数据泄露风险，需要研究教育元宇宙在教育应用中的安全、伦理与隐私规范。

三、教育元宇宙标准体系的基础标准

教育元宇宙参考架构和系统构架是教育元宇宙标准体系构建后需要首先研制的技术指导性基础标准，对于教育元宇宙的建设具有重要指导作用。

1.教育元宇宙参考架构

教育元宇宙参考架构可分为技术层、采集层、处理层和应用层，如图所示。

具体来说，技术层通过学习分析技术、vr/ar/mr 技术、5g/6g 通信技术等，支撑教育元宇宙提供的相关服务；采集层通过卫星影像、机器视觉、扫描点云、iot采集等方式，获取身体状态、视频行为、脑电波、语音、气体等方面丰富的数据源；处理层通过虚拟仿真、虚实联动、虚实融合、虚拟重现等方式，提供学情分析、教学评价可视化和教师、学生画像；而应用层主要通过教育大数据核心技术（如数据可视化、学习分析技术等），将数据处理结果应用于教学评价、个性化教学、教学情境开发等。

2.教育元宇宙系统构架

本研究将教育元宇宙参考架构中的采集层对应于数据层，处理层细化为交易层、计算层和服务层，而应用层保持不变，并将技术层融入各层，这样就得到了细化后的教育元宇宙系统架构，如图所示。

具体来说，数据层位于底层，为教育应用提供链上分布式数据和链下数据，其数据主要来源于本地数据库和链式分布数据库，具体包括学习资源库、教学策略库、学情数据库、学信（如学业数据记录、学业数据共享、求学求职证明、校企合作等）数据库；

交易层位于第二层，主要保障教育数据的安全存储、传输、更新和访问，涵盖区块链技术的网络层、共识层、激励层，涉及多播协议、数据加密、p2p、共识机制、智能合约等关键技术；

计算层位于中间层，是教育元宇宙应用的智能核心，也是区块链技术与教育人工智能技术（如学习分析技术、数字画像技术等）融合应用的重要模块，涉及与目标检测有关的算法，如卷积神经网络、支持向量机、随机森林等；

服务层位于第四层，主要服务于学习者、教师、教育管理部门、校外学习机构、社会实践机构、企业和家庭等教育利益相关者，如为学习者提供个性化学习和资源推荐，为教师提供学情分析结果，为教育管理部门提供可靠的学历证明等；而应用层位于顶层，是教育元宇宙应用的实践核心，主要解决教育实践中的相关问题，如档案管理、教育隐私保障、打破信息孤岛等。

来源：吴永和,马晓玲,颜欢.教育元宇宙标准体系探析[j].现代教育技术,2023,33(03):5-14.