全智能教育空间建构

——基于情境认知理论的分布交互式视景仿真研究

张  磊

辽宁工业大学机械工程与自动化学院

摘  要：新信息技术的兴起预示着人类社会开始进入到智能经济时代，积极发挥多元智能技术优势、变革教育和学习方式、构建以人为中心的开放式教育体系是教育创新发展的必然趋势。以情境认知理论为基础构建全智能教育空间，采用与教学目标协调一致的结构、标准和协议，通过整合、交叉、异构、拟态等方式开发各类型网络信息载体，借助数字孪生、三维投影、网络化连接、自适应感知等技术强化教育信息的人工智能联系，将学习行为与课堂教学进行视觉融合，延伸受教育者感知教育教学环境的视觉范围，促进虚实资源的交互融合，为受教育者提供开放的、时空一致的、可被虚拟计算的沉浸式教育交互视景，构建适应大学生内在认知结构和社会普遍道德标准的全智能化教育空间。

关键词：视景仿真；分布交互式；情境认知；全智能；教育空间

视景仿真又称为虚拟仿真或虚拟现实仿真，是延伸人类感觉器官的高科技技术之一。早在20世纪80年代后期美国就启动了“虚拟美国人”计划，由美国国立医学馆利用图像重构技术代替尸体解剖。90年代初，美国华盛顿大学将虚拟现实技术引入教育领域，2018年，华盛顿大学又宣布推出由Facebook、谷歌和华为资助的新的增强和虚拟现实研究中心，以加速领域创新和人才培养。日本东京大学研制出了用于建立三维模型的SpmAR。虽然我国对视景仿真研究起步较晚，但仍然取得了较大进步。清华大学、华中理工大学、复旦大学等一批高校开发和建立了虚拟仿真实验室，用于教学科研和远程教育。视景仿真技术营造了“自主学习”的环境，将传统的课堂教学变革为学习者与环境之间的有机互动。目前的视景仿真集中于场景记录和重放、人体运动模拟、虚拟仿真环境、数字影像模型等，例如谷歌的Google Expeditions计划可以使学生在360°全景中观看到3D影像。学术界也进行了大量研究，东北师范大学传媒科学学院张海老师等人以Web of Science(WOS)核心数据库为文献数据来源，分析了近13年与深度学习相关的有效文件，并从出现频次最高的关键词中发现教育热点研究集中于多模态识别和教育场景应用，并指出“基于场景的智慧校园生态圈构建代表了未来深度学习的教育应用趋势”^[1]。中南民族大学的曾雅沁通过三维建模及渲染技术对民族博物馆进行视景仿真漫游设计，以增强现场感并提升人机交互效果。宁波诺丁汉大学的颜正恕以虚拟现实为基础设计了“VR+动态课堂”实验，测算了不同场景下的教学效度，验证了虚拟现实教学的可行性。根据已有资料，相关研究主要集中于课堂教学的场景设置和学生体验，即通过教学场景的设计和构建，为学生提供具有数字表征和符号意义的教学内容，以角色虚拟、视景仿真、VR游戏等方式提高人机互动水平，取得了丰富成果。但是，现有的多数研究仅是单一维度的教育场景演示或行为模拟，教学与视觉、动觉、体感、心理等关键要素融合度较低，缺少系统性梳理和全局性的统合方案，而且，不断发展的虚拟现实技术本身就是教育视景升级、优化的创新动力，多传感器、无人机、脑机接口协同控制等新理念、新技术也促使视景仿真获得了更新、更多的理论支持和更大的拓展空间，并开始引导人类进入一个人机互动、虚实互鉴的智能社会，这也更进一步要求高等教育必须与时俱进，进一步完善理论、统合方案、优化技术路线、提升交互体验，加强全链条协同的智能化建设。根据美国技术高等教育联盟Internet2发布的一项调查报告显示，参与调查的对象中已有46%的大学在校园中应用了虚拟现实技术，这表明高校已经意识到视景仿真在高等教育领域的重要意义。

从视景仿真的研究态势和价值维度来看，以情境认知理论为基础，以超越机器理解的“超媒介联合体”加速机器学习向生态智能学习升级，通过分布交互式视景仿真构建全域、全过程、全方位的全智能教育空间^[2]，提升高校人才培养质量、创新高校教育教学方式，具有现实的理论意义和促进教育发展的实践价值。情境认知理论是提供有意义学习并促使受教育者将书本知识向真实生活转化的重要学习理论，强调学习主体与社会客观存在之间知识逻辑的表达方式，当这种表达方式贴合或接近受教育者自身的认知结构并被置于特定的教育环境中，学习才会变得更有意义、更高效。分布交互式视景仿真就是遵循大学生个体已建立的思维认知结构，采用与教学目标协调一致的内容、标准和协议，通过整合、交叉、异构、拟态等方式开发不同地区、不同类型的网络信息载体资源，借助数字孪生、三维投影、网络化连接、自适应感知等手段强化仿真教育信息的人工智能联系，将学习行为与课堂教学智慧结合，延伸受教育者感知教育教学环境的视觉范围，为受教育者提供开放的、时空一致的、可被计算的沉浸式教育交互视景，构建适应大学生内在认知结构和社会普遍道德标准的全智能化教育空间。

交互式教育视景必须以人为中心、以问题为导向建立视觉交互联系，重点是不仅为受教育者提供可视化课程，还要设计一套富有成效的交互仿真教学模式和可异地远程开发的教育空间转移方案，将受教育者与以受教育者为中心的课程内容通过仿真视景建立主题性联系。教育者是视景空间转移、建构的工程师，学习者是参与动态融合的资源因素，是参与虚拟共生教学和交互反馈体验活动的主要参与人，二者之间通过真实生活内容的智能构建实现更加高级、更丰富的智能学习交互^[3]。

（一）教育视景仿真设计的技术基础

1.虚拟现实技术

虚拟现实技术是20世纪发展起来的全新实用技术，主要分为虚拟现实（VR）、增强现实(AR)、混合现实（MR）三类，自亮相后旋即掀起了虚拟仿真热潮，习近平总书记在2016年G20峰会上曾点名虚拟现实教育“以互联网为核心的新一轮科技和产业革命蓄势待发，人工智能、虚拟现实教育等新技术日新月异，虚拟经济与实体经济的结合，将给人们的生产方式和生活方式带来革命性变化。”VR即Virtual Reality，是对现实情景的虚拟，强调主体视觉在教育体验中的带入作用，这一类教育场景通过模拟而形成，真实世界与受教育者视觉是互相隔离的。AR即Augmented Reality，是通过数字技术手段为现实世界增设虚拟情境。与VR不同，AR技术为教育教学提供了视觉叠加的可能，是将虚拟元素加入到真实的教育教学之中，所看到的教育内容是真假参半的，通过数字技术分析教育内容，然后对教育内容进行解析并进行虚拟仿真处理后投射到对应的显示器，从而使受教育者获得直接的感官体验。MR即Mixed Reality，是混合VR和AR优势发展的探索趋势。MR教育是通过合并现实与虚拟教育来创设新的可视化教育场景，使虚拟景象存在于真实的物理世界，可以直接观测到教育实体的虚拟变化和虚拟教育的物化过程，以全数字化形式呈现教育内容并使之在完整的教育过程范围内主动实施重组与建构^[4]。

虚拟现实教育让教育全过程具备了可感知的数字化基础，虚拟本身就具有阻隔现实世界的前期设定，而教育虚拟可以补充教学视景中无法直接呈现或者难以被捕捉到的、细微的粒子元素，进而提高教育视景的完整性。在设计教育视景内容时，可以根据对象自身的条件和倾向性将学习过程切割为互相联系的多个环节，每个环节都具备知识触感和体验价值，这一点可以借助智能化穿戴设备实现，使学生在虚拟环境中接触到不同类型的教育内容并尽快融入其中，通过亲身参与帮助他们更加迅速地理解所学知识，培养积极的学习态度并促进内心认知结构的不断完善与发展。

2.人工智能技术

人工智能是具有多学科特性和影响的一门新信息技术学科，人工智能技术已经对教育管理手段与策略、教师工作方式、学习和评价模式产生巨大的推动作用和颠覆性影响，推翻了教育系统对教学控制的固有逻辑，拥有自适应再生特性的人工智能促使学习成为一种自然习惯和生活方式，也是实现全过程、全领域、全方位、全时空学习的重要基础^[5]。人工智能与教育视景的结合在于赋予教育体系和学习环境的智能适应能力与自然发生条件，使每个学生都能够在不同的人生阶段获得最灵活或者最需要的教育内容，使学习不断自我调整并内化为学习者自然生活状态的一部分^[6]。

人工智能使复杂的视景仿真成为可能，包括视景数据识别、模态边缘测度、图像映射、连续动觉设计、全程记录与溯源、运动模拟、远程视景推送与回收等，人工智能为虚实结合、人机互动甚至更高阶的机器智能内化提供了基本理念和技术支撑，也是设计个性教育视景的共识性前提，自定义生长模式也成为教育视景仿真与学习者融合发展、“匹配性”升级的核心条件。

（二）教育视景仿真的发展指向

基于虚拟现实技术和人工智能的教育视景仿真是为了实现多模态的虚实交互、优化自适应学习体验，建立以学习者为中心的直观、具象、可感知、高交互的多维视景空间，视景元素、呈现资源和互动路径的设计具有鲜明的个性化、生态化发展指向，即“To student”的智慧视景仿真建设。

1.个性化指向

“To student”视景仿真是借鉴电子商务的“B2B”和“B2C”概念，将“卖方Business”替换为“教育者”，将“买方Customer”替换为“学习者”，以等价的教育知识作为产品向受教育者提供个性化服务。学校与教师的主要职责是为“C位”的学习者提供一整套视觉化的、易于引起情绪波动的教育内容，而引导这类教育产品发挥效用并进行检验的则是受教育者自己，除了经营教育内容的“授”与“受”，还需要将二者关系进一步简化，教育者只需根据大数据分析和测算结果设计符合受教育者内心认知图式变化的视觉产品和场景方案，研究如何调动受教育者积极情绪的视觉影响即可，教育评价也应由考试考核转向学习者认知与视景体验的契合度分析^[7]。

2.生态化指向

“To student”视景仿真不仅是教育的个性化设计，更强调视景交互的拟生与仿真发展，即教育视景的生态化建设。教育视景仿真应以大数据的资源分布、集聚为驱动，使教与学全过程都呈现一种可感知、可发现、可接触的真实景态，通过教育近期发展与远期愿景叠构、多维度情境置换、空间情景切换等智能化手段赋予教育视景“自生”能力，在时间和空间两方面为学生创造立体化的全域智能自适应教学环境、全体系自适应课程场景和跨区域式的人机互动新模式，最终生成视、听、触觉、动觉四位一体的虚拟教学环境，学生可以通过特殊设备接入虚拟环境并从中获得与真实生活完全一致的教学体验和感受，教师也将转变为教育视景仿真的设计者和主导者，并通过深度模拟、多层级分布的视景课程与学生直接对话。

分布交互式视景仿真设计要求教育应具备多学科跨界发展的创新意识、创新思维和创新意愿，强调新技术概念、智能工具在虚拟视景中的跨界应用和转化实效，借助开放性网络、超媒介联合和人工智能等手段将教与学的物理空间、资源空间、社会空间和国际空间整合为四位一体的高聚合式“拟生”空间，通过对时空场景的识别与创设、对视景传播中介的融合与应用以及对人机交互视景的建模与预判构建以“U学习社会”、超媒介联合体和境脉感知为核心理念的全智能化视景仿真教育空间，提升学生对教育视景的敏感度和心理认同。

（一）“U学习社会”

“U学习社会”是泛在学习在时间和空间上的一种整合形态，就是“无所不在”的学习、“时时刻刻”的沟通，在学习主体上强调“Anyone”，即每一个人；在学习时间上强调“Anytime”，即任何时候；在学习空间上强调“Anywhere”，即任何地方；在学习资源上强调“Any device”，即任何设备，是只要受教育者具有学习的主观意愿和行为动作，就可以借助交互式设备在任何时候、任何场所获取到任何知识的一种主动式学习方式，也是视景仿真的时空建设要求。

如表1所示，建立“U学习社会”所需要的射频技术包含三个频段，对应不同的应用场景有不同的技术选择，低频阶段要考虑个体场景架设的基本需求，在指令信号范围内，制定符合波长读取距离的有效参数，智能区分跟踪标的应用面积，降低信号损耗，提高信道容载量，满足不同密度人群接受教育信息的传输需要。高频段具有高效性、远距性特点，可以同时进行大范围的射频识别，适用于跨区域的大教育场景的多点连接与数据传输，在推送远程视景时能够满足稳定性、有效性的较高需求。高低频段交叉复合则可以解决低频段识别距离短的问题，又可以降低高频段的能源消耗，实现多个单位面积内的教育视景传输。多频段的灵活运用是进行教育视景仿真的基础，有助于提高视景传输的效率和精准度。

“U学习社会”的存在应以“大数据计算”为前提，围绕“学生的教育需求”为中心来计算教学目标的焦点和矛盾方向，在对教育对象知、情、意、行已有数据精准分析的基础上，通过射频识别技术（RFID）、传感器技术为受教育者建立专属的电子标签和行为溯源路径，有意识地识别、搜集学生已内化的认知图示和行为倾向，汇聚涉及学生和教育内容的所有资源并加以观察和跟踪，在群体教育范围内构建教育联系的4A型“U学习社会”，满足学生随时随地学习任何内容的个性化需求^[8]。

（二）超媒介联合体

超媒介联合体是在信息时代以数字创新理念进行教育营销的整合手段，包括教育动画、教育视频、教育音乐、教育行为模拟、远程视讯手段、演播技巧和跨区域工作室等教育模式的融合与应用，把适合学生身心发展特点的“云”教育内容和人工智能技术加以整合，形成以机器媒介导引的人机交互型教育场景。

超媒介联合体要为视景教育创设一种虚实结合的“捕捉式关系”，解决视景仿真在内容推送上的中介问题。数据对数据的作用不仅是“合作”，更重要的是机器视角下知识数据对环境因素的“识别”与“消化”。人工智能技术在大数据基础上创设了虚实结合、互相补益的多模态学习模式，而超媒介联合体是在对学生数据“主动性捕捉”的基础上促进多维视觉与用户自然行为的视景解析与构建，也是对不同模态关系下虚拟载体传递的教育行为是否真实发生的推理演算^[9]。在大数据的超前预判和人机混合干预下，超媒介联合体具有自主判断意识，点式散射的分布式数据切片在提高媒介推送信息准确性、优化教育学习视觉交互体验上可以提供多种搭配方案，使学习场景更加生动自然。

如图1所示，多媒介联合体在概念上是对能够引起学生视觉刺激的工具集合，是满足视景仿真教育的传播载体，内容上表现为立体的仿真视景结构，实体媒介既能直接提供视景要素并作用于学生，也能够产生新的虚拟媒介，同理，学生实体也具有反馈和创造的基础，目的是增加数据向虚拟媒介数字化呈现和仿真模拟的多种选择，实体与虚体之间多维度、多层级的数据交叉是为了能在等维空间制造元认知主体并探寻最适合的思维过渡区间，以便为语言选择、数字分析、跨地域传输提供参考和选择，最终实现视景教育的全面推进。

（三）境脉感知

境脉感知，英文译为Context-aware，是指具有主动教育意识的人或物可以自动感知受教育者所处位置、环境、境况及其他交互信息，在经过缜密的分析处理后形成对受教育者的远程建模和未来需求预判，提供最适合受教育者的教育内容和使用环境。

在远程课程实施中，经过射频技术加工和传感器设置的境脉感知要对原有的学科边缘进行模态测距和技术虚化，包括学习动机、知识内容、思维倾向、既有经验和应激反应等，促进受教育者内心世界与外部环境世界的高度融合，不断剥离、裂变异构知识的逻辑基础和知识内容，调整积极对话方式，如果能够积极“交流”，那么主客体之间便通过境脉融合成功产生虚拟化联系，其已有的知识结构也会发生系统、主动的逐级变化态势^[10]。破除界限阻隔、促进模态与人的无缝融合也是境脉感知的主要方向，打通相对独立的“模态孤岛”，使受教育者更快进入预设的、符合自身“真实”生活学习情境的学习场景，并形成一系列连续的、动态的视景刺激，才能更有效地丰富受教育者的内心图式，提高涵育素养。

（一）识别、追踪受教育者的个性特征和行为数据

可视化教育是基于AI智慧系统的视景仿真的重要内容，需要模拟RFID技术对受教育者建立个性化电子标签，通过对学生的身份判断、权限分配、教育信息读取、异地教育信息置换等多标签手段自主识别学习特征和历史行为数据，预判学生可能产生的学习需求和动作，并与真实环境相结合，共同设计学习者专属的、“唯一”的个性化教育视景，以保证受教育者在视觉技术层面自愿感知仿真视景内容的活络性，增强教育安全预警的时效性，提高教育视景的“全程看望”与“实时评价”效值。

基于受教育者自身数据与环境数据的逻辑关系，通过人工或人工智能发出目标指令来识别学生位置、观察角度和周围样态，删去多余、重叠、无效的干扰内容，以专业视觉符号或符合受教育者认知特点的数字符号进行循环编辑和补充嫁接。在构建教育视景的过程中，要注意针对“人的识别”、“物的识别”以及数据来源的目的性区分，围绕学习者家庭、课程、评价建立适合的模拟方案^[11]，视景控制系统则针对具有递进层级的技术和内容进行视景编辑，把来自不同区域的人与物的动作、位置、思维、轨迹等特征进行精准识别与数字节点的拆解、组合、分化，最终呈现有虚拟名师、虚拟同学、虚拟教室的多维度视景仿真教育。

（二）完全沉浸的XR教育

XR是比AR/VR/MR进阶程度更高的扩展现实技术，集合了AR、VR、MR的全部优点，加深了数字虚拟与现实世界的智能融合，是探索人机交互发展的关键技术。XR教育应注重开发以XR技术为中介、以体感扩展为核心的多模态教育场域，展示生物信息在虚拟场景中的行为表现及连带效果，逐步实现多个场景的生态模拟和自然接续^[12]。

参与者的生物性信息与课程内容的匹配和交互是XR教育的关键。在XR教育视景中，参与者既是视景画面的组成部分，也是影响视景发展的驱动因素。XR教育要以学生为中心建立生物采点模型，通过光学跟踪器、超声波跟踪器和电磁跟踪器等时时追踪装置分析、识别受教育者的脑部运动、语音手势和神经意识等信息，并上传至中心控制平台进行测算、预判，根据预测结果动态调整教育场景输送的时间序列和具体内容，将传统课程转变为身临其境的、有学科逻辑的、完全沉浸式的主视角互动课程，满足受教育者对视觉、声音、嗅觉、触觉的体感期待，最大限度地发挥XR技术特性在教育教学中的视景扩展效用，激发学生主动参与、自主学习的热情与潜能。在XR教育实施过程中，学生可以第一人称视角参与场景互动并作为视景主体影响课程发展，甚至可以根据课程目标和中心控制平台提供的教学“剧本”自由选择独立或者多人共同进入虚拟仿真情境进行学习和交流互动。教师作为观察者记录学生的实际表现，并对学习进度和效果进行反馈和完善，同时，教师可随时进入任一场景查看学生状况并做出适时引导和纠正，以保证课程教学在开放环境中仍然具有正确的前进方向。

（三）递进式分布的数字孪生教育

数字孪生教育是充分利用学生本体模型、传感器、运行数据将现实世界教育与虚拟世界教育进行复制建设，包括教育顶层设计、教育目标、教育内容、教育措施、教育影响等全部细节都可以在虚拟空间创建数字孪生模型，大数据分析和统计测算技术将为数字孪生模型提供模拟现实行为的可能，为受教育者“随时随地学习”、“随时随地参与”、“随时随地互动”提供安全预测与成长模拟。数字孪生教育旨在突破地域界限、时间界限、个体数量和思维壁垒，通过高实时互动的跨空间影像、可视化数据模型等方式为受教育者提供直观可测的虚实体验和全方位的仿生触感。受教育者在数字孪生空间的发展就可以成为现实世界教育发展的模板与参考。

数字孪生教育设计要注意对受教育者的模拟和“最近发展区”场景的二次构建，设计重点要从真实存在的学习者视角和仿生学习环境出发，通过1：1存在的数字孪生教育空间演变完成真实世界的跨空间联系，包括人机互动、环境互动、时间损耗和情感表达，并产生交互数据，在对这些数据进行分析和测算后，再结合受教育者的个性偏好、知识结构、教育背景、生长环境等要素进行数字孪生空间的再升级，使模拟空间能够提供受教育者更加认同的真实场景，符合受教育者已有的和未来的成长历程及发展趋势。

未来教育必然是“人工智能心智”给受教育者提供的完整的虚实交互场景，并形成相互联系的递进式视景教育链，数字孪生教育是以不断升级进化的仿生视景为载体进行学习者主控的视觉数据交换，控制视景展示的人工智能会实时监察、测算受教育者的真实情境，通过对受教育者的模型定性、形态分析、结构拆分等方式做出符合受教育者个性学习的三维视景仿真依据，帮助受教育者借助特殊设备进入等同真实环境的类视景空间，数字孪生教育空间的发生事件与真实世界同步甚至提前，其中的所有事件、物件、场景都会被参与者真实地感觉到，特别是当两个或两个以上的受教育者发生接触并形成共向的学习行为后，两个孪生视景空间就会发生数据融合，自然分辨两个环境内的物理实体与虚拟事物之间的内在联系和发生作用时的可操作程度，画面的结合和切换都是自然无缝连接的，并以多线程点射技术和跟踪处理技术将符合单位个体特征的个性化内容传递给大范围区域内的受教育者并仍然产生高效互动。

通过多分布的数字孪生空间，学习者可以方便地进入虚拟学习环境进行学习，教师由传统的教育主导者转型为更融于视景仿真设计的参与者，在孪生空间作为数字要素参与教学设计，学生则借助虚实空间更多地将自己的直接诉求或经验主动地进行演绎、表达，被智能系统所捕捉或觉察^[13]。数字孪生也推进了教育平权，所有智力资源将以平等态势传送至每个学习者，由学习者自由选择受教育的方式和知识来源，实实结合、虚实结合、跨界结合，教师与学生之间的接触会以多种方式存在，并逐渐趋于以问题为导向、以人为中心的自由、平等的学习型关系。

智能感知和数字孪生技术是构建全智能化教育空间的关键，通过物联网在平行虚拟空间还原自然真实的教学过程，将学习行为、教育行为和教育内容以数字化、微型、拟人拟态、集成化的方式进行描述，为未来教育建模编程，并根据教育个体化需求将全智能化的模拟视景全时段、无断续地传送给受教育者，引起受教育者强烈的视觉刺激、心理认同和全沉浸感，将相对静止的教育过程推进到流式教学、动态演绎、虚实互动、场景互易、集群传递、全景孪生、裸眼感知的“所见即所得”的智能视景仿真教育，并对各个终端进行完全开放的、远距离的、1：1持续构建的远程课程推送与预判，重构全智能化的视景仿真教育空间。

分布交互式视景仿真教育要从传统教学、常规课程升级到具有强烈视觉刺激和体验互动的全沉浸式场景建设，积极唤醒受教育者对所处学习环境、未来学习环境的主动思考与互动热情，结合对教育设计、教育开发、教育管理、教育应用和评价的全过程视景数据的复制与分析，判断教育发展方向，提高多地教育视景同时发生、同步传送、交叉组合的方式、路径，创设适合受教育者个性发展的数字孪生视景，帮助受教育者体验跨空间、跨区域的真实课程、生活场景、教育互动。

基于以上的交互式视景设计逻辑，可以按照虚实两个场域划分视景空间的互动层级：智能感知技术支持的裸眼3D视景教育互动（现实）、数据闭环系统的孪生视景教育互动（虚拟），现实与虚拟的支撑基础来源于受教育者学习需求和倾向、数据的契合度、可靠性及与实际生活的适应性，推送至虚拟处理阶段的元数据与运行数据之间具有可发生的行为逻辑关系，通过云计算、边缘计算使之产生广泛联系，进而扩展、延伸到虚拟孪生教室之外的教育场景并形成一个完整的视景仿真智能教育回路。

分布交互式全智能化教育空间构建的基础在于元数据运行、“云”教育服务、行为数据仿真模拟、边缘数据处理及视景仿真输出，元数据的搜集与预判驱动、维持教育空间架构有效运行，并与同质的物理空间发生联系并形成数据集群以满足“云”服务端的基本演算需求，而教育的元数据将对教育者和受教育者实施时时识别和采集，其本身也成为智慧共享的主要组成部分。当教育者和受教育者信息被成功采集后交由智适应平台进行智能加工，根据受教育者类型、要求等要素区分专属性和大众性，混合匹配最适应策略，借助IoT、MeMs光学传感器、RFID射频技术、大数据分析等新科技手段汇聚而成“云”教育服务端的智慧数字工具箱，建立以人工智能和数字科技为主的视景生态共同体，最终为受教育者创设一个虚实结合的数字孪生空间，新数字孪生空间对教育者和受教育者行为具有高度模仿和还原属性，同时为虚实两个空间内的用户提供1：1全构建、自驱动、自适应的类视景，模糊体感边界，使虚拟空间具备真实完整的教育性、生活性、人性和智慧。边缘数据处理端实时感知元数据与“云”服务之间的视景信号并做出相应调整，同时监测数据输送是否完整及其他异端现象，根据测算结果及时做出反馈处理。

新信息技术的兴起预示着人类社会开始进入到智能经济时代，虚拟现实、人工智能、大数据不仅是教育发展的有力支持，更为教育研究开辟了新视角、新思路，教育思维由传统的机械模式向机器思维、大数据思维转变，教育空间也开始突破原有物理界限，尝试实体空间与虚拟空间的整合与交互。本文针对已有研究切入角度分散、技术方案关联度低的问题，以分布式视景仿真和多模态虚实交互为视角，系统全面地梳理了以视景仿真为核心的全智能教育空间的设计思路，详细描述了利用虚拟现实、人工智能等多元智能技术的最新成果开发分布式视景仿真环境的基础和发展指向，阐述了实体教育与虚拟现实场景交互影响、虚实共生的核心理念，围绕“学习者主控”分析和设计了更为具体、可操作的全智能教育空间的建构策略、脉络和基本架构，进一步弥合虚拟现实界限，明确了人类与虚拟教育资源的交互路径，为全智能教育空间的统合设计提供了新方案，有助于教育的统筹优化与个性化教学的顺利推进。

全沉浸式智能化视景教育空间最终是要给用户提供一个完整的多空间、多层级交互方案和沉浸体验，包括体感、情感、性格、利益等，但目前仍然存在比较大的技术难题和现实问题。未来的教育视景中会包含大量虚拟内容，需要智能技术的不断发展和海量数据的大算力支持，那么，新技术对用户身心行为的测算是否能够符合基本生理需要、是否可以满足第三方对学习主体的多重要求、是否能够匹配真实世界的教学目标和绩效标准、是否能够符合社会价值评判标准，会不会颠倒人与技术的主客观关系并引发道德伦理的潜在问题^[14]，仍然需要继续加以研究。

智能化才刚刚起步，随着全沉浸式视景空间在教育教学中的运用，物理教育空间必然会发生颠覆性变革，智能视景教育空间是未来教育发展的必然趋势，在研究中要全面地考虑与人相关、与教育相关的诸多因素，突破技术视野体察智能教育的深刻内涵^[15]，既不能背离人工智能发展的基本人伦理念和社会道德标准，也不能将个人诉求和行为喜好绝对化，要针对预判标准、数字逻辑、人伦基础、隐私与合理合法性等内容广泛征求意见并进行更加深入的研究分析。

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收稿日期：2020-07-13

基金项目：辽宁省社科规划基金项目“互联网时代辽宁红色文化传播的路径研究”（L17CDJ003）