文/张钰萌 郑州信息科技职业学院信息技术与数据管理中心讲师

向春枝 郑州信息科技职业学院信息技术与数据管理中心主任

胡宇明 郑州信息科技职业学院信息技术与数据管理中心高级工程师

摘要：科技的迅猛发展，尤其是人工智能和元宇宙技术的发展，正重塑着职业教育领域。本文探讨了人工智能和元宇宙技术如何为职业教育带来革新，展示了人工智能和元宇宙技术在职业教育中的积极作用。人工智能和元宇宙融合发展为职业教育提供了一个全新的平台，通过模拟现实场景，创造了沉浸式的学习环境，增强了师生之间的互动；教师利用数字化工具和资源，显著提升了教学设计和实施的质量和效率；系统化的培训提高了教师的数字化素养，使他们能够熟练地运用新技术进行教学；明确的教学目标和评估标准确保了教学质量。在实际应用中，这种新生态显著提升了工作效率和教学质量，帮助学生更深入地理解知识，这些创新为职业教育的发展注入了新的动力。

关键词：元宇宙；人工智能；虚拟仿真

一、研究背景

党的二十大报告强调要推进教育数字化，促进高质量教育体系建设。2024年4月，人社部等九部门发布《加快数字人才培育支撑数字经济发展行动方案（2024—2026年）》（简称《行动方案》），强调职业院校在数字人才培养中的作用，以及推动职业教育数字化改造。人工智能、元宇宙、大数据等新技术在智慧教学、资源共享、虚拟仿真、智能导学等方面发挥着至关重要的作用，《行动方案》为职业教育数字转型指明了方向。

二、研究思路

人工智能与教育元宇宙的结合标志着教育技术的革新和理念的变革。其核心在于结合学校需求，融合人工智能与职业教育，突破传统教育限制，创造新型教学模式。该模式旨在满足学生个性化学习需求，增强学校归属感，同时提升教师教学质量和工作效率。重塑职业教育新生态的整体框架如图1所示，利用元宇宙平台构建数字空间的基础，在此之上打造5大数字底座，继而在数字底座之上延展出各种应用工具，如通过AI数字人、发展处数字教师，实现人机协同双师教学。该框架打造了全场景职业教育教学应用，满足教师远程教学和教研需求。

图1 元宇宙+人工智能重塑职业教育新生态整体框架

三、研究内容

基于元宇宙+人工智能重塑职业教育新生态的研究思路，主要进行了以下6个方面的研究。

1.元宇宙技术：构建数字教育环境

职业教育强调实践教学，但实际操作中常常受时空和资源的限制而无法充分开展。元宇宙技术通过虚拟空间，使师生能利用虚拟现实（VR）等技术进行远程实训，实现沉浸式教学，从而提高课堂的互动性和教学指导的精准性。

2.虚拟实训技术：增强远程实训

通过虚拟现实（VR）技术创建三维沉浸式环境，可使学生安全地进行有危险性或复杂性操作的实训项目，如在手术模拟中，无需使用真实动物，降低了实训过程中的风险和实训成本。同时教师能够追踪学生表现，优化训练效果。VR技术的运用可提升学生学习动机，同时促进教师跨地域教研，实现资源共享，减轻教师工作压力，使其更专注于课堂教学和学生个性化需求。

3.知识图谱：驱动个性化教学

教育元宇宙结合知识图谱和大数据分析，可为学生提供个性化学习路径和智能导学。可根据学生学习进度和兴趣定制教学计划，并实时调整策略以适应学生需求。结合AI与数字人技术，还可提升教师课程资源建设效率。

4.数字人技术：推进数字双师新模式

通过构建虚拟教师（数字人）进行“双师”协同授课，即结合虚拟教师和现实教师的教学，可减轻现实教师的工作负担，同时为广大学生提供7*24小时更灵活、个性化的教学支持服务。实现数字人双师协同授课，数字人可以作为辅助教师出现在课堂上，与实体教师共同授课，帮助解释复杂概念和提供多媒体内容。

5.元宇宙虚拟教研室：实现教师远程教研

教育元宇宙“灵境河开”创造的数字环境，打破时空藩篱，为教师提供了一个远程教研的空间。大家在虚拟教研室可以共同编辑教案，共同商讨数字模型，讨论教学素材、教学方法。在元宇宙的虚拟环境中，教师可采用各自的数字分身进行沉浸式集体备课，共同进步。

6.生成式AI：提升教师工作效率

人工智能技术在职业教育中引发变革，显著提高教师工作效率。生成式AI可辅助课程设计，通过分析教学案例和学生反馈，提供优化建议，帮助教师创造高效、富有吸引力的教学内容。生成式AI还可协助教师管理教学资源，跟踪使用情况，支持决策制定。其数据分析能力使教师能够深入了解学生学习情况，可有效指导教学决策。生成式AI也可用于教师专业发展，通过模拟场景帮助教师练习教学技巧，并提供反馈，促进其教学改进。

四、实践应用

人工智能和元宇宙技术的发展推动了职业教育的模块化建设。本研究在郑州信息科技职业学院（河南开放大学）进行了全面的落地实践，具体实施方案如下。

1.平台建设与模块搭建

数字底座是学校人工智能应用的重要基座。根据前期需求的功能、稳定性、扩展性、成本等要求，学校开发出适合职业教育需求的元宇宙平台“灵境河开”。以“灵境河开”教育元宇宙为基础，学校搭建了虚拟教室、虚拟报告厅等教学环境，确保它们能够满足不同课程的教学需求。

2.教师培训与技能提升

为确保教师能够有效利用教育元宇宙，培训活动的支撑必不可少。培训内容应涵盖AI软件操作、教学方法创新、在线互动技巧等。学校为教师提供了持续的技能提升支持，定期邀请专家举办行业讲座，促进团队交流，提升教师数字化职业素养和教学能力。同时举办了多主题的数字素养提升活动，如AI工具、虚拟仿真实训、智能办公等。实现有效的培训与技能提升，教师积极参与是关键，学校通过宣传、演示、体验等方式，引导教师了解AI技术优势，激发教师学习兴趣与意愿。

图2 核心教师团队人工智能虚拟教学资源课程设计培训

图3 核心教师团队人工智能应用技能培训

3.教学资源制作与教学实施

基于数字底座平台，技术开发人员和教师共同开发了适应新教学环境的课程模块——包括制定课程大纲、设计互动式学习任务、创建虚拟教学资源等，同时考虑如何将传统教学内容与元宇宙环境中的实践活动相结合，确保教学内容的连贯性和系统性。随后，在完成课程模块和教师培训后，开始执行教学活动。教师利用生成式AI技术创建教学大纲，进行后续调整和审核。可结合文字脚本和数字人技术，辅助双师授课。教师根据提纲优化PPT，结合数字人教师制作微课。在实际教学中应用教学资源和开展虚拟仿真实训时，教师可同时监测教学进度和效果，及时根据学生反馈调整教学策略。学生在远程虚拟仿真的工作场景中进行操作练习，不仅加深了其对专业知识的理解，还提升了其实际操作技能。

图4 教师双师教学数字资源制作案例

五、研究展望

元宇宙与人工智能技术的融合应用，成功塑造了职业教育新生态，显著提升了师生数字素养水平。“教育元宇宙+人工智能”不仅增强了学生学校归属感与团队合作能力，其打造的沉浸式学习环境更是有效激发了学生学习兴趣，培养和提升了学生实践操作能力，提升了教育教学质量。与此同时，我们也面临着一些挑战，如技术成熟度不足、师生适应性存在差异、高质量教学资源存在开发与维护难题，以及学生参与度相对较低等问题。下一步，解决上述问题将是我们重点关注和努力的方向。