浅谈元宇宙素质科普教育在基础教育阶段的应用实践

关键字：元宇宙、元宇宙科普、素质教育课堂

一、元宇宙的支撑技术体系与元宇宙素质科普教育的知识图谱

依据清华大学新媒体研究中心发布的《2020-2021年元宇宙发展研究报告》，元宇宙的支撑技术普遍认同有如下六个方面：

底层技术：网络及运算技术、人工智能技术和区块链技术；

后端基建：物联网技术、交互技术和电子游戏技术。

如下图：

对应的元宇宙素质科普教育的知识图谱：

二、元宇宙素质科普教育与头号学院

元宇宙所代表的空间互联网原住民应该是目前的初高中学生，这个群体是最应该率先开展科技素质教育元宇宙认知与培训的群体，但是由于科技发展再到教育普及的时间间隔，加之元宇宙技术的复杂和抽象性，造成了业界和教育界的两头热，两头茫然的局面。

其根本解决之道是需要科技界和教育界的联合和协作，更重要的是要有思想层面的认知和共鸣。

头号学院定位为元宇宙校园基础设施服务商，以XR智能穿戴设备为载体，XR与AI技术为核心，致力于打造“硬件＋软件＋内容＋服务”的元宇宙校园基础设施标准，建设元宇宙校园智能教育服务生态圈，为教育机构提供元宇宙基础设施建设服务，为企事业单位输送优质元宇宙应用人才。

团队成员由扩展现实（XR）领域与人工智能（AI）领域资深从业人员组成，拥有多年基于微软（Hololens等）、Magic leap(magic leap one等)、Oculus(Quest等)和HTC（Vive等）等公司设备的项目开发经验。

且团队成员先后参与过中国技能大赛虚拟现实赛项的组织和实施、教育部MR混合现实类课题的发布与执行以及教育部1+X虚拟现实证书的相关工作，依托对科技和教育的双层理解，自研、自建元宇宙课程。

头号学院宣传片：https://www.bilibili.com/video/BV1yq4y1i7JN?spm_id_from=333.999.0.0 

三、元宇宙素质科普教育在基础教育阶段的应用实践

1、元宇宙素质教育科普实践校

作为元宇宙素质科普教育在基础教育阶段的应用实践，头号学院依托上海的本土优势，先后在基础教育阶段的上海市卢湾高级中学和中华职业学校进行了实践性教学应用。

（1）上海市卢湾高级中学---上海市人工智能标杆学校

创建于1953年，2005年9月被正式命名为上海市实验性示范性高中。上海市科技特色示范校。

学校秉承着“培养高度科学素养的高中学生，营造浓厚人文精神的学校文化”的办学目标，在提升学生人文素养的同时，着力于培养学生的创新精神和实践能力，通过深入开展科学教育的办学实验，积极推进课程与教学改革，传承发展学校办学特色，深入推进学校内涵发展，学校教学质量稳步提升，得到政府与社会的高度认可。

科学教育办学特色彰显，成果卓著：迄今为止，荣获世界级奖项20项，国家级奖项74项，上海市级奖项572项。

学校人工智能应用参考：新时代奋斗者｜未来已来，上海这所中学有支人工智能教师团队

（2）中华职业学校

中华职业学校成立于1918年，系上海市中华职业教育社举办，由原中华人民共和国国务院副总理、民主革命先驱者著名的教育家黄炎培先生亲手创办，至今已有一百十多年历史，在海内外享有广泛声誉，在上海乃至全国声名远扬，1984年成立上海市虹口区中华职业进修学校，至今已在全市有多家“中华”系列学校。

学校是成为国家级重点中等职业学校、上海百所职校重点建设工程合格学校、上海市中等职校行为规范示范校、上海市中等职校先进集体、上海市安全文明校园，并连续多次被评为“市教育系统关心下一代工作先进集体”。师资力量坚实，教学设施齐全先进，各专业都有高水准的专业实训室。满足学生职业技能实训的需要，满足现代职业教育发展的需要。

2、元宇宙素质教育科普实践课程---《XR+AI科普教育》

（1）课程简介

《XR+AI科普教育》课程是头号学院元宇宙素质教育科普课程的基础课程和首推课程，该课程以XR智能穿戴设备为载体，XR与AI技术为核心，通过软硬一体的课程设计及基于主流科技技术的PBL项目式教学法进行元宇宙软硬件基础知识科普，注重提高学生的技术意识、工程思维、动手操作能力等。在课程项目中，鼓励学生手脑并用，灵活掌握、融会贯通各类知识和技巧，提高学生的技术操作水平、知识迁移水平，体验工匠精神等。

（2）课程内容

课程构成：

《XR+AI科普教育》课程分为XR与三维空间认知、三维模型与三维引擎和XR手作与Python编程基础三个篇章，共计15个标准课时。

典型PBL项目：

三维重建自己、孙悟空的必杀技、我的VR全景教室、我的手作AR智能穿戴眼镜、人脸识别和垃圾分类等。

课程清单：

第一章节：XR与三维空间认知

第1-2课：XR初体验

第3-4课：三维重建自己

第二章节：三维模型与三维引擎

第5-7课： 三维模型与孙悟空

第8-10课：孙悟空的必杀技

第三章节：XR手作与Python编程基础

第11课：我的VR头盔手作

第12-13课：我的VR全景教室

第14课：我的AR眼镜手作

第15-20课：AR眼镜与Python编程应用

课程包构成：

教学设计（1套）、授课PPT（1套）、工具箱（21套）、项目源码（1套）和微课（1套）。

适用学龄段：

初一到高二

备注：

校方在实际教学过程中，可以依据学龄段的不同，有针对性的选择12-14节课开展学期课程，建议每周一节课，12节课/学期。

作为延展课程，校方在完成以上课程后，基于头号学院《元宇宙素质教育科普课程》体系可以横向和纵向扩展，具体课程清单详见官方课程目录。

3、元宇宙素质教育科普实践课程教学成果

通过软硬件结合的实践性教学，达到了认知元宇宙硬件及电子消费品目标，实现了对Python编程在XR设备上的编程教学，建构了三维认知能力和三维编辑创造能力。

典型教学成果有：

4、元宇宙素质教育科普实践课程对比赛的出口

元宇宙的技术涵盖了人工智能，在目前元宇宙比赛缺乏的背景下，在传统人工智能赛道上，借助于元宇宙技术是实现创新的较好出口，适合性的典型比赛有：

备注：

系列课程已上线知乎，欢迎取阅：元宇宙科普教育-《XR+AI科普教育》课程－第一课：XR与三维空间