0 引 言
《深化新时代教育评价改革总体方案》[1]对新时代教育评价改革作出了全面部署，指出应充分利用信息技术，创新评价工具，构建多元、全过程、全要素的学习者综合评价体系，其中，信息技术是赋能教育评价过程的关键要素，使得传统评价机制转变为以数据驱动的精准化学习评价机制[2]。传统评价方法主要是在非自然条件状态下，根据评价指标有选择性地抽取指定数据，通过数据特征提取构建特定问题的评价模型，其高度依赖于专家先验知识，致使学习评价存在采集数据单一、评价方法不合理、存储数据不可信等缺陷。随着大数据和智能化技术的迅速发展，以虚拟现实、区块链、人工智能等作为基石的元宇宙技术[3-5]吸引了更多研究人员的注意，借助虚拟现实的扩展显示与沉浸式体验、区块链的可追溯性与高信任度及人工智能的智能化处理，为可靠、科学和可信的精准化学习评价提供了可行途径，使得其向现代化和专业化方向迈出了一大步。然而，目前对元宇宙在学习评价中的应用还缺乏系统性研究，相关机制和应用场景也不够清晰，为此，有必要对元宇宙赋能学习评价的主要途径及应用架构进行探索和研究。
1 元宇宙赋能学习评价改革的技术优势
元宇宙的概念来源于小说《雪崩》，随后，Roblox、PokemonGo 等热门游戏的出现以及非同质化代币（Non-Fungible Token，NFT）的发布，提升了元宇宙的研究热度。近年来，元宇宙以虚实融合、多维交互、去中心化信任体系等特性，引起了学者的广泛关注，并为学习评价改革提供了技术可行性，主要体现在 3 个方面。
（1）评价模式改革。元宇宙拓展了评价场景的时空边界，创建了虚实融合的评价场景，同时，这些评价场景可以无缝切换，改变单一场景的评价模式。此外，元宇宙重塑了学习者与评价者之间关系，强调了多维交互特性，如虚拟代理交互、多感官交互、多场景交互等多维度的交互方式，使得学习者、评价者和评价场景以真实、自然的方式进行交互和交流[6]，获得学习者的真实水平，改变了以知识评价为中心的评价模式，形成多维度的交互评价模式。
（2）评价场景改革。具身认知理论强调身体参与认知过程，并认为当学习者的认知、身体和环境有效互动时，学习者的学习效果是最好的[7]，这同样适用于评价场景。通过调动学习者的视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉等综合感官，身体与评价场景自然互动，帮助学习者进入最佳状态。在此评价场景下，学习者的行为、特征和心理数据使用虚拟现实或增强现实设备来采集，获得的数据采用去中心化信任体系存储，以保证评价数据的安全性、真实性和可靠性。
（3）评价活动改革。元宇宙的深度沉浸式体验、社区属性、群体自由创造等特点，为多元化的评价活动提供了技术支持。评价活动的实施不受时间和空间的限制，可以用不同的数据类型记录学习者在评价活动中的行为，辅助分析学习者的综合能力，满足评价需求；同时，评价活动可以吸引更多的时空同伴参与，如学生、教师、虚拟人物等，扩大评价主体范围，激发评价者的积极性，丰富评价内容，从而为科学的评价数据处理方式奠定基础。
2 元宇宙赋能学习评价改革的主要途径
鉴于元宇宙的技术优势，元宇宙赋能学习评价改革的主要途径如图 1 所示，表现在评价数据采集、评价数据处理、评价数据存储等方面。
（1）元宇宙赋能评价数据采集。虚拟现实向增强现实、混合现实的发展，日益丰富的内容与交互的高度拟真化，有力促进了虚拟世界与现实环境的弥合[8]，使得在元宇宙中能够构建虚实融合的评价场景。从理论角度，文献[9]中提出构建元宇宙智能在线学习环境。从实践角度，文献[10]中提出创设图书馆、校园、教室 3 类元宇宙教育场景。评价场景的构建为数据采集提供了有力的技术支撑，主要表现在两个方面：①扩展数据采集维度，学习者的视觉、听觉、触觉、味觉、感觉等信号将以数字化形式呈现，有利于采集学习者的过程状态数据；②拓宽数据获取渠道，实现虚拟与现实数据之间的互通。同时，如何保障采集的评价数据的可靠性，对于在虚拟世界中构建评价系统等应用程序是重中之重。区块链以其去中心化、不可篡改、可溯源的特点引起了教育界的广泛关注，在数据采集阶段应用区块链技术可以抵抗攻击，此外，获取的所有数据要经过区块链特定的验证程序，保障了采集的评价数据是真实可靠的。综上，采用元宇宙能够全方位可靠地采集学习者的评价数据，但到目前为止，如何以元宇宙为核心，将虚拟现实与区块链技术相结合以完成评价数据采集任务的研究尚处于起步阶段。
（2）元宇宙赋能评价数据处理。评价数据处理方法可分为定量评价和定性评价，前者根据已有的满足评价指标的数据进行客观评价，缺少灵活性；后者更多的是人为认知评价，具有一定的主观性和不确定性[11]。元宇宙赋予更多的实现途径，主要体现在 3 点。①多元化评价主体。虚实融合的跨域社交可为学习者提供超现实的体验[12]，评价者、学习者、参与者能够以虚拟身份构建多渠道交互方式，扩大定性评价的主体，提高准确性。②规范化评价规则。在元宇宙中，采用区块链技术设置自由、开放、灵活的评价规则，智能合约可为所有参与的评价主体和客体提供可信的评价环境，确保定量评价中的评价规则实施透明性。③增加评价处理维度。元宇宙构建的评价场景支持探究式、体验式、思维能力训练、复杂问题解决等评价活动，这些活动可构建灵活的评价指标，可以从多个维度评价学习者的能力。目前，评价数据处理的应用更多处于理论探索阶段，因此要充分利用元宇宙的优势，提出科学的评价方法。
（3）元宇宙赋能评价数据存储。评价数据的可信存储保证了评价数据不可伪造，而以去中心化信任体系为基础的元宇宙为可信存储提供实现途径，体现为两点：①保障评价数据的安全性，区块链是利用密码学按时间序列将数据区块依次相连而组成的链式数据结构形式，其去中心化、可追溯、不可篡改特征使学习评价等能够在高度的信任制度体系中得到良好发展[13]；②保护评价结果的隐私性，评价结果具有开放性和共享性，而开放共享的主要难点之一是如何保护学习者隐私。区块链技术采取的加密算法能保证数据的隐私性，记录在区块链上的评价数据只能通过其用户的私钥获得，可最大限度地保证评价数据的隐私安全。目前，在成果认证、学分确认应用上，已构建简单的原型系统，但距离大规模应用尚有较大差距。
3 基于元宇宙的学习评价应用架构
基于元宇宙的学习评价应用架构如图 2 所示，主要分为元宇宙支撑的评价数据采集、激励驱动的多元评价数据处理及扩展驱动的评价数据存储 3 部分。
3.1 元宇宙支撑的评价数据采集
评价数据采集是在虚实融合的评价场景中捕获多模态的评价数据，包含场景构建、评价活动实施和数据解析，以在虚实融合评价场景中捕获多模态的评价数据。
（1）场景构建。采用硬件设施和软件平台支持元宇宙的数据采集。硬件设施包括网络、沉浸式设备和辅助设备。沉浸式设备主要为支持增强现实和虚拟现实的高性能计算机，以及手柄、投影等辅助设备。软件包括虚拟现实软件和元空间平台，如 Unity、Roblox 等。在此基础上，建立基于 P2P 的区块链网络。创建的评价场景可以捕捉学习者的过程数据，如行为、生理、心理、虚拟身份等数据。采集的数据包括多种类型，如文本、音频、视频、图像等。这些不同类型的数据（即多模态数据）可以提高数据之间的信息互补性，弥补传统数据类型在评价上的单一模态限制[14]。
（2）评价活动实施。评价场景支持评价者开展多样化的评价活动，同时评价者也可以根据学习者的特点构建评价场景并支持场景切换。具体来说，评价场景根据捕捉到的学习者实际学习状态，组织并开展各种形式的评价活动，如合作探索、发现学习、验证评估等。在此场景中，学习者和评价者都沉浸在高保真环境中，并进行自然和实时地交互。
（3）数据解析。对于采集的多模态评价数据，采用跨模态语义分析以评估学习者状态。语义分析主要采用多模态深度学习技术解析学习者状态，以探索评价数据和学习状态之间的关系，从而标注多模态评价数据。
3.2 激励驱动的评价数据处理
在元宇宙环境中建立激励机制，鼓励更多的评价主体参与评价，并实施多元化的评价方法，包括定量评价、定性评价和综合能力展示。
（1）定量评价，主要包括评价指标的收集、评价指标的确定和自动评价。①评价指标的收集采用两种方法：根据评价要求直接获得评价指标；通过分析学习者在评价场景中的行为数据，如搜索、查看等行为，动态地增加评价指标。②筛选评价指标并制订评价规则，实现根据学习者的个人需求自适应地确定评价指标。③制订智能合约的约束条件，翻译成合约代码并部署到区块链上，直到评价阶段完成。
（2）定性评价。元宇宙中的评价主体包括学习者自身、时空同伴、教师及其他类似角色，可依据学习者的表现给出主观评价。为了保证公平性，设计多方共识算法，包含信用惩罚计算、信用奖励计算、投票结果优化等。
（3）综合能力展示，包括能力的可视化和自适应的能力评估，前者通过可视化技术展示学习者综合能力，并向学习者或评价者提供实时反馈；后者根据不同角色（如雇主、教师、家长等）的需求，采用自适应评价指标体系展示学习者的个性化能力评价。
3.3 扩展驱动的评价数据存储
评价数据可分为两类：过程数据和结果数据。基于不同的类型，将评价数据存储分为评价区块链构建、过程数据存储和结果数据存储 3 个部分。
（1）评价区块链构建。采用中心化和非中心化相结合的方式存储评价数据。具体来说，过程数据如学习者行为的图像数据和视频数据，直接存储在中央数据库中。评价结果则以去中心化的方式记录，即存储在评价区块链中；同时，评价区块链还存储评价场景中的基本数据，如学习者、课程、教师信息等。对于学校、学习者、教师等角色，要在评价区块链中设置不同的权限。
（2）过程数据存储。采用智能合约自动执行记录过程数据的逻辑。考虑到评价区块链的容量有限，建立基于主链和侧链的扩展模型，其中标记的数据存储在侧链中，评价场景中的基本数据存储在主链中。在实施过程中，通过向区块添加额外的比特位构建侧链结构[15]。此外，要设置安全权限验证，以确定主链的通信权限。
（3）结果数据存储。评价结果分为对正式结果的评价和对非正式结果的评价，前者如学位证书，需要官方认证，后者不需要官方认证，因此，利用区块链技术建立多角色认证平台，在这个平台上增加学习者、学校、雇主等角色，并根据学习结果自动颁发数字证书。数字证书以区块的形式使用加密算法存储在评价区块链上，方便追踪证书来源的真实性。
4 思考与建议
作为通用的评价应用架构，基于元宇宙的学习评价可以满足理论与实践需求。以虚拟现实技术与应用课程为例，一方面要培养学生掌握模型构建、立体高清显示、人机交互等多项关键技术的理论知识，另一方面要培养学生的虚拟现实系统开发实践能力。在应用实施中，需要构建 3 个部分的评价场景：关键技术理论知识评价、实训评价和综合能力评价。对于不同评价场景，采用差异化的定性评价和定量评价方法，展示学习者的综合能力评价结果，并将过程评价结果存储在评价区块链中。为了更好地发挥评价应用架构功能，在课程评价实施过程中有以下建议。
（1）从技术服务人员角度，需要维护应用架构的基础设施，并开发简单易用的人机接口，方便教师和学习者使用。具体来说应用架构需要多种硬件设备和软件平台，这些硬件和软件都需要专业的技术人员进行维护；不同课程开展的评价活动和评价方式存在较大差异，需要技术服务人员构建全新的评价场景。在虚拟现实技术与应用课程中，关键技术理论评价需要构建立体高清显示技术、三维建模技术、人机交互技术、三维全景技术等多个场景，这些场景建立在通用的应用架构基础上，进行针对性的资源整合和评价模型的自适应匹配，从而获得学习者真实的理论能力水平。
（2）从教师角度，需要提高自身素养，学会运用元宇宙技术设计评价场景、与学习者进行自然交互方法。在虚拟现实技术与应用课程中，综合能力评价采用具体的设计题目，如虚拟教学软件系统、虚拟驾驶仿真系统、军事作战模拟系统、虚拟手术仿真系统、虚拟旅游系统等，根据不同的设计题目构建评价场景，以此评价学生的综合应用开发能力。这些场景的设计、评价考核具体方式都需要教师熟练掌握元宇宙开发工具的使用方法，要将自己的评价设计与场景开发紧密结合，以期得到最适合的评价内容。此外，在元宇宙评价场景中，教师要适应自己的虚拟化身份，学习新的交互方式，自然地与学习者进行沟通交流。
（3）从学习者角度，需要熟练掌握评价场景中的多样化交互方式，做出评价任务所需操作。元宇宙为评价场景带来诸多便利的同时，也伴随着新交互方式的学习成本提升，例如，在虚拟现实技术与应用课程中，需要学习者完成系统调研、开发与设计任务，如学习者在旅游地的漫游操作、学习者与数字人的交互方式、多人协作评价场景的学习者之间的交互等，这些都要求学习者具有新环境的适应能力以真实展现出自己的能力水平。
5 结 语
新兴的元宇宙技术赋能学习评价的应用架构展示了元宇宙在提高学习评价可靠性、科学性和可信性方面的巨大潜力，然而目前元宇宙赋能学习评价改革仍处在探索阶段，有很多问题须进一步研究，如自适应转换评价场景，虚拟现实、增强现实区块链在元宇宙中的协作等，这都将带来巨大挑战。
参考文献
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基金项目：重庆市教育科学“十四五”规划重点课题“以大数据智能化技术促进重庆教育教学评价改革研究”（K22YE205098）。
作者简介：訾玲玲，女，重庆师范大学副教授，研究方向为元宇宙、图形图像与多媒体、区块链，lingling19812004@126.com；丛鑫（通信作者），男，重庆师范大学副教授，研究方向为区块链、P2P技术、云计算，chongzi610@163.com。
引文格式：訾玲玲,丛鑫.元宇宙赋能下的学习评价改革探索[J].计算机教育,2023(11):75-79.
转自：“计算机教育”微信公众号
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