Rethinking Higher Education/Chapter 8/zh
虚拟现实与智慧学习空间：中欧大学中的沉浸式技术
Martin Woesler
湖南师范大学
摘要
沉浸式技术——虚拟现实（VR）、增强现实（AR）和扩展现实（XR）——正在将高等教育从一种以文本和讲座为主的事业转变为一种能够模拟复杂环境、大规模实现体验式学习并跨越地理界限连接学生的事业。2023年全球教育VR市场价值145.5亿美元，预计到2032年将达到655.5亿美元，亚太地区以22%的年复合增长率增长最快。本文系统比较了中国和欧洲大学部署这些技术的方式。中国已建设215个虚拟仿真实训基地，推出了服务2,672所大学、超过1,300万参与者的iLAB-X平台，并凭借国家智慧教育平台荣获2022年联合国教科文组织信息通信技术教育奖。欧洲大学则通过Erasmus+和"地平线"资助项目采取了更分散的方法，系统性综述记录了71项比较研究的积极学习成果，荟萃分析报告了VR师范教育的中等正向效应量（Hedges' g = 0.524）。我们考察了学习有效性的证据、新兴的教育元宇宙概念、基础设施成本与公平性挑战，以及沉浸式技术的生理和教学局限性。我们认为，虽然VR提供了真正的教学益处——特别是对于在真实实践具有危险性、高成本或在后勤上不可能的情境中的体验式学习——但其部署必须由教学目的而非技术热情来指导，其成本必须与教育质量的其他替代投资进行权衡。
关键词：虚拟现实、智慧课堂、沉浸式学习、教育元宇宙、高等教育、中国教育技术、欧洲大学、VR有效性、智慧教育平台、XR
1. 引言
虚拟现实在教育中的前景承诺与VR技术本身一样久远。自1960年代最早的飞行模拟器以来，"做中学"——即使是虚拟地做——优于阅读或听讲的直觉推动了对沉浸式教育技术的连续投资浪潮。当前时刻的与众不同之处在于几个因素的交汇：VR硬件成本的大幅下降、软件开发工具的成熟、新冠疫情对技术中介学习的常态化，以及中国政府和欧盟作为主要机构参与者进入沉浸式教育技术部署领域。
全球教育VR市场反映了这种交汇。2023年价值145.5亿美元，预计到2032年增长至655.5亿美元，复合年增长率为18.2%（Fortune Business Insights 2024）。亚太地区是增长最快的市场，预计年复合增长率为22.01%，主要由中国政府对虚拟仿真基础设施的投资驱动（Mordor Intelligence 2025）。
然而，市场增长并不自动转化为教育效果。教育技术的历史充满了承诺变革但仅带来渐进改进——或根本没有改进——的创新。从1960年代的语言实验室到2010年代的MOOC，每一波教育技术浪潮都遵循着可预测的周期：由技术乐观主义驱动的热情采纳，随后是揭示效果温和的实证评估，再后是更为审慎地融入现有教学实践。教育领域的VR似乎正在进入这一周期的评估阶段，这使得当前时机尤为适合开展比较评估。
本文考察了VR教学影响的证据，比较了中欧的部署策略，并评估了两个体系都必须应对的挑战——成本、公平、教学法和健康。我们的分析借鉴了两种情境的系统综述、荟萃分析和案例研究，旨在超越宣传性的主张，走向对沉浸式技术能够和不能为高等教育贡献什么的循证评估。我们围绕五个问题组织分析：各自的体系建设了什么VR基础设施？关于学习有效性的证据如何？两个体系的部署策略有何异同？两者都必须应对什么挑战？未来将如何发展——特别是新兴的教育元宇宙概念？
2. 中国大学中的VR：规模与速度
2.1 国家虚拟仿真基础设施
中国对教育中VR的方法反映了其更广泛数字教育战略中集中化、国家主导的模式。2018年，教育部启动了国家虚拟仿真实验教学项目，将虚拟仿真确立为与传统实验室并列的正式教育基础设施类别。2021年《职业教育示范性虚拟仿真实训基地建设指南》设定了约200个基地的目标；到2024年，已建成215个，超出了原定计划（教育部 2021）。
旗舰平台iLAB-X到2022年12月已整合了来自2,672所国内大学的实验室，参与者超过1,300万。该平台托管480门虚拟仿真实验课程，其中国家级和省级精品课程分别占33.5%和35.8%（Zhu等人 2023）。医学教育一直是特别重点，反映了临床培训需要接触患者和设备这一无法通过传统方式扩展的实际约束。
Zhuang、Xu和Zhang（2025）在Springer旗下《Virtual Reality》期刊发表的研究中，以中国三所大学——电信、土木和化学工程专业——为案例，展示了VR如何通过模拟环境将抽象理论知识情境化。研究表明，VR实现了物理实验室中不可能、危险或成本过高的情境化学习体验：学生可以从内部观察分子结构，在无风险的情况下模拟结构失效，以及在不接触危险材料的情况下练习化学工艺流程。
"金课"举措——教育部2018年提出的五种课程类型之一，旨在提升课程质量——进一步推动了虚拟仿真的制度化。Wang等人（2023）以绿色物流虚拟仿真实验为案例，展示了虚拟仿真如何解决实训中的局限，包括高成本、安全风险和真实物流设施接入受限等问题。
2.2 新兴的教育元宇宙
中国机构已超越独立的VR应用，走向更全面的愿景：教育元宇宙。2025年发表于《Interactive Learning Environments》的一项研究提出了三层教育元宇宙生态系统模型——硬件层、软件层和应用层——置于社会生态语境中，从七个方面回顾了中国教育元宇宙的发展。Zhang等人（2022）在更早的IEEE出版物中，识别了关键技术使能要素——数字孪生、5G网络和AI——用于将教师、学习者、资源和教学环境整合到统一的沉浸式生态系统中。
Gray（2025）在对中国扩展现实（XR）国家政策议程的分析中，记录了中国政策制定者赋予XR发展的战略重要性。元宇宙不仅仅是一项教育实验，还是中国更广泛技术战略的组成部分，对工业培训、文化遗产保护和国际软实力都有深远影响。
2.3 智慧教育平台
中国在数字教育方面最受认可的成就是国家智慧教育平台，荣获2022年联合国教科文组织哈马德·本·伊萨·阿勒哈利法国王信息通信技术教育奖。该平台于2020年3月28日推出以应对新冠疫情，涵盖基础教育、职业教育和高等教育，拥有1,315万注册用户、27,000门高等教育MOOC，并培训了超过1,000万教师（UNESCO 2023）。仅在2020年第一季度，来自1,454所大学的95万余名教师就讲授了942,000门在线课程，吸引了11.8亿人次学生注册（Xiong等人 2021）。
该平台的智慧课堂组件已成为学习成果实证研究的对象。2026年发表于《Acta Psychologica》的一项研究考察了物理沉浸式智慧课堂环境与中国本科生技术增强型学业表现之间的关系，发现智慧课堂环境直接预测学业表现，教师引导的人工智能支架效应增强了学习愉悦与绩效结果之间的关系（Zhang, C. 2026）。
3. 欧洲大学中的VR：分布式创新
3.1 欧盟资助项目
欧洲对教育中VR的方法具有典型的分布式特征，通过竞争性资助机制而非集中式指令运作。《数字教育行动计划2021–2027》提供了战略框架，将沉浸式技术纳入更广泛的数字教育战略。欧盟2025年关于虚拟世界与健康福祉的报告记录了VR通过增强情感和认知参与来改变教育的方式，同时也指出了网络眩晕、视觉疲劳和可及性等方面的挑战（European Commission 2025）。
多个欧盟资助项目体现了欧洲的方法。帕德博恩大学的VR-intense项目（Erasmus+，2024年9月启动，40万欧元）开发面向高等教育的包容性VR环境，特别关注残障学生的可及性（Beutner和Schneider 2024）。VReduMED项目（Interreg中欧）汇集了捷克、奥地利、斯洛伐克、匈牙利和德国的机构，合作开发护理和医学教育VR应用。XR4ED平台（"地平线"资助）使教育者无需编程或3D建模专业知识即可构建XR教学体验，包含一个3D模型、虚拟形象和协作VR频道的市场（Liarokapis等人 2024）。
这些项目反映了欧盟对跨国合作、可及性和教学创新的重视。与中国的集中式平台方法不同，欧洲教育VR源自研究团队、技术公司和教育机构的竞争性生态系统，各方在共同战略框架内追求不同的路径。
规模差异是显著的。中国的iLAB-X在单一平台上整合了2,672所大学，而没有任何欧洲倡议接近这种规模。欧盟的优势在于单个项目的质量和严谨性，而非全系统部署——这一模式与本论文集中所记录的中欧数字教育比较的更广泛格局一致。
3.2 有效性证据
欧洲研究界已产出了大量关于VR教学有效性的证据。2024年发表于《Computers and Education》的系统综述分析了71项虚拟与传统高等教育学习的比较研究。该综述发现，67%采用定量方法，超过一半涉及本科生（61%），大多数聚焦于STEM学科，尤其是健康科学（45%）。VR方案以沉浸式（63%）、交互式（59%）和单用户（92%）为主。一项关键发现是：交互性——而非沉浸感——是关键的成功因素：允许学生操控对象和做出决策的VR应用优于仅呈现沉浸式视觉环境的应用。
Han等人（2025）在对52项VR师范教育实证研究的荟萃分析中，报告了中等正向的总体效应，Hedges' g = 0.524，沉浸程度、设备类型和学习目标导致显著差异。Yang等人（2024）在对VR在科学与工程教育中对实践技能影响的荟萃分析中，分析了37项研究，发现了显著的中等正向效应（g = 0.477），其中医学生的改进最大。
Cabrera-Duffaut、Pinto-Llorente和Iglesias-Rodriguez（2024）指出，VR的价值超越了知识传递，延伸到能力发展——在实际情境中应用知识的能力。他们的系统综述发现，VR以传统教学无法复制的方式促进了程序性技能、空间推理和协作式问题解决的发展。然而，他们也记录了持续存在的挑战：VR技术的高成本、专业教育软件的缺乏以及预算有限的机构面临的可及性受限。
4. 比较分析：中欧差异
4.1 制度架构
中欧VR部署最根本的差异在于制度架构。中国的自上而下方法实现了快速规模化：从政策宣布到215个虚拟仿真实训基地的建成大约只用了三年。iLAB-X平台在单一基础设施上整合2,672所大学的做法在欧盟分散化的体系中从后勤上来说是不可能的。Xu等人（2024）在对中国大学生持续使用虚拟仿真学习系统意愿的研究中发现，感知价值和教师推荐显著影响采纳——这表明制度性指令与教学整合是相互强化的。
相比之下，欧洲的分布式方法产生了多样性和创新，但规模扩展较慢。众多欧盟资助项目——各有不同的目标、合作伙伴和方法论——创造了丰富的实验景观，但也带来了碎片化。欧洲没有iLAB-X的对等物：一个整合数百所机构虚拟仿真资源的统一平台。
4.2 跨文化比较：中国-西班牙研究
Fernandez-Batanero等人（2023）发表于《Computers and Education: Artificial Intelligence》的中国-西班牙比较研究提供了最直接的跨文化证据。该研究对每所大学20名教师进行调查，发现两国的元宇宙使用都处于初始实验阶段，中国受访者对其连接国际学生的潜力表现出更大的乐观（100%认同），西班牙同行为90%认同。教职培训和设施在两种情境下都有限——这一发现表明VR采纳的障碍与其说是技术性的，不如说是人的因素和组织层面的。
该研究揭示了一种耐人寻味的不对称性：中国大学在VR基础设施方面投资更多，但中西两国教师对教学最佳实践的不确定感水平相当。换言之，硬件部署在两种情境下都超前于教学法发展，尽管规模不同。这一发现与数字素养章节（Woesler，本卷）中记录的更广泛模式相呼应：基础设施投资并不自动转化为教育效果。
4.3 学科重点
两个体系都将VR部署集中在教学论证最为充分的学科领域。医学与健康科学教育在两种情境中都是首要领域，反映了临床培训需要接触患者、设备和操作程序这一无法通过传统方式扩展的普遍约束。Zhu等人（2023）对iLAB-X平台的分析证实，医学虚拟仿真是最大的单一课程类别，截至2022年12月已建设480门课程。
工程和自然科学紧随其后，VR使不可见的（分子结构）、危险的（化学反应）或物理实验室中无法复制的（地质构造、天文现象）过程得以可视化。人文和社会科学在VR教育中的代表性仍然不足，这既反映了模拟诠释性和话语性学习活动的困难，也反映了这些学科传统上技术密集度较低的学科文化。
4.4 学习成果：证据显示了什么
荟萃分析证据表明VR的有效性一贯积极但温和。Han等人（2025）关于师范教育的荟萃分析报告Hedges' g = 0.524；Yang等人（2024）关于STEM实践技能的荟萃分析报告g = 0.477。这些是有意义的效应量——大致相当于将学生从第50百分位提升到第70百分位——但不足以证明有时对教育中VR所提出的变革性主张。
关键的是，效应量受多个因素调节。沉浸程度、设备类型和学习目标都会影响结果。交互式VR应用一贯优于被动式应用。短时、聚焦、整合到更广泛教学序列中的VR体验优于作为独立教学使用的延长VR会话。教学设计的质量——VR活动与学习目标和评估的一致性——比VR环境本身的技术复杂程度更为重要。
5. 挑战：成本、公平、教学法与健康
5.1 基础设施成本与公平问题
教育领域的VR部署带来显著成本。行业估计表明，为20–25名学生的中型大学教室建立VR实验室需要投资20,000至80,000美元，具体取决于硬件、软件模块和基础设施（IXR Labs 2025）。一个完整的元大学数字孪生校园平均约需50,000美元。这些成本对于资源丰富的机构是可控的，但对许多机构来说是禁止性的，造成VR可能扩大而非缩小教育不平等的风险。
在中国，政府的集中投资减轻了国家体系内机构的这一风险，但农村和较小的机构可能仍然缺乏有效使用VR所需的技术支持和教学专业知识。在欧洲，《2025年数字十年状况》报告中记录的成员国间数字基础设施差异（参见本卷数字原住民章节）意味着VR部署集中在较富裕的成员国和机构中，可能加剧DigComp 2.2旨在解决的数字鸿沟。
5.2 教学有效性：超越炒作
本文审阅的证据支持VR对学习成果的中等正向效应（Hedges' g = 0.477–0.524），但该效应既非普遍也非无条件。71项研究的系统综述将交互性确定为关键成功因素：仅呈现沉浸式视觉效果的被动式VR体验在统计上并不显著优于传统教学。这一发现对VR采购和课程设计具有重要启示：投资VR硬件而未相应投资于交互式软件设计和教学整合的机构，不太可能看到有意义的学习收益。
Makela、Harley和MacArthur（2025）在CHI 2025上发表的关于大学设计课程大规模VR部署（30副头盔、55名学生、12周）的研究中，报告了高度积极的学生参与度，但也记录了课堂规模VR的实际挑战：教师必须适应VR内授课，需要安全措施防止学生碰撞家具，并且必须积极管理网络眩晕。
被广泛引用的说法——VR培训的学习者一年后保留80%的材料，而传统教学仅为20%——值得审视。普华永道（PwC 2022）的研究——关于VR培训有效性最常被引用的来源——衡量的是完成速度（比课堂快4倍）、情感联结（与内容的联结感强3.75倍）和信心（应用技能的准备度高275%）。具体的记忆保持数据出现在衍生的行业来源中而非PwC研究本身，应被视为指示性而非决定性的。
5.3 健康与福祉
VR使用的生理效应构成持续性挑战。网络眩晕——由沉浸式环境中视觉-前庭冲突引发的运动病形式——影响相当比例的用户，症状包括恶心、迷失方向和头痛。欧盟委员会2025年关于虚拟世界与健康的报告明确将网络眩晕和视觉疲劳列为需要管控的关切。Soltani和Rostami（2025）在ACM的一项研究中记录，VR系统受到高成本、包括网络眩晕在内的可用性问题以及可能对学习质量产生负面影响的显著认知负荷的制约。
这些健康关切对教育场景中的长时VR使用尤为相关。大多数研究建议将连续VR使用限制在20–30分钟内，这限制了可通过VR有效实施的教育活动类型。其启示是，VR最好作为传统教学的补充——用于体验维度在教学上至关重要的特定、高价值活动——而非作为课堂教学的全面替代。
5.4 教师培训差距
中欧研究中一个持续存在的发现是VR技术可用性与教师准备度之间的差距。Fernandez-Batanero等人（2023）的研究记录了中国和西班牙教师培训的不足。Xu、Zou和Zhou（2024）发现教师推荐显著影响中国学生使用VR的意愿——这意味着对VR教学价值心存疑虑的教师会将这种不确定性传递给学生。VReduMED项目对"培训培训者"工作坊的重视反映了欧洲的认识：没有教师准备的技术部署是浪费投资。
这一发现与本论文集相关章节中记录的更广泛AI素养挑战相呼应：硬件、软件或内容都不能单独决定教育成果。人的要素——教师专业能力、教学设计、机构支持——仍然是关键变量。
6. 结论
中欧教育VR方法的比较揭示了贯穿本论文集主题的特征性模式：中国通过集中投资和机构指令以规模和速度进行部署；欧洲通过分布式竞争性资助进行创新，并产出关于效果的严谨证据。中国的215个虚拟仿真实训基地、服务1,300万参与者的iLAB-X平台以及获联合国教科文组织认可的智慧教育平台展示了集中协调所能取得的成就。欧洲的系统综述、荟萃分析和教学创新项目展示了循证发展以及关注公平、可及性和健康的价值。
两种方法单独都不够充分。如果VR的部署缺乏证据所指出的交互式教学设计这一关键成功因素，中国的规模优势就会被削弱。如果系统综述和荟萃分析的洞见仅停留在研究出版物中而未指导大规模部署，欧洲的证据优势也会被削弱。最有前景的前进道路将中国的规模与欧洲的严谨相结合：在基础设施层面部署VR，同时确保每次部署都基于关于什么有效、对谁有效以及在什么条件下有效的证据。
从这一比较中得出了几项实用建议。第一，VR投资应先于教学需求评估：哪些学习目标真正需要沉浸式、体验式参与，哪些可以通过成本更低的方式更好地实现？第二，教师培训必须伴随——最好先于——硬件部署。第三，VR应作为传统教学的补充而非替代来部署：证据支持将短时、聚焦、交互式VR活动整合到更广泛的教学序列中。第四，公平性考量必须居于核心地位：如果VR扩大了资源丰富与资源匮乏机构之间的差距，其对教育质量的净贡献将是负面的。第五，健康监测应成为标准做法：网络眩晕筛查、会话时长限制和定期休息是必不可少的保障措施。
新兴的教育元宇宙概念既代表了最大的机遇也代表了最大的风险。如果教育中的元宇宙意味着创造真正交互式、协作性的学习环境——超越物理空间和地理的限制——例如使一名中国工程学生和一名德国同行能够合作进行虚拟桥梁设计——那么这项投资是值得的。如果它意味着用技术上令人印象深刻但教学上浅薄的体验取代有效的教学法，那么这项投资就是浪费。本文审阅的证据表明，这两种结果之间的差异不在于技术本身，而在于部署技术时的教学意向性——这一发现直接关联到本卷关于AI伦理、数字素养和未来大学的相关章节（Woesler，本卷）。
致谢
本研究在让·莫内卓越中心"EUSC-DEC"（欧盟资助 101126782，2023–2026年）框架内进行。作者感谢第四研究组（教育中的技术与创新）成员对比较分析的贡献。
参考文献
Beutner, M. & Schneider, J. (2024). VR-intense — Virtual Reality innovation tool for encouraging new students in environments for higher education lectures and seminars. Erasmus+ Project, Paderborn University.
Cabrera-Duffaut, A., Pinto-Llorente, A. M. & Iglesias-Rodriguez, A. (2024). Immersive learning platforms: Analyzing virtual reality contribution to competence development in higher education — A systematic literature review. Frontiers in Education, 9, 1391560.
European Commission. (2025). Virtual Worlds: How Do They Affect Our Health and Well-Being? Published July 2025.
Fernandez-Batanero, J. M., Huang, R. et al. (2023). Perceptions and use of metaverse in higher education: A descriptive study in China and Spain. Computers and Education: Artificial Intelligence, 5, 100185.
Fortune Business Insights. (2024). Virtual Reality in Education Market Size, Share and Industry Analysis. Report ID: FBI101696.
Gray, J. (2025). The Chinese metaverse: An analysis of China's policy agenda for extended reality (XR). Policy and Internet.
Han, X., Luo, H., Wang, Z. & Zhang, D. (2025). Using virtual reality for teacher education: A systematic review and meta-analysis of literature from 2014 to 2024. Frontiers in Virtual Reality, 6, 1620905.
IXR Labs. (2025). Cost of VR Lab Setup: A Budget Guide for Universities and Colleges.
Liarokapis, F. et al. (2024). XR4ED: An extended reality platform for education. IEEE Computer Graphics and Applications, 44(4), 79–88.
Makela, V., Harley, D. & MacArthur, C. (2025). Integrating virtual reality head-mounted displays into higher education classrooms on a large scale. Proceedings of the 2025 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems.
Ministry of Education of China. (2021). Construction Guidelines for Demonstrative Virtual Simulation Training Bases in Vocational Education.
Mordor Intelligence. (2025). Virtual Reality (VR) in Education Market Analysis — Industry Trends, Size and Forecast Report.
PwC. (2022). What does virtual reality and the metaverse mean for training? PwC.
Soltani, N. & Rostami, A. (2025). Immersive learning at scale: Exploring the feasibility of VR in education. Proceedings of the 2025 ACM International Conference on Interactive Media Experiences (IMX '25).
UNESCO. (2023). Smart Education Platform of China: Laureate of UNESCO Prize for ICT in Education.
Wang, H. et al. (2023). Chinese virtual simulation golden course: A case report. Heliyon, 9(6), e17159.
Xiong, Y. et al. (2021). Ubiquitous e-Teaching and e-Learning: China's massive adoption of online education and launching MOOCs internationally during the COVID-19 outbreak. Wireless Communications and Mobile Computing, 2021, 6358976.
Xu, L., Zou, Q. & Zhou, Y. (2024). College students' continuing willingness to use virtual simulation learning systems: Empirical evidence from China. Frontiers of Digital Education, 1, 85–96.
Yang, X. et al. (2024). The impact of virtual reality on practical skills for students in science and engineering education: A meta-analysis. International Journal of STEM Education, 11, 28.
Zhang, X. et al. (2022). Constructing an Edu-Metaverse ecosystem: A new and innovative framework. IEEE Transactions on Learning Technologies, 15(6), 685–696.
Zhu, H. et al. (2023). The status of virtual simulation experiments in medical education in China. Medical Education Online, 28(1), 2272387.
Zhuang, T., Xu, X. & Zhang, Y. (2025). Contextualizing and visualizing abstract theoretical knowledge for situated learning: Large-scale VR-supported higher education in China. Virtual Reality, 29, 4.