第一部分　引言与概念
第1章　元宇宙概述　2
1.1　元宇宙的历史背景　2
1.1.1　概念起源（1990年代）　3
1.1.2　技术萌芽（2000年代）　3
1.1.3　快速发展（2010年代）　4
1.1.4　技术成熟与应用扩展（2020年代）　4
1.2　元宇宙的定义　5
1.3　元宇宙的基本原理　6
1.3.1　八大要素与五大体系　7
1.3.2　六大核心技术　8
1.4　与现行数字世界对比　9
1.5　对社会文化的影响　10
1.5.1　社交互动的变化　10
1.5.2　身份与自我表达　11
1.5.3　经济模式的转变　12
【练习】　13
第2章　AIGC与元宇宙　16
2.1　从AI到GAI　16
2.1.1　大语言模型的发展　17
2.1.2　什么是GAI　17
2.2　定义AIGC　18
2.2.1　从UGC、PGC到AIGC　18
2.2.2　GAI与AIGC　19
2.2.3　AIGC的三个层次　19
2.3　AIGC多模态生成技术　20
2.4　在元宇宙中应用AIGC　22
2.4.1　提高内容创作的创新性　23
2.4.2　角色和环境设计　23
2.4.3　增强用户交互体验　24
2.4.4　教育与培训　24
2.4.5　营销、广告与新的商业机会　25
2.5　常用AIGC工具　25
【练习】　26
【研究性学习】AIGC的初步实践　28
第二部分　关键技术与平台
第3章　从虚拟现实到扩展现实　31
3.1　扩展现实技术的发展　32
3.1.1　虚拟现实技术　32
3.1.2　增强现实技术　33
3.1.3　混合现实技术　34
3.1.4　VR、AR、MR的区别　35
3.1.5　扩展现实技术　36
3.1.6　扩展现实与元宇宙　37
3.2　拟真现实技术　37
3.2.1　拟真现实的主要特点和关键技术组件　38
3.2.2　拟真现实与扩展现实　38
3.2.3　拟真现实与元宇宙　39
3.3　扩展现实技术的硬件　39
3.4　扩展现实应用于元宇宙　41
【练习】　43
第4章　云计算与边缘计算　46
4.1　分布式处理　46
4.1.1　分布式系统　47
4.1.2　分布式文件系统　48
4.1.3　并行数据处理与分布式数据处理　48
4.1.4　分布式存储　49
4.2　分布式数据库　49
4.2.1　存储技术的变化　49
4.2.2　主要特征　50
4.3　云计算　52
4.3.1　云计算的定义　52
4.3.2　云计算服务形式　53
4.3.3　云计算助力元宇宙　55
4.4　边缘计算　55
4.4.1　边缘计算的定义　56
4.4.2　边缘计算与云计算　57
4.4.3　边缘计算与元宇宙　58
4.5　大规模数据处理与存储　59
【练习】　59
第5章　区块链技术　62
5.1　区块链技术及其发展　62
5.1.1　区块链技术的定义　62
5.1.2　区块链技术的发展　63
5.1.3　区块链技术的特征　64
5.2　区块链核心技术　64
5.2.1　分布式账本　65
5.2.2　非对称加密　66
5.2.3　共识机制　66
5.2.4　智能合约　67
5.3　区块链技术推进网络安全　67
5.4　元宇宙应用区块链技术　68
5.4.1　去中心化与社区治理　68
5.4.2　加密货币与NFT　69
5.4.3　广泛应用智能合约　70
5.4.4　数字版权管理　71
5.4.5　供应链管理　71
5.4.6　教育与培训　72
【练习】　72
第6章　人工智能与机器学习　74
6.1　AI基础　74
6.1.1　AI的实现途径　75
6.1.2　机器学习和深度学习　76
6.1.3　监督与无监督学习　77
6.2　AI技术与元宇宙　78
6.3　AI技术与用户分析　80
6.3.1　个性化体验与推荐　80
6.3.2　用户行为分析　81
6.3.3　社交互动　81
6.3.4　教育与培训　81
6.3.5　游戏与娱乐　81
6.4　元宇宙中的智能体　82
6.5　大数据与元宇宙　83
【练习】　84
第7章　物联网与传感器技术　87
7.1　传感器及其分类　87
7.2　物联网定义与发展　88
7.2.1　概念定义　89
7.2.2　产业实践　89
7.2.3　历史溯源　90
7.2.4　基本特征　90
7.3　连接物理世界与虚拟世界　91
7.3.1　数据采集与传输　91
7.3.2　与智能体融合　91
7.3.3　交互与控制　92
7.3.4　游戏与娱乐　92
7.3.5　教育与培训　93
7.3.6　智能物流与供应链管理　94
7.4　跨界融合的应用案例　94
7.4.1　工业与智能制造　94
7.4.2　农业科技与食品生产　95
7.4.3　能源管理　95
7.4.4　智慧城市的模拟与管理　95
7.4.5　智能家居　96
7.4.6　体育、健康与医疗　96
7.4.7　环境保护　97
7.4.8　艺术与文化　97
【练习】　97
第三部分　设计与创作
第8章　内容创作与设计原则　101
8.1　3D建模与动画　101
8.1.1　动画　102
8.1.2　技术栈　102
8.2　交互设计指南　103
8.2.1　设计内容　103
8.2.2　交互设计的组成　104
8.2.3　显示的组织　105
8.2.4　无障碍和包容性设计　105
8.3　交互设计原则　106
8.3.1　确定用户的技能水平　106
8.3.2　识别任务　108
8.3.3　设计的5条原则　108
8.3.4　确保人的控制　109
8.4　元宇宙设计案例分析　110
8.5　数字资产市场与版权管理　111
8.5.1　数字资产市场　111
8.5.2　版权管理　112
【练习】　113
【研究性学习】元宇宙内容创作实践　114
第9章　用户体验设计　117
9.1　UX概述　117
9.1.1　UX的定义　118
9.1.2　UI的定义　118
9.1.3　人机界面与UI　119
9.1.4　UX的技术负债　120
9.2　UX设计要素　120
9.2.1　战略层　121
9.2.2　范围层　122
9.2.3　结构层　123
9.2.4　框架层　124
9.2.5　表现层　125
9.3　元宇宙的UX设计　126
9.3.1　元宇宙中的UX　126
9.3.2　以用户为中心的设计　127
9.3.3　元宇宙的UI　127
9.3.4　输入与输出技术　128
9.4　设计中的行为改变策略　128
9.4.1　作弊机制：为用户提供捷径　128
9.4.2　默认设置：简化用户决策　129
9.4.3　附带发现：自然引导用户探索功能　130
9.4.4　自动重复：提升效率与用户满意度　130
9.5　测试与迭代流程　131
9.5.1　用户测试　131
9.5.2　A/B测试　132
9.5.3　持续改进　133
9.5.4　性能优化　134
9.6　实时渲染技术　134
9.6.1　实时渲染的定义　135
9.6.2　渲染技术与优化　135
9.6.3　元宇宙与实时渲染技术　136
【练习】　137
第10章　故事叙述与叙事结构　140
10.1　故事的叙述与叙事结构概述　140
10.1.1　故事叙述　140
10.1.2　叙事结构　141
10.1.3　故事叙述与叙事结构的结合　141
10.1.4　故事叙述与叙事结构示例　141
10.2　元宇宙故事叙述　142
10.2.1　故事设定　143
10.2.2　沉浸式体验　143
10.2.3　虚拟角色设计　144
10.2.4　社区互动与合作　144
10.2.5　元宇宙故事叙述示例　144
10.3　元宇宙叙事结构　145
10.3.1　非线性叙事　145
10.3.2　多路径叙事　146
10.3.3　多视角叙事　146
10.3.4　互动式叙事　146
10.3.5　空间叙事　146
10.3.6　时间叙事　146
10.3.7　混合媒介叙事　147
10.3.8　AI辅助叙事　147
10.3.9　情感叙事　147
10.3.10　叙事游戏化　147
10.3.11　元宇宙叙事结构示例　147
10.4　用户参与式叙事　148
10.4.1　设计原则　149
10.4.2　用户角色与身份　149
10.4.3　互动机制　149
10.4.4　社交互动　149
【练习】　150
第四部分　元宇宙的应用研究
第11章　教育与商业元宇宙　153
11.1　交互式学习环境　153
11.1.1　沉浸式体验　154
11.1.2　跨学科整合　155
11.1.3　社交与实时互动　155
11.1.4　教学资源　156
11.1.5　职业技能培训　156
11.2　游戏与娱乐　157
11.2.1　沉浸式游戏体验　157
11.2.2　虚拟展览与博物馆　158
11.3　虚拟商店与品牌体验　158
11.3.1　虚拟购物的新体验　158
11.3.2　社区建设与社交互动　159
11.3.3　个性化服务　160
11.3.4　数据驱动的营销与决策　160
11.3.5　可持续发展　161
11.4　供应链管理与物流　161
11.4.1　数字孪生与模拟　162
11.4.2　环境影响与可持续发展　162
11.4.3　人力资源与合作　162
【练习】　162
第12章　医疗与健康元宇宙　165
12.1　循证医学概述　165
12.2　元宇宙用于医疗和健康　167
12.2.1　医疗教育与培训　167
12.2.2　临床研究与精准医疗　168
12.2.3　远程医疗服务　168
12.2.4　护理与康复　168
12.3　心理治疗与放松训练　169
12.3.1　VR疗法　169
12.3.2　社交技能训练　170
12.3.3　儿童心理干预　170
12.3.4　老年人心理健康支持　170
12.4　健康监测与管理　170
12.4.1　远程健康监测　170
12.4.2　个性化健康计划　170
12.4.3　虚拟健康社区　171
12.5　药物研发与医疗器械　171
12.5.1　研发与测试　171
12.5.2　虚拟临床试验　172
12.5.3　AIGC在药物发现中的作用　172
12.5.4　为流程各阶段增加价值　172
12.5.5　AI药物开发研究　172
12.6　元宇宙与手术机器人　173
12.6.1　达芬奇手术机器人　173
12.6.2　手术机器人结合元宇宙技术　174
12.6.3　案例　174
【练习】　174
第13章　规划与建筑元宇宙　177
13.1　虚拟城市与社区　177
13.2　元宇宙与城市规划　178
13.2.1　模拟与仿真　178
13.2.2　城市治理　179
13.2.3　可持续城市发展　179
13.3　元宇宙与建筑设计　180
13.3.1　建筑设计与可视化　180
13.3.2　模拟与交互　181
13.3.3　实时协作　181
13.3.4　营销与教育　181
13.4　建筑信息模型　182
13.4.1　BIM基本特性　182
13.4.2　BIM模型的构架　184
13.4.3　BIM生态系统　184
13.5　规划与建筑元宇宙案例　184
【练习】　187
第14章　智能制造与工业元宇宙　190
14.1　数字孪生　190
14.1.1　数字孪生的动态仿真　191
14.1.2　数字孪生的价值　191
14.2　智能制造　193
14.2.1　分布式数字控制　193
14.2.2　多智能体系统　194
14.2.3　综合特征　195
14.2.4　智能技术　196
14.2.5　测控装置　196
14.2.6　运作过程　197
14.3　工业元宇宙　198
14.3.1　工业元宇宙概述　198
14.3.2　产品设计与模拟　199
14.3.3　工厂模拟与优化　199
14.3.4　工业元宇宙的应用　200
14.4　案例：AR玻璃改变与世界互动的方式　200
【练习】　202
第五部分　未来展望与挑战
第15章　元宇宙的发展趋势　206
15.1　元宇宙的哲学问题　206
15.2　法律与职业伦理　207
15.2.1　元宇宙的安全性　207
15.2.2　一般法律问题　208
15.2.3　职业伦理问题　208
15.3　元宇宙与AGI　209
15.3.1　AGI的涌现　209
15.3.2　AGI关键特性　210
15.3.3　元宇宙与AGI相互依赖　211
15.4　挑战与解决方案　212
15.4.1　技术进步预测　212
15.4.2　面临的挑战　213
15.4.3　法律法规　214
15.4.4　文化差异与全球化　215
【练习】　216
附录　课程教学进度表　218