奚 駿 吳永和
教育數字人理論與實踐探研*
奚 駿1吳永和2
(1.上海市復興高級中學,上海 200434;2.華東師范大學 教育信息技術學系,上海 200062)
在教育數字化轉型的背景下,作為新興信息技術代表的數字人應如何融合創新基礎教育已成為研究者關注的焦點?;诖?,文章首先對數字人的概念、特征、實現技術、應用現狀進行了概述,之后引入教育數字人概念,闡述了教育數字人的基本內涵與六大特征;接著,文章提出了數字人信息模型,并在此基礎上構建了教育數字人信息模型,闡釋了教育數字人的關鍵技術;然后,文章分析了上海市復興高級中學在信息技術學科中四個教育數字人具體應用場景的實踐案例;最后,文章就教育數字人的未來發展提出建議,以期為教育數字化轉型提供新技術和新場景。
數字人;教育數字人;信息技術學科;教育數字化轉型;應用場景
目前,我國正處于教育數字化轉型的重要階段,《教育部2022年工作要點》提出“實施教育數字化戰略行動”,明確要求“指導推進教育信息化新領域新模式試點示范,深化信息技術與教育教學融合創新”[1]。教育部等六部門印發《關于推進教育新型基礎設施建設構建高質量教育支撐體系的指導意見》,指出要通過教育信息化新基建聚焦信息網絡、平臺體系、數字資源、智慧校園、創新應用、可信安全六個重點方向,構建六位一體的高質量教育支撐體系[2]。作為全國首個數字化轉型示范區,上海市教委在《上海市教育數字化轉型實施方案(2021-2023)》中提出要形成一批高質量、可復制、可推廣的教育數字化轉型經驗和示范場景,基于增強現實和虛擬現實等技術實施沉浸式、體驗式教學[3]。國家及地方相關政策的推出和實施加速了教育數字化轉型的進程,同時也促進了新型技術的發展,其中數字人技術受到廣泛關注。
數字人技術是教育的數字孿生,能夠實現對教育的沉浸式模擬,通過對教育關系的精準映射、師生間的虛實交互,實現智慧教育,從而提升教育質量[4]。2001年,“中國數字人”項目開啟,創造了中國首個數字人數據集[5],自此,國內逐步對數字人技術及其在教育領域的應用開展了相關研究,但仍然存在一定的局限性?;诖?,本研究從理論與實踐兩個方面對教育數字人的概念、特征、模型、技術、案例及建議進行探索研究,通過將數字人技術融合、創新基礎教育,以期為教育數字化轉型提供新技術和新場景。
數字人研究起源于1989年美國國立醫學圖書館建立的“可視人體計劃”(Visible Human Project),其原理是基于磁共振的數據,通過計算機圖像技術建造虛擬人體[6],主要應用于醫學、生物仿真、基因的研究[7]。數字人也被稱為“虛擬人”或“數字虛擬人”,通常是指具有擬人的形象且能通過語言進行表達、互動的高度擬人化的虛擬人物。嚴格來說,“數字人”含有三種不同的定義,但它們在實際應用中常被復合使用,本研究不做特別區分:①Digital Human,是真人的一種“數字孿生”,將真人與其生活進行1:1的數字化再現[8];其典型應用是作為真人在虛擬世界的“數字替身”“虛擬分身”(Avatar),此應用與當下熱門的“元宇宙”關系緊密,目標是使人類通過虛擬分身在虛擬世界與真實世界開展無縫銜接的生活[9]。②Virtual Human,是通過虛擬形象較真實地顯示人體的生理狀態與變化,并不強調與真實世界的關聯。③Metahuman,是以AI為驅動,自動化完成與用戶的互動,通常承擔聊天、智能問答等工作[10]。
數字人具有“有形象、會表達、能互動”三大普遍特征[11],具體表現為:①數字人擁有擬人的外形,形象可以多元化,如二次元形象、3D卡通形象等,甚至可以是超寫實真人形象,故突破了感知真實性[12]。數字人的形象需要通過屏幕、AR/VR等設備觀看,不具有機器人的物理外形。②數字人具備語言、體態、情緒等方面的表達能力,說話時可以匹配口型、微表情、身體動作等,以實現高度擬人的“真情實感”。③數字人能夠通過真人扮演或AI驅動來實現與用戶的互動,以AI技術驅動的互動是目前研究的主要方向。
數字人是通過技術集群實現的,其呈現過程通常是:形象設計→建?!鷦幼鞑蹲健铣伞秩尽鷮崟r交互。在實時交互階段,數字人實現了與計算機動畫(Computer Graphics,CG)的形態分割。幫助數字人實現高度擬人的實時互動技術主要包括:以邊緣計算為代表的高算力技術,滿足了實時視頻數據處理的需要[13];動態光場建模技術,是通過攝像機列陣將結構光、動態、重光照技術一次性集成,提升了建模的效率[14];以空間信息及光流信息分流為代表的計算機視覺技術,實現了人體動作識別[15],降低了內容制作成本;音頻驅動神經輻射場技術,實現了通過語音信號生成口唇、微表情合成,取代了需要人工參與的光學捕捉設備[16];以可微分渲染[17]、神經渲染[18]為代表的實時渲染技術,實現了高質量、高速度、低延遲的圖像生成需求;多模態人機交互技術,支持數字人實現對師生與知識的精準刻畫,具有自驅的“思考”與交流能力[19]。
目前,技術的飛躍實現了數字人外貌精度從仿真到超現實仿真、應用難度從影像專業級到消費級、交互方式從人工到全自動的三方面演進。數字人的應用主要有四種類型:①“虛擬偶像型”,是具有明確人設的虛擬形象,相較于真人偶像更趨近于理想模型,是IP運營的個性化養成形態[20],如清華大學推出的能唱會彈的虛擬學生華智冰;②“服務助手型”,是指數字人代替真人向真實用戶提供服務,一般通過高仿真的人物造型結合職能場景,實現個性化服務工作,如浦發銀行的虛擬客服小浦、多模態智能問答機器人、新華社的虛擬記者[21];③“創作載體型”,是指將數字人作為內容進行開發,主要形式為社區創作與IP的結合,如關于早期虛擬歌手初音未來、洛天依的社區創作十分活躍[22];④“數字替身型”,是指為真人打造虛擬形象作為替身,呈現虛實疊化[23],目前主要應用于社交、娛樂等領域,如冬奧備戰期間,谷愛凌通過數字分身參與了冬奧演播室的錄制活動。2021年,國家廣播電視總局印發《廣播電視和網絡視聽“十四五”科技發展規劃》[24],提出要加快推進AI無障礙播報、虛擬主播等制播體系技術升級,表明“數字替身型”應用將會得到快速發展。
數字人技術在商業領域涌現了大量的應用案例,建立了成熟的商業模式,但是該技術在教育領域的應用較為少見。究其原因,主要在于教育領域具有千差萬別的用戶需求,包括個性化教師、個性化學生、知識本體、學科特征、學段特征等,相較于商業場景只服務單一需求的用戶而言顯得尤為復雜且多樣[25]。
當前,教育數字化改革的核心目標是提升教學質量,其實現的關鍵是對傳統的教學過程進行高質量提升,其中包含三個方面:①沉浸式交互,能提供知識的感性表達途徑,降低學生的理解難度,從而提升教學質量;②去中心化生產,能形成豐富的教學資源及形態,幫助學生擴展對知識的理解途徑,從而提升教學質量;③個性化、智能化教學,能通過因材施教的教學方法,為學生提供符合其發展目標的、可以自主自由學習的服務,從而提升教學質量。
為此,本研究將對數字人技術進行一定的適應性改造,力求發揮其高度擬人化優勢,并通過與教育數據、人工智能技術等的結合,構建出教育數字人的應用模型,服務于教學質量提升的核心目標。
在教育領域,數字人可以發揮擬人化的能力,實現對師生的模仿,從而創造新的師生交流形態,推動教學與學習的形式變革。此外,數字人在參與教育教學的過程中,還可以打破傳統PPT板書、教具模型、平面網頁形態軟件的主要形式,對知識的教學形式、教學資源形式實現再造,為師生乃至管理者提供個性化、智能化服務工具,從而變身為教育專用的“教育數字人”。
綜上,本研究認為教育數字人的基本內涵是以虛擬形象作為師生的表象,同時以“代理人”的身份,為知識傳遞提供更有趣、更智能的途徑:①從形式上來看,教育數字人主要是對師生的形態、感知、工作方式進行智能化模擬,從而承擔師生的數字替身、學科智能助教等多種形態的工作。相較于硬件機器人、平面的軟件界面而言,教育數字人無論是從感官上還是從感知上都具有高度的擬人特性。②從功能上來看,教育數字人主要是作為師生與知識之間信息傳達的代理人,為師生提供全新的交流互動形態、內容資源形態、信息表現形態、情感流動形態,在教育過程中滿足沉浸式教學方式、去中心化內容生產、個性化教學服務、智能化教學服務等需求。
通用型數字人具有“有形象、會表達、能互動”三大特征,在商業領域通過模仿偶像、客服實現對用戶的服務。延伸至教育領域,教育數字人既以師生為模仿對象,又以師生為服務對象,扮演虛擬教師、虛擬學生、虛擬助教等多元角色,從而實現創新的知識傳遞形式。教育數字人是對數字人技術在教育應用中的進一步深化,本研究認為其特征主要表現為師生交互、知識情境、技術實現三個方面。
(1)師生交互方面
①多元角色。吳永和等[26]指出,數字人技術對從教師到學生的傳統信息流轉關系進行了全新解構,真實與虛擬的雙方承擔多元化職能,打破了傳統界限。例如,虛擬教師作為助教,配合真實教師實現雙師課堂、翻轉課堂——該虛擬教師既可以由教師扮演,也可以由學生扮演。當學生扮演助教時,其本質是“優秀學生”通過使用符合學生習慣的用語,彌補教師用語的固化,從而提升課堂的教學質量。
②虛實統一。數字人所扮演的虛擬師生與真實師生是統一體,虛實角色之間是平等的。虛擬教師或虛擬學生是真實師生的載體,可以為真實師生提供完整的情感投射。數字人的虛擬形態可以完善原有的情感流動機制,放大情感交流的效能,確保真實情感在代理過程中不發生損耗與偏差。
(2)知識情境方面
①開放生態。教育數字人為知識重構、資源創新、數據供應、情境再造提供了有效的支撐,讓師生都能成為教育資源的供給方,打破了自上而下的傳統專業內生成的內容(Professionally Generated Content,PGC)生態,通過達成去中心化的用戶生成的內容(User Generated Content,UGC)創作共識,快速提升教育資源的質量與數量。
②感性沉浸。學生更容易理解具象化的知識,教育數字人可實現對真實世界的虛擬再現,并通過虛實結合的知識傳達方式,幫助師生共同打造新型的虛擬教學場景,使師生雙方均獲得臨場感,實現與知識的共情。
(3)技術實現方面
①因材施教。教育數字人在視覺上是師生個性展示的新途徑,包括審美、喜好、文化背景等。教育數字人打破了真實面貌、行為習慣所產生的認知偏差,可實現對師生個性的深度表達。在技術層面,教育數字人結合師生的學習數據、認知數據、發展目標等數據,結合智能決策系統,實現個性化的教學服務,滿足學生因材施教的需求。
②自我進化。在智能化方面,教育數字人可承擔智能助教、虛擬教師的職能,通過智能系統有效減輕教師負擔。教育數字人通過學習專家型知識、師生交互數據等實現自我進化,令人機互動的結果更接近真實。同時,針對教育智能要素和服務對象的復雜性,教育數字人在自動化工作的過程中需實施及時警報的機制,在自動化與人工之間實現無縫協作,以避免因不夠成熟的自動化行為而對師生產生負面影響。
數字人是數字化的一種新技術形態。祝智庭等[27]認為,數字化的本質是將信息轉化為數據并實現處理,其過程包括信息的采集、輸入、加工、輸出、交互。而數字人進行的是多模態交互,因此蔡蘇等[28]指出相對平面軟件數字人具有視覺、聽覺等綜合感知。

圖1 數字人信息模型
基于上述分析,本研究提出了數字人信息模型,如圖1所示。其中在采集、交互兩個階段,數字人的信息表達是多模態的,表達形式包括語言、文字、圖像、動作等;而在處理階段,主要是對采集的多模態數據進行形象動態的合成,主要技術包括CG建模、邊緣計算、實時渲染、語音合成、動畫和成等。另外,交互階段將合成的形象動態與知識圖譜、智能決策系統等技術進行結合,實現多模態交互,其交互形式分為人工、智能兩種。
以數字人信息模型為基礎,為滿足服務教育的需求,本研究構建了教育數字人信息模型,如圖2所示。教育數字人的主要服務對象是教師與學生,通過多模態的信息處理,服務于知識傳遞與情境創造兩個目標。

圖2 教育數字人信息模型
從本質上來說,教育數字人信息模型在整體信息處理方面與數字人信息模型別無二致,但由于教育領域具有強烈的教育化特質,因此教育數字人在信息處理過程中增加了大量的師生個性化數據,這一點相較于商業應用顯得復雜許多。
教育數字人信息模型首先通過計算機視覺、語義識別、動態捕捉等技術實現對師生語言、情緒、行為、身份等的多模態數據采集,使采集的數據與更多的師生個性化數據相結合,其中學生的個性化數據包括學習數據、發展目標、認知風格等,教師的個性化數據包括教學經驗、教學標準等。隨后,通過表情合成、邊緣計算、語音合成等技術,在視覺層面實現形象處理,在數據挖掘層面實現學習者風格模型、教學推薦模型、學習成本模型等模型的構建,為智能化交互做準備。最后,通過知識圖譜、情感計算、聯邦學習等技術,結合個性化模型、實時數據、視覺形象等,最終實現知識的多模態傳遞與沉浸式的教學情境創造,從而完成師生間的信息與數據轉化。
除信息模型層面外,還需要從技術層面解決教育數字人所面臨的教育可用性問題:①滿足沉浸式教學需求下的師生身份與信息安全;②滿足去中心化生產需求下的低成本與精度平衡;③滿足個性化與智能化教學需求下的數據融合,以建立師生的完整信息模型。為解決上述問題,教育數字人除了運用通用數字人技術,還需要特別關注以下關鍵技術:
(1)區塊鏈技術
在多模態數據采集階段,教育場景中的師生關系需要嚴密的身份認證機制,以避免因虛假身份而造成的信息不安全問題。通過區塊鏈可追溯、不可篡改的智能合約機制,能夠確保在數字化的虛擬形象背后,師生的身份、信息流轉、信息存儲均處于與真實對應、安全、穩定、透明的狀態。由于區塊鏈技術本身存在交易吞吐率(Transaction Per Second,TPS)的問題,因此通過終端硬件設備來實現信息采集與認證也可作為替代模式。
(2)計算機視覺的動作捕捉技術
在多模態數據采集階段,計算機視覺的動作捕捉技術能夠幫助教師個人實現低成本面部與體態的捕捉。雖然計算機視覺的動作捕捉技術與光學式、慣性式動作捕捉在精確度、穩定性方面有一定的差距,但此技術切實降低了教育應用的門檻,在性能與效能間達到了平衡,為去中心化的優質教育資源創造提供了支撐。
(3)基于AI的精細化表情合成技術
在形象處理階段,服務與教育數字人的“虛實統一”的特征、表情的精細化再現,是虛擬師生能夠完成情感投射的重要因素。馬薩諸塞大學與Adobe研究院等機構共同提出將發音方式與說話人身份進行區別控制的方法,以緩解現有的口唇生硬配合的不自然問題[29]。該研究認為音頻的發音方式與說話人身份無關,不管誰說“啊”都需要將嘴張開,但說話人的身份決定了面部表情的細節,不同身份的人說“啊”時嘴唇張開幅度、鼻眼與頭部的動態有顯著區別。該研究結果可提升數字人表情的自然性,并實現通過語音對表情進行預測。在空中課堂直播中,當高并發堵塞網絡造成畫面延遲時,該項技術可對師生面部表情實時自動修補,以確保師生雙方的情緒與情感被完整表達出來。
(4)數據融合技術
在多模態交互階段,要做到個性化教學與多模態交互,需要對多模態的信息(即文字、視頻、圖像、語音、動作等)實現處理,并打破數據邊界,建立完整的師生數字模型。通過專家型學科知識庫與知識圖譜技術的配合,可以進行知識關系的推理與問題理解,實現“自主教學”的能力[30];通過情感計算等技術,可以讓師生的認知、心理等情感數據進入個性化建模的層面,從而保障教育智能的完整性;通過聯邦學習、數據挖掘技術的配合,可以實現跨系統數據、跨模型的聯合建模,避免數據孤島問題[31]。
在教育數字人六大特征的影響下,為實現教師、學生和知識情境三方聯動的優化,從而實現教育質量的提升,本研究總結了教育數字人的內部關系與作用(如圖3所示):①在多元角色、虛實統一特征的影響下,師生間的交互出現新形態,促進了教學方式的深度挖掘,如開展雙師課堂、個性化智能助教、翻轉課堂等,這提供了差異化教學的途徑;②在開放生態、感性沉浸特征的影響下,讓師生參與沉浸式教學內容的創作,可以快速創造出多樣且匹配度高的教育資源形態;③在因材施教、自我進化特征的影響下,將教學過程中的師生個性化數據充分融合,可以實現對師生行為、認知、偏好等的動態理解,從而提供個性化學習路徑。

圖3 教育數字人的內部關系與作用
結合教育數字人的內部關系與作用,本研究以上海市復興高級中學的四個具體應用場景實踐為切入點,對教育數字人在教育質量提升方面的具體作用進行了觀察。該校將教育數字人技術引入信息技術學科的教學,承擔信息技術手段、學科教學內容載體兩個方面的功能,從而實現該學科教學質量與智能化程度的雙提升。
該校通過智能助教對學生進行個性化指導,是充分利用智能交互手段,為學生提供個性化學習途徑的典型案例。高中信息技術學科的知識組織具有邏輯順序清晰、偏直線式而非螺旋式、邊界相對明確的特點,可以在系統中構建校本知識庫,利用知識圖譜、智能決策系統來實現智能問答交互,彌補實踐環節欠缺[32]。智能助教建立在云端的編程實驗環境之上,通過對學生編程過程的數據監控,向學生推薦個性化學習內容或在代碼過程中提供指導,為學生完成信息學科的自主學習提供支持,同時降低教師個性化教學的難度;同時在數據的累積過程中,實現系統的迭代與進化,提升系統的智能程度。
為快速積累教學資源,以服務上海市于2021年秋季啟用的新版信息技術學科教材,該校采用虛擬教師智能合成系統,實現高效的微課資源制作,是教育資源形態優化方面的典型案例。如圖4所示,在指定虛擬教師形象并為其設置腳本文本、授課素材后,系統將合成形象、語音、語調、口型、動作、講課內容,實現以虛擬教師為主講人的授課視頻。由于無須教師本人出鏡、出聲,因此該系統提升了資源錄制、修改的便利性,降低了教師工作難度。
該校采用虛擬形象直播系統,實現了師生在視頻流中以虛擬形象示人的功能,是差異化教學途徑的典型案例。具體來說,虛擬角色有三種應用:①采用雙師授課的形式。如圖5所示,真實教師與虛擬教師共同實現雙師課堂,這樣通過多維的表達方式進一步豐富了知識傳遞的視角。②在線上課程中師生以虛擬形象替換視頻流中的個人形象,增加了線上教學的趣味性,提升了師生的課堂參與度。③構建虛擬會場,開展虛實融合的沉浸式講座。主講教師與學生均以虛擬形象進入會場,并且授課資料、教室會場均融入在虛擬場景中,這樣學生可以在虛擬會場中自由行走、獲取資料并實現社交。虛擬會場與真實講座現場并行,兩者獲得的信息需求一致,共同創造有趣的知識情境。

圖4 虛擬教師合成后畫面

圖5 真實教師與虛擬教師共同實現雙師課堂
信息技術課程旨在全面提升學生的信息素養[33],而為了支撐信息素養的發展,該校將數字人技術作為知識充實到學科內容之中,并挑選與學科密切相關的技術內容進行校本課程建設,以提升學科教學質量。例如,可以在信息技術學科中選取語音識別、文本挖掘等數字人相關技術,以開展專題學習;也可以將信息技術與多媒體、藝術欣賞等模塊相結合,通過“信息技術+”的學科融合教學,將信息技術貫穿于更多學科的教學之中,以幫助全體師生在實踐與應用的過程中實現信息技術素養的提升,如將合乎規范的數字人技術與藝術課程相結合,幫助學生實現虛擬人物的藝術創造。
目前,教育數字人仍然處于實驗階段。為促使教育數字人從“代理人”發展為“獨立的教育智慧體”,從而助力實現教育數字化轉型,本研究針對教育數字人的未來發展提出如下建議:
教育數字人實現了教學體驗的創變,特別是在多模態的人機交互這一環節中,但其在情感表達能力方面還需要進一步提升,以擺脫“代理人”的局限,而成為獨立的教育智能體。本研究認為,可以結合認知科學、教育心理學、社會學等的相關理論開展進一步研究,在情感反饋、情感互動機制等方面實現突破并獲得更廣泛的教育價值。例如,小初階段師生的年齡差距大,容易形成學生“怕”老師的局面,而通過教育數字人的恰當應用,可以縮小代際鴻溝;在校園心理干預的場景下,結合健康心理學的相關理論研究,可以實現高效的青少年心理干預,消解其面對真人輔導時的抗拒心理。
教育數字人在視效方面已經具備了良好的技術基礎,但其在智能化交互方面仍然需要進一步提升。本研究認為,可以通過進一步挖掘師生的個性化數據,來實現精準化的情感計算、認知計算、學習成本計算,并建立相關模型,從而確保智能化交互的精準度和個性化的匹配度。
“應用為先”是教育數字化轉型的核心,應該使技術適應教育場景,而非教育場景遷就技術。本研究已驗證高中信息技術學科的成效,未來研究可以將經驗拓展至其他學科和相關領域,如基礎教育階段的學科知識大多是螺旋上升式的,不僅要考量知識的繼承關系,還需考量不同年級的知識分層;文科科目知識關系相對模糊,應關注如何建立能夠量化考察的知識結構;教育數字人作為獨立的教育智慧體,應具備相關學科的某些強烈特征——正如現實中的數學老師與音樂老師的教學方式完全不同,這就需要避免“一刀切”的技術應用方式。
從宏觀角度來說,教育數字人在教育領域的發展前景可觀,而作為教育數字化建設進程中的一環,其效能建立在教育資產整體數字化建設的基礎上。本研究認為,可以通過全面推進數字化轉型的戰略部署,使各層級的教育單位更加深入地認識和理解教育資產的數字化,從而形成有效的工作分配機制與管理機制,確保數字化技術在教育領域的應用。從上海建設備課、教學、作業輔導三大助手來看[34],教育數字人能夠實現對這三大應用場景的效能提升與體驗變革,是對具有宏觀性、前瞻性的政策面建設的有效落實與創新。
[1]教育部.教育部2022年工作要點[OL].
[2]教育部.教育部等六部門關于推進教育新型基礎設施建設構建高質量教育支撐體系的指導意見[OL].
[3]上海市教委.上海市教育數字化轉型實施方案(2021-2023)[OL].
[4]李徳仁.基于數字孿生的智慧城市[J].互聯網天地,2021,(7):12.
[5]Zhang S X, Heng P A, Liu Z J, et al. The Chinese visible human (CVH) datasets incorporate technical and imaging advances on earlier digital humans[J]. Journal of Anatomy, 2004,(3):165-173.
[6]奇云.美國可視人體計劃[J].科學之友,2003,(4):13.
[7]朱勁松,史樹堂,牛小龍.數字化虛擬人體的研究現狀及其在醫學中的應用前景[J].河北職工醫學院學報,2007,(3):59-60.
[8]中國電子技術標準化研究院,樹根互聯技術有限公司.數字孿生應用白皮書(2020版)[OL].
[9]華子荀,黃慕雄.教育元宇宙的教學場域架構、關鍵技術與實驗研究[J].現代遠程教育研究,2021,(6):23-31.
[10]夏翠娟,鐵鐘,黃薇.元宇宙中的數字記憶:“虛擬數字人”的數字記憶概念模型及其應用場景[OL].
[11]量子位.2021虛擬數字人深度產業報告[OL].
[12]謝周浦.跨越“恐怖谷”:電影中“數字視覺效果”真實性問題的再思考——以全CG電影《爵跡》《最終幻想:靈魂深處》和《最終幻想:王者之劍》為例[J].電影新作,2022,(1):87-93.
[13]楊錚,賀驍武,吳家行,等.面向實時視頻流分析的邊緣計算技術[J].中國科學:信息科學,2022,(1):1-53.
[14]程龍,郭立,袁紅星,等.基于光場渲染的動態3D目標重構技術[J].中國科學院研究生院學報,2009,(6):781-788.
[15]Simonyan K, Zisserman A. Two-Stream convolutional networks for action recognition in videos[OL].
[16]Guo Y D, Chen K Y, Liang S, et al. AD-NeRF: Audio driven neural radiance fields for talking head synthesis[OL].
[17]Loper M, Black M J. OpenDR: An approximate differentiable renderer[OL].
[18]Kato H, Ushiku Y, Harada T. Neural 3D mesh renderer[OL].
[19]王一巖,鄭永和.多模態數據融合:破解智能教育關鍵問題的核心驅動力[J].現代遠程教育研究,2022,(2):93-102.
[20]喻國明,耿曉夢.試論人工智能時代虛擬偶像的技術賦能與擬象解構[J].上海交通大學學報(哲學社會科學版),2020,(1):23-30.
[21]新華社.新華社推出全球首位3D版人工智能合成主播[J].中國廣播,2020,(6):68.
[22]李鎵,陳飛揚.網絡虛擬偶像及其粉絲群體的網絡互動研究——以虛擬歌姬“洛天依”為個案[J].中國青年研究,2018,(6):20-25.
[23]何國威.從動作捕捉到虛擬偶像:計算機技術對演員及電影娛樂生態的發生與重構[J].當代電影,2022,(1):72-81.
[24]國家廣播電視總局.廣播電視和網絡視聽“十四五”科技發展規劃[OL].
[25][26]吳永和,劉博文,馬曉玲.構筑“人工智能+教育”的生態系統[J].遠程教育雜志,2017,(5):27-39.
[27]祝智庭,胡姣.教育數字化轉型的本質探析與研究展望[J].中國電化教育,2022,(4):1-8、25.
[28]蔡蘇,焦新月,宋伯鈞.打開教育的另一扇門——教育元宇宙的應用、挑戰與展望[J].現代教育技術,2022,(1):16-26.
[29]Zhou Y, Li D Z Y, Han X T, et al. MakeItTalk: Speaker-Aware talking head animation[OL].
[30]鄭泳智,朱定局,吳惠粦,等.知識圖譜問答領域綜述[J].計算機系統應用,2022,(4):1-13.
[31]王亞珅.面向數據共享交換的聯邦學習技術發展綜述[J].無人系統技術,2019,(6):58-62.
[32]Carrillo C, Flores M A. COVID-19 and teacher education: A literature review of online teaching and learning practices[J]. European Journal of Teacher Education, 2020,(4):466-487.
[33]教育部.普通高中信息技術課程標準(2017年版2020年修訂)[OL].
[34]熊秋菊.“一座統管”構建數字新生態實現教育高質量發展[J].上海教育,2022,(7):10-11.
Research on the Theory and Practice of Educational Digital Humans
XI Jun1WU Yong-he2
Under the context of the digital transformation of education, how the digital human as a representative of emerging information technology integrates and innovates basic education has become the focus of researchers. Based on this, this paper firstly, outlined the connotation, characteristics, implementation technology and application status of the digital human, subsequently introduced the educational digital human concept and expounded on the basic connotation and six characteristics of educational digital human. In addition, this paper proposed the information model of the digital human, established the information model of the educational digital human on this basis, and elucidated the key technologies of the educational digital human. Then, this paper analyzed the practical cases of four specific application scenarios of the educational digital human in Shanghai Fuxing Senior High School in the subject of information technology. Finally, this paper put forward suggestions for the development of the educational digital human, expecting to provide new technologies and new scenarios for the digital transformation of education.
digital human; educational digital human; the subject of information technology; educational digitalization reform; application scenarios

G40-057
A
1009—8097(2022)08—0100—11
10.3969/j.issn.1009-8097.2022.08.012
本文為2021年度國家社會科學基金重大項目“面向未成年人的人工智能技術規范研究”(項目編號:21&ZD238)的階段性研究成果。
奚駿,中學特級教師,碩士,研究方向為教育信息化人工智能教育應用、教育數字化轉型,郵箱為yzxijun@163.com。
2022年3月12日
編輯:小時