網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間中虛擬教師的社會形象研究

摘要：網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間中虛擬教師的社會形象影響學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果，而學(xué)習(xí)者對虛擬教師的社會形象存在學(xué)習(xí)偏好，但現(xiàn)有研究在設(shè)計虛擬教師社會形象時較少考慮學(xué)習(xí)者對偏好的自主選擇性和靈活可編輯性。為此，文章依托社會代理理論、具身認(rèn)知理論和情緒動機理論，提出了包含靜態(tài)形象、動態(tài)形象、語音形象的虛擬教師社會形象設(shè)計框架。以此為指導(dǎo)，文章從社會形象環(huán)境、模型、數(shù)據(jù)庫三個維度對虛擬教師的社會形象進(jìn)行了系統(tǒng)性構(gòu)建，并闡釋了其在客戶端的實現(xiàn)。之后，文章以小學(xué)視頻課程學(xué)習(xí)為應(yīng)用情境，分析了虛擬教師社會形象的偏好選擇對學(xué)習(xí)效果的影響。文章提出的虛擬教師的社會形象設(shè)計框架和虛擬教師社會形象的系統(tǒng)性構(gòu)建，對于促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間中在線教學(xué)方式的創(chuàng)變、人機共融的師生協(xié)同生態(tài)重構(gòu)具有重要的理論與實踐價值。

關(guān)鍵詞：虛擬教師；社會形象設(shè)計；視頻學(xué)習(xí)；網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間

【中圖分類號】G40-057 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【論文編號】1009—8097（2023）05—0099—10 【DOI】10.3969/j.issn.1009-8097.2023.05.011

網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間支持的視頻學(xué)習(xí)成為當(dāng)下師生利用數(shù)字技術(shù)開展教與學(xué)活動的主陣地，但因教師監(jiān)督角色缺失、自我導(dǎo)向?qū)W習(xí)情感支持不精準(zhǔn)等問題[1][2]，導(dǎo)致在線視頻學(xué)習(xí)效果差強人意。虛擬教師是一種具有社會化具身形象的教育智能體或教學(xué)代理[3]，其被應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間的資源和活動中時，可以串聯(lián)關(guān)鍵學(xué)習(xí)活動和提供反饋支持，彌補人類教師難以動態(tài)實時在場的現(xiàn)實困境[4]。但是，具有不同外貌特征、社會交互特征等社會形象的虛擬教師會影響不同學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)動機和學(xué)習(xí)表現(xiàn)[5]，而對學(xué)習(xí)者來說，自身作為學(xué)習(xí)主體需要對智能技術(shù)的使用具有一定的可選擇性[6]。因此，本研究聚焦網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間中虛擬教師的社會形象設(shè)計問題，探索供在線學(xué)習(xí)者可編輯、可靈活選擇的虛擬教師形象設(shè)計的方法，以滿足其對智能技術(shù)產(chǎn)品的可選擇性需求，為智能化的虛擬教師社會形象設(shè)計及構(gòu)建提供借鑒。

一 虛擬教師的社會形象研究

虛擬教師的社會形象通過融合角色、人聲技術(shù)、運動及非言語交互技術(shù)設(shè)計，可以吸引學(xué)習(xí)者更多地參與學(xué)習(xí)，從而促進(jìn)其學(xué)習(xí)和知識轉(zhuǎn)移的發(fā)生[7]。可以說，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間中虛擬教師社會形象對視頻學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的作用機制和虛擬教師社會形象系統(tǒng)的特征，是影響虛擬教師社會形象設(shè)計與開發(fā)的關(guān)鍵。

1 虛擬教師社會形象的作用機制

虛擬教師的社會形象是指具有不同聲音、手勢動作、面部表情組合呈現(xiàn)的教學(xué)代理。劉清堂等[8]對33篇相關(guān)的實證文獻(xiàn)進(jìn)行系統(tǒng)綜述后，認(rèn)為虛擬教師的靜態(tài)、動態(tài)、語音等社會形象是影響學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)效果的關(guān)鍵。由于不同學(xué)習(xí)者感知到的社會形象功能存在差異，學(xué)習(xí)者的社會形象偏好會影響學(xué)習(xí)動機的激發(fā)，但現(xiàn)有研究在設(shè)計虛擬教師社會形象時較少考慮學(xué)習(xí)者對偏好的自主選擇性和靈活可編輯性[9]。有研究表明，具有豐富社會形象的虛擬教師與學(xué)習(xí)者之間實際上是一種雙向促進(jìn)的作用關(guān)系[10]。一方面，虛擬教師的社會形象設(shè)計元素正向影響學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)表現(xiàn)和學(xué)習(xí)行為[11]。例如，劉興波等[12]將整合動作、表情和語音的動畫虛擬教師形象應(yīng)用于模擬型微課資源的設(shè)計與開發(fā)，讓其承擔(dān)促進(jìn)知識溝通和理解的功能，發(fā)現(xiàn)虛擬教師形象的迷人性感覺顯著影響學(xué)習(xí)效果、類人性感覺影響有限，而學(xué)習(xí)者對虛擬教師激勵支持的感知有助于知識傳遞的發(fā)生。另一方面，具有不同元認(rèn)知能力和情感體驗的學(xué)習(xí)者特征有助于改進(jìn)虛擬教師的設(shè)計。例如，Cook等[13]指出，驅(qū)動學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)動機的關(guān)鍵因素和支持自我調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)的自我效能線索，有助于改進(jìn)虛擬教師的主體角色設(shè)計。

2 虛擬教師社會形象系統(tǒng)的特征

虛擬教師社會形象系統(tǒng)中的衣著服裝、面部表情、語音對話等具有個性化、智能化的特征。例如，用于交互式技能培訓(xùn)的虛擬教師系統(tǒng)AvaTalk[14]，通過使用語音處理器和虛擬人渲染引擎來創(chuàng)建社交形象，可以模仿教師面部表情的改變、手勢配合語音對話等行為；虛擬教師系統(tǒng)Dubbed Eve提供情緒感知與展現(xiàn)的功能，能夠根據(jù)教學(xué)過程中學(xué)生的情緒狀態(tài)表現(xiàn)出適當(dāng)?shù)那楦斜砬閇15]；虛擬教師系統(tǒng)Baldi雖然只有一個頭部，但搭載了語音識別和合成功能，可以精確地展現(xiàn)不同面部表情神態(tài)，并且可以輸出不同類型的語音對話，輔導(dǎo)聽力障礙兒童的對話技能[16]。

綜上可知，在設(shè)計虛擬教師的社會形象時，要遵循社會形象設(shè)計對學(xué)習(xí)的作用機制，即靜態(tài)形象的設(shè)計要符合學(xué)習(xí)者對年齡、性別的個性化偏好，動態(tài)形象的設(shè)計要考慮面部表情、手勢等多模態(tài)特征，而語音形象的設(shè)計要綜合考慮視、聽覺雙通道作用，以此賦予虛擬教師更為豐富的情感表達(dá)和社交方式。盡管虛擬教師系統(tǒng)的智能性、對話特征及表現(xiàn)性很重要，但學(xué)習(xí)者對虛擬教師形象的偏好選擇和感知性在設(shè)計時不可忽視。基于此，本研究嘗試提出滿足學(xué)生偏好選擇的、可編輯的虛擬教師社會形象設(shè)計框架，同時實現(xiàn)并應(yīng)用具有情感支持和具身感知功能的虛擬教師社會形象系統(tǒng)。

二 虛擬教師的社會形象設(shè)計

1 虛擬教師社會形象設(shè)計的理論基礎(chǔ)

虛擬教師社會形象設(shè)計要遵循社會形象的作用機制，在考慮學(xué)生偏好的同時，需要納入社會代理、具身認(rèn)知、情緒動機理論，使設(shè)計出的虛擬教師社會形象能更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機并改變其學(xué)習(xí)行為[17]：①社會代理理論是虛擬教師形象設(shè)計的核心理論。該理論認(rèn)為，學(xué)生在與具有社會形象的虛擬教師進(jìn)行學(xué)習(xí)交流時，會將虛擬教師看作是一個社會學(xué)習(xí)伙伴，對虛擬教師所講授的內(nèi)容進(jìn)行深度認(rèn)知加工，否則學(xué)習(xí)效果就會受到負(fù)向影響[18]。②具身認(rèn)知理論強調(diào)身體及其經(jīng)驗對認(rèn)知過程的影響作用[19]，并在“感知—行動”過程中與環(huán)境互利共生[20]。在設(shè)計虛擬教師的社會形象時，綜合考慮虛擬教師的身體姿態(tài)、手勢、聲音等，可創(chuàng)設(shè)出符合學(xué)習(xí)者真實偏好的具身化環(huán)境，有利于促進(jìn)其內(nèi)在動機的轉(zhuǎn)化[21]。③情緒動機理論認(rèn)為，情緒的動機方向和強度也會影響個體的認(rèn)知加工[22]。當(dāng)學(xué)習(xí)者情緒愉悅時會表現(xiàn)出求知動機，不愉快時則會出現(xiàn)防御動機[23]。動機作為驅(qū)動個體行動導(dǎo)向的內(nèi)在心理傾向，影響個體的行為和決策[24]。而情緒作為個體決策的重要調(diào)節(jié)因素，其動機強度變化能夠窄化或拓展注意范圍[25]，會影響記憶的形成、提取、鞏固和高級的認(rèn)知加工過程[26]。在設(shè)計虛擬教師的社會形象時，應(yīng)考慮不同情緒的虛擬教師形象，以有效激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動機。

2 虛擬教師社會形象設(shè)計框架

以上三種理論為滿足學(xué)習(xí)者偏好的虛擬教師社會形象設(shè)計提供了指導(dǎo)，在此基礎(chǔ)上本研究提出包含靜態(tài)形象、動態(tài)形象、語音形象的虛擬教師的社會形象設(shè)計框架，如表1所示。

①靜態(tài)形象：主要是對角色和角色尺寸的設(shè)計。角色通常涉及外貌形象、性別、種族、年齡、服飾等靜態(tài)特征。學(xué)習(xí)者對虛擬教師的形象、性別和年齡的選擇傾向于符合自己的偏好[27]，且不同的外貌特征設(shè)計對學(xué)習(xí)者具有潛在影響，起到引起注意和喚醒情緒動機的作用。例如，特定性別、種族、年齡的虛擬教師形象有助于學(xué)習(xí)者取得更好的學(xué)習(xí)效果[28]，可愛形象的虛擬教師更受歡迎。角色尺寸設(shè)計要考慮整個多媒體學(xué)習(xí)環(huán)境的畫面比例，如頭部尺寸適合只需要口頭講解的情況、上半身尺寸和全身尺寸適合需要進(jìn)行手勢和身體動作示范的情況，根據(jù)不同情況合理分配虛擬教師的畫面占比，可減少學(xué)習(xí)者不必要的注意。

②動態(tài)形象：通過面部表情和肢體動作等展示[29]。其中，面部表情是基于教育領(lǐng)域提出的7種基本情緒[30]，包括中性、大笑、悲傷、驚訝、厭惡、生氣、害怕。結(jié)合Character API引擎中自帶的功能定義，可將虛擬教師的面部表情擴展為10種，即平靜、驚訝、生氣、悲傷、微笑、困惑、大笑、提示、眨眼、安慰。表達(dá)不同情緒的虛擬教師，對學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)表現(xiàn)的影響存在不同，例如，與中性情緒相比，學(xué)習(xí)者在虛擬教師情緒積極時表現(xiàn)出更強的內(nèi)在動機和更好的學(xué)習(xí)表現(xiàn)，更易與教師和教學(xué)材料產(chǎn)生互動[31]，且禮貌的面部表情可以減輕其他面容給學(xué)習(xí)者帶來的緊張感。虛擬教師的肢體動作設(shè)計包括頭部動作、目光注視和手勢動作——虛擬教師在講解內(nèi)容時結(jié)合這三個部位動作進(jìn)行教學(xué)，有助于增強學(xué)習(xí)者的社會交互性和對話感，進(jìn)而提高教學(xué)效果[32]。其中，頭部動作主要關(guān)注學(xué)習(xí)者和教學(xué)材料，可加入表示肯定的點頭動作和表示否定的搖頭動作。目光注視是動態(tài)形象設(shè)計的重點，分為引導(dǎo)目光和直視目光，能直接刺激大腦提升情緒喚醒水平，并引導(dǎo)注意力分配，其恰當(dāng)使用能激活學(xué)習(xí)者積極的社會交互[33]。其中，直視前方的為直視目光，而其他眼部方位的為引導(dǎo)目光。有手勢動作配合教學(xué)的虛擬教師能更好地改善學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果[34]，包括含義性手勢和指向性手勢。其中，含義性手勢具有認(rèn)知表征作用（如物體的長度、數(shù)字大小等），也具有情感指示意味（如豎起大拇指、鼓掌等）；指向性手勢起強調(diào)作用，配合虛擬教師的頭部動作，能提高學(xué)習(xí)者對知識的注意程度。

③語音形象：主要關(guān)注人類聲音與機器合成聲音，具體分為經(jīng)典的合成語音、現(xiàn)代合成語音和人類語音。相關(guān)研究表明，與文本呈現(xiàn)形式相比，虛擬教師加入聲音形式會讓學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果更好[35]。隨著語音合成技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代合成語音和人類語音在學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)表現(xiàn)上不存在顯著差異，但都優(yōu)于經(jīng)典的合成語音[36]。劉清堂等[37]表示視頻課程中虛擬教師的語音選擇更推薦現(xiàn)代合成語音，其采用最新的語音合成引擎，可根據(jù)教學(xué)需要靈活改變語速、語調(diào)和音調(diào)，并與教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合，使之更好地匹配學(xué)習(xí)者的個人偏好。虛擬教師的語音設(shè)計應(yīng)遵循科學(xué)性、規(guī)范性、激勵性等原則，因為良好的語音設(shè)計可以增加學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動力，幫助他們培養(yǎng)成就感、增強自信心，從而引導(dǎo)知識的意義建構(gòu)。

三 虛擬教師的社會形象系統(tǒng)性構(gòu)建與實現(xiàn)

以虛擬教師社會形象設(shè)計框架為指導(dǎo)，本研究開展了虛擬教師社會形象環(huán)境、模型及數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)性構(gòu)建，并利用Character API實現(xiàn)了虛擬教師社會形象客戶端的開發(fā)。

1 虛擬教師的社會形象系統(tǒng)性構(gòu)建

（1）虛擬教師的社會形象環(huán)境構(gòu)建

虛擬教師的社會形象環(huán)境設(shè)計采用Media Semantics公司提供的基于RESTful框架的云端角色動畫仿真服務(wù)軟件——Character API，該軟件在靈活性、兼容性、可交換性方面為虛擬仿真形象設(shè)計提供了便利。Web開發(fā)者對虛擬角色的控制全部可通過JavaScript編碼完成，實體工具的框架包括數(shù)據(jù)層、中間代理層和表示層。其中，數(shù)據(jù)層包括形象庫、動作庫、表情庫和語音庫等。由于虛擬人物的基本圖像由Character API智能體引擎來實現(xiàn)，因此需要在緩存數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)立一個虛擬教師圖像生成的功能模塊，用戶在使用過程中請求該模塊調(diào)用Character API，以此來選擇和修改虛擬教師形象庫中的角色形象。中間代理層提供角色形象生成、外貌服飾生成、圖像尺寸位置的調(diào)節(jié)、肢體動作生成、表情神態(tài)生成、語音與口形同步等基本功能。表示層是虛擬教師的表現(xiàn)形態(tài)，在Web網(wǎng)頁客戶端的用戶需要向本地服務(wù)器請求獲取虛擬教師具體形象的相關(guān)參數(shù)，通過訪問緩存服務(wù)器中的形象庫，最后將虛擬教師的圖像生成在Web瀏覽器上。

（2）虛擬教師的社會形象模型構(gòu)建

虛擬教師的社會形象模型構(gòu)建采用xAPI數(shù)據(jù)存儲規(guī)范。xAPI用于記錄人機交互行為數(shù)據(jù)，賦予虛擬教師自我改進(jìn)的屬性，具有層級性、關(guān)聯(lián)性的結(jié)構(gòu)特性。其中，關(guān)聯(lián)性表現(xiàn)為虛擬教師社會形象的靜態(tài)、語音、動態(tài)形象的整體呈現(xiàn)；而層級性表現(xiàn)為模型構(gòu)建從個性化虛擬教師形象到具體行為序列的層次分解。依據(jù)社會代理理論，本研究提出虛擬教師社會形象模型構(gòu)建的分層框架，如圖1所示。該框架要求學(xué)習(xí)者先根據(jù)學(xué)習(xí)場景和教師角色偏好描述對虛擬教師的社會形象需求，然后確定社會形象各項組合，最后用形象屬性值描述社會形象特征。

①虛擬教師層的數(shù)據(jù)封裝。Web開發(fā)環(huán)境下，虛擬教師的數(shù)據(jù)封裝可用一個三元數(shù)組表示：VT{Character， Language， Action}。其中，VT表示這段數(shù)據(jù)屬于虛擬教師，Character表示虛擬教師的角色形象，Language表示虛擬教師的語言（含情感表達(dá)），Action表示虛擬教師的動作。

②社會形象層的數(shù)據(jù)封裝。Character指向靜態(tài)形象設(shè)計，可用一個多元數(shù)組表示：Character{Name， Sex， Age， Format， Version， Cloth， Background， Image}。其中，Name表示虛擬教師預(yù)設(shè)人物的姓名；Sex表示虛擬教師的性別；Age表示虛擬教師的年齡；Format表示虛擬教師的圖像尺寸；Version表示虛擬教師角色的版本，有真實版本、插畫版本、卡通版本、CG動畫版本等；Cloth表示虛擬教師的服裝；Background表示虛擬教師人物的背景圖案和顏色信息；Image表示虛擬教師的圖像輸出格式，可以使用jpg、png等常見的圖像格式。Language指向語音形象設(shè)計，包括語言對話、表情動作信息、語音合成信息，可用一個多元數(shù)組表示：Language{Texture， Expression， Voice}。其中，Texture表示虛擬教師的語言，以及進(jìn)行語音反饋時所使用的文本；Expression表示虛擬教師的表情，屬于情感表達(dá)信息，可以進(jìn)行基本的表情動作輸出；Voice表示虛擬教師的聲音，屬于音色和音調(diào)的表達(dá)信息。Action指向動態(tài)形象設(shè)計，不僅包含教師的頭部、肢體動作，還有底層的運動圖像和動畫序列，可用一個多元數(shù)組表示：Action{Movement， Direction， Start， Frame， Animate， End}。其中，Movement表示虛擬教師的動作名稱，包括頭部和四肢的動作；Direction表示虛擬教師動作的方向，可以控制前后、左右、上下等方向；Start表示動作動畫的開始序列，控制著動畫的開始；Frame表示動作動畫的序列，包含整個動作動畫的邏輯結(jié)構(gòu)；Animate表示動作動畫，是一個圖像數(shù)組，包含整個動作動畫過程的圖像；End表示動作動畫的結(jié)束序列，控制著動畫的結(jié)束。

③形象屬性層的數(shù)據(jù)描述。形象屬性層主要用來表征社會形象的選擇，如虛擬教師的性別形象可以選擇男性或女性屬性，角色尺寸形象可以選擇頭部尺寸、上半身尺寸、全身尺寸等。

（3）虛擬教師的社會形象數(shù)據(jù)庫構(gòu)建

虛擬教師社會形象數(shù)據(jù)庫選擇阿里云輕量應(yīng)用型服務(wù)器，服務(wù)器使用CentOS 7.9版本的Linux系統(tǒng)，服務(wù)器上安裝Apache來搭建網(wǎng)站，同時安裝MySQL數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)來進(jìn)行數(shù)據(jù)庫管理。因為虛擬教師社會形象數(shù)據(jù)庫是基于JavaScript腳本語言開發(fā)的，所以需要安裝PM2管理器來管理運行Node.js服務(wù)。因此，本研究搭建的虛擬教師社會形象數(shù)據(jù)庫使用了Apache 2.4.51、MySQL 5.5.62、PM2管理器5.2等軟件，主要的編程語言使用JavaScript。

在搭建虛擬教師社會形象數(shù)據(jù)庫時，首先需要完成虛擬教師形象數(shù)據(jù)的調(diào)用，這就需要將虛擬教師的圖像生成模塊儲存在一個Server文件中，且這個模塊需要包含Character API引擎。Character API引擎為Server文件添加腳本文件，通過將代碼寫入腳本文件，來獲取對應(yīng)參數(shù)生成的虛擬人物形象，并在對應(yīng)的文件中存儲。依據(jù)虛擬教師的社會形象模型，本研究確定了虛擬教師數(shù)據(jù)庫的7類基本字段，其數(shù)據(jù)信息用于表征虛擬教師的靜態(tài)形象，具體如表2所示。其次，由于Character API并不包含語音合成模塊，所以需要請求一個語音合成平臺來提供語音服務(wù)。本研究選擇Amazon Polly的文本轉(zhuǎn)語音平臺進(jìn)行語音合成，該平臺能自動將文本信息快速轉(zhuǎn)化為高逼真的語音。最后，服務(wù)端獲取到虛擬教師的數(shù)據(jù)之后，會創(chuàng)建一個名為cache的文件夾，里面存放虛擬教師參數(shù)的緩存文件。根據(jù)這些參數(shù)，虛擬教師的社會形象從Character API中的形象庫、動作庫、表情庫獲取生成。

2 虛擬教師社會形象的客戶端實現(xiàn)

虛擬教師Web客戶端是基于Windows 10系統(tǒng)，采用HTML、JavaScript進(jìn)行開發(fā)，其Web頁面使用CSS進(jìn)行簡單架構(gòu)。虛擬教師的社會形象包括靜態(tài)形象、語音形象和動態(tài)形象，其中靜態(tài)形象和動態(tài)形象屬于虛擬教師的形象庫，而語音形象屬于虛擬教師進(jìn)行文本輸入語音輸出的語音庫。

形象庫主要用于虛擬教師人物圖像的顯示，是虛擬教師工具運行的基礎(chǔ)。形象庫需要創(chuàng)建Canvas畫布，然后添加JavaScript代碼以繪制圖標(biāo)、圖形和其他具有視覺效果的圖像，再加入PIXI.js進(jìn)行WebGL渲染。WebGL渲染可以加快圖像渲染速度，減少用戶形象生成的等待時間，從而提升學(xué)習(xí)體驗感。對比直接獲取形象庫中的虛擬教師圖像，WebGL渲染的圖像更能節(jié)省圖像空間，并能將不同的細(xì)節(jié)拆分后組合到同一張圖像中。WebGL渲染的關(guān)鍵代碼為：

holderDiv=document.getElementById（div）;renderer=new

PIXI.CanvasRenderer（width，height）;stage=new PIXI.Container（）;

語音庫中虛擬教師語音的實現(xiàn)是通過Amazon Polly語音合成平臺來完成的。在Web客戶端虛擬教師需要語音信息時，需將服務(wù)器請求中的Audio選項設(shè)置為True，服務(wù)器的語音合成模塊就會調(diào)用Amazon Polly語音合成平臺，然后由此平臺將合成的教師音頻返回到緩存服務(wù)器中，再響應(yīng)到Web客戶端使用playTTS（）函數(shù)調(diào)用播放。同時，此平臺還會將生成的音頻文件傳輸至嘴型同步模塊，通過Lipsync調(diào)用虛擬教師說話時嘴巴張開、閉合程度與聲音音調(diào)的整合分析結(jié)果，生成嘴型動畫。

利用Character API生成的虛擬教師的社會形象如圖2所示。其中，虛擬教師人物生成窗口和文本輸入框構(gòu)成虛擬教師Web網(wǎng)頁的主界面，左邊的菜單欄則提供自定義虛擬教師社會形象的功能。

四 典型應(yīng)用：虛擬教師的社會形象在小學(xué)視頻課程中的應(yīng)用

1 小學(xué)視頻課程中虛擬教師的社會形象設(shè)計

小學(xué)視頻課程資源是基礎(chǔ)教育網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間的重要資源形式。為了驗證不同虛擬教師社會形象的偏好選擇對小學(xué)生視頻學(xué)習(xí)效果的影響，本研究以武漢市X小學(xué)六年級兩個平行班的76名學(xué)生為研究對象，并將兩個班隨機分為實驗組和對照組；同時，以信息技術(shù)課“初始人工智能”為實驗學(xué)習(xí)視頻材料。為設(shè)計符合小學(xué)生學(xué)習(xí)偏好的視頻材料，本研究采用Ozogul等[38]提出的學(xué)習(xí)者偏好問卷，對嵌入的虛擬教師形象的靜態(tài)、語音線索進(jìn)行調(diào)查。而動態(tài)線索方面，由于視頻材料中的虛擬教師形象主要用于內(nèi)容講解和興趣激發(fā)，所以本研究對人物動作的設(shè)計較為簡單，且實驗組和對照組保持一致。例如，虛擬教師肢體動作中的手勢不指向特定的位置，只指向整體內(nèi)容，呈現(xiàn)的是自然手勢；面部表情僅包括平靜表情和微笑表情，以避免加重小學(xué)生的外部認(rèn)知負(fù)荷；頭部動作設(shè)計了眼睛保持目視前方、頭部在微笑時微側(cè)兩個動作，具體如表3所示。最后的視頻材料用Focusky動畫演示大師軟件合成。

2 虛擬教師社會形象的偏好選擇對學(xué)習(xí)效果的影響

本研究采用對比實驗，其中實驗組學(xué)習(xí)符合小學(xué)生偏好的虛擬教師形象的視頻材料（即虛擬教師的社會形象依據(jù)學(xué)生偏好問卷結(jié)果確定），對照組則學(xué)習(xí)不符合小學(xué)生偏好的視頻材料；兩組視頻學(xué)習(xí)的環(huán)境和教學(xué)內(nèi)容相同，且兩組學(xué)生的先前知識經(jīng)驗水平一致。學(xué)習(xí)結(jié)束后，為了解虛擬教師社會形象的偏好選擇對學(xué)習(xí)效果的影響，本研究對學(xué)習(xí)興趣、認(rèn)知投入度、學(xué)習(xí)結(jié)果（包含測驗成績和遷移成績）三個因變量進(jìn)行了測量，結(jié)果表明：嵌入符合小學(xué)生偏好的虛擬教師形象的視頻材料，有助于學(xué)生遷移成績的提高，且學(xué)生表現(xiàn)出較高的學(xué)習(xí)興趣（M=4.256，SD=0.541，p=0.000＜0.01）和認(rèn)知投入度（M=3.86，SD=0.127，p=0.022＜0.05）。可見，符合小學(xué)生偏好的虛擬教師形象在引起小學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時，也提升了其對學(xué)習(xí)的深層認(rèn)知加工能力。但是，本研究還發(fā)現(xiàn)無論虛擬教師的社會形象是否符合小學(xué)生偏好，都沒有提高其測驗成績（p=0.756＜0.01）。也就是說，在視頻材料學(xué)習(xí)中考慮嵌入符合小學(xué)生偏好的虛擬教師形象時，可讓虛擬教師重點承擔(dān)概念性知識、原理性知識遷移應(yīng)用方面的講授工作，以作為人類教師授課的拓展性支持資源——這一結(jié)論為人機協(xié)同的“雙師”課堂教學(xué)提供了教學(xué)分工方面的理論參考。

五 結(jié)語

為應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間中因時空分離、反饋不及時、情感缺失等造成的學(xué)習(xí)效果不佳問題，本研究聚焦虛擬教師的社會形象設(shè)計，通過對虛擬教師靜態(tài)形象、動態(tài)形象、語音形象的設(shè)計，利用Character API引擎實現(xiàn)了虛擬教師的社會形象，并在小學(xué)視頻課程中進(jìn)行了應(yīng)用，分析了虛擬教師社會形象的偏好選擇對學(xué)習(xí)效果的影響。后續(xù)研究可對虛擬教師的人物形象展示、行為動作、人機對話、語音表征等進(jìn)行形象優(yōu)化，尤其是要利用虛擬教師的智能特性，結(jié)合啟發(fā)式教學(xué)、對話式教學(xué)等教學(xué)策略，設(shè)計學(xué)習(xí)感知度高、學(xué)習(xí)體驗良好的虛擬教師形象。可以預(yù)見，虛擬教師形象研究將在多代理角色互動討論驅(qū)動深層認(rèn)知發(fā)展、支持和陪伴學(xué)齡兒童沉浸式閱讀、支持開展線上線下“雙師型”融合式教學(xué)、支持師生在教育元宇宙情境中通過“虛擬教師/同伴”建立與真實角色的協(xié)同與更替等方面潛力巨大[39]。因此，未來虛擬教師社會形象的研究重點是結(jié)合網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間的智能化、個性化、虛擬化場景，聚焦學(xué)習(xí)者的內(nèi)在感受與具身認(rèn)知變化，探索“以學(xué)習(xí)者為中心”的真實教師與虛擬教師社會形象的協(xié)同機制建設(shè)和人機共融的師生協(xié)同生態(tài)重構(gòu)。

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Abstract： The social images of virtual teachers in online learning spaces influence students’ learning outcomes， and students have learning preferences for the social images of virtual teachers. However， the existing research seldom considers the autonomic selectivity of students’ preferences and the flexible editability when designing social images of virtual teachers. Therefore， a design framework of the social images of virtual teacher was firstly proposed relying on social agency theory， embodied cognition theory， and emotional motivation theory， which included static images， dynamic images， and phonological images. Guided by this， the paper systematically constructed the social images of virtual teachers from three dimensions of the environment， model and database of social images， and explained its implementation on the client. Afterwards， taking video course learning in the primary schools as the application context， the paper analyzed the impact of the influence of students’ preferences on social images of virtual teachers on their learning outcomes. The design framework and the systematic construction of social images of virtual teachers proposed in this paper had important theoretical and practical value for promoting the innovation of online teaching methods in online learning spaces and the reconstruction of teacher-student collaborative ecology with the integration of humans and machines.

Keywords： virtual teacher; social image design; video learning; network learning space

*基金項目：本文為2022年度國家自然科學(xué)基金一般項目“融合多模態(tài)數(shù)據(jù)的信息化課堂教學(xué)交互行為識別及模式挖掘研究”（項目編號：62277021）、2022年度教育部人文社科一般項目“智能導(dǎo)師情緒線索對大學(xué)生在線學(xué)習(xí)影響的作用機制研究”（項目編號：22YJAZH067）、2021年河南省高等學(xué)校重點科研項目“智能時代中小學(xué)教師信息化教學(xué)能力培養(yǎng)機制研究”（項目編號：21A880006）的階段性研究成果。

作者簡介：李小娟，河南師范大學(xué)講師，華中師范大學(xué)在讀博士，研究方向為混合學(xué)習(xí)、多模態(tài)學(xué)習(xí)分析，郵箱為lixiaojuan2019@htu.edu.cn。

收稿日期：2022年9月2日

編輯：小米