虛擬數字人技術在數字化教育中的創新應用與策略研究

摘要：數字化技術的不斷進步為數字技術在教育教學應用、教師數字勝任能力以及教育公平性方面的應用帶來了挑戰。虛擬數字人為應對挑戰提供了新的策略，包括教學輔助與互動學習、個性化學習路徑的設計、提高教師在線教學資料的質量以及虛擬實驗室與模擬場景的應用等方面，反映了虛擬數字人在優化教育教學過程中的重要作用和前景。實踐案例表明，虛擬數字人能夠有效提升學生的學習體驗和教學效果。然而，其應用也面臨一些挑戰，如技術兼容性、數據隱私保護等問題。針對這些問題，應從技術創新、教育理念和方法的改善、教育資源的整合這幾個方面采取措施。

關鍵詞：數字化技術教學應用教學策略教學實踐虛擬數字人

ResearchonInnovativeApplicationsandStrategiesofVirtualDigitalHumanTechnologyinDigitalEducation

JIANGTing

SuzhouIndustrialParkBranch，JiangsuUnionTechnicalInstitute，Suzhou，JiangsuProvince，215000China

Abstract：Thecontinuousprogressofdigitaltechnologyhasbroughtchallengestotheapplicationofdigitaltechnologyineducationandteaching，teachers'digitalcompetenceandeducationalequity.Virtualdigitalhumanshaveprovidednewstrategiestocopewiththechallenges，coveringaspectssuchasteachingsupportandinteractivelearning，thedesignofpersonalizedlearningtrajectories，enhancementofthequalityofteachers’onlineinstructionalmaterials，andtheutilizationofvirtuallabsandsimulationscenarios，whichreflectstheimportantroleandprospectofvirtualdigitalpeopleinoptimizingtheprocessofeducationandteaching.Practicalcasestudiesindicatethatvirtualdigitalhumanssignificantlyimprovestudents'learningexperiencesandteachingeffectiveness.However，itsapplicationalsofacessomechallenges，suchastechnicalcompatibility，dataprivacyprotection，andotherissues.Toaddresstheseissues，measuresshouldbetakenfromtheaspectsoftechnologicalinnovation，improvementofeducationalconceptsandmethods，andintegrationofeducationalresources.

KeyWords：Digitaltechnology;Educationalapplication;Instructionalstrategy;Instructionalpractice;Virtualdigitalhumans

隨著信息技術的飛速進步和廣泛應用，數字化教育已成為引領教育現代化、提升教育質量的核心力量。近年來，我國《教育信息化2.0行動計劃》的深入實施以及數字化轉型戰略的持續推動，為數字化教育的發展開辟了前所未有的廣闊天地。在這一歷史性的進程中，虛擬數字人技術作為數字化教育的嶄新領域，正以其獨特的魅力和潛力，為教育領域注入新的活力。然而，技術的創新與應用總是伴隨著挑戰，數字化教育與虛擬數字人技術在融合發展的過程中，同樣需要面對教育技術更新、教師數字化素養提升、教育的公平性以及整體教育數字化轉型等多重考驗。因此，如何在新的時代背景下，把握機遇、應對挑戰，推動數字化教育與虛擬數字技術的深度融合與發展，成為了教育領域和社會各界共同關注的焦點話題。

1.數字化教育的現狀與挑戰

1.1數字化教育技術的挑戰

數字化技術在教育中的應用正逐漸改變著傳統教育模式，為教育創新和發展提供了強大的動力。從護理教育到老年教育，從高等教育到教師數字素養的提升，數字化技術的身影無處不在[1]。ChatGPT在教學輔助和個性化學習方面具有很大的潛力[2]，AIGC技術在數字化教育資源開發中的創新作用為教育資源的豐富多樣和高效利用提供了新的思路。然而，數字化技術在教育中的應用并非一帆風順。數字化學習也存在困境，如技術接受程度低、學習資源不足、教育教學資源質量有待進一步提高等[3]。

1.2教師數字勝任力的挑戰

2022年，教育部發布了《教師數字素養》的行業標準，對教師數字素養的概念與結構進行了深入剖析，為理解這一關鍵能力提供了基礎框架，探討了教師數字素養的內涵特征及其發展路徑，強調了教師在數字化時代應具備的核心素養。教師數字素養成為了研究與實踐的焦點[4]。數字化技術為教師教育教學帶來了前所未有的機遇和挑戰[5]，教師數字素養在應對數字化教育的挑戰中起著關鍵作用。與此同時，針對職業院校教師的特殊需求，在數字化轉型背景下教師的數字勝任力為職業教育的現代化提供了有力支撐。

1.3教育公平性的挑戰

隨著數字化技術的不斷發展，其在教育領域的應用也日益廣泛。然而，數字化教育中的“數字人”現象可能帶來的教育異化問題，如何確保教育公平成為了一個重要議題。根據我國數字化教育資源的現狀，需要優化資源配置，提升教育質量，理性思考在數字化轉型熱潮下的教育公平問題。數字化教育不僅關乎城市學生，也與農民等群體的生活緊密相連。數字化教育、數字素養與人們的數字生活的息息相關，需要建立數字化教育資源的共建共享機制以及教育數字資源的眾籌眾創供給與服務模式，為構建更加公平、高效、創新的教育體系奠定基礎。

數字化教育的發展為教育領域帶來了前所未有的機遇和挑戰。未來的研究需要進一步關注技術和資源的平等訪問，提升教師和學生的數字素養，以及開發高質量教育資源，而虛擬數字人的應用則有望成為解決這些問題的新突破點。

2.虛擬數字人技術發展歷程

2.1虛擬數字人的定義與技術特征

虛擬數字人是指通過計算機圖形學、語音合成、自然語言處理等技術手段，模擬人類形象、語言、行為等特征的虛擬人物。虛擬數字人具有高度逼真的人類形象，包括面部表情、肢體動作、服裝等；通過語音合成技術生成自然、流暢的語音，根據語境進行回應，與人類進行交流，從而實現人機對話。虛擬數字人可以通過情感識別技術，識別人類的情感狀態，通過機器學習等技術手段，不斷學習和優化自身的表現，提高與人類的交互效果。

2.2虛擬數字人技術的發展歷程

2.2.1早期探索階段

虛擬數字人技術源于20世紀80年代，當時主要應用于游戲和動畫領域。這一階段的虛擬數字人技術主要基于手工建模和動畫制作，技術水平相對較低。

2.2.2技術發展階段

21世紀初，隨著計算機圖形學、語音合成、自然語言處理等技術的發展，虛擬數字人技術逐漸從游戲和動畫領域擴展到其他領域，如教育、醫療、客服等。這一階段的虛擬數字人技術主要基于規則和模板，技術水平相對較高。

2.2.3深度學習階段

2010—2015年，隨著深度學習技術的發展，虛擬數字人技術逐漸從基于規則和模板轉向基于數據驅動的方法。這一階段的虛擬數字人技術主要基于深度學習和神經網絡，技術水平相對更高。

2.2.4快速發展階段

2016年以后，得益于人工智能、建模、渲染和動作捕捉等技術的進步，虛擬偶像的實用性得到顯著加強，并逐漸拓展至更多領域，如影視、游戲、動漫、VR技術以及社會服務（如數字營銷、文化旅游、通信會議）等。

2.3虛擬數字人在教育領域的應用前景

2.3.1跨越資源和技術的不平等訪問

虛擬數字人技術可以作為一種普適性的教育工具，為學生提供平等的訪問機會，無論他們身處何地。通過虛擬化的學習環境，學生可以接觸到先進的教育資源和技術，有效縮小因地域、經濟條件等造成的數字鴻溝。這種技術還可以模擬實驗、演示復雜概念，使得缺乏實體資源的學生也能獲得豐富的學習體驗。

2.3.2促進教師和學生數字素養的均衡發展

虛擬數字人可以作為數字素養培訓的工具和平臺，幫助教師提升信息技術應用能力，同時為學生提供個性化的學習路徑。通過模擬實際場景和角色扮演，師生可以在安全的環境中練習和提升數字素養，減少因直接面對技術挑戰而產生的焦慮感。此外，虛擬數字人的標準化和模塊化設計有助于統一教育標準，確保不同背景下的學生都能獲得一致的學習體驗。

2.3.3提升教育資源質量和公平性

借助虛擬數字人技術，不僅可以開發和提供高質量、互動性強的數字化教育資源，還能顯著促進教育公平性的實現。這種技術打破了地域限制，使得優質教育資源能夠覆蓋更廣泛的學生群體，無論他們身處城市還是偏遠地區。通過虛擬數字人，可以為所有學生提供一致、標準化的學習體驗，消除因地域差異導致的教育資源不均等問題。此外，虛擬數字人的應用還能夠根據學生的學習能力和需求進行個性化調整，確保每個學生都能獲得適合自己的學習資源和支持，從而進一步提升教育的公平性。

3.虛擬數字人在數字化教育中的應用策略

3.1教學輔助與互動學習

虛擬數字人可以作為一種智能化的教學助手，協助教師完成課堂教學任務。通過預設的教學程序和專業知識庫，虛擬數字人能夠為學生提供實時的答疑解惑，有效減輕教師的工作負擔。同時，虛擬數字人還可以與學生進行互動學習，通過對話、問答等方式激發學生的學習興趣和積極性。在高職教育中，這種互動學習模式尤為重要，因為它能夠幫助學生更好地理解和掌握專業知識，提升實踐操作能力。

3.2個性化學習路徑設計

每個學生都有自己的學習特點和需求，傳統的教育模式往往難以滿足這種個性化的學習需求。虛擬數字人技術則可以根據學生的學習情況和反饋，為其量身定制個性化的學習路徑。通過智能分析學生的學習數據，虛擬數字人能夠精準地推薦相關學習資源和課程，幫助學生實現高效學習。這種個性化學習路徑設計能夠幫助學生更好地規劃自己的學習計劃和職業發展路徑。

3.3提升教師在線教學資料質量

虛擬數字技術可以幫助教師制作更加生動、形象的教學資料。傳統的教學資料往往以文字和圖片為主，形式單一，難以激發學生的學習興趣。而利用虛擬數字技術，教師可以制作包含動畫、音頻、視頻等多種元素的教學資料，使內容更加豐富多彩，更具吸引力。例如：教師利用虛擬數字人制作教學演示視頻，通過直觀的視覺效果幫助學生更好地理解和掌握專業知識。

3.4虛擬實驗室與模擬場景應用

虛擬實驗室和模擬場景是虛擬數字人技術在數字化教育中的另一大應用領域。通過構建逼真的虛擬實驗室和模擬場景，學生可以在安全、受控的環境中進行實驗操作和技能訓練。這種應用方式不僅能夠幫助學生更好地理解和掌握專業知識，還能夠有效避免實驗操作中可能存在的風險和危險。在高職教育中，虛擬實驗室和模擬場景的應用尤為重要，因為它們能夠為學生提供更多的實踐操作機會，提升其專業技能和職業素養。

4.虛擬數字人應用的實踐案例分析

4.1虛擬數字人文案優化教學

教師可以設計虛擬數字人為全媒體運營師，作為電子商務實訓課程的數字人智能導師，結合人工智能大數據模型的應用，虛擬數字人為學生提供個性化的指導，特別是在文案評價與分析方面，能夠有效輔助學生提升文案寫作能力。

4.1.1虛擬數字人在文案評價中的功能

智能AI數字人作為在線導師，其核心功能在于對學生的文案進行快速、準確的評價與分析。通過自然語言處理和機器學習技術，虛擬數字人可以識別文案中的語法錯誤、拼寫錯誤、句式結構問題以及邏輯連貫性等，為學生提供詳細的反饋和建議。

4.1.2虛擬數字人輔助學生完善作品的策略

智能AI數字人能夠在學生提交文案后迅速給出評價，使學生能及時了解自己的寫作水平和改善的方向。根據學生的寫作風格和常見錯誤，提供針對性的建議和指導，幫助學生形成獨特的寫作風格并避免常見錯誤。虛擬數字人可以采用分步引導的方式，從基本的語法和拼寫檢查開始，逐步引導學生關注文案的結構、邏輯和表達效果，從而提升學生的整體寫作能力。

4.2虛擬數字人微課教學

微課作為一種新型的教學資源形式，以其短小精悍、重點突出的特點受到了廣泛關注。虛擬數字人技術的應用，則為微課制作注入了新的活力。以《跨境電子商務》課程為例，虛擬數字人制作微課需要通過數字人建模和腳本生成兩個步驟。

4.2.1數字人建模

數字人建模是利用虛擬數字人設計平臺創建虛擬動畫人物的過程。在微課制作中，首先需要設計一個符合教學需求的虛擬數字人形象。這包括選擇合適的發型、面容、服飾等外觀特征，以及設定其動作、表情等行為模式。通過專業的建模軟件或平臺，可以創建出逼真生動的虛擬數字人形象。

4.2.2腳本生成

腳本是微課制作的核心內容之一，它規定了虛擬數字人在微課中的臺詞、動作和場景切換等要素。在編寫腳本時，需要緊密結合《跨境電子商務》課程的教學內容和目標，設計既符合教學要求又能吸引學生興趣的情節和對話。同時，還需要考慮虛擬數字人的表達能力和限制，確保其能夠準確傳達教學信息。

虛擬數字人形象逼真生動，能夠吸引學生的注意力并激發他們的學習興趣。通過與虛擬數字人的互動學習，學生可以更加主動地參與教學。傳統的課堂教學往往缺乏足夠的互動性，而虛擬數字人微課則可以很好地彌補這一不足。學生隨時向虛擬數字人提問并獲得即時反饋，從而加深對知識點的理解和掌握。虛擬數字人微課反復播放和學習，有助于學生鞏固所學知識和提高學習效果。同時，教師還根據學生的反饋和學習情況對微課進行不斷優化和改進，以更好地滿足教學需求。

4.3虛擬數字人直播實訓教學

由于TikTok直播帶貨在國外市場悄然興起，跨境直播已成為一種新型的跨境新媒體營銷模式。然而，受時間、空間、語言等多重因素的限制，難以滿足跨境直播實訓教學的需求。虛擬數字人技術的出現，為跨境直播實訓教學提供了新的解決方案。

虛擬數字人作為直播實訓教學中的重要輔助工具，可以扮演多種角色，如主播、助教、演示者等。其功能主要包括實時互動、場景模擬、語言轉換等。通過虛擬數字人，教師可以更加靈活地組織教學活動，提高教學效果。虛擬數字人在跨境直播實訓教學中具有明顯的優勢。

4.3.1語言方面的優勢

跨境電商涉及不同國家和地區的語言文化，對語言能力的要求較高。虛擬數字人具備多語種支持能力，可以直接生成英文直播或其他語種的直播，消除了語言障礙，使更多學生能夠參與直播實訓中來。

4.3.2避開時區的優勢

跨境電商的全球市場特性使直播實訓需要面對不同時區的挑戰。真人跨境直播往往需要在特定時間進行才能獲得真實的市場反饋，但時區原因也導致學生無法參與企業的真實直播場景。而虛擬數字人則不受時區限制，根據學生的需求隨時錄播數字人直播視頻，企業擇機播放獲得國外用戶的反饋，便于校企合作開展跨境直播實訓合作，確保每個學生都能獲得平等的實踐機會。

4.3.3提高學生學習效果的公平性

在傳統直播教學中，學生的鏡頭感和口語表達能力往往成為影響學習效果的重要因素。然而，并非所有學生都具備良好的鏡頭感和口語表達能力。虛擬數字人的應用能夠揚長避短，為每個學生提供均等的展示機會。無論學生的實際條件如何，他們都可以通過虛擬數字人進行實踐操作和互動交流，從而提高學習效果。

5.完善虛擬數字人應用的建議

5.1技術創新與投入

由于不同系統、平臺之間的數據交換和互通可能存在障礙，影響了虛擬數字人技術的廣泛應用。例如，當教師試圖將虛擬數字人平臺上制作的教學資源，如課件、視頻等導入LMS系統中，即學習管理系統（LearningManagementSystem），這兩個系統可能使用不同的數據格式、存儲結構和API接口，導致在它們之間進行數據交換和互通時出現困難。因此，需要投入更多資源進行技術研發，提升虛擬數字人技術的兼容性、穩定性和智能化水平。

5.2教育理念與教學方法的適應

面對虛擬數字技術帶來的教育變革，教育機構和教師應積極更新教育理念，從傳統的以教師為中心的教學模式轉向以學生為中心的個性化、互動式、體驗式教學方式。利用虛擬數字人的互動性和智能性，設計更多元化、個性化的教學活動和任務，激發學生的學習興趣和創造力。同時，結合線上線下的混合教學模式，提高教學效果和學習體驗。學校需要加強對教師的技術培訓，提高教師的數字化教育能力，使他們能夠熟練運用虛擬數字技術進行教學活動。同時，鼓勵教師探索和創新教學方法，形成具有個人特色的教學風格。

5.3多元化教育資源的整合

多元化教育資源的整合對提高教育教學質量至關重要。虛擬數字技術雖獨具優勢，但僅是教育資源中的一環。要構建全面、高效的教育環境，須將文本、圖像、視頻、音頻及互動軟件等線上線下資源融為一體，為學生提供多元學習體驗。在此基礎上，虛擬數字人可發揮實時互動、個性化指導等獨特作用，與其他資源相輔相成，共同推動學生全面發展。同時，鼓勵教育機構、企業等各方建立技術合作與共享機制，共同推動虛擬數字人技術的創新與發展。同時，加強與國際先進技術的交流與合作，引進國外優秀的技術成果和經驗。

6.結論與建議

虛擬數字人在數字化教育中展現出巨大應用潛力和價值，為學生帶來豐富學習體驗，提高教學效率。未來，須繼續深化技術研發，提升虛擬數字人智能化水平，同時轉變教育理念，積極融合新技術。政策制定者應關注行業動態，出臺保障措施，確保應用合法、安全、有效。在多方共同推動下，虛擬數字將助力數字化教育事業邁向新高度。

參考文獻

[1]李鑰，淮盼盼，楊輝.ChatGPT在護理教育中的應用狀況及優劣分析[J].護理學雜志，2023，38（21）：117-121.

[2]萬力勇，杜靜，熊若欣.人機共創：基于AIGC的數字化教育資源開發新范式[J].現代遠程教育研究，2023，35（5）：12-21.

[3]張紅兵，孟祥彬，吳亦繁.老年教育數字化學習應用困境及彌合策略研究[J].成人教育，2022，42（11）：37-44.

[4]邵艷芬.高等教育數字化的緣由、理念與發展理路[J].現代教育管理，2023（8）：31-39.

[5]張冉妮.教育數字化視野下教師數字素養的內涵特征及發展路徑[J].繼續教育研究，2023（8）：46-51.