在线教学交互中虚拟IP形象的应用研究

杨东润 李丛

摘 要：文章从技术、教育学两个视角切入，结合数字媒介、教学特征、在线虚拟学习环境的特点，分析教师的虚拟IP形象在教学交互中的应用模式，从形象、表情、动作三个方面进行设计，将教师形象转化为具有情感表述的虚拟IP形象，激发学习者兴趣、提升参与度、提高在线教学质量。文章提出普遍适用性的交互流程与虚拟IP形象于在线教学中的交互应用模式，为进一步实践研究提供参考。

关键词：虚拟IP形象; 教学交互; 在线教学; 虚拟教师

中图分类号：TP391.9       文献标识码：A         文章编号：1006-3315（2021）10-179-002

在全球新冠疫情防控背景下，在线教学模式的广泛应用日益凸显信息技术对教育的影响【1】。《教育信息化2.0行动计划》（教技[2018]6号），聚焦数字校园建设，提出通过数字化信息技术搭建“互联网+教育”平台【2】，引发教育研究者、决策者、教师和学生思考如何在数字技术引领下实现教育形式与教学交互模式转变。本文旨在研究构建具有情感支撑的教师虚拟IP形象，并应用于在线教学实践中，以增加师生间教学交互行为与提升学生兴趣。

1.研究现状

虚拟教师是一种利用虚拟现实、增强现实、光学动作捕捉技术等新科技打造的虚拟、智能的人物形象，并广泛运用于影视、直播、科技馆展示等行业。而早在20世纪50、60年代，教育领域就出现通过计算机辅助教学的虚拟教师，经过发展，已经可以用真实的教师形象、姿态、表情、动作模拟整个教学过程【3】。目前，在线教学的实践中，存在教学方法模式单一、师生间缺乏有效互动、学生参与度不高、学习兴趣低迷、学习动力不足、批判性思维和创新能力不足【4】。为解决在线教学中师生间情感交流的缺乏、学习者兴趣持久度较低、教学效果较差等情况，通过虚拟IP形象实时进行课堂教学、增添教学交互活动，从而提高学生的学习兴趣，提高在线教学交互质量。

2.技术视域下虚拟IP形象设计研究

随着虚拟现实技术和网络技术的发展，通过在线虚拟教师IP形象与虚拟现实技术相结合，可以提高学习者学习兴趣并改进在线教学交互效果。教育学理论认为，在线虚拟教学环境中，学习者自主学习是需要教师引导和控制，而在线虚拟教师IP形象能通过模拟真实教师，发挥传统教学中教师的作用，虚拟教师的应用也会使学生产生归属感和学习兴趣。而如何在互联网虚拟教学环境中，构建具有情感支撑的虚拟教师角色成为本次研究的重点。

2.1虚拟IP形象设计实现

虚拟教师是指基于在线虚拟学习环境，模拟教师表情、动作与模拟教学的技术实体。教师的虚拟IP形象设计，包括形象设计、表情设计、动作设计。

（1）形象设计

虚拟IP形象设计，包含了人物性别、皮肤、发型、五官、服饰等，由于虚拟教师形象对学习者的学习会产生不同程度的影响，在设计虚拟IP形象时，人物性别、皮肤、发型、五官均以院校课程老师形象为原型进行再设计，服饰设计时符合教师职业即可，运用玛雅MAYA软件进行虚拟IP形象的静态模型设计。

（2）表情设计

在线教学的虚拟环境中，教师IP形象所展示的表情变化能够激发学习者的学习兴趣。人类表情学家Ekman和Friesen定义了6种基本表情，分别是高兴、悲伤、愤怒、厌恶、害怕、惊奇【5】。本次研究中，考虑在教学情境中教师表情出现的频率，共为虚拟IP形象定义了正常、高兴、悲伤、惊奇、害怕5种基本表情。此次研究采用面部表情捕捉设备，实时收集面部数据并实时预览，轻松完成一系列丰富、自然、流畅的表情设定，与传统的表情制作相比，大大降低制作周期，减少人员成本。

（3）动作设计

在线虚拟IP形象的动作设计，包括位移动作和非位移动作。在不影响和分散学习者注意力的情况下，适当的加入位移动作，会增强虚拟教师的真实可信度，调动学习者的学习积极性。本次研究重点在非位移的动作设计，此项设计主要指虚拟教师停留在原有的位置，做出不同的动态手势与姿势，笔者采用在软件中利用骨骼绑定技术来实现部分动作的制作。

2.2虚拟IP形象的交互媒介选择

在线教学与传统学校教学在媒介的选择上有所不同。传统教学选择纸质资料与电子资料作为辅助教学的媒介，而在线教学则选择数字媒体，包括网络媒体（PC端）、移动媒体（手机端）、数字媒体（即时通讯）等。虚拟IP形象于在线教学中的应用，是联通教师与学习者、虚拟环境与物理环境的实践活动。在线学习媒介的选择对激发学习者兴趣、活跃课程教学形式是至关重要的，本次研究，基于虚拟现实技术的背景，运用虚拟IP形象实现一对多、多对多、多对一的师生、生生交流形式，并形成“人——机——人”的高效互动模式。媒介的选择主要包括以下两方面：

（1）即时交互。本次研究选择腾讯会议平台作为实时交互媒介。教师通过虚拟IP形象进行在线实时教学，以Q版虚拟IP形象、丰富的表情、动作与语言，激发学习者的兴趣、丰富课程教学形式。腾讯会议平台所提供的屏幕共享与语音、视频功能，可实现师生之间跨空间的实时沟通交流，打破传统在线视频教学的交流单一性。

（2）通讯交互。本次研究选择即时通讯QQ、超星泛雅平台作为通讯交互媒介。教師通过QQ实现课程安排通知、传输课程资料、课后反馈与答疑。超星泛雅平台是比较成熟的网络教育平台，根据身份登录不同的界面，学习者可以通过此平台，获取文本资料与视频资料;完成相应的课程作业;讨论区功能可实现师生、生生间的学术交流。对于教学者，可通过此平台、发布相关课程通告、传输教学资料、教学反馈、检测各种统计数据，并通过相关数据对学习者做出公正、客观的成绩评价。

3.教育学视域下虚拟IP形象的教学应用研究

从教育学视角展开的教学交互研究，是回归教育本体，审视各种技术带来的教学方式转变的同时，构建与媒介相适应的教学模式。虚拟教师的在线教学，是一个过程性的教学模式，教学交互贯穿整个教育过程，包括学习者与操作平台、学习者与教师、学习者与学习者、学习者与教学资源之间的交互设计。

3.1在线教学中的教学交互基本流程

此次研究，综合考虑在线教学过程中的影响因素、所选媒介及教学交互规律的特征，提出通过教师使用虚拟IP形象实现在线教学交互的基本流程。其中基本要素包括：教学内容、教学条件、教学法分析;教学媒介选择、交互环境创建;交互活动组织与管理;交互评价及反馈等。整个流程分为四个阶段，分别是：交互设计分析阶段、交互媒介选择阶段、交互活动设计阶段、交互评价反馈阶段。

交互设计分析阶段：通过分析教学内容、教学条件、教学法，判断该课程是否具有转变为线上虚拟IP教师教学模式的必要性。

交互媒介选择阶段：对于上一阶段已经具备可行性的课程，分析其课程教学特征，并选择满足适合师生交互特性的媒介平台与交流工具，构建沉浸式虚拟学习环境。

交互活动设计阶段：针对特定的交互环境与交互工具，组织合理的交互活动，与师生交互活动管理策略，集中高效的解决教学活动分散性问题。

交互评价反馈阶段：在整个在线教学过程中，影响交互活动的因素较多，收集教学过程中的反馈信息，以便于对教学内容、交互媒介、交互活动设计阶段的有效调整与完善。

3.2虚拟IP形象教学交互应用模型

本次研究，通过虚拟IP形象、教师、学习者，利用各种媒体设备进行沟通交流，形成“以学习者为主，教师为辅”的自主学习、深度学习、探究式学习的模式。强调虚拟IP形象、教师、学习者、媒体四者之间的有效交互，不仅要教师角色充分发挥答疑解惑的功能，还要学习者充分投入在线学习，提升学习思维，培养自主学习、合作学习能力，提高参与度。对于教师使用虚拟IP形象进行在线教学交互应用，从教师、学习者角色身份切入，结合教学交互设计4个阶段，深入探究交互活动的开展，如图1所示。

（1）以虚拟IP形象为主导的在线教学交互

对教师交互活动的研究，分为虚拟教师与现实教师两个角色，虚拟教师是指教师使用虚拟IP形象完成客观的教学任务。虚拟IP形象的使用，贯穿整个在线教学交互活动设计阶段。现实教师则负责主观的任务分配与解惑答疑，掌握整个教学节奏，并对所搜集到的信息反馈进行，调整教学内容与完善交互活动设计。两种角色教师的交互活动贯穿教学交互设计四个阶段，集中体现在教学内容设定、教学模式选择、师生交互、教学内容与模式调整等。

（2）以学习者为主导的在线教学交互

对学习者交互活动的研究，强调学习者的自主、探索式学习，主要完成教学任务，师生互动，发现问题并解决问题，学习者的交互活动包括课前课后与教师、学生、学习内容产生交互反馈，课堂中与虚拟IP形象、媒介工具产生交互。无论选择何种交互形式，都需要和媒介操作相结合，需要教师与学习者拥有一定的互联网技术，考虑对新技术与新形式接受能力的不同，相关的媒介操作尽量降低用户的认知负荷。

4.总结与展望

本研究是以虚拟IP形象为切入点，利用虚拟现实技术与软件联通在线媒介实现虚拟教师在线教学。研究成果表明，虚拟IP形象、教师、数字媒介、交互活动四者结合，既解决时间空间限制下教学模式单一的问题，又为教学模式提供了更多丰富的交互形式。虚拟现实技术与动作捕捉技术的应用为虚拟教师存在形式的转变提供了技术保障，在教学过程中，为学生搭建沉浸式、交互式虚拟学习环境，其体验感激发学习者兴趣，提升了学习者交互活动的参与度。

目前，虚拟IP形象多应用于影视、直播行业，在教育行业的发展处于探索阶段。虚拟IP形象的运用依托于教师的软件使用和现有的学习平台。如何将教师的虚拟IP形象应用与现有学习媒介平臺进行整合，如何提升虚拟IP形象于在线教学中的互动性等，还须进一步研究与探索。基于此，后续研究重点会集中在围绕虚拟IP形象与现有媒介平台、学习资源的融合，真实教师与虚拟教师协同完成教学任务工作。

本文章是2020年度江苏省文化和旅游课题（项目编号20YB41）文化旅游IP合理开发与可持续发展研究——以镇江文化旅游名片白娘子IP为例的阶段性成果

参考文献：

[1]范国睿.后大流行时代的教育生态重建[J]复旦教育论坛， 2020.18（4）：12-28

[2]教育部.教育部关于印发《教育信息化2.0行动计划》的通知[Z]2018

[3]朱珂，张思妍，刘濛雨.基于情感计算的虚拟教师模型设计与应用优势[J]现代教育技术，2020，30（06）：78-85

[4]陈蓓蕾，张屹，杨兵，熊婕，林利.智慧教室中的教学交互促进大学生深度学习研究[J]电化教育研究，2019，40（03）：90-97

[5]Ekman P. The nature of emotion： Fundamental questions[M] New York： Oxford University Press， 1994：13-19