普適計(jì)算環(huán)境下遠(yuǎn)程教育情感交互的設(shè)計(jì)模型

劉景?！￡愃缮?/p>

【摘要】普適計(jì)算強(qiáng)調(diào)把計(jì)算機(jī)嵌入到環(huán)境中去，讓人們關(guān)注的中心能從計(jì)算機(jī)回歸到任務(wù)本身，這種理念對(duì)遠(yuǎn)程教育情感交互的實(shí)現(xiàn)有很強(qiáng)的促進(jìn)作用。文章認(rèn)為制約當(dāng)前遠(yuǎn)程教育情感缺失的三大成因是技術(shù)主義思潮、師生分離和計(jì)算技術(shù)的發(fā)展水平；而普適計(jì)算卻能突破傳統(tǒng)桌面計(jì)算的局限，使得遠(yuǎn)程教育在情感表達(dá)、情感傳遞和情感識(shí)別等的技術(shù)實(shí)現(xiàn)上有著無比的優(yōu)勢(shì)。文章在作者所構(gòu)建的情感三維模型的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了普適計(jì)算支持的遠(yuǎn)程教育人機(jī)情感交互模型和人際情感交互模型。

【關(guān)鍵詞】普適計(jì)算；遠(yuǎn)程教育；情感模型；情感交互設(shè)計(jì)

【中圖分類號(hào)】G434 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【論文編號(hào)】1009—8097（2009）04—0090—04

隨著技術(shù)的進(jìn)步，新的傳播工具如PDA、手機(jī)、移動(dòng)電視等不斷地涌現(xiàn)，新的數(shù)字媒體正不斷地刷新已有的傳播方式，同時(shí)也在不斷改變著我們的學(xué)習(xí)方式、工作方式和生活方式。正是在這樣的背景下，一種基于普適計(jì)算（Ubiquitous Computing，也譯為泛在計(jì)算）的普適媒體（Ubiquitous Media, 簡(jiǎn)寫為Ubi-media）概念也逐漸地顯現(xiàn)出來。這種基于“信息空間和物理空間透明融合”理念[1]的普適計(jì)算究竟會(huì)對(duì)教育產(chǎn)生什么影響?會(huì)對(duì)遠(yuǎn)程教育有何促進(jìn)？本文將立足情感教學(xué)的角度，來探討它對(duì)遠(yuǎn)程教育中情感交流的影響。

一 教育中的情感

1 情感與情感的三維模型

情感，是人類心理活動(dòng)的重要組成部分，是人對(duì)客觀事物是否符合個(gè)人需要而產(chǎn)生的主觀體驗(yàn)。一般說來，當(dāng)客觀事物滿足人的需要時(shí)，人就會(huì)產(chǎn)生肯定的、積極的情感，如愉快、喜悅等，反之則會(huì)產(chǎn)生否定的、消極的情感，如悲傷、沮喪等。美國(guó)學(xué)者Goleman認(rèn)為情感能力是人類智能的重要標(biāo)志[2]。在決定一個(gè)人事業(yè)成功的因素中，情商即領(lǐng)會(huì)、運(yùn)用和表達(dá)情感的能力可能比智商更重要。在教學(xué)活動(dòng)中，情感是伴隨始終的，它是一種非常重要的非智力因素，它對(duì)激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、促進(jìn)學(xué)習(xí)者的人格健康發(fā)展起著積極的推動(dòng)作用。

情感是一個(gè)多維度的復(fù)合體，關(guān)于它的構(gòu)成，實(shí)驗(yàn)心理學(xué)創(chuàng)始人德國(guó)心理學(xué)家馮特（W?Wundt）曾提出了“愉快－不愉快，興奮－沉靜，緊張－松弛”的情感三維模型，H?S?Chosberg提出了“愉快－不愉快，注意－拒絕和激活水平”模型，上海師范大學(xué)盧家楣教授則傾向于“快感度、強(qiáng)度和復(fù)雜度”的三維模型，借鑒如上專家的觀點(diǎn)以及色彩的三維模型，我們構(gòu)建了如下情感三維模型（如圖1所示），這一模型能給普適媒體的情感計(jì)算提供參考。在該模型中，情感類別，情感飽和度和情感強(qiáng)度具體內(nèi)容分別如下所述。

情感類別，是指區(qū)別不同情感的本質(zhì)特征，按照普拉切克（R?Plutchik）的觀點(diǎn)[3]，任何情感體驗(yàn)都是由接受、厭惡、憤怒、恐懼、愉快、悲傷、驚奇和期待這8種單純體驗(yàn)構(gòu)成。因此這8種情感被稱為基本情感。

情感飽和度，是指情感的純度，如果一種基本情感中夾雜了其它情感，則其飽和度就會(huì)降低。

情感強(qiáng)度，是指情感從微弱到強(qiáng)烈的不同等級(jí)的差異，如同樣是愉快有愉悅、高興、歡樂、大喜、狂喜等不同等級(jí)。當(dāng)然這種等級(jí)是連續(xù)的，而非人為劃定的斷續(xù)過程。

2 情感與認(rèn)知的關(guān)系

情感與認(rèn)知一樣，都是教育所要追求的目標(biāo)，它是人類精神生活中最重要的組成部分，是人全面發(fā)展必不可少的，尤其是對(duì)人類發(fā)展自身、提高生命價(jià)值的功能有重要意義[4]，一個(gè)好的教學(xué)活動(dòng)，不僅要讓學(xué)生掌握知識(shí)、理解概念，同時(shí)也要促進(jìn)學(xué)生形成積極的情感。認(rèn)知是情感的基礎(chǔ)，情感是通過認(rèn)識(shí)活動(dòng)的折射而產(chǎn)生的，所謂認(rèn)識(shí)的折射，就是指人在過去經(jīng)驗(yàn)中所形成的愿望與渴求的系統(tǒng)對(duì)當(dāng)前認(rèn)識(shí)活動(dòng)的影響[5]。同時(shí)情感又影響認(rèn)知過程，認(rèn)知和情感是在相互影響、相互作用下發(fā)展的。黑格爾在談到情感的作用時(shí)說：“我們簡(jiǎn)直可以斷然聲稱，假如沒有熱情，世界上一切偉大的事業(yè)都不會(huì)成功”[6]，高度的認(rèn)知熱情可以調(diào)動(dòng)我們身心各個(gè)認(rèn)識(shí)器官以及大腦皮層各個(gè)部位認(rèn)識(shí)的積極性和創(chuàng)造性，使人們產(chǎn)生靈感，進(jìn)入一種直覺或頓悟狀態(tài)，進(jìn)而使疑難問題奇跡般地得到解決，從而提高認(rèn)識(shí)的效能。

二 遠(yuǎn)程教育情感缺失與原因

雖然遠(yuǎn)程教育在豐富教育資源、突破時(shí)空限制、降低教學(xué)成本等方面有著一定的優(yōu)勢(shì)，但在情感教學(xué)領(lǐng)域它卻陷入了困境?？疾炷壳斑h(yuǎn)程教育的主流—網(wǎng)絡(luò)教育的發(fā)展現(xiàn)狀，眾多學(xué)者無不擔(dān)憂大部分網(wǎng)絡(luò)教學(xué)并沒有發(fā)揮多媒體計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)，僅僅將文本形式的教材生吞活剝地照搬到網(wǎng)絡(luò)上。這樣就使得理性的工具淡化了非理性的情感，數(shù)字的脈沖取消了生存的樂趣[7]。在不知不覺中，那些在人類普通的情感領(lǐng)域的東西，如暗示，感染，觸摸，模仿等具體的行為方式在遠(yuǎn)程教育中遭遇了失落[8]。這種情感的缺失有可能導(dǎo)致人的情感、自主性、價(jià)值感甚至尊嚴(yán)慢慢地被異化。這種異化將使得人不再是自然的人，而變成了機(jī)器的附屬物[9]。概括說來，造成遠(yuǎn)程教育情感缺失的現(xiàn)狀主要有如下三方面原因：

1 技術(shù)理性思潮

在工業(yè)時(shí)代，人類生活的各方面都被技術(shù)沖擊和改變著。工具與技術(shù)的蔓延造成了對(duì)技術(shù)的狂熱崇拜，人類把奧妙無窮的大自然簡(jiǎn)化約為可用數(shù)學(xué)計(jì)算、可為技術(shù)操控、可用勞動(dòng)征服的客觀物質(zhì)對(duì)象[10]。在這種技術(shù)理性思潮的影響下，傳統(tǒng)遠(yuǎn)程教育和教學(xué)設(shè)計(jì)遵循的是機(jī)械論、還原論和確定論，反映出來的是技術(shù)主義、實(shí)用主義和功利主義，它強(qiáng)調(diào)教學(xué)目標(biāo)制定的精確化、細(xì)化、可觀察、可測(cè)量、可操作。這種方法雖對(duì)低級(jí)認(rèn)知目標(biāo)有一定的幫助，但在面對(duì)情感、態(tài)度和意志等人性化的問題時(shí)就顯得無能為力。于是，大部分遠(yuǎn)程教育設(shè)計(jì)者將情感因素舍棄一邊，避而不談。這種態(tài)度造成了師生在教學(xué)過程中只注重認(rèn)知目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，而忽略了情感目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)與評(píng)價(jià)。

2 師生分離

分離使得師生之間不能像常規(guī)教育那樣及時(shí)地、面對(duì)面地交流。在傳統(tǒng)課堂教學(xué)中，師生之間的交流主要是通過語言、手勢(shì)、體態(tài)、眼神、面部表情、語氣、語調(diào)甚至是老師來回踱步從而造成師生之間距離的變化等來實(shí)現(xiàn)的。這種情感傳遞是真實(shí)、迅速并且是有效的。然而在遠(yuǎn)程教育中，由于空間的隔離，教師授課時(shí)的面部表情、手勢(shì)、體態(tài)、眼神等情感信息在簡(jiǎn)單的文本傳遞之中丟失了。這種丟失可能造成兩種后果，一是學(xué)生難以感受到教師對(duì)他們的關(guān)注，在學(xué)習(xí)中容易產(chǎn)生迷茫、散漫的情緒；二是教師也很難體會(huì)到學(xué)生的感受，無法有效了解學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)程。

3 計(jì)算技術(shù)發(fā)展的水平

雖然情感計(jì)算研究取得了一定的進(jìn)展，但作為一種成型的計(jì)算模式在大眾的日常學(xué)習(xí)和生活中還沒有得到推廣。目前遠(yuǎn)程教育所依托的計(jì)算技術(shù)還僅僅停留在桌面計(jì)算的階段。眾所周知，桌面計(jì)算在遠(yuǎn)程教育的應(yīng)用中存在著不少缺陷，特別是在情感傳遞和表達(dá)方面愛莫能助。首先，用戶必須端坐在計(jì)算機(jī)前，如果想要移動(dòng)位置或改變方向則顯得很困難[11]；其次，人與計(jì)算機(jī)的交互還存在技術(shù)障礙，僅局限于鼠標(biāo)、鍵盤或其它外設(shè)上，無法從容自然地進(jìn)行。這兩個(gè)因素限制了情感表達(dá)和傳遞。端坐在計(jì)算機(jī)前并因敲擊鍵盤和控制鼠標(biāo)等的需要，四肢基本上被束縛住了，這意味著通過手勢(shì)和體態(tài)所傳達(dá)出來的情感首先就喪失了。其次，因端坐在計(jì)算機(jī)前，師生之間的距離自始至終沒有任何改變，這種通過師生之間距離變化所帶來的心理感覺也喪失了。再次，計(jì)算機(jī)屏幕上抽象的字符無法傳達(dá)復(fù)雜的情感，雖然可通過耳麥或攝像頭來傳遞聲音和視頻來彌補(bǔ)，但這種聲音沒有距離變化感，視頻也僅僅是大頭像，無法表現(xiàn)肢體的動(dòng)作狀態(tài)。

三 普適計(jì)算與遠(yuǎn)程教育情感交互的實(shí)現(xiàn)

普適計(jì)算是計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)新階段。縱觀計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展歷史，計(jì)算模式經(jīng)歷了第一代的巨型機(jī)計(jì)算模式和第二代的PC機(jī)計(jì)算模式，而即將到來的第三代計(jì)算模式即為普適計(jì)算。普適計(jì)算的思想最早是1991年Mark Weiser在《Scientific American》的“the Computer for the 21st Century ”中提出的[12]，他強(qiáng)調(diào)把計(jì)算機(jī)嵌入到環(huán)境或日常工具中去，讓計(jì)算機(jī)本身從人們的視線中消失，讓人們注意的中心回歸到要完成的任務(wù)本身。有專家認(rèn)為人的認(rèn)知成長(zhǎng)過程是一種“情感—語言—文字—符號(hào)”的由具體到抽象的過程，而計(jì)算模式正好相反，是一種“符號(hào)—文字—語言—情感”的由抽象到具體的過程。Weiser的思想正好是認(rèn)知成長(zhǎng)的情感階段和計(jì)算模式的情感階段的相交點(diǎn)，這一思想可以用圖2來概略體現(xiàn)[13]。從圖中我們可以得知，與巨型機(jī)計(jì)算和桌面計(jì)算相比，普適計(jì)算是一種更適合情感表達(dá)的計(jì)算模式。在普適計(jì)算支持的環(huán)境中，人們可以在工作、生活的現(xiàn)場(chǎng)就可以獲得服務(wù)，而不需離開這個(gè)現(xiàn)場(chǎng)去端坐在一個(gè)專門的計(jì)算機(jī)面前，這種基于普適計(jì)算的普適媒體就像空氣一樣無所不在，這也就是MIT的普適計(jì)算研究計(jì)劃命名為Oxygen的原因所在[14]。人們?cè)谑褂闷者m媒體時(shí)正如使用傳統(tǒng)的筆和紙一樣，計(jì)算不再局限于桌面，用戶可通過手持設(shè)備、可穿戴設(shè)備或其它計(jì)算設(shè)備無障礙地享用計(jì)算能力和信息資源，同時(shí)這些設(shè)備還可通過無線通信技術(shù)與Internet連接起來。因此，普適媒體的真正要旨是要突破傳統(tǒng)只固定于人們面前的桌面計(jì)算機(jī)模式，為人類打造一個(gè)360度的計(jì)算環(huán)境，即cyberspace。在這種環(huán)境中，人機(jī)交互的接口也從傳統(tǒng)的鍵盤、鼠標(biāo)和顯示器這些固定設(shè)備，擴(kuò)展到人們生活和工作環(huán)境中的用品、家具甚至房間和建筑物，使得計(jì)算機(jī)接口將與用戶的生活環(huán)境相融合。

鑒于此，基于普適計(jì)算的遠(yuǎn)程教育在情感傳遞和表達(dá)上有著明顯的優(yōu)勢(shì)。在普適計(jì)算支持下，首先人們可從計(jì)算機(jī)面前解放出來并可在物理空間里自由走動(dòng)，這時(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能感知到人的遠(yuǎn)近變化，于是人們通過手勢(shì)、體態(tài)和遠(yuǎn)近變化所傳達(dá)出來的情感信息就可以被計(jì)算機(jī)感知并傳遞。其次，由于普適媒體是不可見的、無需人們有意識(shí)注意或操控的計(jì)算機(jī)，因此在教學(xué)活動(dòng)開展的時(shí)候，人們可以在課程本身上賦予更多的注意力，情感表達(dá)也更為順暢和自然。另外，在與計(jì)算機(jī)交互時(shí)，人們可能并不是與單個(gè)計(jì)算機(jī)交互，而是與若干個(gè)相互連接、具有計(jì)算能力的分布式的設(shè)備交互，這種交互事實(shí)上是與cyberspace在進(jìn)行交互。這就使得捕捉面部表情和人體姿態(tài)的攝像機(jī)能突破傳統(tǒng)機(jī)位固定，角度單一，景別無變化的拍攝方式，而采用一種多機(jī)位、多角度的機(jī)器布置方法。這種布機(jī)方法使得情感信息更具感染力。

四 普適計(jì)算支持的遠(yuǎn)程教育情感交互設(shè)計(jì)

1 設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)——人文主義

當(dāng)前,人們對(duì)科學(xué)技術(shù)的追求和崇拜遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過對(duì)人文價(jià)值的理性關(guān)注。在新技術(shù)出現(xiàn)的時(shí)候,我們更應(yīng)該關(guān)注理想、精神、道德、信仰和情感等人文精神的作用[15],我們更應(yīng)該呼喚人文精神在網(wǎng)絡(luò)信息時(shí)代的回歸和復(fù)興,以理性和道德引導(dǎo)現(xiàn)代技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。因此，在對(duì)普適媒體支持的遠(yuǎn)程教育情感交互設(shè)計(jì)時(shí)，我們應(yīng)該自覺地將人文主義納入設(shè)計(jì)視野并作為設(shè)計(jì)的主導(dǎo)思想。

2 設(shè)計(jì)的技術(shù)基礎(chǔ)——情感計(jì)算

情感計(jì)算（affective computing ）是一個(gè)高度綜合化的技術(shù)領(lǐng)域，通過計(jì)算機(jī)科學(xué)與心理科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)的結(jié)合，研究人與人交互、人與計(jì)算機(jī)交互過程中的情感特點(diǎn)，設(shè)計(jì)具有情感反饋的人機(jī)交互環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)人與計(jì)算機(jī)的情感交互。讓計(jì)算機(jī)具有情感能力是由MIT Minsky教授首先提出來的，他指出問題不在于機(jī)器能否有任何情感，而在于機(jī)器實(shí)現(xiàn)智能時(shí)怎么能夠有情感[16]。如果將計(jì)算機(jī)賦予類似于人類的情感能力，能夠感知和表達(dá)情感，那么人與自然，人與機(jī)器就能夠達(dá)成一種和諧，人類就可以放棄鍵盤、鼠標(biāo)等毫無知覺的交互外設(shè)，自由地與機(jī)器進(jìn)行交流。MIT媒體實(shí)驗(yàn)室的Picard教授在1997年出版的專著“Affective Computing”中也指出“情感計(jì)算是指關(guān)于情感、情感產(chǎn)生以及影響情感的計(jì)算”，他試圖創(chuàng)建一種能感知、識(shí)別和理解人的情感、并對(duì)人的情感做出智能、靈敏、友好反應(yīng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)[17]。情感計(jì)算的過程可通過圖3來表示[18]。

3 設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容—人機(jī)交互與人際交互

（1）人機(jī)情感交互模型

對(duì)于機(jī)器是否能夠識(shí)別和傳遞人的情感，不少人產(chǎn)生了質(zhì)疑。事實(shí)上，對(duì)于人的情感在某種程度上計(jì)算機(jī)是可以進(jìn)行定性和定量分析的，通過傳感器監(jiān)控，然后使用計(jì)算機(jī)技術(shù)處理和傳回[19]。對(duì)于人機(jī)之間的情感交互，我們?cè)O(shè)計(jì)了如下模型，如圖4所示。

在該模型中，整個(gè)過程由構(gòu)成閉合回路的六個(gè)階段組成。這六個(gè)階段就是情感捕捉、情感識(shí)別、綜合分析、情感理解、情感建模和系統(tǒng)輸出。在情感捕捉階段，主要由臉部表情捕捉、姿態(tài)變化捕捉、語音情感捕捉和文本情感捕捉四個(gè)子模塊來完成情感信息的捕捉。臉部表情捕捉可通過智能攝像機(jī)對(duì)眼睛、鼻子、眉毛、嘴等的位置變化來進(jìn)行定位、測(cè)量，從而確定其大小、距離、形狀以及比例等特征。體態(tài)、聲音和文本所體現(xiàn)的情感信息都有相應(yīng)的智能設(shè)備來進(jìn)行捕捉，比如智能攝像機(jī)、麥克風(fēng)、文本信息處理器等。這些捕捉來的信息都由相應(yīng)的情感識(shí)別單元來進(jìn)行處理，識(shí)別出來的信息送至綜合分析單元，分析出其情感類別、情感強(qiáng)度和情感飽和度信息，得出的結(jié)果送至情感信息數(shù)據(jù)庫進(jìn)行對(duì)比，然后由應(yīng)答單元決定相應(yīng)情感信息的回答，回答信息確定后再次傳回情感信息數(shù)據(jù)庫，并從數(shù)據(jù)庫中提取相關(guān)的情感信息，然后決定應(yīng)答情感的情感類別、情感強(qiáng)度和情感飽和度，接著生成面部表情、姿態(tài)變化、語言聲學(xué)和情感文本等相關(guān)參數(shù)，然后再將這些參數(shù)提供給情感表達(dá)單元進(jìn)行情感建模，構(gòu)建好了的情感模型再通過交互界面輸出并傳遞給用戶。

（2）人際情感交互的模型

針對(duì)人際情感交互，即以普適媒體系統(tǒng)為中介的學(xué)習(xí)者與學(xué)習(xí)者之間，學(xué)習(xí)者與指導(dǎo)者之間，學(xué)習(xí)者與共同體之間的情感交互，我們?cè)O(shè)計(jì)了如圖5所示的情感交互模型。

該模型是一個(gè)關(guān)于應(yīng)答單元旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，在應(yīng)答單元左右兩側(cè)兩部分的功能幾乎一致，都是由用戶、情感捕捉、情感識(shí)別、分析單元、情感建模和輸出六部分組成。這一模型與圖4所示模型具有一定的相似性，同樣具有人機(jī)交互中情感捕捉、情感識(shí)別、分析處理、情感理解、情感表達(dá)和系統(tǒng)輸出的過程，只是下一模型除解決人機(jī)交互外，還要解決如何正確傳遞用戶之間的情感，因此顯得更為復(fù)雜。

結(jié)語

普適計(jì)算能突破傳統(tǒng)桌面計(jì)算模式，給人類帶來了諸多便利。其運(yùn)用于遠(yuǎn)程教育，在促進(jìn)人類認(rèn)知發(fā)展上具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，但在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，如果我們不加強(qiáng)其情感交互和情感傳遞的研究，那么它極易成為人類異化的加速器和幫兇。對(duì)普適計(jì)算支持的遠(yuǎn)程教育進(jìn)行情感交互設(shè)計(jì)尚處于摸索階段，其重點(diǎn)是情感捕捉、識(shí)別、分析和表達(dá)四個(gè)基本環(huán)節(jié)，本文所設(shè)計(jì)的幾個(gè)模型也僅僅起拋磚引玉作用，還不成熟，希望得到專家們的指正。

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