基于可穿戴人休感知的教學(xué)休驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

姜麗萍 李小平 張琳 陳建珍 董銀銀

摘要：該文在人體機(jī)理感知信息科學(xué)理論和交互技術(shù)成果分析的基礎(chǔ)上，對人體感知與環(huán)境感知問題、人體機(jī)理感知信息獲取問題、感知覺與記憶的關(guān)系問題、人機(jī)交互感知與輸入機(jī)理問題、5G環(huán)境下VR人機(jī)信息獲取問題、虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)等問題進(jìn)行了系統(tǒng)性研究，并針對虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)中缺乏客觀感知回饋設(shè)計(jì)和無法有效獲取控制變量的弱點(diǎn)，提出了基于人體機(jī)理感知的虛擬現(xiàn)實(shí)可控學(xué)習(xí)體驗(yàn)環(huán)境的設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)了可穿戴學(xué)習(xí)體驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)模型。并通過《英語視聽說》進(jìn)行探索，嘗試了人體感知環(huán)境下沉浸式體驗(yàn)課程設(shè)計(jì)，部分實(shí)現(xiàn)了虛擬教學(xué)體驗(yàn)空間的控制設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：第五代移動通信技術(shù);人體感知;虛擬現(xiàn)實(shí);穿戴系統(tǒng)

中圖分類號：G434

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

一、引言

隨著技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，人們的學(xué)習(xí)需要尋求一個更加有效的、真實(shí)的、更加自然態(tài)的學(xué)習(xí)環(huán)境，追求獲取知識的真實(shí)感和自然態(tài)，這種真實(shí)感和自然態(tài)主要來源于人們對知識的感知和獲取技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。而知識的感知是一個認(rèn)定的知識進(jìn)行自然態(tài)轉(zhuǎn)化的過程，如仿真學(xué)習(xí)、虛擬現(xiàn)實(shí)化學(xué)習(xí)、游戲化學(xué)習(xí)等，這些學(xué)習(xí)環(huán)境具有返璞歸真的意境，同時在原始學(xué)習(xí)并維持知識保真度的基礎(chǔ)上，對知識的獲取過程、理解過程進(jìn)行科學(xué)的有效性設(shè)計(jì)，在媒體技術(shù)和人機(jī)技術(shù)可允許的范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)感知的自然獲取，這其中包括：聽覺、視覺、觸覺的獲取和計(jì)算，情感計(jì)算與分析[1]。

在第五代通信個體及群體多連接、多傳感器信息的獲取環(huán)境的基礎(chǔ)上，筆者試圖找到知識獲取的多通道的設(shè)計(jì)方法，以逼近真實(shí)的理解感知過程，構(gòu)造以教學(xué)為目標(biāo)的仿真環(huán)境，讓環(huán)境中的知識獲取元素和體驗(yàn)過程向知識“熵”逼近。讓學(xué)習(xí)者在完成向自我建構(gòu)的過程中體驗(yàn)知識“熵”逼近的過程。如何完成逼近過程的關(guān)鍵就是要研究VR學(xué)習(xí)空間每—個分目標(biāo)是否都能與體驗(yàn)者人體體驗(yàn)效果相一致，是否符合人性化的設(shè)計(jì)，換句話說，體驗(yàn)者對內(nèi)涵知識VR學(xué)習(xí)空間的體驗(yàn)效果決定于體驗(yàn)者感知的舒服和享受程度，如果感知越舒服證明這個部分空間設(shè)計(jì)和元素設(shè)計(jì)就越成功，反之亦然。從研究中我們發(fā)現(xiàn)人體感知與VR學(xué)習(xí)空間設(shè)計(jì)是密切相關(guān)的，從體驗(yàn)上它們是一一對應(yīng)的（如圖1所示）。

要想獲得在VR體驗(yàn)過程中最佳的知識獲取方法，最直接、最有效的方法就是以人體對知識元素和知識表達(dá)環(huán)境的感知為研究重點(diǎn)，即通過獲取測量人體生理信號，實(shí)時計(jì)算用戶心理狀態(tài)，提取并計(jì)算生理信號的相應(yīng)特征，推測用戶在VR體驗(yàn)的心理狀態(tài)，判斷人對當(dāng)前的知識元素的感知，找到在VR環(huán)境中知識傳遞和獲取的最佳設(shè)計(jì)，而人體感知效應(yīng)與環(huán)境感知問題研究將成為本問題研究的基礎(chǔ)。

二、人體感知效應(yīng)與環(huán)境感知問題的研究

（一）人體感知與環(huán)境感知的關(guān)系

人體感知即人的意識對內(nèi)外界信息的覺察、感覺、注意、知覺的一系列過程，分為感覺過程和知覺過程。感覺過程中被感覺的信息包括有機(jī)體內(nèi)部的生理狀態(tài)、心理活動，也包含外部環(huán)境的存在以及存在關(guān)系信息。感覺不僅接受信息，也受到心理作用影響。知覺過程中對感覺信息進(jìn)行有組織的處理，對事物存在形式進(jìn)行理解認(rèn)識。環(huán)境感知是文化地理學(xué)借心理學(xué)新的研究或成果來分析人地關(guān)系的。人與自然環(huán)境關(guān)系中的各種可能性進(jìn)行選擇時不是任意的、隨機(jī)的和毫無規(guī)律的，而是有一定的客觀規(guī)律可尋的。它受一種思想意識的支配，這種思想意識就是環(huán)境感知。每個人總是生活在一定的環(huán)境中，由于受其環(huán)境及文化的影響，在人們頭腦中必然形成一種印象，這種由環(huán)境影響而形成的印象，就稱之為環(huán)境感知。因此，要對知識獲取的各種方法進(jìn)行科學(xué)過程的研究，就要掌握人們在這些環(huán)境下獲取內(nèi)容的手段和對知識反應(yīng)的感知度。想了解人們對知識的感知，就必須了解人們在碰到外界環(huán)境條件刺激到產(chǎn)生記憶意識轉(zhuǎn)化的過程。這個過程大致如下，人體在周邊環(huán)境刺激下，將會在人體內(nèi)部產(chǎn)生相應(yīng)的感知現(xiàn)象，同時引起人體外在相應(yīng)的情緒變化;根據(jù)刺激所帶來的變化程度，大腦將產(chǎn)生不同程度的記憶、意識狀態(tài)（如圖2所示），進(jìn)而形成了外界刺激到記憶的轉(zhuǎn)換。

VR教學(xué)空間體驗(yàn)是一種瞬間的感覺，也是一系列感知過程的綜合，觸摸和視覺在感知過程中起到重要的主導(dǎo)、直接、刺激的作用;不同的視覺強(qiáng)度會產(chǎn)生不同程度的感知效應(yīng)嘲，不同的觸摸強(qiáng)度會產(chǎn)生不同程度的刺激神經(jīng)的感知效應(yīng)。體驗(yàn)者對知識的認(rèn)知和理解與體驗(yàn)者當(dāng)時所獲得的磁場位置和磁場強(qiáng)度有關(guān)，與體驗(yàn)者即時心理狀態(tài)和外界的刺激狀態(tài)有關(guān)，與此體驗(yàn)者對這方面知識的陌生程度有關(guān);但以上這些不定性因素我們無法辨別或同步獲取，對研究教學(xué)問題也是意義不大的，而真正有意義的是要同步獲取在外界環(huán)境的刺激條件下視聽觸覺表象信息和人體感知效應(yīng)信息。

同步確認(rèn)感知效應(yīng)的真實(shí)性和準(zhǔn)確性。這個感知獲取過程是一種在生理機(jī)理基礎(chǔ)上建立起來的形態(tài)感知過程[3];這個過程可能映射的是特定環(huán)境因素，而這個特定環(huán)境可能又映射的是人的情緒積累因素，也可能映射的是當(dāng)下環(huán)境磁場的作用，也可能是人們在對某種知識狀態(tài)和知識領(lǐng)域的理解的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的感覺和體會;而這種生理機(jī)理所獲得的反應(yīng)是客觀的、有效的、自然的和真實(shí)的，是人們在復(fù)雜綜合環(huán)境下獲取知識時的真實(shí)生理反應(yīng)。

（二）人體感知的信息獲取

人體感知的信息主要包括：腦電、心電、皮膚電、皮膚溫度、呼吸、眼電和肌電等[4]。

1.腦電信號：從生物物理角度來看，腦電信號與人的記憶、知覺情緒、語言、行為等認(rèn)知過程具有一定的關(guān)系，當(dāng)大腦處于深度睡眠和無意識狀態(tài)時，主要產(chǎn)生δ波;當(dāng)處于深度、放松無壓力、潛意識狀態(tài)時主要產(chǎn)生θ波;α波通常對應(yīng)于身體放松，思維活躍的狀態(tài);β波，通常產(chǎn)生于緊張、充滿壓力的狀態(tài);當(dāng)人注意力高度集中緊張時，會產(chǎn)生頻率更高的γ波。

2.心電信號：可顯示人心理狀態(tài)的變化，在時域上主要檢測心率和心率變異性，計(jì)算其均值和標(biāo)準(zhǔn)差。

3.皮膚電信號：用來衡量皮膚和阻抗的。當(dāng)人感到壓力，覺得緊張時會流汗，導(dǎo)致皮膚電發(fā)生變化。也就是說，皮膚電可以反映一個人的心理狀態(tài)。

4.皮膚溫度：通過測量皮膚溫度來檢測人的心理狀態(tài)是放松，還是較為緊張。

5.呼吸：與人的心理狀況關(guān)系密切，當(dāng)人處于較為放松的時候，呼吸會較為緩慢，當(dāng)人的心理狀態(tài)比較緊張的時候，呼吸會處于不平穩(wěn)狀態(tài)。

6.眼電信號：眨眼的頻率與學(xué)習(xí)體驗(yàn)時的緊張和焦慮的狀態(tài)有關(guān)，當(dāng)人處于高負(fù)荷疲憊狀態(tài)時，眨眼的時間會變短，頻率下降。人眨眼時，眼部肌肉會放出一個電信號。

7.肌電信號：人在學(xué)習(xí)和體驗(yàn)時會產(chǎn)生不同的心理狀態(tài)，在愉快時微笑，憂郁時皺眉，受到驚嚇時打哆嗦，此時面部和頸部相應(yīng)部位的肌肉收縮，導(dǎo)致肌肉表面的電壓發(fā)生變化，即可檢測到肌電信號的波動。

目前人體感知信息獲取均可以通過時域或者頻域信號獲取技術(shù)來完成[5]，以上生理信號的分析、采樣、計(jì)算對于工業(yè)是一個較為成熟的技術(shù)，從技術(shù)實(shí)現(xiàn)的角度上分析，將其技術(shù)應(yīng)用在VR教學(xué)體驗(yàn)可嵌入學(xué)習(xí)體驗(yàn)穿戴系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，是完全可行的。

人體機(jī)理感知的信息是交互行為的物質(zhì)基礎(chǔ)，是心理狀態(tài)最直接的體現(xiàn);在交互感知上，我們可以通過VR穿戴系統(tǒng)完成人際交互，實(shí)現(xiàn)更加自然的、協(xié)調(diào)的、相容的、適用的交互形態(tài)和生理感知信息的獲取方法;可以通過生理感知信息獲取用戶在VR環(huán)境下與知識元素交互的行為意圖，獲取在VR體驗(yàn)過程中的心理變化，評測用戶認(rèn)知狀態(tài)，以及交互自然性的客觀評價指標(biāo)。

三、人機(jī)交互感知與輸入機(jī)理的研究

（一）感知覺與記憶的關(guān)系

人機(jī)交互情景是通過影響人的心理狀態(tài)來影響人的整個信息加工過程和人的交互行為的，交互行為當(dāng)中感覺器官感受到的信息會被短暫地存儲，會有一小部分信息被進(jìn)一步加工，視覺感覺圖像記憶保持容量為7-17個字母之間，保持的時間為200毫秒;聽覺感覺記憶保持容量為4.4-6.2個字母之間，保持的時間為1500毫秒，如果不及時加工就會被很快遺忘。

知覺是對感覺信息的組織識別和理解，只有通過注意篩選，信息才能從感覺進(jìn)入到知覺階段[6]。人的記憶是經(jīng)過感知覺加工后的信息，如果人有意將這些內(nèi)容記住，就會將其轉(zhuǎn)移到長期記憶中，人們需要這些內(nèi)容的時候，就從長期記憶中進(jìn)行檢索，并將其轉(zhuǎn)移到短期記憶進(jìn)行處理。人在長期記憶里存儲信息和知識時，新的內(nèi)容和已有的內(nèi)容聯(lián)系到一起，規(guī)模不斷增大，這就是長期記憶的特點(diǎn)，其人腦記憶模型如圖3所示。以上這些視覺聽覺感知指標(biāo)為我們VR教學(xué)空間設(shè)計(jì)和記憶空間設(shè)計(jì)提供了設(shè)計(jì)依據(jù)，反過來也可以從感知記憶效果反饋評價證明VR空間相應(yīng)的設(shè)計(jì)是否成功。

在VR空間設(shè)計(jì)和元素設(shè)計(jì)當(dāng)中，要有意地增加感知認(rèn)知過程的自然度，保持人體最為習(xí)慣的知識感知獲取方式，把握好獲取的最佳時間，對重點(diǎn)現(xiàn)象和最富有特征的知識現(xiàn)象進(jìn)行描述，達(dá)到人機(jī)現(xiàn)象、感知反饋的自然，達(dá)到展示個體狀態(tài)和規(guī)律的自然，構(gòu)造出適合不同人的體驗(yàn)空間[7]。

VR體驗(yàn)設(shè)計(jì)的主要目的是在短時記憶和原有知識加工的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)長期記憶;而虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下的刺激、VR元素的交互以及交互時的觸覺等短時記憶為VR教學(xué)長期記憶奠定了基礎(chǔ)。在VR體驗(yàn)過程中，人們通過元素瞬時聽覺、觸覺和視覺等感知信息的捕捉完成內(nèi)容的記憶，而這些瞬間感知、短期記憶和長期記憶的有效性和正確性，將對知識內(nèi)容體驗(yàn)效果正確評測起重要作用。有關(guān)瞬間感知、短期記憶和長期記憶的關(guān)系如圖4所示。

（二）人體感知信息獲取與虛擬輸入

為了高效的VR信息獲取，就應(yīng)該在人體感知的特性上進(jìn)行研究，讓信息接收部件、顯示設(shè)計(jì)、觸摸感知設(shè)計(jì)、音頻視頻設(shè)計(jì)符合人體生理機(jī)理規(guī)律，實(shí)現(xiàn)對內(nèi)容元素知識關(guān)聯(lián)的設(shè)計(jì)，為瞬時記憶、短時記憶向長時記憶的“精準(zhǔn)”轉(zhuǎn)化創(chuàng)造條件。

如果VR教學(xué)體驗(yàn)空間人機(jī)輸入方式和界面設(shè)計(jì)得好，在VR學(xué)習(xí)空間中減輕多余的操作，提供加強(qiáng)記憶的元素，就能夠幫助用戶對信息進(jìn)行快速的結(jié)構(gòu)化加工，縮短用戶的學(xué)習(xí)時間，減少交互時的心理負(fù)荷，減輕體驗(yàn)者的記憶負(fù)荷，加強(qiáng)長時間記憶的效果，在無意識記憶的基礎(chǔ)上完成體驗(yàn)者對知識的自我個性化建構(gòu)[8]。

VR教學(xué)體驗(yàn)空間的輸入方式主要體現(xiàn)在虛擬空間進(jìn)行虛擬指向、眼神定位、虛擬空間鍵盤、語義輸入、人體傳感信息、圖像傳感信息、觸摸壓力傳感信息等獲取，信息獲取的手段和設(shè)置與教學(xué)體驗(yàn)反饋有關(guān)，與體驗(yàn)效果評測有關(guān)。VR教學(xué)體驗(yàn)輸入以自然的、不經(jīng)意的信息獲取為主，以故事敘事轉(zhuǎn)折方式為主線，以解決問題為目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)，其輸入方式充滿著非準(zhǔn)確位置性、聯(lián)想性、無意識性、友好性、自然性、寬泛性、環(huán)境融合性，以及界面與故事引發(fā)性和隨機(jī)輸入性。目前出現(xiàn)了許多這樣的VR/AR交互系統(tǒng)，其中包括：語音輸入、手勢控制輸入、眼動輸入、腦電輸入等;并推出了相應(yīng)的AR眼鏡，如Leap Motion等設(shè)備;還有頭動輸入、空中打字、單位手勢輸入等。其中眼動交互就是通過捕捉眼球的運(yùn)動來計(jì)算出視點(diǎn)，并配合眨眼動作來實(shí)現(xiàn)眼動交互，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的操控。以上這些人體感知信息獲取設(shè)備的實(shí)現(xiàn)為VR/AR交互輸入奠定了輸入心理模型基礎(chǔ)。

人體感知機(jī)理的信息獲取必須建立在人可接受的、無任何干擾和命令前提下、無任何行為障礙和干擾思維的環(huán)境基礎(chǔ)上，必須具備多性能、高密集型的設(shè)備集成，應(yīng)具有包括VR知識手套、隱形眼鏡、心電傳感器、肌電傳感器、溫度傳感器等設(shè)備的集合，并在此基礎(chǔ)上形成可穿戴學(xué)習(xí)體驗(yàn)系統(tǒng)。

四、可穿戴學(xué)習(xí)體驗(yàn)系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)

（一）設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

VR教學(xué)體驗(yàn)是為學(xué)習(xí)者獲取知識、體驗(yàn)知識、自我建構(gòu)知識體系服務(wù)，突出體驗(yàn)個性化服務(wù)。所以VR教學(xué)體驗(yàn)系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)的宗旨是以學(xué)習(xí)者的需求和感受、以逼近知識熵的最大程度為指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以VR環(huán)境、體驗(yàn)空間等系列設(shè)計(jì)元素為控制對象，以人體感知作為修正控制量進(jìn)行閉環(huán)式控制模型的設(shè)計(jì)，形成可穿戴學(xué)習(xí)體驗(yàn)系統(tǒng)。

這種可穿戴學(xué)習(xí)體驗(yàn)系統(tǒng)在獲得人體生理機(jī)理和行為動作信息的過程中，形成系列的感知獲取過程，為VR教學(xué)空間與體驗(yàn)者之間的平衡和綜合評價提供了必要的技術(shù)支撐，是實(shí)踐、探索、效仿、環(huán)境自適應(yīng)、方法的探索、知識的靈活應(yīng)用、多種途徑解決問題的試探，是對體驗(yàn)者心理素質(zhì)、技術(shù)素質(zhì)、知識水準(zhǔn)、抗壓能力、創(chuàng)新力、辨識力、解決問題能力等的測試，是設(shè)計(jì)適應(yīng)體驗(yàn)者逐級挑戰(zhàn)問題空間的探索，是逐漸引導(dǎo)體驗(yàn)者向優(yōu)秀解決途徑方面逼近的過程[9]。

虛擬現(xiàn)實(shí)的體驗(yàn)性學(xué)習(xí)是以第一視點(diǎn)、第一人稱進(jìn)行的，是對現(xiàn)象的觀察、操作的感知、環(huán)境的聯(lián)想、記憶的觸發(fā)、沖突中的認(rèn)識、搏擊當(dāng)中的意識、多種感知綜合下的知識環(huán)境渲染和領(lǐng)悟。VR化學(xué)習(xí)體驗(yàn)空間既需要心流理論指導(dǎo)下的沉浸體驗(yàn)設(shè)計(jì)，又需要人體感知下的測試反饋?zhàn)赃m應(yīng)設(shè)計(jì)，需要在人體正確的感受下，正常的生理狀態(tài)和心理狀態(tài)達(dá)到最優(yōu)的條件下，在VR的自我建構(gòu)設(shè)計(jì)原則基礎(chǔ)上完成體驗(yàn)。要達(dá)到最好的體驗(yàn)效果，設(shè)計(jì)當(dāng)中就需要有明確的、“精準(zhǔn)的”感知元素，有可產(chǎn)生短時記憶的視聽觸感知，有能轉(zhuǎn)為長時記憶的聯(lián)想空間、背景元素和音樂配音等“精準(zhǔn)”元素，要有能讓其產(chǎn)生能力輸出和創(chuàng)造力的知識運(yùn)用元素;同時要給出虛擬環(huán)境下的人體的承受力的評價，技能能力的評價、心理承受能力的評價、對環(huán)境恐懼度的評價、對問題敏感度的評價、對所設(shè)元素反應(yīng)的評價、對對抗元素心理的評價、對過程進(jìn)程緊張性的評價、對空間友好性和興趣度等“精準(zhǔn)”評價，以此來實(shí)現(xiàn)捕捉真實(shí)的、 “精準(zhǔn)的”感知效果[10]。

感知獲得的效果和質(zhì)量將決定VR體驗(yàn)設(shè)計(jì)的效果和質(zhì)量、VR問題認(rèn)知的效果和個性化設(shè)計(jì)的效果。我們要在虛擬空間行動感知中不斷地測試人機(jī)環(huán)境、人機(jī)因素，不斷地精準(zhǔn)調(diào)整VR環(huán)境對人的適應(yīng)度，讓VR體驗(yàn)空間與體驗(yàn)者形成閉環(huán)控制的回路，達(dá)到精準(zhǔn)控制的VR體驗(yàn)學(xué)習(xí)過程，達(dá)到有依據(jù)性的個性化體驗(yàn)控制調(diào)整。

（二）可穿戴VR教學(xué)體驗(yàn)系統(tǒng)控制因素的設(shè)計(jì)

VR教學(xué)體驗(yàn)設(shè)計(jì)的控制目標(biāo)是圍繞著體驗(yàn)者對周邊元素的感知進(jìn)行控制和調(diào)整，以此來達(dá)到知識接受程度和自我建構(gòu)程度最佳化的目的;那么在設(shè)計(jì)中具體如何控制，控制什么，根據(jù)什么依據(jù)進(jìn)行控制成為了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心，下面我們就可穿戴VR教學(xué)體驗(yàn)系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)中主要涉及到的控制元素設(shè)計(jì)展開研究。

1.周邊環(huán)境的控制元素設(shè)計(jì)

在VR可穿戴學(xué)習(xí)體驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，認(rèn)知狀態(tài)對交互過程有著一定的關(guān)聯(lián)作用，人體機(jī)理感知信息的大規(guī)模獲取與在線VR過程信息的同步采集比對、關(guān)聯(lián)分析，將為VR學(xué)習(xí)體驗(yàn)提供較為完整的控制閉環(huán)系統(tǒng)。我們要在反饋、分析當(dāng)中找到交互行為過程中行為與生理結(jié)構(gòu)的適合度，提高接口界面與心理模型協(xié)調(diào)相容性，提升積極情緒的體驗(yàn)，減少體驗(yàn)當(dāng)中的工作負(fù)荷，提升注意水平認(rèn)知狀態(tài)。情緒狀態(tài)的變化是VR體驗(yàn)中多個生理信號維度的體現(xiàn)（女口圖5所示）。情緒狀態(tài)變化的測量是一種多模態(tài)的生理測量，可為人機(jī)交互體驗(yàn)提供更加精細(xì)的評價指標(biāo)[11]，以及工作負(fù)荷和注意水平的測量指標(biāo);我們將在可穿戴學(xué)習(xí)體驗(yàn)系統(tǒng)人體感知信號獲取中關(guān)注情景中特定事件中的生理響應(yīng)，找出情緒引發(fā)的原因，也就是我們所要找的引發(fā)控制的因素對象，我們目的就是對因素對象進(jìn)行自適應(yīng)的優(yōu)化、升級。

2.體驗(yàn)沉浸控制元素設(shè)計(jì)

體驗(yàn)沉浸控制元素設(shè)計(jì)是VR體驗(yàn)學(xué)習(xí)中最重要的一個環(huán)節(jié)，即通過人體感知給出每一個體驗(yàn)者適應(yīng)的體驗(yàn)程度和體驗(yàn)級別，根據(jù)人體感知信號捕捉的人體特征，結(jié)合人體感知與沉浸式體驗(yàn)的關(guān)系[12]進(jìn)行體驗(yàn)級別的定位，為VR智能型自適應(yīng)控制提供了判別條件，同時作為閉環(huán)體驗(yàn)控制分量對VR級別進(jìn)行調(diào)整和控制。有關(guān)人體感知與沉浸式體驗(yàn)的控制元素對應(yīng)關(guān)系如圖6所示。

（三）可穿戴學(xué)習(xí)體驗(yàn)閉環(huán)可反饋控制系統(tǒng)模型

可穿戴學(xué)習(xí)體驗(yàn)系統(tǒng)本質(zhì)上是一個閉環(huán)可反饋的控制系統(tǒng)，是一個可調(diào)節(jié)的VR學(xué)習(xí)體驗(yàn)空間自適應(yīng)、個性化建模系統(tǒng)，是具有人工智能、5G環(huán)境技術(shù)特征和生理特征的系統(tǒng)，體現(xiàn)了強(qiáng)烈的輸入感知和輸出感知，吸收了空間描述形態(tài)的外界因素，融合了情景化、故事編導(dǎo)化的人類自然態(tài)的落地描述，給出了挑戰(zhàn)與技能的體驗(yàn)沉浸控制模塊，提供了以知識和問題為核心的、綜合的人體機(jī)理感知效應(yīng)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)客觀評價，采用了控制系統(tǒng)的回饋多通道的調(diào)節(jié)與建議，學(xué)習(xí)體驗(yàn)科學(xué)化構(gòu)架，為體驗(yàn)者自我知識建構(gòu)，為設(shè)計(jì)中信息“熵”的優(yōu)化逼近，提供了良好的設(shè)計(jì)模型[13][14];筆者在《大學(xué)英語視聽說》設(shè)計(jì)、《汽車發(fā)動機(jī)》VR化教學(xué)課程、《汽車變速箱》VR化教學(xué)課程等設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，提出了可穿戴學(xué)習(xí)體驗(yàn)閉環(huán)可反饋控制系統(tǒng)模型（如圖7所示）。

五、人體感知環(huán)境下沉浸式體驗(yàn)課程設(shè)計(jì)實(shí)踐

（一）設(shè)計(jì)內(nèi)容

本團(tuán)隊(duì)開發(fā)了《大學(xué)英語視聽說》VR化教學(xué)課程的設(shè)計(jì)，以人體感知環(huán)境下的沉浸式體驗(yàn)為設(shè)計(jì)理念，進(jìn)行英語教學(xué)與VR體驗(yàn)融合性問題的研究，將視聽說英語教學(xué)形態(tài)融入到VR化體驗(yàn)交流的形態(tài)當(dāng)中，通過體驗(yàn)行為的人體感知提升整體環(huán)境和元素的有效性，將英語語言知識完美地融合于跨文化交際中，突出生動、活潑、感知、刺激的視覺特性，通過對各種情景下語言和交際知識的理解、運(yùn)用，使體驗(yàn)者在提高英語運(yùn)用能力的同時掌握跨文化的基本知識和技能、熟悉不同的文化環(huán)境并通曉交際規(guī)范。在VR設(shè)計(jì)中，以自我設(shè)計(jì)行為為主導(dǎo)，引用了大量的VR化設(shè)計(jì)元素，其中包括：享受（樂趣、享樂和放松）、心流（集中、吸人）、想象沉浸（故事、同理心）、感官沉浸（在場感）、懸念（挑戰(zhàn)、緊張和壓力）、負(fù)面情緒（失望和挫敗感）、控制（自主、力量）、社會存在感（與他人的聯(lián)結(jié)、同理心）、以及勝任力（驕傲、精神歡快）等[15]元素，利用VR沉浸式體驗(yàn)手法，來達(dá)到自我提升英語視聽說能力的目的。

此次人體感知環(huán)境下沉浸式體驗(yàn)課程設(shè)計(jì)嘗試，實(shí)現(xiàn)了自主探究式智能性虛擬語境空間設(shè)計(jì)、英語配音體驗(yàn)空間設(shè)計(jì)、VR化情景漫游導(dǎo)航、VR化漫游雙語體驗(yàn)空間設(shè)計(jì)、VR化敘事空間設(shè)計(jì)等體驗(yàn)設(shè)計(jì)，將網(wǎng)絡(luò)漫游、虛擬人物智能對話、影視配音、網(wǎng)上出國實(shí)踐、視頻填空組合、故事講解、虛實(shí)教學(xué)單元等進(jìn)行組合，體現(xiàn)英語體驗(yàn)空間的獨(dú)有特性，在語言體驗(yàn)的基礎(chǔ)上嘗試了游戲化形態(tài)與語言形態(tài)的融合，體現(xiàn)出探索式學(xué)習(xí)的應(yīng)用框架。

在控制設(shè)計(jì)方面提煉出了游戲化英語體驗(yàn)的控制因素和成分[16]，即：技巧/技能、挑戰(zhàn)、情緒、控制/自由度、專注/集中、實(shí)體呈現(xiàn)、參與感/好奇度、故事/戲劇性、社交屬性、互動/可操控性等。并嘗試人體感應(yīng)測試和自適應(yīng)VR沉浸式級別的調(diào)整，并實(shí)現(xiàn)部分功能。