——MQ一、引言網絡遠程教育是實現(xiàn)繼續(xù)教育和終身教育的有效途徑。但是，由于時空分離，網絡遠程教育在師生情感交流和人機雙向交互等方面存在嚴重不足或缺陷：這種“電子授課材料”不能充分發(fā)揮網絡與多媒體交互技術的優(yōu)勢，師生之間無法雙向交互，缺乏情感的激勵。感受不到師生交互的樂趣和教師情感的激勵時，不僅容易對學習產生反感，影響學習效果，而且還可能危害到學習者的心理健康。學習者在遠程學習理工類課程時，因缺少實驗條件而無法進行實驗或技能訓練。遠程在線學習時缺少興趣，沒有恒心。即便堅持下來也只是對書本知識死板的記憶和理解，而不能真正地融會貫通，也不能有效地培養(yǎng)學習者的實際動手能力。將情感計算（AffectiveComputing）應用于網絡遠程教育系統(tǒng)中，能有效地解決這一難題。一、引言二、情感計算在網絡遠程教育系統(tǒng)中的作用1.利用情感計算理論與技術創(chuàng)建師生情感交互系統(tǒng)利用情感計算理論與技術在網絡遠程教育中創(chuàng)建網絡在線師生情感交互系統(tǒng)，以此及時捕捉學習者在學習過程中的面部表情、聲音情感和姿態(tài)情感等信息，以便教師可以通過系統(tǒng)的情感分析來確定學習者的學習情緒和接受情況，進而及時調整教學策略和教學進度。在網絡遠程教育系統(tǒng)中，情感計算理論與技術的應用可以進一步優(yōu)化網絡遠程教育的功能，幫助教師監(jiān)測遠程學習者的情感變化，調整教學策略和方法，實時給予學習者情感反饋，使教學質量達到最佳。二、情感計算在網絡遠程教育系統(tǒng)中的作用神經科學與心理學的研究表明：情緒情感能促進或阻止個體的工作記憶、推理操作和問題解決。負向情緒（如緊張、抑郁、憤怒）可使知覺面變窄，思維變得遲鈍，不利于學習；而正向情緒（如愉快、滿意）可使知覺面變寬，思維敏捷，促進學習。讓學習者在遠程學習時，能以虛擬角色在虛擬課堂和虛擬實驗室里進行富有情感的交互學習與實驗，就像置身于真實的課堂和實驗室一樣，親自動手做虛擬實驗。在網絡遠程教育系統(tǒng)中，情感計算理論與技術的應用可以進一步優(yōu)化網絡遠程教育的功能，幫助教師監(jiān)測遠程學習者的情感變化，調整教學策略和方法，實時給予學習者情感反饋，使教學質量達到最佳。2.利用情感計算的理論與技術創(chuàng)建富有情緒調控的虛擬課堂和虛擬實驗室二、情感計算在網絡遠程教育系統(tǒng)中的作用教師是課堂教學的核心要素。面對面的教學可使教師有效地參與師生情感的交流，體會到學生的情緒變化，實現(xiàn)和諧的情感互動。學習者長時間面對冷漠的電腦屏幕，感受不到交互的樂趣和情感的交流，由此便會對學習產生反感與厭學情緒。創(chuàng)建虛擬情感教師，賦予網絡遠程教育系統(tǒng)類似傳統(tǒng)課堂中教師特有的觀察、理解和形成各種情感特征的能力，通過對學習者情感特征的分析與處理來獲取對學習者情感狀態(tài)，再以相應的表情、語言或姿態(tài)對學習者給予鼓勵、肯定或提醒，讓學習者真切地感受到真實課堂教學環(huán)境和教師的存在在網絡遠程教育系統(tǒng)中，情感計算理論與技術的應用可以進一步優(yōu)化網絡遠程教育的功能，幫助教師監(jiān)測遠程學習者的情感變化，調整教學策略和方法，實時給予學習者情感反饋，使教學質量達到最佳。3.利用情感計算理論與技術創(chuàng)建虛擬情感教師二、情感計算在網絡遠程教育系統(tǒng)中的作用三、情感計算研究現(xiàn)狀該模型認為情感具有愉悅度、激活度和優(yōu)勢度3個維度，P代表愉悅度（Pleasure-displeasure），

表示個體情感狀態(tài)的正負特性;A代表激活度(Arousal-nonarousal），表示個體的神經生理激活水平;D代表優(yōu)勢度(Dominance-submissiveness），表示個體對情景和他人的控制狀態(tài)。同時也可以通過這3個維度的值來代表具體的情感，如憤怒的坐標為（-0.51,0.59,0.25）（各維度上的數(shù)值范圍為-1到+1，+1表示在此維度上的值高，而-1表示在此維度上的值低）。·三維情感模型（PAD）PAD四、情感計算在構建和諧人機交互的網絡遠程教育系統(tǒng)中必須解決的關鍵問題心理學理論研究表明：情感與人的一些生理變化、面部表情及語音特征有密切的關聯(lián)，情感識別的準確度往往受到多種因素影響。因此，師生面部表情及語音情感特征信號的準確識別、提取以及對這些信號的理解用以構建和諧人機交互的網絡遠程教育系統(tǒng)。四、情感計算在構建和諧人機交互的網絡遠程教育系統(tǒng)中必須解決的關鍵問題四、情感計算在構建和諧人機交互的網絡遠程教育系統(tǒng)中必須解決的關鍵問題由于人類個體的情感交流不僅受具體交流者的對象與經歷、交流的時間、地點及環(huán)境的影響，每種情感還都具有各自獨特的主觀體驗。因此，就必須解決教學情境中師生多模情感信息融合機制與和諧人機情感交互技術等問題。2.師生多模情感信息融合機制與和諧人機情感交互技術問題采用自動和交互方式相結合的模型調整算法，利用徑向基函數(shù)RBF（RadialBasisFunction）內插來調整模型的非特征點，使師生面部表情情感成分之間能有效組織和協(xié)調，實現(xiàn)由外部環(huán)境、情緒狀態(tài)到情感行為的映射。由三維情感（PAD）將師生面部表情情感量化結果與系統(tǒng)中由高精度攝像頭獲取的人機交互的行為動作軌跡參數(shù)進行對比建模（1）師生多模情感信息融合機制四、情感計算在構建和諧人機交互的網絡遠程教育系統(tǒng)中必須解決的關鍵問題由于人類個體的情感交流不僅受具體交流者的對象與經歷、交流的時間、地點及環(huán)境的影響，每種情感還都具有各自獨特的主觀體驗。因此，就必須解決教學情境中師生多模情感信息融合機制與和諧人機情感交互技術等問題。2.師生多模情感信息融合機制與和諧人機情感交互技術問題在網絡遠程教育系統(tǒng)中，動態(tài)交互是和諧人機交互的網絡遠程教育系統(tǒng)的重要特點。在研究中，和諧人機交互的網絡遠程教育系統(tǒng)的交互處理采用Kinect為核心的體感交互，同時輔以鼠標和鍵盤交互，其交互屬性的實現(xiàn)通過由VR-P的傳感器節(jié)點與Script節(jié)點實現(xiàn)。通過MicrosoftKinect體感硬件采集學習者在網絡遠程學習過程中的實時Depth深度圖像視頻流，再采用體感交互算法設計與開發(fā)交互系統(tǒng)程序。MicrosoftKinect體感硬件中融合了語音情感識別、體態(tài)情感識別及基于攝像頭的臉像識別等關鍵技術。因此，在網絡遠程教育系統(tǒng)中無需借助任何外設進行動作捕捉和語音識別，就能使學習者通過語言或肢體動作再輔以鍵盤或鼠標與網絡遠程系統(tǒng)進行有效、自然、和諧的人機交互。（2）師生自然和諧的人機情感交互技術四、情感計算在構建和諧人機交互的網絡遠程教育系統(tǒng)中必須解決的關鍵問題情感鼠標（IBM公司“阿曼頓研究中心”開發(fā)或韓國BIOPIA公司研制的）四、情感計算在構建和諧人機交互的網絡遠程教育系統(tǒng)中必須解決的關鍵問題通過檢測學習者的脈搏（通過紅外線偵測）、體溫（通過熱感應芯片量?。?、皮膚流電反應等方面的變化得知學習者的情緒變化。當學習者在虛擬課堂或虛擬實驗室的學