網(wǎng)絡(luò)遠程教育系統(tǒng)中和諧人機交互的情感機理研究*

李勇帆，李里程

（湖南第一師范學院 信息科學與工程系，湖南 長沙410205）

一、引言

情感體驗所構(gòu)成的恒常心理背景或一時的心理狀態(tài)可以影響和調(diào)節(jié)知覺、記憶和思維等認知過程,網(wǎng)絡(luò)遠程教育活動中,情感是伴隨其始終并影響著學習者的學習效率,但因網(wǎng)絡(luò)遠程教育的教學時空分離，實體課堂教學中諸如師生眼神、面部表情、手勢、姿態(tài)動作及暗示等喜聞樂見的情感交流方式缺失，使學習者的學習成效及身心受到嚴重的負面影響。理論與實踐業(yè)已表明，學習者的情感狀態(tài)無法直接測量，常隱含于學習者的生理和行為特征之中，因此，在“和諧人機情感交互的網(wǎng)絡(luò)遠程教育系統(tǒng)”的設(shè)計與開發(fā)中，需要根據(jù)心理和生理學理論及其情感機理準確地定義學習者面部、姿態(tài)與語音等表情與情緒之間相對應(yīng)的關(guān)系，如學習者嘴角或眉毛上揚則定義為愉快表情；嘴角下垂或皺眉則定義為厭惡；身體前傾定義為對學習內(nèi)容感興趣，等等[1]。由此，研究網(wǎng)絡(luò)遠程學習者認知過程中情感的外顯特征、心理表征及生理感受維度，以及情感在遠程教學中的增力、減力及潛意識等動力功能等情感機理，為有效地設(shè)計與構(gòu)建“和諧人機情感交互的網(wǎng)絡(luò)遠程教育系統(tǒng)”提供思路、理論支撐及技術(shù)解決依據(jù)，是當今網(wǎng)絡(luò)遠程教育深入發(fā)展過程中亟待解決的難題。

二、網(wǎng)絡(luò)遠程學習者認知過程中的情感特征

心理學研究認為，情感是主體對自身狀態(tài)，以及主體與周圍環(huán)境之間關(guān)系狀況的一種評價[2]，其外在特征常常以主體的情緒進行呈現(xiàn)。情緒是情感的外部表現(xiàn)，情感是情緒的本質(zhì)內(nèi)容。從計算機人工智能的情感計算機理來看，計算機所計算的是采集設(shè)備采集到的具有特征性的外在的人類外部情緒，但從計算內(nèi)容和本質(zhì)來看，計算機處理的卻是人類的內(nèi)在情感[3]。從認知心理學來看，網(wǎng)絡(luò)遠程學習者（以下簡稱學習者）在認知過程中的情感特征包括其情感的外顯特征、心理表征及生理感受維度三個方面。

1.學習者認知過程中情感的外顯特征

學習者認知過程中情感的外顯特征是表達情感狀態(tài)的身體各部分動作的變化方式，以有形的模式體現(xiàn)出情感的內(nèi)在體驗，通常以面部表情、姿態(tài)表情和語音情感三種形式表現(xiàn)出來。其中，面部表情特征是具有表征學習者特異性的情感元素，是情感交流與通訊中的主要信息來源，具有主導作用。而姿態(tài)表情特征和語音情感特征則是情感外顯特征的輔助信息來源[4]。

（1）面部表情的情感特征（Facialexpression features）：面部表情是反映學習者情感狀態(tài)的重要表現(xiàn)方式。面部表情是通過學習者的臉面骨肉、眼部肌肉及嘴角部肌肉的變化來表現(xiàn)各種情緒狀態(tài)。如學習者“眉開眼笑”為愉悅情緒，“垂頭喪氣”為沮喪情緒，“咬牙切齒”為憤怒情緒，“眉頭緊鎖”為緊張情緒……通過面部表情能精準地識別各種性質(zhì)的情緒[4]。因此，在“和諧人機情感交互系統(tǒng)”設(shè)計與構(gòu)建中，面部表情是情感檢測的重要途徑。學習者在不同情緒狀態(tài)下眼睛、眉毛、嘴巴等部位的輪廓特征變化明顯且較容易被設(shè)備檢測識別，因此在表情識別中有著廣泛的應(yīng)用。包括學習過程中學習者眼睛大小、身體姿勢、眉毛和嘴部狀態(tài)有著顯著的情感特征。根據(jù)以色列丹尼爾·卡內(nèi)曼（Daniel Kahneman）教授的研究結(jié)果，瞳孔大小能反映著學習者對某一學習內(nèi)容的感興趣程度及是否疲勞的程度。學習者感到愉快時，嘴角和嘴中心的連線與眉心和嘴中心連線之間的夾角會小于90度；反之當學習者感到不愉快時，該夾角會大于90度。學習者在面對有趣和令人愉快的刺激時瞳孔會放大，而在遇到令人厭惡的刺激時瞳孔會收縮。當學習者長時間閱讀時也會產(chǎn)生疲勞，從而導致瞳孔直徑縮小。另外，瞳孔大小還能反映學習者對學習任務(wù)的感知難度：當學習任務(wù)難度增加時，學習者的瞳孔擴大幅度會變大[4]。

（2）姿態(tài)表情的情感特征（Postureexpression features）：姿態(tài)表情是學習者除面部以外身體其他部分的表情動作，可分成身體表情（Body expression）和手勢表情（Gesture）兩種。身體表情是表達情緒的方式之一，學習者在不同的情緒狀態(tài)下，身體姿態(tài)會發(fā)生不同的變化，如學習過程中高興時會“捧腹大笑”，恐懼時會“緊縮雙肩”，緊張時“坐立不安”等等。舉手投足、兩手叉腰、雙腿起胯等身體姿勢都可表達學習者的學習過程中的某種情緒。根據(jù)MIT的Mota和Picard教授的研究結(jié)果[5]，當學習者對某一學習內(nèi)容厭煩時，身體很可能會后仰，而當學習者對某一學習內(nèi)容興趣高時，就會出現(xiàn)身體前傾。

（3）語音情感的情感特征（Intonation expression features）：學習者的語音之所以能夠表達情感,是因為語音中包含有能體現(xiàn)情感特征的參數(shù)，學習者語音的韻律特征和音質(zhì)特征是語音情感體現(xiàn)的關(guān)鍵特征，學習者在學習過程中情感的變化可以通過語音的特征參數(shù)變化來體現(xiàn)，包括學習者在學習過程中情緒發(fā)生時語言的音調(diào)、節(jié)奏和速度方面的變化。比如，學習狀態(tài)不佳時語速緩慢、語調(diào)低沉；學習狀態(tài)好時時語速較快、語調(diào)高昂[6]。根據(jù)心理學和韻律學的研究成果，語音的韻律特征是受情感影響最明顯的特征，韻律特征與語音特質(zhì)的變化是師生交流時情感在語音中最直觀的表現(xiàn)。如恐懼和生氣所引起的生理顫動會帶來相應(yīng)的基頻擺動；不高興會導致聲道的緊張從而引起語音信號頻譜發(fā)生變化[7]。

2.學習者認知過程中情感的心理表征

學習者認知過程中的情感也具有許多區(qū)別于其它心理活動的多成份多維量特征，在學習過程中通常以激情、心境、熱情及潛意識四種情緒形式進行表達，良好的情緒狀態(tài)是學習者高效學習的重要心理條件。

（1）激情的情緒表征（Intense emotion）：激情是學習者強烈、暴雨般、激勵而短促的學習情緒狀態(tài),且具有明顯的外部表征。例如暴怒時，拍案大叫，暴跳如雷；恐怖時，身體發(fā)抖，面如土色；狂喜時，捧腹大笑，為之傾倒；絕望時，心灰意冷，頭腦昏迷。在實際學習過程的多數(shù)情況下，激情具有不同程度的破壞性，對學習者的學習是不利的。被激情支配的學習者往往不能集中自己的注意力，比如網(wǎng)絡(luò)遠程在線學習時常常心不在焉；往往會降低或失掉理智的作用和自制力，不能約束自己的行動。

（2）心境的情緒表征（Frame ofmind）：心境是學習者一種比較持久、微弱平靜、擴散彌漫的情緒表征。它最明顯的特點是彌漫性，即在一個較長的時間里，能影響到整個學習者的行為，使它罩上一層厚厚的情感色彩。作為網(wǎng)絡(luò)遠程學習者要保持良好的心境，首先要和輔導老師、學伴搞好關(guān)系，如果關(guān)系不好，就會影響自己的心境。當學習感到厭煩時，要立刻停止學習，適時的休息不僅有助于從疲勞的狀態(tài)中恢復(fù)過來，而且有利于保持良好的心境。

（3）熱情的情緒表征（Enthusiasm）：熱情是學習者一種非常持久、非常深厚、非常濃烈的情緒狀態(tài)，與學習者的意志行動具有十分密切的關(guān)系，如一個具有學習熱情的學習者，會自覺地克服學習中遇到的困難，堅持不懈地進行學習。學習者的學習熱情決定著學習態(tài)度與學習效果，與之相對的是學習惰性，即疲疲塌塌、冷漠無情、缺乏進取的混日子心理。心理學的研究表明，缺乏情感的認識會失去認識的深入。高度的認知熱情可以調(diào)動學習者身心各個認識器官以及大腦皮層各個部位認識的積極性和創(chuàng)造性，使人們產(chǎn)生靈感，進入一種直覺或頓悟狀態(tài)，進而使疑難問題奇跡般地得到解決，從而提高認識的效能。

（4）潛意識的情緒表征（Sub-consciousness）：心理學家西格蒙德·弗洛伊德（Sigmund Freud）在其《精神分析學》中指出：潛意識又稱“右腦意識”、“宇宙意識”，是指潛藏在人類主體一般意識底下的一股神秘力量，是相對于“意識”的一種情緒。在研究網(wǎng)絡(luò)遠程學習者心理特征的基礎(chǔ)上進行“和諧人機情感交互的網(wǎng)絡(luò)遠程教育系統(tǒng)”設(shè)計時，學習者的潛意識是一個不可忽視的重要因素。潛意識是網(wǎng)絡(luò)遠程學習者意識的一種狀態(tài)，潛意識的表征是不易被人察覺的，學習者的言行舉止大部分由其潛意識所主宰。一般而言，網(wǎng)絡(luò)遠程教育中信息的傳播都帶有一定強制性，學習者在網(wǎng)絡(luò)遠程學習過程中面對的是海量的教學信息，不可能有意識地對所具有的信息進行全部加工整理，在學習者意識里或多或少會對這些教學信息有著抵觸情緒，于是潛意識訴求便成為一種有效的策略，其目的是讓學習者輕松地接受網(wǎng)絡(luò)遠程教學系統(tǒng)呈現(xiàn)的全部信息，并激發(fā)他們內(nèi)心深處潛在的需要，達到“隨風潛入夜，潤物細無聲”的效果。

3.學習者認知過程中情感的生理感受維度

學習者認知過程中情感的生理感受也稱之為情感體驗（Emotional experience），是指學習者情感發(fā)生時的生理感受。情感發(fā)生時并非所有的內(nèi)部體驗都是情緒，但直接的生理體驗是情緒現(xiàn)象不可或缺的組成部分。根據(jù)馮特（Wundt）、施洛伯格（Schloberg）、普拉切克（Plutchic）及羅素（Russell）等眾多教育心理、生理學家的系列研究結(jié)果，學習者的情感生理感受通常包括情感情緒感受的強度、緊張度、快感度和復(fù)雜度四個維度：

（1）情感情緒感受的強度（Emotional intensity）：學習者情感情緒感受可以在強度上有由弱到強的不同等級的變化。例如，喜，可以從適意、愉快到歡樂、大喜、狂喜；哀，可以從傷感到難過、悲傷、哀痛、慘痛；怒，可以從輕微的不滿、生氣、慍怒、激憤到大怒、暴怒；懼，可以從害怕、懼怕、驚恐到驚駭。情緒的強度越大，整個自我被情緒卷入的程度也越深。情緒體驗的強度首先取決于學習內(nèi)容對學習者所具有的意義[8]，意義越大引起的情緒就越強烈。

（2）情感情緒感受的緊張度（Emotional tension）：在緊張度方面，情感情緒體驗的變化受承受的事情的影響較大。緊張的情緒體驗通常與活動的重要性、重大性有關(guān)，并與最有決定性的時刻相聯(lián)系。比如在考試、演講、運動比賽之前，學習者都可以體驗到這種緊張情緒，并且事件越重大，則緊張情緒越大。在學習活動進行的過程中，通常存在著關(guān)系到活動成敗的關(guān)鍵時刻[9]，當這種時刻在實際上或想象中臨近時，學習者情緒體驗的緊張水平就會逐漸增長。

（3）情感情緒感受的快感度（Hedonic dimension）：快感度是指學習者情感情緒體驗在快樂或不快樂的程度上的差異?？謶?、羞恥、悲傷、悔恨等有明顯不快樂的感受，而歡喜、驕傲、滿意等有明顯快樂的感受。還有一些情緒在快感度上應(yīng)擺在什么位置，顯得十分模糊，如憐憫，驚奇等情感情緒無明顯的快樂或悲傷的特征。

（4）情感情緒感受的復(fù)雜度（Order of complexity）：學習者各種情感情緒的復(fù)雜程度是很不一樣的。比如學習者對某一學習內(nèi)容或自己喜歡的老師的愛，包含柔情和快樂的成分；恨，包含憤怒、懼怕、厭惡等成分。如“驚喜悲嘆”、“驚喜疑懼”這兩種情緒就比“快樂”要復(fù)雜得多，“悲喜愧懼”、“悲恨愛悔”這兩種情緒就比“悲哀”要復(fù)雜得多。

三、網(wǎng)絡(luò)遠程教學中情感的動力功能

美國學者丹尼爾·高爾曼（Daniel Goleman）博士認為情感能力是人類智能的重要標志[9]。因此，在網(wǎng)絡(luò)遠程教育活動中，情感是學習者非常重要的非智力因素。對激發(fā)學習者的學習內(nèi)驅(qū)力有著積極的推動功能。概括起來，情感在網(wǎng)絡(luò)遠程教學中的動力功能可分為增力功能、減力功能及潛意識原動力功能。

1.情感的增力功能（Reinforcement)

情感的增力是指學習者在網(wǎng)絡(luò)遠程教育活動中表現(xiàn)出的積極樂觀的情感，比如在學習活動中良好的心境，飽滿的熱情、忘我的癡情等，它能夠驅(qū)使學習者積極地行動，提高學習的效率。巴甫洛夫說：“科學是需要人的畢生精力的。假定你們能有兩次生命，這對你們來說還是不夠用的，科學是需要人的高度緊張性和很大的熱情的。希望大家在工作和學習中都能熱情澎湃”。這都是指情感的增力功能。

2.情感的減力功能（Reducing force）

情感的減力功能是指學習者在網(wǎng)絡(luò)遠程教育活動中表現(xiàn)出的消極的、悲觀的情感，如煩亂的心緒、極度的哀傷、冷漠的態(tài)度等，它能使學習者行動消極，降低學習效率。

3.情感的潛意識原動力功能（M otive power）

西格蒙德·弗洛伊德強調(diào)：潛意識是人類原本具備卻忘了使用的能力，這種能力也稱之為“潛能”，潛能的動力深藏在人類個體的深層意識當中，是潛意識原動力。西格蒙德·弗洛伊德的進一步研究結(jié)果表明，潛意識原動力的能量巨大，通常潛意識是顯意識力量的3萬倍以上[10]。潛意識是網(wǎng)絡(luò)遠程學習者在教學活動中產(chǎn)生情感的發(fā)源地，網(wǎng)絡(luò)遠程學習者一旦激發(fā)了潛意識的原動力功能，則其學習能力一定會大大提升，要激發(fā)潛能，需要運用潛意識。因此，我們要注意引導學習者使用意識進行思維，這樣學習者的習慣性思維就會滲入到其潛意識層，這里有創(chuàng)造一切的原動力。

四、結(jié)束語

科學而有效地解決網(wǎng)絡(luò)遠程教育中師生情感雙向交互缺失難題的根本途徑與方法，需要從上述分析的“網(wǎng)絡(luò)遠程學習者認知過程中的情感特征”出發(fā)，并從方法論上借鑒人類情感系統(tǒng)的情感規(guī)律特性與表現(xiàn)的基本生理和心理特征及其機制，在網(wǎng)絡(luò)遠程教育系統(tǒng)中構(gòu)建并應(yīng)用與人類情感交流機理相吻合的、自然和諧的、人性化和智能化的網(wǎng)絡(luò)遠程教育系統(tǒng)[11]，為學習者提供可以實現(xiàn)師生適時雙向情感交流、有效的學習支持的自主學習環(huán)境，以及時地感知學習者情感狀態(tài)的變化，察覺教學效果，有效激勵，友好互動，并能根據(jù)學習者不同的情感狀態(tài)而動態(tài)地調(diào)整教學策略，調(diào)動網(wǎng)絡(luò)遠程教育系統(tǒng)中學習者的主動性及積極性，提高網(wǎng)絡(luò)遠程教育成效及學習者的學習效率。

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