情感计算-在网络远程教育中的应用.ppt

单击此处编辑母版标题样式,编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,MQ,一、引言,网络远程教育是实现继续教育和终身教育的有效途径。但是，由于时空分离，网络远程教育在师生情感交流和人机双向交互等方面存在严重不足或缺陷：,这种“电子授课材料”不能充分发挥网络与多媒体交互技术的优势，师生之间无法双向交互，缺乏情感的激励。感受不到师生交互的乐趣和教师情感的激励时，不仅容易对学习产生反感，影响学习效果，而且还可能危害到学习者的心理健康。,学习者在远程学习理工类课程时，因缺少实验条件而无法进行实验或技能训练。远程在线学习时缺少兴趣，没有恒心。即便坚持下来也只是对书本知识死板的记忆和理解，而不能真正地融会贯通，也不能有效地培养学习者的实际动手能力。,将情感计算（,Affective Computing,）,应用于网络远程教育系统中，能有效地解决这一难题。,一、引言,二、情感计算在网络远程教育系统中的作用,1.,利用情感计算理论与技术创建师生情感交互系统,利用情感计算理论与技术在网络远程教育中创建网络在线师生情感交互系统，以此及时捕捉学习者在学习过程中的面部表情、声音情感和姿态情感等信息，以便教师可以通过系统的情感分析来确定学习者的学习情绪和接受情况，进而及时调整教学策略和教学进度。,在网络远程教育系统中，情感计算理论与技术的应用可以进一步优化网络远程教育的功能，帮助教师监测远程学习者的情感变化，调整教学策略和方法，实时给予学习者情感反馈，使教学质量达到最佳。,二、情感计算在网络远程教育系统中的作用,神经科学与心理学的研究表明：情绪情感能促进或阻止个体的工作记忆、推理操作和问题解决。,负向情绪（如紧张、抑郁、愤怒）可使知觉面变窄，思维变得迟钝，不利于学习；而正向情绪（如愉快、满意）可使知觉面变宽，思维敏捷，促进学习。,让学习者在远程学习时，能以虚拟角色在虚拟课堂和虚拟实验室里进行富有情感的交互学习与实验，就像置身于真实的课堂和实验室一样，亲自动手做虚拟实验。,在网络远程教育系统中，情感计算理论与技术的应用可以进一步优化网络远程教育的功能，帮助教师监测远程学习者的情感变化，调整教学策略和方法，实时给予学习者情感反馈，使教学质量达到最佳。,2.,利用情感计算的理论与技术创建富有情绪调控的虚拟课堂和虚拟实验室,二、情感计算在网络远程教育系统中的作用,教师是课堂教学的核心要素。面对面的教学可使教师有效地参与师生情感的交流，体会到学生的情绪变化，实现和谐的情感互动。,学习者长时间面对冷漠的电脑屏幕，感受不到交互的乐趣和情感的交流，由此便会对学习产生反感与厌学情绪。,创建虚拟情感教师，赋予网络远程教育系统类似传统课堂中教师特有的观察、理解和形成各种情感特征的能力，,通过对学习者情感特征的分析与处理来获取对学习者情感状态，再以相应的表情、语言或姿态对学习者给予鼓励、肯定或提醒，让学习者真切地感受到真实课堂教学环境和教师的存在,在网络远程教育系统中，情感计算理论与技术的应用可以进一步优化网络远程教育的功能，帮助教师监测远程学习者的情感变化，调整教学策略和方法，实时给予学习者情感反馈，使教学质量达到最佳。,3.,利用情感计算理论与技术创建虚拟情感教师,二、情感计算在网络远程教育系统中的作用,三、情感计算研究现状,该模型认为情感具有愉悦度、激活度和优势度,3,个维度，,P,代表愉悦度（,Pleasure-displeasure,），,表示个体情感状态的正负特性,;,A,代表激活度,(Arousal-nonarousal,），,表示个体的神经生理激活水平,;,D,代表优势度,(Dominance-submissiveness,），,表示个体对情景和他人的控制状态。,同时也可以通过这,3,个维度的值来代表具体的情感，如愤怒的坐标为（,-0.51,0.59,0.25,）,（各维度上的数值范围为,-1,到,+1,，,+1,表示在此维度上的值高，而,-1,表示在此维度上的值低）。,三维情感模型（,PAD,）,P,A,D,四、情感计算在构建和谐人机交互的网络远程教育系统中,必须解决的关键问题,心理学理论研究表明,：情感与人的一些生理变化、面部表情及语音特征有密切的关联，情感识别的准确度往往受到多种因素影响。因此，师生面部表情及语音情感特征信号的准确识别、提取以及对这些信号的理解,用以,构建和谐人机交互的网络远程教育系统。,四、情感计算在构建和谐人机交互的网络远程教育系统中,必须解决的关键问题,四、情感计算在构建和谐人机交互的网络远程教育系统中,必须解决的关键问题,由于人类个体的情感交流不仅受具体交流者的对象与经历、交流的时间、地点及环境的影响，每种情感还都具有各自独特的主观体验。因此，就必须解决教学情境中师生多模情感信息融合机制与和谐人机情感交互技术等问题。,2.,师生多模情感信息融合机制与和谐人机情感交互技术问题,采用自动和交互方式相结合的模型调整算法，利用径向基函数,RBF,（,Radial Basis Function,）内插来调整模型的非特征点，使师生面部表情情感成分之间能有效组织和协调，实现由外部环境、情绪状态到情感行为的映射。,由三维情感（,PAD,）将师生面部表情情感量化结果与系统中由高精度摄像头获取的人机交互的行为动作轨迹参数进行对比建模,（,1,）,师生,多模情感,信息融合,机制,四、情感计算在构建和谐人机交互的网络远程教育系统中,必须解决的关键问题,由于人类个体的情感交流不仅受具体交流者的对象与经历、交流的时间、地点及环境的影响，每种情感还都具有各自独特的主观体验。因此，就必须解决教学情境中师生多模情感信息融合机制与和谐人机情感交互技术等问题。,2.,师生多模情感信息融合机制与和谐人机情感交互技术问题,在网络远程教育系统中，动态交互是和谐人机交互的网络远程教育系统的重要特点。,在研究中，和谐人机交互的网络远程教育系统的交互处理采用,Kinect,为核心的体感交互，同时辅以鼠标和键盘交互，其交互属性的实现通过由,VR-P,的传感器节点与,Script,节点实现。,通过,Microsoft Kinect,体感硬件采集学习者在网络远程学习过程中的实时,Depth,深度图像视频流，再采用体感交互算法设计与开发交互系统程序。,Microsoft Kinect,体感硬件中融合了语音情感识别、体态情感识别及基于摄像头的脸像识别等关键技术。,因此，在网络远程教育系统中无需借助任何外设进行动作捕捉和语音识别，就能使学习者通过语言或肢体动作再辅以键盘或鼠标与网络远程系统进行有效、自然、和谐的人机交互。,（,2,）,师生,自然和谐的,人机情感,交互技术,四、情感计算在构建和谐人机交互的网络远程教育系统中,必须解决的关键问题,情感鼠标,（,IBM,公司“阿曼顿研究中心”开发,或韩国,BIOPIA,公司研制的）,四、情感计算在构建和谐人机交互的网络远程教育系统中,必须解决的关键问题,通过检测学习者的脉搏（通过红外线侦测）、体温（通过热感应芯片量取）、皮肤流电反应等方面的变化得知学习者的情绪变化。当学习者在虚拟课堂或虚拟实验室的学习与训练过程中出现萎靡不振的情绪时，就会发出提示，并及时启动虚拟课堂或虚拟实验室中的智能系统，在虚拟课堂或虚拟实验环境中插播轻音乐，以及时平复学习者的心情，调整学习者的学习状态。,五、总结与展望,老师端,老师对于自己,老师对于学生,学生端,学生对于自己,学生对于老师,反馈,VR,AR,可穿戴设备,谢谢,