王凱 余發(fā)碧 李敏

摘要：情緒情感能力是人生存與發(fā)展的關(guān)鍵，在課堂教學(xué)中開展情感教學(xué)既是培養(yǎng)學(xué)生情緒情感能力的重要途徑，也是推動課程標準落地的應(yīng)有之義。該研究基于情緒自動識別技術(shù)，結(jié)合教師觀察，構(gòu)建了幫助教師檢驗情感目標達成效果的模型，該模型對于教師而言簡單易行，配合情緒自動識別技術(shù)可以提高教師教學(xué)反思的準確性和全面性，進而促進新課程標準的有效落實。

關(guān)鍵詞：情緒識別；情感目標；檢測模型

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A

本文系全國教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2019年度教育部重點課題“基于情緒識別技術(shù)的學(xué)科情感目標檢測與教學(xué)設(shè)計改進研究”（課題編號：DHA190365）研究成果。

伴隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，許多基礎(chǔ)性工作正逐漸被機器所取代，特別是ChatGPT的出現(xiàn)，人工智能從決策式變?yōu)樯墒?，一些含有一定技術(shù)含量的工作也可能被機器輕松完成，但人工智能的核心還是基于數(shù)據(jù)的理性邏輯，無法從根源上實現(xiàn)與人類情緒情感的交互及共鳴，情感為人類天生所具有，可以預(yù)見，在未來情緒情感能力將是人與人工智能相比的最大優(yōu)勢，相應(yīng)的，如何在教育教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生在未來有競爭力的情緒情感能力，成為教育改革無法忽視的現(xiàn)實課題。

一、問題的提出：教學(xué)中情感目標的虛化

學(xué)生的完整發(fā)展是教育一直追求的目標，從三維目標的提出，到學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的出臺，再到學(xué)科核心素養(yǎng)的確立，情感目標都是其中的關(guān)鍵內(nèi)容和重要維度。聯(lián)合國教科文組織在《反思教育：向“全球共同利益”的理念轉(zhuǎn)變》一書中指出：“在知識學(xué)習(xí)過程中掌握方法，獲取知識，形成能力，培養(yǎng)情感態(tài)度價值觀，這是一個整體”“如果教育的過程、內(nèi)容、方法等不包含價值，教育本身就無教育價值”[1]。情感目標是課程的“意義”目標，它不是虛無或強加的，是教育教學(xué)中的過程性體驗及有目的有計劃地形成的學(xué)生情感狀態(tài)。通過對學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的情緒情感狀態(tài)的觀察，教師也可以掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，進而有針對性地調(diào)整教學(xué)計劃，促進有意義學(xué)習(xí)的發(fā)生。

然而長期以來課堂教學(xué)一直以認知發(fā)展作為內(nèi)在結(jié)構(gòu)，情感目標的教學(xué)設(shè)計與達成檢測一直是一個灰色地帶，帶有很強的隨意性，并逐漸虛化。2001年《基礎(chǔ)教育課程改革綱要（試行）》明確提出了“情感態(tài)度價值觀”作為新課程教學(xué)的“三維目標”之一，然而二十余年過去了，情感目標教學(xué)對于教師來說仍然是個難題。教師會在教案的目標部分列入情感目標，但往往只是單純地列在上面，在實際教學(xué)實施中并未考慮如何實現(xiàn)該目標，也有的教師雖然主觀上希望達成情感目標，但實際上并不清楚如何實現(xiàn)，教學(xué)設(shè)計上還是按照知識教學(xué)的思路進行。之所以存在“重認知，輕情感”的問題，一方面是因為考試作為指揮棒極少涉及到情感態(tài)度價值觀的內(nèi)容，另一方面則歸咎于對情感目標教學(xué)的研究較少。

在新修訂頒布的2022版義務(wù)教育課程標準中，“情感”不再單獨作為一維目標，而是整體融入了核心素養(yǎng)，這就使得教師在實際教學(xué)中更容易忽視素養(yǎng)中的情感成分?？傮w來看，在實際教學(xué)過程中，教師在課堂教學(xué)中對情感目標的重視程度普遍不夠，對情感目標的整體設(shè)計思路不清，情感目標的達成檢測技術(shù)與策略不明，針對情感目標達成的反思與改進基本處于空白狀態(tài)，這些現(xiàn)實問題亟需解決。

二、文獻綜述：情感內(nèi)涵構(gòu)成與識別技術(shù)

（一）情感的內(nèi)涵

情感是人們?nèi)粘Ｉ钪衅毡槭褂玫脑~語，使用中往往可以指代多種含義。我國傳統(tǒng)文化中使用“情”一字往往包含感情、情誼、感受、想法、態(tài)度等多種含義，如“人之常情”中的情兼有情緒、情誼、想法，“一往情深”中的情包含情誼、感受。在英文中，F(xiàn)eeling和Affect均有情感的意思，科林斯英語字典定義情感（Feeling）“就是一種情緒（Emotion）”“你對某件事情的情感是你對它的想法和感受，或你對它的態(tài)度”[2]，韋氏字典對情感（Affect）定義為“一組可觀察到的體驗到的情緒表現(xiàn)：通常伴隨著情緒的面部表情、手勢、姿勢、聲調(diào)等”[3]。美國心理學(xué)會（American Psychological Association，以下簡稱APA）將情感（Affect）定義為“感受或情緒的體驗……通常用積極情感或消極情感來描述，情緒（Emotion）和心境（Mood）都被認為是一種情感狀態(tài)”，APA對情感的另一詞Feelings定義為“一種獨立的可感知經(jīng)驗，是主觀的、評價性的，并且獨立于喚起它們的感覺、思想或圖像”，情感區(qū)別于感覺、知覺的核心特征是其“評價性”，即情感都是基于主體對客觀事物的主觀評價而產(chǎn)生的[4]。

可見，“情感”和“情緒”聯(lián)系密切，情感一詞在使用中有時和情緒同義，同時情感也包含了除情緒外的想法、感受和態(tài)度。情感和情緒的這種難以準確區(qū)分的關(guān)系也體現(xiàn)在教育領(lǐng)域，如我國教育家朱小蔓在其著作《情感教育論綱（第3版）》中使用的“情感”一詞，“它包含著情緒和情感的綜合過程，既有情緒的含義，也有情感的含義”[5]。因此在實際教學(xué)中所指的情感，也包含情緒和情感的雙重含義。

情感和情緒既有所區(qū)別又相互關(guān)聯(lián)，情緒可以看作是情感的情境性、暫時性的表達[6]，因此我們往往可以通過對個體當(dāng)下情緒的觀察以得知其對某事物的具體情感?；诖耍狙芯啃纬蓪W(xué)科情感目標達成檢測的研究思路：把學(xué)科情感目標拆解并在教學(xué)設(shè)計中預(yù)設(shè)相應(yīng)的外顯情緒，以改變傳統(tǒng)的以認知主線為主的教學(xué)設(shè)計，把情感目標從暗線變?yōu)槊骶€，再進行情感目標教學(xué)達成情況與預(yù)設(shè)目標的匹配度研究及歸因分析，分析不一致或者未達成目標的原因。

（二）情感的維度和類別

從情感的表現(xiàn)而言，情感“是由獨特的主觀體驗、外部表現(xiàn)和生理喚醒等三種成分組成”[7]。也可以從效價、動機強度、喚醒程度三個方面對情感進行分析，效價是指情感的積極性或消極性，如悲傷、憤怒為消極情感，高興、滿足為積極情感；動機強度是指情緒或情感激發(fā)行動的強烈程度；喚醒程度可以通過主觀報告或者檢測交感神經(jīng)系統(tǒng)的激活程度而得知[8]。我國學(xué)者將課堂教學(xué)中情感性教學(xué)分為三種[9]：樂情，教學(xué)能促進學(xué)生對課程的喜歡；冶情，教學(xué)能使學(xué)生獲得積極的情感體驗；融情，教學(xué)能使學(xué)生與教師和周圍同學(xué)情感融洽。并根據(jù)內(nèi)化程度不同，在樂情、冶情、融情三個維度上均進行了四層次劃分。

情緒可以分為基本情緒和復(fù)合情緒，“每一種基本情緒都具有獨立的神經(jīng)生理機制、內(nèi)部體驗和外部表現(xiàn)，并具有不同的適應(yīng)功能”[10]，復(fù)合情緒則是由不同的基本情緒組合形成。關(guān)于基本情緒的種類目前尚未達成共識，有心理學(xué)家和人類學(xué)家提出至少包含8種基本情緒，也有研究者提出只有4種基本情緒，目前接受度比較高的觀點是包含6種或7種基本情緒：害怕、驚訝、厭惡、難過、憤怒、高興、輕蔑（7種說）。在心理治療中，情感又被分為五種：完全的情感、限制的情感、遲鈍的情感、貧乏的情感、不穩(wěn)定的情感[11]；我國學(xué)者將人類具有的高級社會性情感分為道德感、理智感和美感[12]。

（三）情感的檢測方法及應(yīng)用

根據(jù)情感和情緒的三個構(gòu)成成分，主觀體驗、外部表現(xiàn)、生理喚醒，情感的檢測方式也可以分為三大類：主觀報告法、外部觀察法、穿戴設(shè)備監(jiān)測法。

主觀報告法是個體報告自己的情緒情感狀態(tài)，通常通過訪談、問卷、量表、句子完成法等方式進行[13]。訪談既包括正式的訪談也包括非正式訪談，如教師在和學(xué)生的偶爾閑談中了解學(xué)生的情緒情感就是一種非正式訪談；問卷法、量表法是研究者經(jīng)常采用的測量方法，該方法操作簡便，結(jié)果清晰，但容易受到個體自身期待或動機的影響，且通常是在事件發(fā)生一段時間后才讓個體通過回憶的方式進行主觀報告，其準確性、完整性會受到一定影響；句子完成法是通過讓個體補充完整特定的句子，繼而研究者通過對個體補寫的句子進行分析解讀而得出個體的情緒情感狀態(tài)，該方法對研究者本人的專業(yè)性要求較高。

穿戴設(shè)備監(jiān)測法主要通過佩戴相應(yīng)的儀器設(shè)備以檢測個體的腦電、皮膚電、心跳等信息，目前也有研究嘗試采用無線信號識別生理喚醒情況，該技術(shù)通過無線信號在接觸一個人身體后回彈，分析其呼吸和心跳信息，從而識別情緒[14]，然而該技術(shù)受到雙重技術(shù)的阻礙，一方面是無線信號對生理狀態(tài)的反應(yīng)準確性和完全性，另一方面是如何根據(jù)生理信號準確分析出個體的情緒情感狀態(tài)。

外部觀察法主要針對情緒情感所展現(xiàn)出的表情，含面部表情、姿態(tài)表情、語調(diào)表情，長期以來主要通過他人的觀察來了解。近年來人工智能技術(shù)的發(fā)展也使得機器識別人類情緒情感成為可能，基于AI的情緒自動識別“是采用非接觸式途徑采集個體語言、面部變化和肢體動作等自然狀態(tài)下的生態(tài)化情緒數(shù)據(jù)，利用機器學(xué)習(xí)或深度學(xué)習(xí)等算法建立情緒預(yù)測模型，從而實現(xiàn)自動化情緒識別”[15]，現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)可以實現(xiàn)對面部表情、語音表情、姿態(tài)表情的自動識別，情緒的自動識別技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于刑偵、銷售、管理等多個領(lǐng)域[16-18]。相比于姿態(tài)表情和語音表情，面部表情的自動識別應(yīng)用最廣，這是由于面部表情本身是表達情緒的最主要的通道，有研究發(fā)現(xiàn)，情緒表達=7%的言詞+38%的語音表情+55%的面部表情[19]，也有研究表明，面部表情相比于姿態(tài)表情更能準確反應(yīng)個體的實際情緒[20]。

在教育領(lǐng)域中，面部表情識別最早應(yīng)用在遠程教育中，用以監(jiān)測學(xué)習(xí)者情感變化，以調(diào)整教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量[21]。如有研究者將表情識別與視線跟蹤相結(jié)合，構(gòu)建了遠程學(xué)習(xí)中的智能教學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型[22]；另有研究者提出了一種學(xué)習(xí)困惑的自動識別方法，使教師對學(xué)習(xí)困惑進行有效檢測并提供干預(yù)[23]；也有研究者通過語音、表情和自我報告相結(jié)合的方式形成了學(xué)習(xí)者情緒可視化儀表盤[24]。但這些研究并沒有關(guān)注課堂中的學(xué)科情感目標的達成。

三、工具研發(fā)：基于情緒識別技術(shù)的學(xué)科情感目標檢測框架構(gòu)建

（一）情感目標教學(xué)問題聚焦

本研究通過對北京市的不同區(qū)不同學(xué)科的教學(xué)設(shè)計進行調(diào)研分析發(fā)現(xiàn)，情感目標設(shè)計中存在如下問題：（1）教學(xué)設(shè)計中缺乏對情感目標的描述或者描述不具體：有的教師在教學(xué)設(shè)計中缺乏對情感類的目標描述，只關(guān)注認知類的目標；還有的教師在教學(xué)設(shè)計中雖然關(guān)注了情感教學(xué)目標，但是對情感目標的描述過于籠統(tǒng)，并不能完全精準地對應(yīng)于“這節(jié)課本身”；（2）情感目標在教學(xué)設(shè)計中思路不清：絕大部分教師不了解學(xué)生情感形成機制，不了解情感目標達成所需要的主要條件，因此表現(xiàn)在教學(xué)設(shè)計上僅僅只是列為目標，但在落實思路上并不清晰，教學(xué)設(shè)計中對情感目標的主脈絡(luò)是以認知為主線的，忽略情感線索；（3）情感目標達成的檢測不足：教師在進行評價時只關(guān)注知識、技能的檢測，通過學(xué)生達成的行為來描述和表達，但對于情感目標，由于存在認知偏差，對此達成檢測嚴重不足，情感目標變?yōu)橛坞x于評價之外的因素；（4）情感目標達成的改進策略缺失：由于對情感目標的不明就里，設(shè)計的無視和評價的游離，致使學(xué)生情感目標達成與否以及存在的問題無法得知，相應(yīng)地，也就缺乏針對問題的改進策略。

（二）開發(fā)“四能四類三層”情感目標分析表

本研究采用質(zhì)性研究方法，對2022年版義務(wù)教育各學(xué)科課標中的“課程目標”、2017年版2022年修訂的普通高中各學(xué)科課標中的“學(xué)科核心素養(yǎng)與課程目標”部分關(guān)于情感目標的表述進行類屬分析，得到新課標中關(guān)于情感目標的描述包含情感能力、情感類型兩大類：

1.情感能力指學(xué)生在情感表達、情感體驗與情緒情感調(diào)控上所具有的能力。具體包括：（1）情感體驗，如“感受和體驗文學(xué)作品的語言、形象和情感之美”；（2）情感表達，如“能運用祖國語言文字表達自己的審美體驗，表達自己的情感、態(tài)度和觀念”；（3）情感調(diào)控，如“學(xué)會調(diào)控自己的情緒，積極應(yīng)對挫折和失敗，保持良好的心態(tài)”。

在實際教學(xué)中，還涉及到對情感的認識和分析，如正確認識友情、分析主人公的情感狀態(tài)變化，因此本研究認為教學(xué)目標中的情感能力包括情感認知、情感體驗、情感表達、情感調(diào)節(jié)；

2.情感類型指學(xué)生所需分析、感受、體驗和表達的具體情感。具體分為如下幾類：（1）道德類，含愛黨愛國、愛社會、愛集體、愛家庭、愛勞動、愛自然、熱愛和平、關(guān)愛他人等；（2）學(xué)習(xí)類，含愛學(xué)科、學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)自信等；（3）審美類，含學(xué)科美、藝術(shù)美、文化美、自然美、社會生活美等；（4）健康類，含熱愛生活、珍愛生命、自尊自信、享受運動等；（5）人際類，含友情、師生情等。

以課程標準為基礎(chǔ)，我們將情感目標分為“四能四類三層”，四能是指四種情感能力，四類三層是指四種情感類型拆解為三個層次，以便為教師提供更加具體、可操作化的情感目標拆解工具，具體為每一類情感下列出具體情感，以及情感對應(yīng)最可能出現(xiàn)的情緒。

（三）建立基于情緒識別技術(shù)的課堂觀察框架

在實際教學(xué)中對學(xué)生的情緒情感狀態(tài)進行監(jiān)測和識別，如若采用主觀報告法，可能受到學(xué)生的期待和動機影響，傾向于往教師期待的方面報告自己的情緒情感狀態(tài)，或某些情緒片段并未引起學(xué)生注意，則無法做出準確的自我報告，也容易受到學(xué)生心理發(fā)展水平影響，低年級學(xué)生可能對一些詞語缺乏準確的理解[25]，或難以準確清晰地識別和表達自己的情緒情感；若采用穿戴設(shè)備法則會影響學(xué)生的自然上課狀態(tài)，老師的實時觀察可以幫助老師及時掌握教學(xué)效果，但無法實現(xiàn)時時刻刻觀察、全覆蓋觀察。因此本研究建立了如圖1所示的基于面部表情自動識別技術(shù)的課堂情感目標檢測模型，該模型通過教室內(nèi)安裝的攝像頭獲取學(xué)生上課時的視頻畫面，進而提取學(xué)生面部表情特征并進行基本情緒識別，最終呈現(xiàn)出整節(jié)課的實時表情結(jié)果報告。

研究表明，人工智能情緒識別準確率可以達到88%，其中對高興的情緒識別準確率可以達到96%，識別準確率最低的憤怒情緒也可以達到76%[26]。然而目前人工智能自動識別的情緒僅限于基本情緒，即害怕、驚訝、厭惡、難過、憤怒、高興、中性，而實際在課堂教學(xué)中，基本情緒僅是學(xué)生表現(xiàn)出的情緒一部分，諸如困惑、沮喪等情緒狀態(tài)也是學(xué)生學(xué)習(xí)過程中常見的情緒，與心理喚醒狀態(tài)密切相關(guān)，而目前的情緒識別技術(shù)卻無法很好地將其與中性情緒區(qū)別開來[27]。為此，本研究將情緒自動識別技術(shù)與傳統(tǒng)的觀察法相結(jié)合，以幫助教師檢驗自己的教學(xué)過程，并改進教學(xué)設(shè)計和教學(xué)技能。

1976年，Ekman和Friesen提出6種基本情緒，并基于6種基本情緒提出面部表情編碼系統(tǒng)（Facial Action Coding System， FACS），該系統(tǒng)成為后來研究者和實踐者進行面部表情自動識別普遍采用的系統(tǒng)，系統(tǒng)可以讓編碼者基于情緒表達的46個動作單元和面部動作進行情緒評估，Ekman和Friesen提供了“面部表情編碼手冊”，手冊共包含9個方面的信息，就算是第一次參與面部表情識別規(guī)則的人員也能使用該手冊進行工作[28]，但FACS系統(tǒng)的使用需要投入大量的時間和精力，工作人員需要反復(fù)不斷地練習(xí)及對每一個表情進行多輪次打分，這一特點恰好是人工智能技術(shù)的優(yōu)勢所在，人工智能識別技術(shù)正是建立在深度學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，相比于傳統(tǒng)手動識別的方法，深度學(xué)習(xí)方法可以自動提取特征并以端到端的方式進行分類[29]。人工智能面部表情識別的核心是模型的訓(xùn)練，一般基于實驗室環(huán)境下和自然環(huán)境下的數(shù)據(jù)集對模型進行反復(fù)訓(xùn)練[30]，實現(xiàn)面部表情自動識別模型的建立和優(yōu)化。整個面部表情識別過程一般包含數(shù)據(jù)收集和處理、面部特征檢測和提取、表情識別（分類）、輸出結(jié)果并評估等步驟[31-33]。具體到教學(xué)場景中，基于人工智能的面部表情識別應(yīng)用框架，主要包括感知層、算法層、數(shù)據(jù)層和應(yīng)用層。

（1）感知層

感知層是整個技術(shù)框架的感知終端，利用終端設(shè)備對課堂教學(xué)過程中產(chǎn)生的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進行采集。通常使用的設(shè)備包括攝像頭（彩色攝像頭，深度攝像頭，紅外攝像頭等），拾音器陣列，智能手表/手環(huán)，心率采集裝置，腦電波采集裝置等。其中后三種設(shè)備在教育場景的普及度較低，本研究采用彩色攝像頭與拾音器搭配的采集方案，以便實現(xiàn)無侵入的數(shù)據(jù)采集，不影響正常教學(xué)流程。

（2）算法層

算法層是技術(shù)框架的核心，主要對感知層采集到的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進行分析，將其轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)化的信息。如針對圖像數(shù)據(jù)進行人員身份識別，動作姿態(tài)檢測，情感計算，以及圖像層面的統(tǒng)計指標分析。針對語音數(shù)據(jù)進行說話活動識別，說話人識別，以及語音指標統(tǒng)計。更進一步通過時間軸的統(tǒng)一可以將語音信息與圖像信息進行關(guān)聯(lián)分析，綜合教學(xué)的場景特點得到語音和圖像信號的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

（3）數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層主要利用機器學(xué)習(xí)、模式識別等技術(shù)對算法層產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進行進一步的處理。預(yù)先標注特定行為后對獲取結(jié)果進行分類識別。對于新的模式可以利用無監(jiān)督算法進行聚類分析，找到不同數(shù)據(jù)的不同模式。例如在無先驗知識的情況下對班級內(nèi)學(xué)生的學(xué)習(xí)模式的聚類，對不同班級或不同老師之間的教學(xué)模式的聚類。

（4）應(yīng)用層

應(yīng)用層是課堂觀察技術(shù)框架的最頂層，是身份特征識別、行為識別和情感計算等智能感知技術(shù)形態(tài)實現(xiàn)的最終功能體現(xiàn)。應(yīng)用層通過接收來自算法層的數(shù)據(jù)處理結(jié)果，面對課堂場景，面對不同對象，提供情緒變化可視化數(shù)據(jù)等，如情感飽滿度、音量與節(jié)奏的授課分析，情感與課堂氛圍的聽眾分析。

四、問題解決：基于學(xué)科情感目標檢測框架的教學(xué)改進

為幫助教師更好地達成一節(jié)課的情感目標，課題組為教師提供了系列工具支架，包括課節(jié)目標描述工具、預(yù)設(shè)環(huán)節(jié)目標拆解工具，其中課節(jié)目標描述由教學(xué)情境、情感能力、情感對象、具體情感四部分組成，通過四部分描述可以幫助教師將情感目標具體化，加強課節(jié)目標對整節(jié)課的引導(dǎo)作用；預(yù)設(shè)環(huán)節(jié)情感目標拆解分為教學(xué)內(nèi)容/模塊、教學(xué)情境、情感能力、具體情感、對應(yīng)情緒，該工具既可以幫助教師提高教學(xué)設(shè)計的科學(xué)性、有效性，也可以提高情緒自動識別結(jié)果與預(yù)設(shè)結(jié)果對比分析的準確率。

以一堂小學(xué)三年級語文課《在牛肚子里旅行》為例，本課中課節(jié)情感目標為：通過對課文內(nèi)容的分析認識友情的內(nèi)涵，在現(xiàn)場表演中體悟青頭和紅頭之間的珍貴友情，在分享友情故事中拓展對友情的認識，進而珍惜友情。根據(jù)教學(xué)設(shè)計，教師預(yù)設(shè)1—10分鐘以著急、高興情緒為主，10—20分鐘以興奮、感動為主，20—30分鐘以感悟為主，30—40分鐘以領(lǐng)悟為主。教學(xué)結(jié)束后，AI情緒分析結(jié)果顯示，整節(jié)課學(xué)生的正面情緒（高興、驚喜）占18%，中性情緒占79%，負面情緒（傷心、生氣、害怕）占3%，其中正面情緒主要為高興，負面情緒主要為生氣。具體如表1所示。

整體而言，這節(jié)課的情感目標教學(xué)效果與預(yù)期存在一定差距，這與教師對情感目標教學(xué)經(jīng)驗不足有關(guān)，特別是關(guān)于學(xué)生情緒發(fā)生的影響因素、情緒的準確命名上存在較為明顯的短板，如教師反思到學(xué)生的情感變化最大的原因不是故事情節(jié)的變化，而是課堂上教師的語言、教學(xué)活動的安排，這與該環(huán)節(jié)本身的設(shè)計有關(guān)，課前引入環(huán)節(jié)，以“談話”導(dǎo)入的方式，未能很好地激發(fā)學(xué)生的情緒情感狀態(tài)，也影響了整節(jié)課的情感基調(diào)，因此建議該環(huán)節(jié)加強情境創(chuàng)設(shè)；又如教師對20—30分鐘、30—40分鐘的情緒情感進行預(yù)設(shè)時，未能將其進一步細化到可明確觀察的情緒層次，感悟感、領(lǐng)悟感本身包含多種情緒成分和過程，如學(xué)生從困惑到驚訝、興奮，可能還會有因為獲得了新知而產(chǎn)生的滿足。這節(jié)課中，教師呈現(xiàn)的配樂、圖片等，對于幫助學(xué)生理解故事內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生預(yù)設(shè)的情緒情感狀態(tài)的作用比較明顯，可見適當(dāng)呈現(xiàn)形式多樣的材料對于實現(xiàn)情感教學(xué)目標是有幫助的。

基于上述分析，我們與授課教師對這節(jié)課的教學(xué)設(shè)計共同進行了改進，包括以視頻故事的方式作為導(dǎo)入；在表演環(huán)節(jié)由原來的兩組學(xué)生（共計4個學(xué)生）上臺表演改為全班同學(xué)兩兩一組同時表演，結(jié)束后請同學(xué)分享感受；提前一天讓學(xué)生準備友情故事，以便在最后的友情故事分享環(huán)節(jié)進行高質(zhì)量的分享；同時，我們還建議教師在上課時，注意充分利用自身語調(diào)、表情、動作等情緒表現(xiàn)來帶動學(xué)生的情緒情感狀態(tài)。在第二次教學(xué)后，教師和研究者通過觀察，都認為學(xué)生的情感目標達成效果好于第一次課堂，AI情緒識別結(jié)果也顯示學(xué)生的中性情感占比下降至50%，正面情緒和負面情緒占比均有所增加，在各環(huán)節(jié)的情緒占比相比第一次課堂更加符合預(yù)設(shè)狀態(tài)。

五、前景展望：情緒自動識別技術(shù)應(yīng)用于情感目標教學(xué)的前景與挑戰(zhàn)

（一）未來發(fā)展與應(yīng)用前景

情緒自動識別技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于管理、醫(yī)療、游戲等多個行業(yè)，目前也有研究與實踐嘗試將該技術(shù)應(yīng)用于學(xué)校教學(xué)，其客觀性、高效性可以為教師和研究者提供較為準確、豐富的支持性數(shù)據(jù)，幫助教師更加客觀、完整地分析課堂中學(xué)生的情緒情感狀態(tài)。對學(xué)生情緒情感狀態(tài)的識別不僅可以用作檢驗情感目標教學(xué)效果，也能為日常教學(xué)中監(jiān)測學(xué)生學(xué)習(xí)動機激發(fā)情況、學(xué)習(xí)卷入度情況、學(xué)習(xí)效果等提供支持[34-36]，目前的研究主要將情緒識別的結(jié)果用于教學(xué)評估，如教學(xué)質(zhì)量的評估[37]、學(xué)習(xí)過程狀態(tài)評估[38]，對于情緒識別數(shù)據(jù)在教學(xué)中的應(yīng)用還可以更加多元，如推動個性化學(xué)習(xí)，目前已有研究嘗試利用情緒自動識別的結(jié)果進行個性化學(xué)習(xí)內(nèi)容的推送[39]，利用情緒自動識別結(jié)果為推動學(xué)生個性化學(xué)習(xí)進程服務(wù)也是未來情緒自動識別應(yīng)用于教學(xué)的重要方式。目前情緒識別技術(shù)主要應(yīng)用在線上教學(xué)過程中，但在日常的線下課堂教學(xué)中的應(yīng)用還存在一定的滯后性，即在教學(xué)過程結(jié)束后才進行結(jié)果分析，教師再根據(jù)結(jié)果反思教學(xué)，改進下一次教學(xué)，這種方式無法讓教師對本堂課進行實時改進，未來還需進一步探討在常規(guī)班級授課環(huán)境下，如何進一步使情緒識別結(jié)果實時反饋給授課教師，讓教師在上課的過程中就可通過實時數(shù)據(jù)了解學(xué)生的情緒情感狀態(tài)，及時調(diào)整教學(xué)安排。

（二）可能的挑戰(zhàn)

情緒自動識別的應(yīng)用一直處于較窄范圍的實驗，其最大的阻礙在于情緒自動識別的范圍有限。一方面，目前對情緒的自動識別還僅限于七種基本情緒，基本情緒只是人類情緒類別中的冰山一角，并不是學(xué)習(xí)情境中發(fā)生頻率最高的情緒類別，且面部表情存在較大的地域文化差異，將情緒的自動識別拓展到更多的復(fù)合情緒還有很長的一段路要走，且涉及心理學(xué)、生理學(xué)、社會學(xué)、信息科技等多個領(lǐng)域。情緒自動識別的發(fā)展首先要突破對情緒的識別范圍，隨著技術(shù)的不斷推進，對情緒識別進行更加細分領(lǐng)域的模型訓(xùn)練成為可能，如分地域、文化的情緒識別。另一方面，目前的情緒識別訓(xùn)練數(shù)據(jù)集都是以清晰正面鏡頭的面部數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，而像教室中采集的普通群像的視頻集數(shù)據(jù)，存在面部信息不全、位置不正、位置變換等情況，使得實際數(shù)據(jù)分析存在較大的困難，如何解決自然群體錄像中的面部特征數(shù)據(jù)的缺失帶來的問題，也是情緒識別技術(shù)常態(tài)化應(yīng)用于常規(guī)課堂教學(xué)所面臨的挑戰(zhàn)。

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作者簡介：

王凱：研究員，博士，主任，研究方向為課程理論與實踐。

余發(fā)碧：助理研究員，碩士，研究方向為課程理論與實踐研究、教材編寫與管理。

李敏：中學(xué)一級，碩士，研究方向為學(xué)習(xí)方式變革、電子教材。

Research on Subject Emotion Goal Achievement Detection and Teaching Improvement Based on Expression Recognition Technology

Wang Kai1， Yu Fabi1，2， Li Min1

（1.Beijing Institute of Educational Sciences， Beijing 100036； 2.Faculty of Education， Beijing Normal University， Beijing 100875）

Abstract： Emotional ability is the key to humans survival and development. Carrying out emotional teaching in classroom teaching is not only an important way to cultivate students emotional ability， but also the due meaning of the implementation of curriculum standards. Based on the emotion automatic identification technology and combined with teachers ‘observation， this study constructs a model to help teachers test the effect of emotional goals. This model is simple and easy for teachers. The automatic emotion recognition technology can promote the implementation of the new curriculum standards， and improve the accuracy and comprehensiveness of teachers teaching reflection.

Keywords： facial expression recognition； affect goals； analyzing model

責(zé)任編輯：李雅瑄