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国 外

语虚拟现实技术在英语演讲中的实训原理

分析

李 颖 杭州师范大学

摘 要： 虚拟现实技术所创建的外语教学环境提供了形象化、沉浸式的体验。基于其在

视觉和感知方面的优势和教学的需求，它具有模拟真实场景、整合资源、增加

信息的类别与数量等价值。本文探讨了虚拟现实技术在英语演讲实训中的应用

价值，它可以在语音识别、情绪体验、心理应激、感知和非言语表征等方面为

学习者创设高度仿真体验，并有效地提高实践型语言知识技能。

主题词：虚拟现实技术；英语演讲；实训

中图分类号∶H319 文献标识码:A 文章编号:1672-9382(2018)06-0073-06

作 者 简 介 ： 李

颖 ， 杭 州 师 范 大

学 外 国 语 学 院 教

授。 研究方向：

应 用 语 言 学 、 教

育 语 言 学 、 超 学

科研究。E-mail：acs.cam@gmail.com。

信息载体的发展与变化对教学媒介产生了

重大影响，外语教学在很大程度上依然体现为

听说读写译的综合运用能力，但内容、形式、

方法和组织等都发生了较大变化，从“面授+纸质教材”发展为“面授、纸质教材、线上、

数字化资源”中各元素的任意组合。随着虚拟

现实技术的出现，其形象化和沉浸式体验的优

势逐渐在教学领域发挥作用。基于虚拟现实技

术的教育教学模式，即V-learning模式，也开

始在教学领域小试锋芒。

11 引言

1973年，Myron Krurger提出“Virtual Reality”概念；1989年，VPL公司创始人正式

提出了“Virtual Reality”并被认可和使用。虚

拟现实（Virtual Reality，VR）技术利用计算机

生成一种模拟环境，是一种可以创建和体验虚

拟世界的计算机仿真系统，是一种多源信息融

合的交互式三维动态视景和实体行为的系统。

用户沉浸到该环境中，通过视觉、听觉和触觉

等感知与虚拟世界中的物体进行仿真交互① 。

VR技术为教学引入了信息化和智能化的

基因，在教育领域主要是在技术操作类教学案

例上较受欢迎。美国市场研究公司IDTechEx发

布的研究报告（2017）预测，到2027年，虚

拟现实技术市场规模将达到370亿美元，其中

教育行业将成为新的增长点。中国信息通信研

究院发布的《虚拟（增强）现实白皮书2017》

数据显示，美国政府设立了有关虚拟现实的研究

项目，开展了中小学教育的试点示范。欧盟在

20世纪80年代开始对虚拟现实提供资助，在其

2014年发布的《地平线2020》计划中，涉及虚

拟现实的资助金额达到数千万欧元。日本政府在

2007年、2014年先后发布了2025年技术发展

规划的《创新25战略》以及《科学技术创新综

合战略2014——为了创造未来的创新之桥》。

2018年6月我国教育部《关于加快建设

高水平本科教育 全面提高人才培养能力的意

见（征求意见稿）》（简称“新时代高教40条”）特别提到重塑教育教学形态（第24条）

和大力推进慕课和虚拟仿真实验室建设（第25条），推动虚拟现实等现代技术在教学和管理

中的应用。

DOI:10.13564/j.cnki.issn.1672-9382.2018.06.011

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22 VR在外语教学中的早期应用

VR旨在再造人类的感官体验，

Second Life（第二人生）属于较

有 知 名 度 的 虚 拟 世 界 ， 一 些 著 名

高 校 尝 试 在 这 个 平 台 上 建 立 虚 拟

校 园 进 行 教 学 ， 例 如 ： 哈 佛 大 学

法学院 ②、香港理工大学酒店与旅

游管理学院③、爱丁堡大学远程教

育硕士课程④等。

在 外 语 教 学 方 面 ， 已 有 欧

盟VILL@GE（Vir tua l Language Learning Through Edutainment Ac t i v i t i e s）项目（马冲宇、陈坚

林，2013），语言专家和技术人员

租用Second Life平台开发了一个虚

拟外语学习环境，以任务和交际的

形式促进语言实训。邵楠希、王珏

（2017）介绍了基于虚拟情境的俄

语教学模式。Frias et al.（2011）

借用Second L i fe供留学生学习葡

萄牙语，这些留学生都是参加欧盟

ERASMUS计划⑤赴葡萄牙留学的海

外学生。他们按照学生来到葡萄牙

后的学习与生活设计了虚拟场景，

学生们就在这些场景里用葡萄牙语

进行交流，好奇心、探索力和创造

性很好地激发了内在动机。

Gardner et a l.（2011）在英

国Essex大学使用VR为英语学习创

造真实的社会文化场景。在他们的

SIMiLLE（System for an Immersive and Mixed Rea l i t y Language Lea r n ing）项目中，VR使用的目

的是为有志于在英国高校继续深造

的海外学生提供丰富的英语学习体

验。他们创设了虚拟的Essex校园

以及作为生活区域的一个村镇，两

个 场 景 中 包 括 火 车 站 、 邮 局 、 餐

厅、银行、商店、旅行社和报告大

厅等。在这些场景中，海外学习者

都有可选角色，例如售票窗口工作

人员等。任务型的设计使参与者在

听说读写方面都得到练习，同时有

机会用英语进行意义协商。在他们

的 研 究 结 果 中 ， 学 习 者 普 遍 认 同

SIMiLLE的可实践性、可接受性和

真实性，认为这些训练与他们未来

的英语使用场景很接近，为将来真

实的交流互动做好了准备。海外学

习 者 关 于 英 语 学 习 的 评 价 包 括 ：

（1）S I M i L L E帮助学习者多方面

了解英国文化；（2）任务设计符

合 他 们 将 来 在 英 国 居 住 学 习 的 需

求；（3）虚拟环境模拟了不同的

真实场所；（4）虚拟替身可能会

让内向的学习者更乐于人际交流。

33 英语演讲的VR实训

演讲不同于日常交谈，构思更

加严谨、语言更加正式，演讲者需

要根据演讲的场合、听众、目的等

做出相应调整。此外，演讲须根据

听众和空间的规模调整音量、措辞

和 方 式 ； 须 严 格 遵 守 时 间 限 制 。

因 此 ， 获 得 并 积 累 演 讲 经 验 就 非

常重要。

VR技术极大地延伸了学习与实

训的空间，在英语演讲实训中的主

要用途包括：

（1）场景体验。创设真实情境

是外语教学设计的一项重要内容，

而 虚 拟 技 术 是 创 设 情 境 的 有 效 工

具。VR特别适合需要有特定语境配

合而产生意义的语言学习，或是实

现一般无法获得的场景。例如演讲

中带有观众与评委的现场感是一般

实训中无法实现的场景。

（2）补充信息。VR有利于整

合资源，增加信息的类别与数量，

例如在演讲中创设相关的模态信息

和干扰信息，增加干扰性的认知负

荷，让学习者预知场景，提高现场

应变能力。

顾 曰 国 （ 2 0 0 7 ） 介 绍 了

Anderson（2000）对学习的定义，

指出，学习者在学习时形成行为潜

势，存贮在记忆中，当真正运用到

时才是实际行为，成为能让自己或

者别人观察到的行为。技术的发展

为仿真语境提供了便利条件，V R教学是一种多感官互动，学习者不

只是外在的观众，而是视听经历中

的参与者与创造者。就英语演讲而

言，VR技术不仅可以提供图像、声

音，更是直接将实训者放置到仿真

的演讲环境中，系统基于学习者形

成“输入—计算—输出”的循环，

相当于对真正运用时的实际行为进

行预演。

3.1 语音识别与评测

语音合成和语音识别技术是实

现人机语音通信的两项关键技术。

语言学习者的语音识别和普通的语

音识别用途不同，指标也不同。目

前，人工智能在语义识别方面的技

术还有待完善，但Geoffrey Hinton提出的计算机深度学习已经在语音

识别上取得很大成功，在开放式识

别方面已经能做到：句子翻译、情

景问答、看图说话、口述作文、故

事复述等。语音识别能通过6个基

本维度（语音、语调、重读、流利

度 、 完 整 度 、 韵 律 度 ） 对 英 语 单

词、句子和段落进行评测，因此，

在语音匹配方面可以为实训者带来

很好的体验。

一方面，英语演讲对发音准确

度和吐字清晰度有较高要求，练习

中及时发现发音不够准确的单词，

须反复练习直至准确无误。基于语

音识别技术的发音评测、检错、识

别混淆音和识别错误规则等功能有

助于演讲者在语言表现力方面不断

比对完善。

另一方面，VR场景展示优秀演

讲者的英语演讲供观摩，配合演讲

稿可以让学习者在自己的演讲中演

练，临摹现场发挥，根据演讲的场

合、演讲者的声音特点、现场需要

的氛围选择合适的语速及韵律，使

演讲更加准确、清晰、生动。

3.2 情绪体验

VR技术不仅呈现了类似于普通

现实的视觉信号，还提供了视觉认

知、视觉想象和视觉隐喻等资源。

VR电影《失明笔记》（Notes on Blindness: Into Darkness）让体验

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语

者以第一人称的视角进入失明者的

世界，在摘去VR头盔的一刹那，体

验者对“假如给我三天光明”有了

难以抑制的渴望。

不同环境会对人造成不同的情

绪感受，陈筝等（2017）介绍了德

国Real Corp会议上的两项研究，

通过采集实景环境行走中行人的皮

电反应，分析实际环境对在其中行

走的人造成的压力和紧张程度。采

用皮电反应、眼动轨迹热点分析等

技术能反映环境压力刺激源。众多

心理学实验都采用“公共演讲”来

模拟社交焦虑情境（刘宏艳、胡治

国，2013）。针对社交焦虑人群，

心理学者们（Amir et al.，2009；

Klumpp & Amir，2010；De Voogd et al.，2014；赵鑫等，2014）研究

了注意偏向训练范式，可以有效改

善个体的情绪。训练时可以引导他

们在演讲任务时将注视点转移到远

离具有威胁性的信息，改变情绪加

工过程，降低焦虑水平。

陌 生 环 境 易 引 起 心 理 反 应 ，

对多数人来说，紧张怯场源于对未

知 事 物 或 结 果 的 忧 虑 。 演 讲 赛 候

场 时 ， 演 讲 者 一 边 看 着 前 一 位 选

手 的 表 现 ， 一 边 在 比 较 自 己 与 对

手的差距，心神不定。面对台下黑

压压的观众和正襟危坐的评委，有

些选手就会产生焦虑和紧张，表现

为脸红、心跳加速、出汗、不停喝

水、来回走动、不停整理服饰或头

发等。演讲时面对权威人物（如评

委）的眼神和言语交流，紧张情绪

尤为明显。

认 知 心 理 学 中 的 具 身 认 知

（Embodied Cognit ion）认为，

在学习过程中认知主体的身体属性

也是认知活动的重要因素，并且，

学习者会在物理动作和抽象概念之

间形成一种隐式的关联（叶浩生，

2010）。相比单纯以视听方式表示

的知识，具身化的知识能获得更加

牢固的建构效果（陈向东、乔辰，

2014）。也就是说，认知过程并非

抽象的符号加工，而是个体与物理

世界（环境）互动的体验过程。因

此，一旦熟悉了环境和场景，不安

与胆怯的情绪就会减少。在演讲练

习者主观努力下，周围环境不仅不

会成为具有威胁性的元素，反而可

以成为可以利用的社会化信息，例

如，在演讲内容中可以加入对现场

的环境评价，把自信与细心的自我

形象传递给观众及评委。

3.3 心理应激及训练

在演讲中，心理学上比较关注

应激，当心理应激发生时，有些人

会出现“大脑一片空白”，有些人

则“胸有成竹、急中生智”。在演

讲比赛现场，选手接受的信息是繁

杂的，属于“视觉噪声”，对于演

讲者来说，这些非常态且无法预测

的氛围都是压力来源，还有倒计时

产生的紧迫感，都会影响其演讲的

呈现质量。

齐铭铭等（2014）采用E R P（事件相关电位技术）探讨心理性

应激发生时大脑神经活动的时程变

化。行为数据结果发现：有时间压

力下，被试的反应时更短。脑电数

据发现：有压力组做题比较容易诱

发更大的N1峰值、更长的P2潜伏

期和更大的P300波幅。N1成分是

刺激出现后150-200 m s内诱发的

一个负偏向脑电成分，反映了知觉

负载及注意资源的占用率（Luck，

2005）；P2成分的潜伏期代表了

早期信息加工过程中对刺激捕获与

知觉分析所需要的时间（Burden et al.，2009；Houston & Stanford，

2001），潜伏期越长，意味着信息

的加工效率越低。P300是一种在刺

激出现后300ms以后出现的正波，

是一个经典的多源性脑电成分，主

要在注意、记忆、情绪、决策和结

果评价等研究领域，其峰值大小说

明 了 信 息 加 工 后 期 阶 段 的 认 知 资

源分配（Bradley，2006；Patel & Azzam，2005）。

因此，在心理应激情境下（如

时间压力及评价性威胁），大脑的

“一片空白”导致注意的集中变得

困难，在此期间大脑对刺激的知觉

分析及注意资源的捕获也变得较为

困难，此时对刺激的识别和加工就

更为困难。也就是说，延长了注意

分配所需要的时间，降低了对刺激

进行加工分析的效率。

演讲需要培养敏锐的时间感，

既靠常识，也靠经验。根据上述指

标，借助VR英语演讲实训中采集的

数据，能针对性地锻炼演讲者在现

场压力下充分发挥其言语能力，把

握严格的时间和节奏，减少应激情

境对临场发挥的影响。

3.4 感知及训练

学 习 者 对 环 境 的 反 应 及 感

知对行为产生重要影响，F r a s e r（1986，1994，1998）曾对课堂环

境做过较多研究。

演 讲 环 境 对 于 演 讲 者 是 很 大

的考验，现场的物理因素会形成干

扰，如光线、噪音、人影走动会直

接影响听众接受信息，也会影响演

讲者的发挥。当演讲现场有观众接

电话、起身、交头接耳时，或当舞

台中央的追光忽然亮起时，演讲者

都 会 有 一 个 时 间 段 受 到 影 响 。 同

时，对现场声音空间印象的评价指

标（陈炯尧，2013）也是演讲者

需要熟悉的，如：对声源方向的判

断（方向感）、距声源远近的判断

（亲切感）、声源宽广度（apparent source width，ASW）及声音包被感

（lateral envelopment，LEV）等。

以 英 语 演 讲 赛 的 适 应 性 训 练

为例，在设定的虚拟空间中，感知

取决于场景、人物和活动的各种关

系。在V R演讲场景中，通过“操

控”赛场出现各种干扰因素时，可

以非常清晰地跟踪到演讲者在不同

干扰条件下的表现。进而通过训练

减少被影响的时长以及情绪波动，

将全部的认知资源投入到某一刻选

定的任务上。

在普通无干扰模式中，根据虚

拟的物体、空间和人物，演讲者有序

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安排自己的演讲内容、语言呈现和非语言行为

配合，例如演讲基调、话语方式、眼神与手势

等；在轻度干扰模式中，演讲者熟悉现场的各

种动态及背景音，学会灵活使用言语或肢体动

作，如发声方式、音量、音高、语速、停顿、

抑扬顿挫等来契合现场。

在严重干扰模式中，演讲者的各种感官将

处于超认知负荷状态。从认知心理学的视角来

看，认知过程是主动寻找信息、接收信息、存

储信息，然后在一定的认知结构中进行信息加

工的过程（Lakoff & Johnson，1999），信息

加工系统主要包括：感觉记忆、工作记忆（短

时记忆）和长时记忆。认知负荷是指人在信

息加工过程中所需的心理资源总量，Swel ler（1988）认为，人的认知资源是有限的，主要

是工作记忆容量有限，而任何学习及问题解决

都要消耗认知资源，就会产生认知负荷。

按照认知负荷的分类，内在认知负荷中

的一部分来源于学习者先前的学习经验，那

么就演讲而言，在实训时有意识地让演讲者

同时解决多种问题，尝试各种相关活动，熟

悉场景，熟练技巧，应用语言，学会应对干

扰性的冗余信息，在正式比赛中就可以少占

用有限的认知资源，将更多的认知资源用于

现场主题和语言表现。

3.5 肢体语言的语用训练

美国心理学家Albert Mehrabian（1971）

提出，当人们表达对某人的态度时，有三种

元素在信息传递中起作用：词汇占7%，语

调占 38%，肢体语言占55%。在神经心理

学中，S p e r r y（1970）发现有大脑专门化

（hemispheric disconnect）的现象，即，以

“言语机能”与“非言语机能”的专职理论

（cerebral specialization theory）来区分。

身体的姿势是思维的物质化载体。McNei l l & Duncan（2000）从“即时思维假说（thinking for speaking）”的视角来评价姿势和语言：

说话人在将语言表现出来时，通过对思维进行

组织，使信息内容与语言形式相融合，语言和

姿势形成外在和具身认知的组合。

Graziano & Gullberg（2013）的实验发

现，在成人的第二语言交流中，语言不流畅时

手势动作显著增加。其结论认为，在语言交流

困难时，一方面，说话人尝试用手势来表达意

义，此时的手势有所指，具有语义作用；另一

方面，有些手势并非为语义服务，而是由于语

言不流畅随之发生沟通困难，手势起到语用作

用。其他研究者（Alibali et al.，2014；张恒

超，2018）也认为在紧急情境中，手势可以连

接急于表达的断续的抽象概念。

VR技术不仅可以实现现有教育技术的声

音、图像、颜色、动画等听觉和视觉形式的模

态，还能实现身体位移、动作、场景变换等虚

拟模态。触觉感知手套和力反馈设备让交互的

沉浸感提升一个层次，可以在虚拟场景中实现

肢体动作的交互。这些模态被作为和语言一样

的符号系统，通过不同的分工共同体现意义。

在演讲过程中，身姿、手势、表情、目光

等配合语言传递信息，同时作用于听众的视觉

和听觉，例如，熟练的手势能增强演讲的影响

力。这些非言语元素拓展了信息传输渠道，补

充和强化了言语的信息，有效提升语言的表现

力和感染力。

3.6 眼神关注与注意训练

在演讲中，眼神的关注点表明了演讲者的

自信程度和交流的意愿，面对不同规模的演讲

场合，眼神交流的形式有所不同。为了将感染力

达到最大化，演讲者需要在恰当的语境中调整视

线，一方面，环视可以让在座的每一位观众都感

觉到演讲者的重视；另一方面，在特殊的节点

需要注视特定的方位，例如评委提问时不能受

到周边环境的干扰，须注视评委的方向。

利用VR技术可以让演讲选手进行视觉搜

索任务和注意训练。根据注意偏向训练原理，

Heeren et al.（2012）尝试对57名大学生进行注

意偏向训练，他们在即兴演讲任务中的表现提升。

同时，VR技术可以为演讲实训提供分析，面部

表情、视觉注意和注意力不足等类似数据可以通

过运动传感器、摄像机和其他跟踪设备捕获。

眼动跟踪技术被用于客观科学地记录被试

者的眼球注视点和眼球运动。在演讲中，以注

视点热区图的方式呈现数据可以观察演讲者的

注视点分布，在有限时间内对各个角度的注视

次数和时长；也可以由此掌握初学者与熟练演

讲者的注视区域密度区别。

在需要速读速答的演讲环节，眼动跟踪

技术可以观测到选手对屏幕提示的关注时间、

回视和产出有效答案之间的关联，可以帮助定

位选手的“问题区域”，即，最影响输出答案

的部分。有些选手本身的语言能力较强，但在

速读速答等环节的适应能力影响了其发挥，此

时，VR场景中的训练就能为其创设适应性训

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国 外

语

练，最终充分展示其语言能力。

44 结语

多媒体、图形学、人机交互技术、脑科学的

发展给虚拟世界的到来铺平道路。随着大数据、

教育神经科学、人工智能、虚拟仿真等技术与教

育的跨界融合，遵循问题导向与需求导向，推动

外语界采用新的教学途径和研究方法。在各种计

算机辅助外语学习的技术中，VR是目前最具体

验感的，其形态丰富，学习者与语境无比贴近。

在英语演讲实训中，从VR技术的原理与实训目

标来分析，VR不仅提供了场景体验，且传递了

新的学习理念和模式。视觉、视频、虚拟动觉

不仅能带来逼真的呈现效果，也能让学习者直接

进入场景体验，学习与交流方式都发生了改变。

VR技术与外语教学有很多可以融合的方

面，但并非每一项外语学习活动都能利用好VR的优势，其应用要注重考察真实需求，并与教学

研究相结合，与实践创新相结合，让学习者在接

近真实的实训场景中培养创新思维和语言应用综

合能力；进而，从硬件到内容，从渠道到生态，

进一步挖掘教学内容、学习与VR技术及资源之间

可以建立的联结，创设VR外语实训生态圈。

注释

① 摘自《易观智库：中国沉浸式虚拟现实设备

专题研究报告2015》，http://www.useit.com.

cn/thread-9741-1-1.html

② http://slurl.com/secondlife/Berkman/69/54/24

③ http://slurl.com/secondlife/Pllyusotel/114/158/26

④ http://slurl.com/secondlife/Vue/205/53/30

⑤ h t tp://www.erasmusprogramme.com/the_

erasmus.php，该计划旨在提升欧盟高校

学生的学术流动性。

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An Analysis of the Principle of Applying

Virtual Reality to the Professional Training

in English Public Speeches

Abstract: Virtual reali ty techniques offer visualized and immersive experience, thus creat ing an ideal environment for foreign language teaching and learning. Owing to its advantages in visual and perceptive knowledge, and in response to pedagogic needs, virtual reali ty techniques are valuable in creating seemingly real situations, integrating resources, and increasing categories and quantities of information. This research explores the practical value of virtual reality for the professional training in English public speeches. It will help the speakers with the technology of automatic speech recognition, and give rise to highly simulated experiences in emotion experience, psychological stress, perception and non-verbal representation. Furthermore, such techniques will effectively improve learners’ practical language knowledge and skills.Keywords: virtual reality techniques; English public speeches; professional training