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基于VR与AI结合构建沉浸式语言学习中心的创新与实践

刘辰维 程佳俐 周烨 韩智颖
  
山海经
2024年22期
吉林外国语大学

摘要:顺应全球飞速的科技发展,语言学习正向多元化、沉浸式和智能化转型。本文深入探讨了虚拟现实(VR)、增强现实(AR)和科大讯飞星火等人工智能(AI)技术在国际化语言学习平台构建中的应用。以吉林外国语大学“地球村”项目为例,提出“VR云地球村”解决方案,通过虚拟场景和AI互动,为多语种用户提供更直观生动的跨文化学习体验。本文还分析了项目实施的关键挑战、技术架构及其社会意义,展示了数字技术如何助力国际合作和人才培养;同时,本文探讨了如何通过数字技术为国际合作与人才培养提供支持。

关键词:数字媒体;虚拟现实;增强现实;AI

沉浸式的语言学习环境,基于虚拟现实(VR)、增强现实(AR)和人工智能(AI)技术。结合时下最尖端的数码科技,创造一个深具交互性的学习语言的环境,沉浸其中。这样的环境可以使学习者仿佛置身于目标语言的国度与文化之中,从而在现实的沟通情境中进行语言能力的练习与提升。数字技术的进步给语言教育带来了全新的可能性,希望能为全球语言教育的教育发展提供新的思路和方法。通过VR深度还原语言的真实自然场景,让用户体验目标语言文化和历史背景的“身临其境”;AI技术则提高了学习的互动性和效率,通过语音实时识别,智能对话,反馈学习等功能。在语言学习中结合VR和AI技术,能够让用户的学习体验有很大的提升,学习兴趣也会被激发出来,跨文化的沟通能力也会得到培养。

一、相关技术背景

(一)虚拟现实(VR)、增强现实(AR)与AI大模型

VR技术通过三维建模、图像处理和动作捕捉等手段,创造了一个完全沉浸式的语言交互的虚拟环境。用户还能在虚拟语言环境中探索,体验接近现实的视觉和听觉感受,并且世界各国都在努力将数字化与教育深度融合,为教育数字化转型赋能,我国已经布局了多种教育数字化转型战略,面向区域的智慧教育示范区就是其中之一。[1]VR可以模拟地球村真实的语言环境场景,例如模拟在餐馆中点餐或与当地人交流的对话情境。这种交互不仅增强了语言学习的实用性,为了实现、扩展和持续改进数字化教育学校系统的策略。

AR技术是在现实中叠加虚拟环境的信息,使使用者通过电子装置看到实时文字注释及物体或场景中的语音说明。该技术使语言学习能够与日常生活紧密结合在一起,随处可见。Arechnology则可以增强课堂教学的交互性,帮助学生通过标记单词或词组在真实场景中对语言环境进行直观的认识。在这种学习环境下,语言不再是枯燥乏味的课堂知识,而是实际应用的联系日常生活情境。

为了沉浸式语言学习提供强有力的支持,AI技术特别是自然语言处理领域(NLP).通过如讯飞星火这样的深度学习模型,AI可以做到语音的准确识别和自然语言的认识。在VR和AR环境下,通过平台建设大大提高了学习的交互性和趣味性,使虚拟角色与使用者之间能够自然地进行语音交互,提供即时反馈和个性化建议。

二、VR云地球村的设计与实现

(一)VR场景还原模块

VR场景还原模块通过Unity 3D等开发工具对吉林外国语大学地球村的实体建筑和文化景观进行虚拟化建模。地球村中的各语言村,如中国村、法语村、韩语村等,都在虚拟空间中被一一还原,使用户可以像亲临其境般自由探索和学习。每个虚拟语言村都设计了独特的文化元素,如特色建筑、传统服饰和地标景观,用户可以通过互动了解语言国家的历史和文化背景。此外,系统支持动态场景切换,用户可以自由选择进入不同语言类型,体验各地文化。

(二)AI交互设计

AI交互设计是负责与用户实现智能交互的VR云地球村系统的核心部分之一。该系统集成了讯飞星火等支持用户全方位语音互动的先进人工智能机型。这样的互动不仅可以增强语言学习的实用性,同时也可以帮助用户在口语流利度和自信心方面得到提升,通过调查问卷、平时小测验、期末考式等方式,评判教学改革初获成效。所实施的计算机网络课程教学改革对提升应用型本科院校的教师教学水平和办公效率,提高学生创新实践能力均具有重要的理论与现实意义。[2]

(三)学习跟踪与反馈系统

该系统将通过数据分析,追踪用户的学习时长、词汇量的掌握程度、会话次数以及提供个性化学习方案等指标。相关的强化练习会被推荐给系统,当系统发现用户经常在某个语法点出错时。此外,该系统还支持帮助用户查看学习成果、制定下一步学习计划的在线测试和测评,通过调查问卷、平时小测验、期末考式等方式,评判教学改革初获成效。所实施的计算机网络课程教学改革对提升应用型本科院校的教师教学水平和办公效率,提高学生创新实践能力均具有重要的理论与现实意义。[3]

三、关键技术与实施步骤

(一)Unity 3D构建

项目本身利用Ptgui、PanoramaStudio等全景影像合成工具,将地球村的建筑、景观、室内环境等,拍摄成一幅高解析度的全景图。这些全景影像被整合到Unity3D引擎中,并经过优化处理,以保证流畅地运行在各种装置上。

在Unity3D中开发的虚拟场景除了视觉上的高品质之外,对交互式的多种方式也是支持的。使用者可以在虚拟的语言环境中自由选择,在不同的语言场景中进行探索。比如中国村的虚拟茶文化、服饰,用户可以参观一下,对相关的文化历史知识有所了解。虚拟场景的多元化,帮助用户在学习环境中更好的融入。

(二)实时语音识别与智能翻译

为VR云地球村集成了高性能的讯飞星火等AI语言模型,以实现实时语音交互。具有精确的语音识别能力以及自然语言处理能力,通过大规模的数据训练。使用者可以使用目标语言与系统对话,不但用户的语音内容会实时转译,而且根据上下文提供恰当的翻译与反馈语音。

(三)虚拟角色设计

虚拟角色设计是VR云地球村的一大亮点。系统开发了多种AI虚拟角色,进行与用户可交互设计,讲解人员不仅能够与用户进行形成自然交谈,还能模拟各种真实生活场景中的互动。虚拟角色设计注重细节,每个角色都具有独特的语语言、表情和服饰,以提高互动的真实性与趣味性。

四、系统性能与优化

为了确保VR云地球村在各种设备上的流畅运行,项目团队对系统进行了多轮性能优化。在VR环境中,大量的3D模型和全景图像会占用系统资源,因此研究团队采用了LOD(Level of Detail)技术,根据用户视角动态调整模型的细节级别。此外,为减少语音识别与翻译的延迟,系统采用了边缘计算架构,将部分计算任务分配到用户设备端进行处理。

五、结论与未来展望

本文介绍了基于VR和AI的语言学习平台引入VR云地球村的设计和虚拟构建的语言学习平台。该平台突破了传统的教育局限,利用的是身临其境的虚拟环境和智能交互技术,在虚拟的目标语言国家场景中可以与AI角色对话,增强实际语言应用的同时,还可以提升学习的趣味性。平台为平台用户在多元文化背景下高效掌握语言,培养跨文化沟通能力,为今后国际合作提供支撑,通过AI分析学习轨迹,提供个性化学习计划。该模式在教育数字化发展的同时,为今后的国际合作与交流奠定了基础,也为全球化背景下教育的发展提供了重要的借鉴。

参考文献

[1]Wang D .Innovative Action Research on the Digital Development of Education in China: A Case Study of Smart Education Demonstration Zone[J].International Journal of Mathematics and Systems Science,2024,7(9):

[2]刘传兵,左丽.AI在职业教育实训场景下的创新应用[J].大众文艺,2024,(19):156-158.

[3]刘俊霞,卞琛.AI赋能的应用型本科计算机网络课程教学改革与实践探索[J].高教学刊,2024,10(32):148-151.

基金项目:本文系2024年度国家级创新创业训练“VR 创“云”地球村—构建沉浸式语言中心”的研究成果)(编号:202410964055)

作者简介:刘辰维、程佳俐、周烨,均为吉林外国语大学人工智能学院数字媒体技术2023级本科生。韩智颖,通讯作者,吉林外国语大学人工智能学院副教授。

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