李 敏

(太原大學(xué)外語(yǔ)師范學(xué)院現(xiàn)代信息技術(shù)系，山西太原 030012)

體育舞蹈是計(jì)算機(jī)專業(yè)必修課，這門課的難度較大，但是教學(xué)中的問(wèn)題并不僅僅在于其難度，關(guān)鍵是實(shí)驗(yàn)環(huán)境和教師的現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)非常缺乏，而且在有限的教學(xué)過(guò)程中，課程也無(wú)法引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)邏輯思考、創(chuàng)新思維及問(wèn)題解決的教學(xué)方法［1］。

研究者在長(zhǎng)期的信息技術(shù)教育過(guò)程中深刻地體會(huì)到，信息科技不僅對(duì)教師而言是教學(xué)的利器，對(duì)學(xué)生而言更是輔助學(xué)習(xí)的有效工具。因此本研究利用Kinect體感技術(shù)開發(fā)可視化教學(xué)軟件，設(shè)計(jì)一套適用于大學(xué)階段學(xué)習(xí)體育舞蹈的交互式教學(xué)，在課程教學(xué)規(guī)劃運(yùn)用系統(tǒng)化教學(xué)設(shè)計(jì)，進(jìn)而分析、設(shè)計(jì)及開發(fā)互動(dòng)教學(xué)，課程通過(guò)問(wèn)題式學(xué)習(xí)的教學(xué)方式，提高學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生對(duì)問(wèn)題解決有更深一層的認(rèn)識(shí)與體會(huì)。實(shí)施成果可知學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力增強(qiáng)、創(chuàng)意無(wú)限，不僅在學(xué)習(xí)體育舞蹈時(shí)的表現(xiàn)更好，對(duì)信息技術(shù)領(lǐng)域科目學(xué)習(xí)內(nèi)容的掌握也有極大促進(jìn)［2］。

1 文獻(xiàn)探討

1.1 體育舞蹈

舞蹈產(chǎn)生于人類的生活，勞動(dòng)和情感，是一種人體文化。它隨著人類的社會(huì)演變和文化進(jìn)程而發(fā)展。體育舞蹈的發(fā)展經(jīng)歷了原始舞蹈—公眾舞蹈—民間舞蹈—宮廷舞蹈—社交舞蹈—新舊國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)交際舞等發(fā)展階段，它是男女二人或多人在舞曲的伴奏下，以優(yōu)美的藝術(shù)舞姿為表現(xiàn)形式的一項(xiàng)運(yùn)動(dòng);是人體形態(tài)美，個(gè)性美的最直接表現(xiàn)形式。在美的熏陶和享受中，塑造形象，抒發(fā)情感，陶冶情操，展示高雅氣質(zhì)和風(fēng)度。

通過(guò)體育舞蹈專項(xiàng)課的教學(xué)，可以培養(yǎng)學(xué)生正確的審美觀和思想道德品質(zhì)、陶冶情操、鍛煉身體、促進(jìn)學(xué)生身心健康成長(zhǎng)。還可以使學(xué)生基本了解和掌握體育舞蹈基本理論知識(shí)和基本技術(shù)，以及競(jìng)賽組織裁判工作能力。體育舞蹈還可以增加學(xué)生社交知識(shí)技能，增進(jìn)學(xué)生對(duì)體育、音樂(lè)、舞蹈、藝術(shù)的感知認(rèn)識(shí)和興趣，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，協(xié)同其它方面的教育，把學(xué)生培養(yǎng)成為德智體美全面發(fā)展的高級(jí)人才。

1.2 Kinect

Kinect原為微軟操作體感技術(shù)。使用者無(wú)需觸摸舞蹈控制器，通過(guò)手勢(shì)、操作和語(yǔ)音指令就能執(zhí)行指令，讓舞蹈與娛樂(lè)更加有趣。Kinect原本都只應(yīng)用舞蹈與娛樂(lè)，但微軟在2011年推出官方kinect平臺(tái)，讓開發(fā)設(shè)計(jì)人員可以用官方的SDK驅(qū)動(dòng)程序來(lái)進(jìn)行相關(guān)應(yīng)用的開發(fā)，至此Kinect大量的運(yùn)用于醫(yī)學(xué)、商業(yè)購(gòu)物及教育等［3］。

Kinect主要是通過(guò)提取到的視頻信息來(lái)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)數(shù)據(jù)。而骨骼追蹤的技術(shù)是由Microsoft所自行開發(fā)，判斷骨骼位置的方法主要是按照提取到的人體深度視頻來(lái)判斷骨骼節(jié)點(diǎn)的相對(duì)位置。而在確認(rèn)人體骨骼坐標(biāo)位置時(shí)，Kinect與實(shí)際計(jì)算機(jī)所對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)是不一樣的，其計(jì)算機(jī)從左上開始算(0，0，0)坐標(biāo)，往右X坐標(biāo)遞增，相對(duì)地往下Y坐標(biāo)遞增，而Kinect是以本身的體感裝置所對(duì)應(yīng)的方向?yàn)榛鶞?zhǔn)。往左X坐標(biāo)遞增，往上Y坐標(biāo)遞增如圖1所示，都與計(jì)算機(jī)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)評(píng)估不同，所以在提取骨骼信息后想呈現(xiàn)所對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)必須再通過(guò)程序處理的方式來(lái)轉(zhuǎn)換坐標(biāo)數(shù)據(jù)。該骨骼子系統(tǒng)可同時(shí)檢測(cè)到2個(gè)人體節(jié)點(diǎn)信息，包含頭部、軀干、四肢以及手指等都是追蹤的范圍，通過(guò)這些節(jié)點(diǎn)可以用來(lái)加以研究及應(yīng)用，使其應(yīng)用可以達(dá)成體感性交互式的操作［4］。

圖1 Kinect工作原理

2 教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)設(shè)計(jì)流程為:分析、設(shè)計(jì)、開發(fā)以及評(píng)價(jià)。分析步驟針對(duì)教學(xué)需求、學(xué)生、內(nèi)容、數(shù)據(jù)分析;設(shè)計(jì)步驟按照第一階段分析的結(jié)果在教學(xué)策略、課程、用戶接口與互動(dòng)方面進(jìn)行設(shè)計(jì);開發(fā)步驟的重點(diǎn)在于教學(xué)的開發(fā)與制作;評(píng)價(jià)的部分則是邀請(qǐng)專家以及使用者，對(duì)于教學(xué)進(jìn)行評(píng)價(jià)。綜上所述，本研究的教學(xué)設(shè)計(jì)模式如圖2所示。

圖2 本研究教學(xué)設(shè)計(jì)模式

2.1 分析階段

需求分析的目的在于本研究進(jìn)行設(shè)計(jì)、開發(fā)的前，根據(jù)文獻(xiàn)探討、國(guó)內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)體育舞蹈課程和討論本研究的研究對(duì)象，了解相關(guān)課程的需求。本研究的學(xué)情分析主要進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，對(duì)象為試驗(yàn)班級(jí)的356位學(xué)生，總計(jì)發(fā)放356份問(wèn)卷，根據(jù)問(wèn)卷統(tǒng)計(jì)及分析結(jié)果得知，大部份的學(xué)生對(duì)于體育舞蹈的相關(guān)內(nèi)容有一定了解。教學(xué)分析的主要目的在于檢視本課程內(nèi)容的焦點(diǎn)，并確定本研究的課程目標(biāo)及課程內(nèi)容。根據(jù)需求分析、學(xué)生分析、教學(xué)分析，選擇出適當(dāng)?shù)拿襟w呈現(xiàn)的方式。

2.2 設(shè)計(jì)階段

教學(xué)設(shè)計(jì)及教材設(shè)計(jì)，按照教學(xué)分析所歸納的主題與課程內(nèi)容，采用任務(wù)問(wèn)題解決教學(xué)策略設(shè)計(jì)，讓學(xué)生應(yīng)用問(wèn)題解決的模式，配合體育舞蹈及kinect體感技術(shù)的體感互動(dòng)，來(lái)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生在體育舞蹈的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證的過(guò)程中，學(xué)習(xí)與運(yùn)用到原本不易理解的數(shù)學(xué)概念，課程內(nèi)容主題按文獻(xiàn)探討及參考相關(guān)書籍和網(wǎng)絡(luò)相關(guān)資源進(jìn)行整理［5］。

2.3 開發(fā)階段

開發(fā)階段主要分為開發(fā)進(jìn)度、教學(xué)制作、習(xí)題制作三部分，研究參考了國(guó)內(nèi)外相關(guān)教學(xué)平臺(tái)之后，選擇以網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)軟件、圖像處理軟件及影音編輯軟件等作為教學(xué)開發(fā)的工具。

2.4 評(píng)價(jià)階段

教學(xué)制作與開發(fā)的過(guò)程中必須不斷收集相關(guān)數(shù)據(jù)以持續(xù)評(píng)價(jià)教學(xué)內(nèi)容、架構(gòu)等是否符合教學(xué)需要。本研究按照教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)設(shè)計(jì)及用戶接口設(shè)計(jì)三個(gè)面進(jìn)行評(píng)價(jià)。調(diào)查分兩階段進(jìn)行，第一階段實(shí)施專家評(píng)價(jià)，修改教學(xué)不合宜的內(nèi)容與教學(xué)規(guī)劃，第二階段以學(xué)生和教師為對(duì)象進(jìn)行評(píng)價(jià)工作，以實(shí)際了解教學(xué)設(shè)計(jì)與開發(fā)的優(yōu)缺點(diǎn)，作為教學(xué)改進(jìn)的基礎(chǔ)。

3 教學(xué)開發(fā)

本章節(jié)內(nèi)容以研究方法中的課程設(shè)計(jì)規(guī)劃為基礎(chǔ)，進(jìn)行體育舞蹈及Kinect體感技術(shù)互動(dòng)教學(xué)課程設(shè)計(jì)開發(fā)，整體以網(wǎng)頁(yè)方式呈現(xiàn)。本課程以大學(xué)學(xué)生為主要研究對(duì)象，利用問(wèn)題解決教學(xué)法輔助教學(xué)。

3.1 教學(xué)系統(tǒng)架構(gòu)

教學(xué)系統(tǒng)主要以網(wǎng)頁(yè)形式呈現(xiàn)，學(xué)習(xí)內(nèi)容采用統(tǒng)一的設(shè)計(jì)用戶接口及制作規(guī)格，這將有助于使用者熟悉用戶接口的操作，用戶接口設(shè)計(jì)及架構(gòu)如圖3所示，學(xué)習(xí)者將通過(guò)電腦等終端設(shè)備觀察舞蹈老師的操作，既有在線演示，也有離線教材，學(xué)習(xí)教材包含，舞蹈任務(wù)、舞蹈學(xué)堂、舞蹈范例觀摩、舞蹈操作庫(kù)等等。

圖3 用戶接口設(shè)計(jì)及架構(gòu)圖

3.2 人機(jī)互動(dòng)部分

系統(tǒng)構(gòu)建首先需要解決Kinect的開發(fā)環(huán)境，本系統(tǒng)所開發(fā)工具必須構(gòu)建在可視化及Java開發(fā)環(huán)境下。人機(jī)互動(dòng)系統(tǒng)與用戶接口系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)方法是以Socket進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)傳輸，并通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)地址進(jìn)行聯(lián)網(wǎng);人機(jī)互動(dòng)系統(tǒng)主要以筆記型計(jì)算機(jī)平臺(tái)為主，并通過(guò)Kinect的骨骼檢測(cè)結(jié)果傳輸信息到用戶接口系統(tǒng)進(jìn)行傳輸信息的操作，系統(tǒng)可通過(guò)用戶接口回傳的坐標(biāo)信息實(shí)時(shí)顯示方位坐標(biāo)位置圖在本系統(tǒng)中來(lái)實(shí)時(shí)追蹤其用戶接口系統(tǒng)的位置;而用戶接口系統(tǒng)主要于用戶接口平臺(tái)上進(jìn)行信息傳送與接受，并通過(guò)無(wú)線控制芯片進(jìn)行傳輸聯(lián)網(wǎng)。此系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸過(guò)程是通過(guò)人機(jī)互動(dòng)系統(tǒng)的要求可以傳送至用戶接口系統(tǒng)并通過(guò)系統(tǒng)接收到的信息給予無(wú)線傳輸中的服務(wù)器端進(jìn)行控制。

系統(tǒng)的主要功能是結(jié)合Kinect體感裝置與移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行人機(jī)互動(dòng)的主要操控系統(tǒng)，而人機(jī)互動(dòng)系統(tǒng)同時(shí)會(huì)接收到用戶接口所回傳的坐標(biāo)信息實(shí)時(shí)控制移動(dòng)設(shè)備所在的位置。人機(jī)互動(dòng)系統(tǒng)主要以Kinect來(lái)進(jìn)行身體操作的解析并以網(wǎng)絡(luò)傳輸封包的方式來(lái)傳送信息給用戶接口，系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行移動(dòng)設(shè)備的控制，而為了避免使用者的姿勢(shì)相近而導(dǎo)致沖突的情況產(chǎn)生，姿勢(shì)的擺動(dòng)都以基礎(chǔ)操作分類。由于系統(tǒng)主要搭配舞蹈搜索主題的方式與使用者互動(dòng)來(lái)達(dá)到系統(tǒng)的教學(xué)性，本系統(tǒng)使用了數(shù)據(jù)庫(kù)的方式紀(jì)錄使用者在舞蹈學(xué)習(xí)過(guò)程中所花費(fèi)的時(shí)間并把使用者信息存入數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行分析。系統(tǒng)為了方便使用者紀(jì)錄信息，在開始進(jìn)行舞蹈前會(huì)以人機(jī)互動(dòng)系統(tǒng)裝置中的鏡頭來(lái)進(jìn)行身份確認(rèn)，通過(guò)人臉身分的確認(rèn)方法可以讓使用者不必再填寫繁瑣數(shù)據(jù)。

4 結(jié)論

信息技術(shù)輔助教育的目標(biāo)應(yīng)該是在有限的教學(xué)課程內(nèi)容中，讓學(xué)生學(xué)會(huì)知識(shí)與技能，進(jìn)而使學(xué)生主動(dòng)運(yùn)用信息技術(shù)提高學(xué)習(xí)效果。根據(jù)使用者滿意度評(píng)估的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，有89%的學(xué)生表示系統(tǒng)對(duì)掌握體育舞蹈的細(xì)節(jié)，領(lǐng)悟舞蹈的內(nèi)涵有幫助，因而更喜歡上體育舞蹈，課程。系統(tǒng)的視覺性操作方式，可降低學(xué)生學(xué)習(xí)的難度，結(jié)合Kinect互動(dòng)體感與問(wèn)題導(dǎo)向教學(xué)，能提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，更能有效幫助學(xué)生運(yùn)用更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度學(xué)習(xí)體育舞蹈。未來(lái)，本系統(tǒng)還嘗試結(jié)合其它學(xué)科，實(shí)施融入式學(xué)習(xí)，加強(qiáng)學(xué)習(xí)效果。這樣不僅能實(shí)現(xiàn)各學(xué)習(xí)領(lǐng)域內(nèi)容的學(xué)習(xí)目標(biāo)，更能培養(yǎng)創(chuàng)新思維及問(wèn)題解決的能力，實(shí)現(xiàn)雙贏的效果，這也是信息教育未來(lái)的趨勢(shì)。

［1］羅元，謝彧，張毅.基于Kinect傳感器的智能輪椅手勢(shì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.機(jī)器人，2012(1):24－28.

［2］黃康泉，陳壁金，鄭博，等.Kinect在視頻會(huì)議系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.廣西大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2011(S1):34 －38.

［3］金燁.Kinect:微軟新生［J］.中國(guó)經(jīng)濟(jì)和信息化，2011(7):67－71.

［4］王康.基于Kinect的體感交互式電子白板初探［J］.中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2012(6):29－34.

［5］林填鋒，楊潔霞.基于Kinect的人體識(shí)別技術(shù)的一些改進(jìn)［J］.電腦知識(shí)與技術(shù)，2012(21):12 －16.