楊萍 史貝貝 姚宇翔

摘 要：為探索體感技術(shù)與教育教學(xué)深度融合在學(xué)習(xí)體驗重塑中的作用，挖掘融合過程中相關(guān)理論、扮演角色與潛在價值，首先介紹體感技術(shù)內(nèi)涵與類別，然后通過文獻(xiàn)研究法探討體感技術(shù)在不同教育環(huán)節(jié)中的應(yīng)用，最后借助案例研究法剖析體感技術(shù)在教育中扮演的角色與潛在價值。研究發(fā)現(xiàn)，體感技術(shù)與教育教學(xué)深度融合的核心理論是游戲理論，其主要扮演教或?qū)W的環(huán)境、教具與學(xué)具、教或?qū)W的內(nèi)容3類角色，其潛在價值主要是促進(jìn)學(xué)生動覺學(xué)習(xí)、推動學(xué)生同步協(xié)作學(xué)習(xí)、實現(xiàn)游戲化學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：體感技術(shù);教育應(yīng)用;學(xué)習(xí)交互;學(xué)習(xí)體驗;游戲理論;動覺學(xué)習(xí)

DOI：10. 11907/rjdk. 182887 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-7800（2019）009-0211-06

Deep Integration of Motion Sensing Technology and Education：

Reshape the Learning Experience

YANG Ping1，SHI Bei-bei1，YAO Yu-xiang2，WANG Yun-wu1

（1. School of Wisdom Education， Jiangsu Normal University， Xuzhou 221116，China;

2. Information Center， Suzhou Industrial Park， NO.2 senior school， Suzhou 215121，China）

Abstract： In order to explore the deep integration of motion sensing technology and education and teaching to reshape the learning experience and explore the relevant theories， roles， potential values in the integration， this paper firstly introduces the definition and categories of motion sensing technology. Then it explores the application status of motion sensing technology in different fields of education through the literature analysis. Finally， the paper analyzes the roles and potential values of somatosensory technology in education through case study. The study finds that the core theory of the deep integration of somatosensory technology and education teaching lies in game theory. The main roles are the environment of teaching or learning， the tools of teaching and learning， contents of teaching or learning. The potential values are mainly to promote students' kinesthetic learning and synchronous collaborative learning and realize gamification learning.

Key Words： motion sensing technology; education application; learning interaction; learning experience; game theory; kinesthetic learning

0 引言

地平線報告包含高等教育與基礎(chǔ)教育兩種版本，其以“預(yù)測引領(lǐng)”為指導(dǎo)理念，經(jīng)歷了長期定性研究，報告的目的是闡述可能對基礎(chǔ)教育和高等教育教與學(xué)、研究與創(chuàng)作產(chǎn)生重大影響的新興技術(shù)[1]。本文綜合2010-2017年的報告發(fā)現(xiàn)，自然用戶界面（2次）、基于手勢的計算（3次）、虛擬現(xiàn)實（虛擬和遠(yuǎn)程實驗室）（3次）、可穿戴技術(shù)（4次）、增強現(xiàn)實（4次）、人工智能（機器人）（4次）、創(chuàng)客空間（5次）、基于游戲的學(xué)習(xí)（游戲與游戲化學(xué)習(xí)）（8次）等技術(shù)術(shù)語頻頻出現(xiàn)，從中折射出人機自然交互技術(shù)對教育發(fā)展的重大作用。被稱作“第三次人機交互革命原點”的體感技術(shù)更是不容小覷[2]，給教育注入了新的生機。

1 體感技術(shù)內(nèi)涵與分類

1.1 體感技術(shù)內(nèi)涵

體感技術(shù)（motion sensing）又稱體態(tài)感知技術(shù)、動作感應(yīng)控制技術(shù)、體感交互技術(shù)[3]，是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的一個重要分支，主要指機器通過運動追蹤、運動捕捉、手勢識別、面部表情識別、語音識別等一系列技術(shù)精準(zhǔn)捕獲、識別、解析人的體態(tài)動作（軀體動作、聲音、眼球轉(zhuǎn)動等）[4]，并在機器端作出反饋，從而實現(xiàn)人機交互，此時，人的身體類似于一個控制器[2]。因此，體感技術(shù)是人機交互技術(shù)的新形態(tài)[4]。

1.2 體感技術(shù)分類

體感技術(shù)按照其體感方式與實現(xiàn)原理的不同，主要分為3類（見表1[5]）：慣性感測、光學(xué)感測、慣性和光學(xué)聯(lián)合感測，其適用情景與具體價值各不相同[3]。鑒于專利保護(hù)，不同商家選取不同的技術(shù)。目前，大多數(shù)體感設(shè)備采用聯(lián)合感測。

2 體感技術(shù)與教學(xué)的深度融合

2.1 體感技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

由于關(guān)于體感技術(shù)應(yīng)用于教育的文獻(xiàn)于2010年才開始出現(xiàn)，本文CNKI檢索時間為2017年10月9日，因此檢索年度范圍為2010-2017年，并以篇名含有或關(guān)鍵詞為“體感”進(jìn)行期刊文獻(xiàn)檢索，共600篇。手動剔除與“體感技術(shù)應(yīng)用于教育”不相關(guān)的文章，2010-2017年篇數(shù)分別為2、2、11、18、22、44、55、26（2017年不完整），總計180篇。顯然，近3年關(guān)于“體感技術(shù)應(yīng)用于教育”方面的研究與過去5年相比有顯著提升，并且應(yīng)用領(lǐng)域、范圍也在逐漸擴(kuò)展。除去12篇綜述類文章，對剩下168篇進(jìn)行細(xì)致分析，按照常見教育領(lǐng)域劃分方法進(jìn)行應(yīng)用現(xiàn)狀梳理，結(jié)果如下：

（1）學(xué)前教育，共4篇。相關(guān)案例大多根據(jù)學(xué)齡前兒童學(xué)習(xí)特點、認(rèn)知規(guī)律、性格特點等，開發(fā)基于體感技術(shù)的教育游戲、幼兒認(rèn)知系統(tǒng)、多媒體電子書，增強兒童沉浸感與游戲感，幫助幼兒進(jìn)行認(rèn)知訓(xùn)練與智力開發(fā)。比如斯里蘭卡信息技術(shù)學(xué)院的老師基于Leap Motion開發(fā)了一款教育游戲，該游戲可以幫助孩子區(qū)分不同的顏色、形狀、阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母等;在兒童多元智能教育課程中，基于Kinect開發(fā)幼兒認(rèn)知系統(tǒng)，讓孩子沉浸在模擬環(huán)境與虛擬現(xiàn)實中進(jìn)行認(rèn)知訓(xùn)練，并借助故事情節(jié)讓孩子進(jìn)行角色扮演。

（2）基礎(chǔ)教育，共34篇。主要是將體感技術(shù)應(yīng)用于中小學(xué)課程（物理、體育、天文、地理、幾何、化學(xué)、科學(xué)、英語、歷史），如表2[3]所示。有少量研究與創(chuàng)客教育融合，如孩子可利用體感控制器和3D打印技術(shù)，通過開源語言在空氣中進(jìn)行3D手繪創(chuàng)作;教師可以將體感技術(shù)引入到虛擬機器人組裝系統(tǒng)中，提升孩子對機器人組裝的興趣，培養(yǎng)其實體組裝動手能力;還有基于體感技術(shù)制作的教學(xué)輔助工具，如基于Kinect的體感式交互電子白板、無線體感輸入設(shè)備、體感互動設(shè)備、虛擬操作實驗系統(tǒng)、虛擬鼠標(biāo)等。

（3）高等教育，共43篇。與基礎(chǔ)教育類似，大多數(shù)案例將體感技術(shù)應(yīng)用到各專業(yè)具體課程中，通常在航海、航空、化學(xué)、物理、建筑、計算機、軟件工程、醫(yī)學(xué)、護(hù)理學(xué)、英語、舞蹈、農(nóng)業(yè)、采礦工程、機械制造、汽車、體育、新聞傳播等相關(guān)專業(yè)應(yīng)用較多，如表3所示;另外，還有一些體感類教學(xué)輔助工具，比如可用于林學(xué)、動物學(xué)等專業(yè)的VR體感飛行器、人體動作識別系統(tǒng)、全息投影、隔空多點觸摸設(shè)備、電子音樂操作臺等。除了在教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，還有應(yīng)用涉及圖書館與心理健康方面。圖書館內(nèi)可通過體感控制改進(jìn)聯(lián)機公共檢索目錄展示效果、提升圖書自動分類歸檔能力[6]，利用人臉和體型識別實現(xiàn)讀者進(jìn)出、書籍快速借還功能，借助語音交互技術(shù)與館員和管理系統(tǒng)進(jìn)行交互;心理健康教育可引入體感式虛擬宣泄系統(tǒng)，實現(xiàn)運動追蹤、虛擬交互和檔案管理。

（4）職業(yè)教育，共11篇。主要將體感技術(shù)融入于職業(yè)技能培訓(xùn)，通過開發(fā)培訓(xùn)系統(tǒng)、平臺和技術(shù)，讓學(xué)習(xí)者在虛擬情境中進(jìn)行安全、仿真性學(xué)習(xí)與操作。如表4所示，相關(guān)職業(yè)培訓(xùn)主要包括飛行培訓(xùn)、舞蹈培訓(xùn)、汽車發(fā)動機裝配訓(xùn)練、電力安全培訓(xùn)、消防訓(xùn)練、京劇訓(xùn)練、軍事訓(xùn)練。

（5）特殊教育與老年教育，共20篇。主要針對不同的特殊人群（盲人、聾啞人、肢體殘缺人、自閉癥兒童、智障兒童等）及老年人康復(fù)訓(xùn)練和教學(xué)，利用體感技術(shù)設(shè)計相應(yīng)的體感設(shè)備、體感游戲，或?qū)⑵渑c教學(xué)系統(tǒng)、訓(xùn)練過程相結(jié)合。比如盲人群體可以佩戴盲人體感手環(huán)，其不僅具有智能手環(huán)的一般性功能，更配有觸屏屏幕，可利用盲文觸點獲取信息，還可借助視覺障礙導(dǎo)航輔助系統(tǒng)實現(xiàn)導(dǎo)航功能，還可遠(yuǎn)距離精準(zhǔn)預(yù)判;對于聾啞人群體，可以在手語教學(xué)中通過基于體感技術(shù)的手語教學(xué)平臺進(jìn)行手語錄入和識別[7];肢體健全的聾啞人可借助基于體感的靜態(tài)手語與口語互譯軟件和不懂手語的人進(jìn)行簡單交流;肢體殘缺的聾啞人可以運用類似于眼動儀的體感設(shè)備，利用眼部軌跡活動的方向、距離、時間等因素操控虛擬鍵盤，進(jìn)行漢字拼寫，再通過語音播放或翻譯成手語實現(xiàn)正常交流;對于肢體殘缺人群，可借助體感接近式傳感器，通過監(jiān)測頭部和臉部肌肉運動，替代鼠標(biāo)控制電子設(shè)備控制輪椅運動;對于自閉癥兒童，通常針對該類兒童的特點與學(xué)習(xí)需求設(shè)計體感游戲，對其進(jìn)行干預(yù)，目的是提高其感覺統(tǒng)合能力、數(shù)理能力、日常生活能力、社交能力，比如在感覺統(tǒng)合訓(xùn)練中多采用動作類游戲，并且還要對本體覺、前庭覺、觸覺3方面的訓(xùn)練區(qū)分對待[8]。在數(shù)理能力訓(xùn)練中多采用模擬經(jīng)營類游戲，在日常生活能力訓(xùn)練中多采用休閑益智類游戲，在社交能力訓(xùn)練中多采用角色扮演類游戲。同時，還可以在體感游戲中引進(jìn)虛擬強化物（表演、微笑、鼓掌等），提高兒童興趣。另外，還可利用康復(fù)游戲訓(xùn)練系統(tǒng)V1.0，該系統(tǒng)包含5類康復(fù)游戲，可分別訓(xùn)練兒童認(rèn)知能力、上肢能力、下肢能力、娛樂能力、空間知覺與一般認(rèn)知能力;對于智障兒童，也可采取體感游戲?qū)ζ浣涣髂芰?、日常行為能力進(jìn)行干預(yù)，還可利用音樂體感活動治愈其情感障礙;對于老年人群，基本上也是利用體感游戲進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，比如體感康復(fù)游戲系統(tǒng)包含伸展、力量、平衡、精細(xì)、腦力5大訓(xùn)練模式，但是模式的選擇應(yīng)與醫(yī)師建議相結(jié)合，具體游戲涉及球類運動、記憶匹配、太極等。

（6）科普與人文教育，共33篇。主要將體感技術(shù)與虛擬場景融合，利用體感設(shè)備在虛擬場景中進(jìn)行交互，進(jìn)行自然科普類與人文藝術(shù)類知識展示與傳播，展示模式包括沉浸式主題劇場展示、操作型和體驗型互動展示，以促進(jìn)全民教育發(fā)展。首先，將體感技術(shù)運用到不同科普場所的方式各異，比如氣象科普館通過利用面部表情在體感游戲中實現(xiàn)氣象變化，天文館可在體感模擬月球行走展項中重現(xiàn)月球地表結(jié)構(gòu)及形狀;其次，開發(fā)基于體感技術(shù)與虛擬現(xiàn)實的虛擬展示系統(tǒng)，展示內(nèi)容包含科技和人文藝術(shù)，讓參與者無需佩戴硬件設(shè)備便可與虛擬環(huán)境交互，系統(tǒng)中加入全景體感瀏覽、多媒體資料體感瀏覽、體感交互問答，森林景觀漫游、工藝設(shè)計漫游、水工業(yè)遺產(chǎn)漫游、校園漫游、服飾展示、苗侗民居建筑展示、敦煌莫高窟漫游等多種要素;最后，在書法、音樂、舞蹈、戲劇等藝術(shù)教育上，常見做法是搭建虛擬系統(tǒng)，學(xué)習(xí)者可通過模擬動作、手勢、力度實現(xiàn)虛擬表演，系統(tǒng)可自動識別動作是否符合規(guī)范。

（7）體育教育，共23篇。主要指非學(xué)校體育教育，包括家庭體育、社區(qū)體育、大眾體育、軍隊體育、競技體育、體育產(chǎn)業(yè)等。通過體感游戲或搭建基于體感的虛擬運動場景，目前已涉及乒乓球、拳擊、射擊、游泳等40多種項目，同時增添動漫與音效，可幫助運動員進(jìn)行技能訓(xùn)練，也可促進(jìn)大眾主動強身健體，即兼顧教育性與娛樂性。在家庭體育中常將體感設(shè)備與TV、PC、Ipad、手機等終端相連實現(xiàn)親子體感互動游戲，老人、小朋友等均可參與;社區(qū)體育則可將基于體感的健身訓(xùn)練指導(dǎo)系統(tǒng)與社區(qū)健康云服務(wù)平臺對接，實現(xiàn)科學(xué)健身;在受眾范圍更大的大眾體育中，利用基于Kinect和Unity3D的大眾健身游泳系統(tǒng)，也可利用基于體感技術(shù)和云計算高爾夫運動訓(xùn)練平臺，實現(xiàn)實際姿勢與標(biāo)準(zhǔn)對比;軍事體育則將體感與虛擬現(xiàn)實結(jié)合，制作3D模型視頻輔助教學(xué)，通過運動跟蹤進(jìn)行數(shù)字評判;競技體育多借助虛擬系統(tǒng)與體感游戲，如沙袋擊打仿真系統(tǒng)、虛擬射擊影院系統(tǒng)、自行車虛擬綜合訓(xùn)練系統(tǒng)、武術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)、可穿戴式體感信息測試系統(tǒng)等，系統(tǒng)設(shè)計有訓(xùn)練模塊、測試考核模塊、人體捕捉模塊等，可實時監(jiān)測運動員生命體征及做功情況。

2.2 體感技術(shù)與教育融合核心理論——游戲理論

從直觀上看，體感技術(shù)和教育融合的方式主要借助于體感游戲，皮亞杰最早提出針對兒童的游戲理論（游戲認(rèn)知發(fā)展階段理論）。游戲的本質(zhì)在于體驗。維果斯基也曾認(rèn)為玩耍是一種強有力的學(xué)習(xí)方式，通過該方式，學(xué)生可以發(fā)展新技能、參與新的社交環(huán)境、擔(dān)任新的社會角色。游戲與學(xué)生在學(xué)校中學(xué)習(xí)的一般方式截然不同。因為游戲會讓學(xué)生積極地體驗，深刻地思考，最終讓學(xué)生成為知識生產(chǎn)者，這對于學(xué)習(xí)至關(guān)重要，但在學(xué)校學(xué)生通常只是被動地接受信息;同時，游戲中的場景大都比學(xué)校場景生動，因此借助體感游戲可以提高學(xué)生能力與技能。比如搭建虛擬環(huán)境可讓學(xué)生安全地練習(xí)技能，避免真實世界的潛在危險;有特殊需求的群體（如自閉癥兒童）可以練習(xí)社交技巧，降低可能的社交失敗帶來的負(fù)面影響。因此，游戲中虛擬世界的作用強大，可以開發(fā)情境理解，進(jìn)行有效的社會實踐。

體感游戲可以作為教師教學(xué)方法創(chuàng)新的工具。MacFarland提出了3種基于游戲的學(xué)習(xí)辨別方式：①學(xué)習(xí)是通過游戲內(nèi)容刺激實現(xiàn)的;②知識是通過游戲內(nèi)容獲得的;③技能因玩游戲而提升[9]。游戲本身不能單獨教授任何東西，需要教師尋找一種創(chuàng)造性方法將游戲的虛擬世界融入到學(xué)習(xí)活動中去[10]。因此，對游戲內(nèi)容的選取至關(guān)重要，其往往取決于教師對游戲在教育中應(yīng)用的理解與創(chuàng)造。

3 體感技術(shù)在教育融合中的典型案例

通過對應(yīng)用現(xiàn)狀的分析，可以發(fā)現(xiàn)體感技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用方式雖然多樣，但其扮演的角色最終可歸納為3種：教或?qū)W的環(huán)境、教具與學(xué)具、教或?qū)W的內(nèi)容，有時會承擔(dān)多個角色。體感技術(shù)在學(xué)前教育的應(yīng)用有所欠缺，但隨著國家對學(xué)前教育給予越來越多的關(guān)注，且體感游戲?qū)τ谟變弘A段的發(fā)展必不可少，因此，體感技術(shù)在學(xué)前教育領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。下文分別借助3個學(xué)前教育典型案例，闡述體感技術(shù)與實際教學(xué)的融合方式。

3.1 《HEYHA安全課》——教或?qū)W的環(huán)境

一切活動的發(fā)生須借助于特定環(huán)境，教與學(xué)也是如此?；隗w感技術(shù)的教學(xué)環(huán)境可為學(xué)習(xí)者提供更逼真、具有沉浸感和增強現(xiàn)實功能的空間，提高學(xué)習(xí)興趣。另外，由于環(huán)境限制，有些教學(xué)內(nèi)容無法在課堂中展開，需借助體感技術(shù)在虛擬環(huán)境中進(jìn)行，使學(xué)習(xí)者成為環(huán)境的中心，促使其全身心地、安全地進(jìn)行操作、解決問題。本部分分析對象為一個利用體感技術(shù)搭建教與學(xué)環(huán)境的案例——《HEYHA安全課》課程（見圖1）[11-12]。該課程分為兩種版本：課堂版和家庭版。課程內(nèi)容為一系列體感安全教育，目的是樹立幼兒安全意識，培養(yǎng)幼兒安全行為習(xí)慣與自我保護(hù)能力。因家中是兒童意外傷害最常發(fā)生的地點，所以補充家庭版課程。課程內(nèi)容來自與幼兒生活息息相關(guān)的各個方面，目前包含有《如何安全過馬路》、《一起去滑冰》、《小心井蓋》和《快來刷刷牙》4個內(nèi)容。后期將陸續(xù)推出《有電》、《這個不能吃》、《走！游泳去》等課程內(nèi)容，并且結(jié)合幼兒園安全教育推出防震、防火等更貼近幼兒生活的內(nèi)容。

具體步驟如下：首先，游戲開始部分以朗朗上口的兒歌形式，將知識點展現(xiàn)給幼兒;然后，幼兒通過具體的體感運動游戲?qū)⒅R點加以鞏固，即每個體感游戲均呈現(xiàn)出相應(yīng)的虛擬界面，使幼兒通過簡單的肢體動作實現(xiàn)在虛擬環(huán)境中過馬路、滑冰、刷牙等行為，在游戲的同時了解與掌握安全知識內(nèi)容。

該課程體感游戲為幼兒提供了貼近具體學(xué)習(xí)內(nèi)容的虛擬場景，為幼兒搭建了一個體驗知識點的平臺，且游戲場景、角色采用受幼兒歡迎的卡通造型，可吸引幼兒主動、積極學(xué)習(xí)，掌握相關(guān)安全知識點。

3.2 “N-show體感學(xué)習(xí)機”——教具與學(xué)具

教與學(xué)的過程中有時需要一些輔助性工具，同時用戶不希望工具帶有復(fù)雜的技術(shù)操作。體感技術(shù)的應(yīng)用則可讓用戶對技術(shù)的抗拒意識降到最低，增加其沉浸感，進(jìn)而專注于學(xué)習(xí)內(nèi)容本身[13]。本部分分析對象為一個基于體感技術(shù)的教具與學(xué)具案例——“N-show體感學(xué)習(xí)機”（見圖2）[14-15]，由廣州新節(jié)奏智能科技股份有限公司針對3-12歲生性好動的兒童研制而成，以體驗式學(xué)習(xí)理論、情景學(xué)習(xí)理論和自身認(rèn)知理論為基礎(chǔ)，融入“寓教于樂”的教育理念，最初是為了輔助家長對子女進(jìn)行安全教育及好奇心培養(yǎng)，之后拓展到幼兒園課堂教學(xué)。目前，N-show體感學(xué)習(xí)機課程內(nèi)容主要包含《自然認(rèn)知》、《邏輯思維》、《人際交往》等9大類體感教育課程，涵蓋安全、科學(xué)、社交、語言等多個領(lǐng)域，其核心覆蓋基于兒童素質(zhì)教育的多個層面。根據(jù)不同年齡及知識接受度，分為初級、中級、高級3個階段，并按照不同年齡段兒童心理及行為習(xí)慣，進(jìn)行針對性策劃。該學(xué)習(xí)機最佳操作距離是2m～4m，對兒童視力影響極小。每個課程教案均十分詳盡，包括多領(lǐng)域主題活動設(shè)置、合理的活動目標(biāo)設(shè)定、獨特的體感操作說明與建議、豐富的提干拓展及詳細(xì)的教學(xué)步驟。

具體步驟如下：①借助故事、謎語、觀察、游戲等方式激發(fā)幼兒的學(xué)習(xí)興趣，完成N-show體感課程活動的引入環(huán)節(jié);②課程活動主體環(huán)節(jié)是結(jié)合體感互動、繪本閱讀、討論、觀察等方式幫助幼兒進(jìn)行探索、學(xué)習(xí)、認(rèn)知;③教師總結(jié)環(huán)節(jié)是教師歸納、總結(jié)幼兒活動表現(xiàn)、活動知識點，鞏固幼兒認(rèn)知。除此之外，還需注重活動延伸拓展環(huán)節(jié)，使活動與幼兒生活有機聯(lián)系，延伸教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)一步深化幼兒認(rèn)知，并充分利用活動中的體感課件，開展區(qū)角活動或課后特色活動，輔助實現(xiàn)主題活動教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成。

本案例中的體感學(xué)習(xí)機是教師的輔助性教具、學(xué)生學(xué)習(xí)的小助手。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，并沒有過多地關(guān)注學(xué)習(xí)機，更多的是投入到課程內(nèi)容學(xué)習(xí)與課程活動互動中。教師在整合體感課程時，因N-show體感課程附有體感操作說明與建議，教師無需進(jìn)行繁瑣的技術(shù)操作。

3.3 “神筆畫畫”——教或?qū)W的內(nèi)容

體感游戲本身也可作為教學(xué)或?qū)W習(xí)的內(nèi)容。許多以教學(xué)或?qū)W習(xí)目標(biāo)為主開發(fā)的游戲直接包含了與課程標(biāo)準(zhǔn)緊密相連的學(xué)習(xí)者需學(xué)習(xí)和掌握的內(nèi)容。同時，體感游戲可為學(xué)習(xí)者提供一個非常逼真的場景，使學(xué)生擺脫書本枯燥的文字，走進(jìn)虛擬場景開展更真實的活動、游戲、技能訓(xùn)練[13]。本部分分析對象為體感游戲中涵蓋教與學(xué)內(nèi)容的案例——“神筆畫畫”游戲（見圖3）[16]。它是深圳市睿云科技發(fā)展有限公司針對3-12歲幼兒、兒童自主開發(fā)的基于體感技術(shù)與虛擬現(xiàn)實的大型墻面互動投影游戲。目前該游戲包含3種主題：海洋奇夢、森林奇夢、奇幻世界，兒童在每個主題中均可自由創(chuàng)作。以“海洋奇夢”主題為例，具體步驟如下：①兒童自己設(shè)計并為海洋、海底植物和水生動物涂色;②給小動物們進(jìn)行配音，并可團(tuán)隊合作配音編排一段海底小故事;③二維的圖畫通過系統(tǒng)在大屏幕上瞬間“活”起來，體驗者通過輕拍墻面，即可探索不同角色的個性，比如小丑魚會眨著眼睛與人互動，章魚哥會調(diào)皮地噴出墨汁等。

本案例的體感游戲以美術(shù)教學(xué)目標(biāo)為設(shè)計依據(jù)，但通過兒童自主或團(tuán)隊配音編排小故事，可進(jìn)一步鍛煉其語言表達(dá)能力、拓展團(tuán)隊合作能力、培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)造能力。

4 體感技術(shù)在教育融合中的潛在價值

（1）促進(jìn)學(xué)生動覺學(xué)習(xí)。體感技術(shù)使學(xué)生借助肢體動作、手勢、面目表情等與學(xué)習(xí)體驗進(jìn)行交互，促進(jìn)學(xué)生動覺學(xué)習(xí)。皮亞杰提出感覺運動系統(tǒng)是認(rèn)知發(fā)展的重要組成部分和內(nèi)驅(qū)力。而體感技術(shù)讓學(xué)生在肢體動作的交互過程中更直觀地進(jìn)行學(xué)習(xí)，且學(xué)生對于學(xué)習(xí)內(nèi)容的思考與理解也可借助肢體動作生動地表現(xiàn)出來。研究表明：記憶聯(lián)系的追蹤頻率、強度與記憶聯(lián)系成正比。因此，全身反應(yīng)法結(jié)合動作記憶對兒童來說，成功率最高。同時，非語言溝通（如手勢和體態(tài)）是學(xué)齡前兒童幾何思維發(fā)展的重要因素。比如，通過在體感游戲中使用虛擬教具，幼兒有可能通過調(diào)整自己的語言及非語言行為建立對基本幾何操作的理解[17]。

（2）推動學(xué)生同步協(xié)作學(xué)習(xí)。計算機支持的協(xié)作學(xué)習(xí)（CSCL）一直備受關(guān)注，學(xué)術(shù)界不但成立了CSCL研究共同體，還創(chuàng)設(shè)了與它同名的定期國際會議（每年舉辦兩次）。CSCL研究共同體認(rèn)為協(xié)作是促進(jìn)學(xué)習(xí)的首選方式，計算機技術(shù)可支持協(xié)作學(xué)習(xí)[17]，并強調(diào)同步協(xié)作的重要性。近年來，體感技術(shù)正在為同步協(xié)作學(xué)習(xí)提供全新機遇。通過體感技術(shù)可創(chuàng)設(shè)在線虛擬協(xié)作環(huán)境，使多個學(xué)生在線實時交互。比如化學(xué)專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行危險性實驗時，可借助體感方式操控機械手接觸危險品，并借助多人在線虛擬實驗系統(tǒng)，將單人操作實時同步到其他實驗者的實驗環(huán)境中，其他人也可參與該實驗。實踐表明，這種在線虛擬實驗系統(tǒng)對學(xué)習(xí)有重要價值。同時，在家庭教育中，每個家庭成員均可借助各種終端進(jìn)行親子體感同步互動與協(xié)作游戲。

（3）實現(xiàn)游戲化學(xué)習(xí)。體感技術(shù)與教育融合的核心理論是游戲理論。因此，最終課堂呈現(xiàn)的是一種游戲化學(xué)習(xí)方式。老師根據(jù)教學(xué)需要與學(xué)生特點選擇體感游戲，體感游戲成為師生交流互動的平臺，在該平臺上，信息更加生動，可激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生主動性的呈現(xiàn)方式多種，不單局限于口頭語言，更多的是肢體動作。雖然一般游戲化學(xué)習(xí)的面向?qū)ο笫?-12歲的兒童，但現(xiàn)實中在基礎(chǔ)教育和高等教育中應(yīng)用最為廣泛。同時，有研究顯示，目前游戲玩家平均年齡段并非是青少年階段，而是35歲;玩家中女性玩家占比四成[18]。因此，體感游戲?qū)W習(xí)的面向?qū)ο蟛粏尉窒抻谇嗌倌?，還應(yīng)包括他們的父母、家人，從而進(jìn)一步拓展和促進(jìn)職業(yè)教育、老年教育與家庭教育發(fā)展。

5 結(jié)語

體感技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合有利于重塑學(xué)習(xí)體驗。本文著重探討了體感技術(shù)與教學(xué)融合過程中的相關(guān)理論、應(yīng)用現(xiàn)狀、扮演角色和潛在價值，以期為體感技術(shù)深度融入學(xué)習(xí)、革新教育教學(xué)提供一定理論指導(dǎo)。目前，在融合道路上存在兩股阻力：①技術(shù)應(yīng)用不足，如多數(shù)體感設(shè)備與一般教育軟件不兼容，精確度不夠，感應(yīng)識別能力較弱，導(dǎo)致多數(shù)體感類平臺沒有良好的觸覺反饋體驗，且部分體感游戲未能在游戲內(nèi)容設(shè)計中承載豐富的教育意義等;②教學(xué)融合困難，如在課堂教學(xué)中，通常需要劃定較大的游戲區(qū)域，并放置多臺電視機與體感設(shè)備，與有限的教室空間形成矛盾。因此，體感技術(shù)與教育融合還需借助新的教學(xué)模式指導(dǎo)、硬件設(shè)備創(chuàng)新及算法優(yōu)化等逐步改善不足之處，實現(xiàn)與教育教學(xué)的深度融合。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王運武，楊萍. 《2017地平線報告（高等教育版）》解讀與啟示——新興技術(shù)重塑高等教育[J]. 中國醫(yī)學(xué)教育技術(shù)，2017，31（2）：117-123.

[2] 宗蘇. 基于機器感知識別手勢的研究[D]. 南昌：南昌大學(xué)，2011.

[3] 李青，王青. 體感交互技術(shù)在教育中的應(yīng)用現(xiàn)狀述評[J]. 遠(yuǎn)程教育雜志，2015，33（1）：48-56.

[4] 陳遠(yuǎn)，許亮. 面向用戶泛在智慧服務(wù)的智慧圖書館構(gòu)建[J]. 圖書館雜志，2015，34（8）：4-9.

[5] 百度百科. 體感技術(shù)[EB/OL]. https：//baike.baidu.com/item/體感技術(shù)/7709263.

[6] 李東旭，江澄，劉海峰. 體感技術(shù)驅(qū)動下的圖書館應(yīng)用平臺架構(gòu)創(chuàng)新與體驗革命[J]. 大學(xué)圖書館學(xué)報， 2012，30（5）：12-17.

[7] 張詩潮. 基于Kinect的手語教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計研究[D]. 上海：華東師范大學(xué)，2014.

[8] 陳翠. 神經(jīng)性統(tǒng)整訓(xùn)練對學(xué)習(xí)困難兒童之干預(yù)研究[D]. 蘇州：蘇州大學(xué)，2012.

[9] MCFARLANE A， SPARROWHAWK A， HEALD Y. Report on the educational use of games， teachers evaluating educational multimedia[EB/OL]. http：//teemeducation.org.uk/.

[10] KANDROUDI M，BRATITSIS T. Exploring the educational perspectives of XBOX kinect based video games[C]. Proceedings of ECGBL， 2012：219-227.

[11] 哈嘍科技. HEYHA安全課課堂版[EB/OL]. http：//www.heyha.com/html/product/pm1/as1/23.html.

[12] 哈嘍科技. HEYHA安全課家庭版[EB/OL]. http：//www.heyha.com/html/product/pm2/am1/29.html.

[13] ZIEGLER J. Interactive techniques[J]. ACM Computing Surveys，1996，28（1）：185-187.

[14] 新節(jié)奏智能科技公司. 新節(jié)奏智能科技[EB/OL]. http：//www.newtempo.com/edusystem.jsp.

[15] 中國科學(xué)網(wǎng). 健康學(xué)習(xí)“動”起來 ：直擊新節(jié)奏的“體感教育”[EB/OL]. http：//science.china.com.cn/2016-08/26/content_8991013.htm.

[16] 睿云新數(shù)字公司. 睿云新數(shù)字[EB/OL]. http：//www.newryun.com/.

[17] 何克抗. 新技術(shù)在教育中應(yīng)用的重要趨勢：利用交互界面與交互空間支持學(xué)習(xí)——對美國《教育傳播與技術(shù)研究手冊》（第四版）的學(xué)習(xí)與思考之五[J]. 開放教育研究， 2017，23（4）：30-39.

[18] 緬因州教育部公開課. 游戲與學(xué)習(xí)-教育性游戲簡介[EB/OL]. http：//open.163.com/movie/2009/8/7/5/M88JJ461P_M88JJUK75.html.

（責(zé)任編輯：江 艷）