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(yàn)重塑中的作用，挖掘融合過(guò)程中相關(guān)理論、扮演角色與潛在價(jià)值，首先介紹體感技術(shù)內(nèi)涵與類(lèi)別，然后通過(guò)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(jià)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(lèi)角色，其潛在價(jià)值主要是促進(jìn)學(xué)生動(dòng)覺(jué)學(xué)習(xí)、推動(dòng)學(xué)生同步協(xié)作學(xué)習(xí)、實(shí)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(yàn);游戲理論;動(dòng)覺(jué)學(xué)習(xí)

DOI：10. 11907/rjdk. 182887 開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

中圖分類(lèi)號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(xiàn)報(bào)告包含高等教育與基礎(chǔ)教育兩種版本，其以“預(yù)測(cè)引領(lǐng)”為指導(dǎo)理念，經(jīng)歷了長(zhǎng)期定性研究，報(bào)告的目的是闡述可能對(duì)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(bào)告發(fā)現(xiàn)，自然用戶(hù)界面（2次）、基于手勢(shì)的計(jì)算（3次）、虛擬現(xiàn)實(shí)（虛擬和遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室）（3次）、可穿戴技術(shù)（4次）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（4次）、人工智能（機(jī)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(yǔ)頻頻出現(xiàn)，從中折射出人機(jī)自然交互技術(shù)對(duì)教育發(fā)展的重大作用。被稱(chēng)作“第三次人機(jī)交互革命原點(diǎn)”的體感技術(shù)更是不容小覷[2]，給教育注入了新的生機(jī)。

1 體感技術(shù)內(nèi)涵與分類(lèi)

1.1 體感技術(shù)內(nèi)涵

體感技術(shù)（motion sensing）又稱(chēng)體態(tài)感知技術(shù)、動(dòng)作感應(yīng)控制技術(shù)、體感交互技術(shù)[3]，是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的一個(gè)重要分支，主要指機(jī)器通過(guò)運(yùn)動(dòng)追蹤、運(yùn)動(dòng)捕捉、手勢(shì)識(shí)別、面部表情識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別等一系列技術(shù)精準(zhǔn)捕獲、識(shí)別、解析人的體態(tài)動(dòng)作（軀體動(dòng)作、聲音、眼球轉(zhuǎn)動(dòng)等）[4]，并在機(jī)器端作出反饋，從而實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，此時(shí)，人的身體類(lèi)似于一個(gè)控制器[2]。因此，體感技術(shù)是人機(jī)交互技術(shù)的新形態(tài)[4]。

1.2 體感技術(shù)分類(lèi)

體感技術(shù)按照其體感方式與實(shí)現(xiàn)原理的不同，主要分為3類(lèi)（見(jiàn)表1[5]）：慣性感測(cè)、光學(xué)感測(cè)、慣性和光學(xué)聯(lián)合感測(cè)，其適用情景與具體價(jià)值各不相同[3]。鑒于專(zhuān)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(cè)。

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(kāi)始出現(xiàn)，本文CNKI檢索時(shí)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(dòng)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(jì)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(guò)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(lèi)文章，對(duì)剩下168篇進(jìn)行細(xì)致分析，按照常見(jiàn)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(diǎn)、認(rèn)知規(guī)律、性格特點(diǎn)等，開(kāi)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(shū)，增強(qiáng)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(kāi)發(fā)。比如斯里蘭卡信息技術(shù)學(xué)院的老師基于Leap Motion開(kāi)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(kāi)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(shí)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(yǔ)、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(guò)開(kāi)源語(yǔ)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(jī)器人組裝系統(tǒng)中，提升孩子對(duì)機(jī)器人組裝的興趣，培養(yǎng)其實(shí)體組裝動(dòng)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(wú)線(xiàn)體感輸入設(shè)備、體感互動(dòng)設(shè)備、虛擬操作實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、虛擬鼠標(biāo)等。

（3）高等教育，共43篇。與基礎(chǔ)教育類(lèi)似，大多數(shù)案例將體感技術(shù)應(yīng)用到各專(zhuān)業(yè)具體課程中，通常在航海、航空、化學(xué)、物理、建筑、計(jì)算機(jī)、軟件工程、醫(yī)學(xué)、護(hù)理學(xué)、英語(yǔ)、舞蹈、農(nóng)業(yè)、采礦工程、機(jī)械制造、汽車(chē)、體育、新聞傳播等相關(guān)專(zhuān)業(yè)應(yīng)用較多，如表3所示;另外，還有一些體感類(lèi)教學(xué)輔助工具，比如可用于林學(xué)、動(dòng)物學(xué)等專(zhuān)業(yè)的VR體感飛行器、人體動(dòng)作識(shí)別系統(tǒng)、全息投影、隔空多點(diǎn)觸摸設(shè)備、電子音樂(lè)操作臺(tái)等。除了在教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，還有應(yīng)用涉及圖書(shū)館與心理健康方面。圖書(shū)館內(nèi)可通過(guò)體感控制改進(jìn)聯(lián)機(jī)公共檢索目錄展示效果、提升圖書(shū)自動(dòng)分類(lèi)歸檔能力[6]，利用人臉和體型識(shí)別實(shí)現(xiàn)讀者進(jìn)出、書(shū)籍快速借還功能，借助語(yǔ)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(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)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(guò)開(kāi)發(fā)培訓(xùn)系統(tǒng)、平臺(tái)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(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)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(duì)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(jì)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(guò)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(diǎn)獲取信息，還可借助視覺(jué)障礙導(dǎo)航輔助系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航功能，還可遠(yuǎn)距離精準(zhǔn)預(yù)判;對(duì)于聾啞人群體，可以在手語(yǔ)教學(xué)中通過(guò)基于體感技術(shù)的手語(yǔ)教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行手語(yǔ)錄入和識(shí)別[7];肢體健全的聾啞人可借助基于體感的靜態(tài)手語(yǔ)與口語(yǔ)互譯軟件和不懂手語(yǔ)的人進(jìn)行簡(jiǎn)單交流;肢體殘缺的聾啞人可以運(yùn)用類(lèi)似于眼動(dòng)儀的體感設(shè)備，利用眼部軌跡活動(dòng)的方向、距離、時(shí)間等因素操控虛擬鍵盤(pán)，進(jìn)行漢字拼寫(xiě)，再通過(guò)語(yǔ)音播放或翻譯成手語(yǔ)實(shí)現(xiàn)正常交流;對(duì)于肢體殘缺人群，可借助體感接近式傳感器，通過(guò)監(jiān)測(cè)頭部和臉部肌肉運(yùn)動(dòng)，替代鼠標(biāo)控制電子設(shè)備控制輪椅運(yùn)動(dòng);對(duì)于自閉癥兒童，通常針對(duì)該類(lèi)兒童的特點(diǎn)與學(xué)習(xí)需求設(shè)計(jì)體感游戲，對(duì)其進(jìn)行干預(yù)，目的是提高其感覺(jué)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(jué)統(tǒng)合訓(xùn)練中多采用動(dòng)作類(lèi)游戲，并且還要對(duì)本體覺(jué)、前庭覺(jué)、觸覺(jué)3方面的訓(xùn)練區(qū)分對(duì)待[8]。在數(shù)理能力訓(xùn)練中多采用模擬經(jīng)營(yíng)類(lèi)游戲，在日常生活能力訓(xùn)練中多采用休閑益智類(lèi)游戲，在社交能力訓(xùn)練中多采用角色扮演類(lèi)游戲。同時(shí)，還可以在體感游戲中引進(jìn)虛擬強(qiáng)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(lèi)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(lè)能力、空間知覺(jué)與一般認(rèn)知能力;對(duì)于智障兒童，也可采取體感游戲?qū)ζ浣涣髂芰Α⑷粘Ｐ袨槟芰M(jìn)行干預(yù)，還可利用音樂(lè)體感活動(dòng)治愈其情感障礙;對(duì)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(lèi)運(yùn)動(dòng)、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(chǎng)景融合，利用體感設(shè)備在虛擬場(chǎng)景中進(jìn)行交互，進(jìn)行自然科普類(lèi)與人文藝術(shù)類(lèi)知識(shí)展示與傳播，展示模式包括沉浸式主題劇場(chǎng)展示、操作型和體驗(yàn)型互動(dòng)展示，以促進(jìn)全民教育發(fā)展。首先，將體感技術(shù)運(yùn)用到不同科普?qǐng)鏊姆绞礁鳟悾热鐨庀罂破震^通過(guò)利用面部表情在體感游戲中實(shí)現(xiàn)氣象變化，天文館可在體感模擬月球行走展項(xiàng)中重現(xiàn)月球地表結(jié)構(gòu)及形狀;其次，開(kāi)發(fā)基于體感技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)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(wú)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(wèn)答，森林景觀漫游、工藝設(shè)計(jì)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(shū)法、音樂(lè)、舞蹈、戲劇等藝術(shù)教育上，常見(jiàn)做法是搭建虛擬系統(tǒng)，學(xué)習(xí)者可通過(guò)模擬動(dòng)作、手勢(shì)、力度實(shí)現(xiàn)虛擬表演，系統(tǒng)可自動(dòng)識(shí)別動(dòng)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(duì)體育、競(jìng)技體育、體育產(chǎn)業(yè)等。通過(guò)體感游戲或搭建基于體感的虛擬運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景，目前已涉及乒乓球、拳擊、射擊、游泳等40多種項(xiàng)目，同時(shí)增添動(dòng)漫與音效，可幫助運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行技能訓(xùn)練，也可促進(jìn)大眾主動(dòng)強(qiáng)身健體，即兼顧教育性與娛樂(lè)性。在家庭體育中常將體感設(shè)備與TV、PC、Ipad、手機(jī)等終端相連實(shí)現(xiàn)親子體感互動(dòng)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(tái)對(duì)接，實(shí)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(jì)算高爾夫運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)實(shí)際姿勢(shì)與標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比;軍事體育則將體感與虛擬現(xiàn)實(shí)結(jié)合，制作3D模型視頻輔助教學(xué)，通過(guò)運(yùn)動(dòng)跟蹤進(jìn)行數(shù)字評(píng)判;競(jìng)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(chē)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(cè)試系統(tǒng)等，系統(tǒng)設(shè)計(jì)有訓(xùn)練模塊、測(cè)試考核模塊、人體捕捉模塊等，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)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(duì)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(yàn)。維果斯基也曾認(rèn)為玩耍是一種強(qiáng)有力的學(xué)習(xí)方式，通過(guò)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(huì)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?yàn)橛螒驎?huì)讓學(xué)生積極地體驗(yàn)，深刻地思考，最終讓學(xué)生成為知識(shí)生產(chǎn)者，這對(duì)于學(xué)習(xí)至關(guān)重要，但在學(xué)校學(xué)生通常只是被動(dòng)地接受信息;同時(shí)，游戲中的場(chǎng)景大都比學(xué)校場(chǎng)景生動(dòng)，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(shí)世界的潛在危險(xiǎn);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(lái)的負(fù)面影響。因此，游戲中虛擬世界的作用強(qiáng)大，可以開(kāi)發(fā)情境理解，進(jìn)行有效的社會(huì)實(shí)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(guò)游戲內(nèi)容刺激實(shí)現(xiàn)的;②知識(shí)是通過(guò)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(dú)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(dòng)中去[10]。因此，對(duì)游戲內(nèi)容的選取至關(guān)重要，其往往取決于教師對(duì)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(guò)對(duì)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(shí)會(huì)承擔(dān)多個(gè)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(guó)家對(duì)學(xué)前教育給予越來(lái)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(gè)學(xué)前教育典型案例，闡述體感技術(shù)與實(shí)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(dòng)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(qiáng)現(xiàn)實(shí)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(wú)法在課堂中展開(kāi)，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(wèn)題。本部分分析對(duì)象為一個(gè)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(jiàn)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(shù)立幼兒安全意識(shí)，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(diǎn)，所以補(bǔ)充家庭版課程。課程內(nèi)容來(lái)自與幼兒生活息息相關(guān)的各個(gè)方面，目前包含有《如何安全過(guò)馬路》、《一起去滑冰》、《小心井蓋》和《快來(lái)刷刷牙》4個(gè)內(nèi)容。后期將陸續(xù)推出《有電》、《這個(gè)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(kāi)始部分以朗朗上口的兒歌形式，將知識(shí)點(diǎn)展現(xiàn)給幼兒;然后，幼兒通過(guò)具體的體感運(yùn)動(dòng)游戲?qū)⒅R(shí)點(diǎn)加以鞏固，即每個(gè)體感游戲均呈現(xiàn)出相應(yīng)的虛擬界面，使幼兒通過(guò)簡(jiǎn)單的肢體動(dòng)作實(shí)現(xiàn)在虛擬環(huán)境中過(guò)馬路、滑冰、刷牙等行為，在游戲的同時(shí)了解與掌握安全知識(shí)內(nèi)容。

該課程體感游戲?yàn)橛變禾峁┝速N近具體學(xué)習(xí)內(nèi)容的虛擬場(chǎng)景，為幼兒搭建了一個(gè)體驗(yàn)知識(shí)點(diǎn)的平臺(tái)，且游戲場(chǎng)景、角色采用受幼兒歡迎的卡通造型，可吸引幼兒主動(dòng)、積極學(xué)習(xí)，掌握相關(guān)安全知識(shí)點(diǎn)。

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

教與學(xué)的過(guò)程中有時(shí)需要一些輔助性工具，同時(shí)用戶(hù)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(hù)對(duì)技術(shù)的抗拒意識(shí)降到最低，增加其沉浸感，進(jìn)而專(zhuān)注于學(xué)習(xí)內(nèi)容本身[13]。本部分分析對(duì)象為一個(gè)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(jī)”（見(jiàn)圖2）[14-15]，由廣州新節(jié)奏智能科技股份有限公司針對(duì)3-12歲生性好動(dòng)的兒童研制而成，以體驗(yàn)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(lè)”的教育理念，最初是為了輔助家長(zhǎng)對(duì)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(jī)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(lèi)體感教育課程，涵蓋安全、科學(xué)、社交、語(yǔ)言等多個(gè)領(lǐng)域，其核心覆蓋基于兒童素質(zhì)教育的多個(gè)層面。根據(jù)不同年齡及知識(shí)接受度，分為初級(jí)、中級(jí)、高級(jí)3個(gè)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(duì)性策劃。該學(xué)習(xí)機(jī)最佳操作距離是2m～4m，對(duì)兒童視力影響極小。每個(gè)課程教案均十分詳盡，包括多領(lǐng)域主題活動(dòng)設(shè)置、合理的活動(dòng)目標(biāo)設(shè)定、獨(dú)特的體感操作說(shuō)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(yǔ)、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(dòng)的引入環(huán)節(jié);②課程活動(dòng)主體環(huán)節(jié)是結(jié)合體感互動(dòng)、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(dòng)表現(xiàn)、活動(dòng)知識(shí)點(diǎn)，鞏固幼兒認(rèn)知。除此之外，還需注重活動(dòng)延伸拓展環(huán)節(jié)，使活動(dòng)與幼兒生活有機(jī)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(dòng)中的體感課件，開(kāi)展區(qū)角活動(dòng)或課后特色活動(dòng)，輔助實(shí)現(xiàn)主題活動(dòng)教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成。

本案例中的體感學(xué)習(xí)機(jī)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(guò)程中，并沒(méi)有過(guò)多地關(guān)注學(xué)習(xí)機(jī)，更多的是投入到課程內(nèi)容學(xué)習(xí)與課程活動(dòng)互動(dòng)中。教師在整合體感課程時(shí)，因N-show體感課程附有體感操作說(shuō)明與建議，教師無(wú)需進(jìn)行繁瑣的技術(shù)操作。

3.3 “神筆畫(huà)畫(huà)”——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(kāi)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(shí)，體感游戲可為學(xué)習(xí)者提供一個(gè)非常逼真的場(chǎng)景，使學(xué)生擺脫書(shū)本枯燥的文字，走進(jìn)虛擬場(chǎng)景開(kāi)展更真實(shí)的活動(dòng)、游戲、技能訓(xùn)練[13]。本部分分析對(duì)象為體感游戲中涵蓋教與學(xué)內(nèi)容的案例——“神筆畫(huà)畫(huà)”游戲（見(jiàn)圖3）[16]。它是深圳市睿云科技發(fā)展有限公司針對(duì)3-12歲幼兒、兒童自主開(kāi)發(fā)的基于體感技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)的大型墻面互動(dòng)投影游戲。目前該游戲包含3種主題：海洋奇夢(mèng)、森林奇夢(mèng)、奇幻世界，兒童在每個(gè)主題中均可自由創(chuàng)作。以“海洋奇夢(mèng)”主題為例，具體步驟如下：①兒童自己設(shè)計(jì)并為海洋、海底植物和水生動(dòng)物涂色;②給小動(dòng)物們進(jìn)行配音，并可團(tuán)隊(duì)合作配音編排一段海底小故事;③二維的圖畫(huà)通過(guò)系統(tǒng)在大屏幕上瞬間“活”起來(lái)，體驗(yàn)者通過(guò)輕拍墻面，即可探索不同角色的個(gè)性，比如小丑魚(yú)會(huì)眨著眼睛與人互動(dòng)，章魚(yú)哥會(huì)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(jì)依據(jù)，但通過(guò)兒童自主或團(tuán)隊(duì)配音編排小故事，可進(jìn)一步鍛煉其語(yǔ)言表達(dá)能力、拓展團(tuán)隊(duì)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(jià)值

（1）促進(jìn)學(xué)生動(dòng)覺(jué)學(xué)習(xí)。體感技術(shù)使學(xué)生借助肢體動(dòng)作、手勢(shì)、面目表情等與學(xué)習(xí)體驗(yàn)進(jìn)行交互，促進(jìn)學(xué)生動(dòng)覺(jué)學(xué)習(xí)。皮亞杰提出感覺(jué)運(yùn)動(dòng)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(dòng)作的交互過(guò)程中更直觀地進(jìn)行學(xué)習(xí)，且學(xué)生對(duì)于學(xué)習(xí)內(nèi)容的思考與理解也可借助肢體動(dòng)作生動(dòng)地表現(xiàn)出來(lái)。研究表明：記憶聯(lián)系的追蹤頻率、強(qiáng)度與記憶聯(lián)系成正比。因此，全身反應(yīng)法結(jié)合動(dòng)作記憶對(duì)兒童來(lái)說(shuō)，成功率最高。同時(shí)，非語(yǔ)言溝通（如手勢(shì)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(guò)在體感游戲中使用虛擬教具，幼兒有可能通過(guò)調(diào)整自己的語(yǔ)言及非語(yǔ)言行為建立對(duì)基本幾何操作的理解[17]。

（2）推動(dòng)學(xué)生同步協(xié)作學(xué)習(xí)。計(jì)算機(jī)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(guó)際會(huì)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(jì)算機(jī)技術(shù)可支持協(xié)作學(xué)習(xí)[17]，并強(qiáng)調(diào)同步協(xié)作的重要性。近年來(lái)，體感技術(shù)正在為同步協(xié)作學(xué)習(xí)提供全新機(jī)遇。通過(guò)體感技術(shù)可創(chuàng)設(shè)在線(xiàn)虛擬協(xié)作環(huán)境，使多個(gè)學(xué)生在線(xiàn)實(shí)時(shí)交互。比如化學(xué)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生進(jìn)行危險(xiǎn)性實(shí)驗(yàn)時(shí)，可借助體感方式操控機(jī)械手接觸危險(xiǎn)品，并借助多人在線(xiàn)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，將單人操作實(shí)時(shí)同步到其他實(shí)驗(yàn)者的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，其他人也可參與該實(shí)驗(yàn)。實(shí)踐表明，這種在線(xiàn)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)學(xué)習(xí)有重要價(jià)值。同時(shí)，在家庭教育中，每個(gè)家庭成員均可借助各種終端進(jìn)行親子體感同步互動(dòng)與協(xié)作游戲。

（3）實(shí)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(diǎn)選擇體感游戲，體感游戲成為師生交流互動(dòng)的平臺(tái)，在該平臺(tái)上，信息更加生動(dòng)，可激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生主動(dòng)性的呈現(xiàn)方式多種，不單局限于口頭語(yǔ)言，更多的是肢體動(dòng)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(shí)中在基礎(chǔ)教育和高等教育中應(yīng)用最為廣泛。同時(shí)，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(yǔ)

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(yàn)。本文著重探討了體感技術(shù)與教學(xué)融合過(guò)程中的相關(guān)理論、應(yīng)用現(xiàn)狀、扮演角色和潛在價(jià)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(shí)別能力較弱，導(dǎo)致多數(shù)體感類(lèi)平臺(tái)沒(méi)有良好的觸覺(jué)反饋體驗(yàn)，且部分體感游戲未能在游戲內(nèi)容設(shè)計(jì)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?jiǎng)澏ㄝ^大的游戲區(qū)域，并放置多臺(tái)電視機(jī)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(shí)現(xiàn)與教育教學(xué)的深度融合。

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