李 敏

(太原大学外语师范学院现代信息技术系，山西太原 030012)

体育舞蹈是计算机专业必修课，这门课的难度较大，但是教学中的问题并不仅仅在于其难度，关键是实验环境和教师的现场指导非常缺乏，而且在有限的教学过程中，课程也无法引导学生培养逻辑思考、创新思维及问题解决的教学方法［1］。

研究者在长期的信息技术教育过程中深刻地体会到，信息科技不仅对教师而言是教学的利器，对学生而言更是辅助学习的有效工具。因此本研究利用Kinect体感技术开发可视化教学软件，设计一套适用于大学阶段学习体育舞蹈的交互式教学，在课程教学规划运用系统化教学设计，进而分析、设计及开发互动教学，课程通过问题式学习的教学方式，提高学习兴趣，使学生对问题解决有更深一层的认识与体会。实施成果可知学生的学习动力增强、创意无限，不仅在学习体育舞蹈时的表现更好，对信息技术领域科目学习内容的掌握也有极大促进［2］。

1 文献探讨

1.1 体育舞蹈

舞蹈产生于人类的生活，劳动和情感，是一种人体文化。它随着人类的社会演变和文化进程而发展。体育舞蹈的发展经历了原始舞蹈—公众舞蹈—民间舞蹈—宫廷舞蹈—社交舞蹈—新旧国际标准交际舞等发展阶段，它是男女二人或多人在舞曲的伴奏下，以优美的艺术舞姿为表现形式的一项运动;是人体形态美，个性美的最直接表现形式。在美的熏陶和享受中，塑造形象，抒发情感，陶冶情操，展示高雅气质和风度。

通过体育舞蹈专项课的教学，可以培养学生正确的审美观和思想道德品质、陶冶情操、锻炼身体、促进学生身心健康成长。还可以使学生基本了解和掌握体育舞蹈基本理论知识和基本技术，以及竞赛组织裁判工作能力。体育舞蹈还可以增加学生社交知识技能，增进学生对体育、音乐、舞蹈、艺术的感知认识和兴趣，提高学生的综合素质，协同其它方面的教育，把学生培养成为德智体美全面发展的高级人才。

1.2 Kinect

Kinect原为微软操作体感技术。使用者无需触摸舞蹈控制器，通过手势、操作和语音指令就能执行指令，让舞蹈与娱乐更加有趣。Kinect原本都只应用舞蹈与娱乐，但微软在2011年推出官方kinect平台，让开发设计人员可以用官方的SDK驱动程序来进行相关应用的开发，至此Kinect大量的运用于医学、商业购物及教育等［3］。

Kinect主要是通过提取到的视频信息来转换成相应数据。而骨骼追踪的技术是由Microsoft所自行开发，判断骨骼位置的方法主要是按照提取到的人体深度视频来判断骨骼节点的相对位置。而在确认人体骨骼坐标位置时，Kinect与实际计算机所对应的坐标是不一样的，其计算机从左上开始算(0，0，0)坐标，往右X坐标递增，相对地往下Y坐标递增，而Kinect是以本身的体感装置所对应的方向为基准。往左X坐标递增，往上Y坐标递增如图1所示，都与计算机对应的坐标评估不同，所以在提取骨骼信息后想呈现所对应的坐标必须再通过程序处理的方式来转换坐标数据。该骨骼子系统可同时检测到2个人体节点信息，包含头部、躯干、四肢以及手指等都是追踪的范围，通过这些节点可以用来加以研究及应用，使其应用可以达成体感性交互式的操作［4］。

图1 Kinect工作原理

2 教学设计

教学设计流程为:分析、设计、开发以及评价。分析步骤针对教学需求、学生、内容、数据分析;设计步骤按照第一阶段分析的结果在教学策略、课程、用户接口与互动方面进行设计;开发步骤的重点在于教学的开发与制作;评价的部分则是邀请专家以及使用者，对于教学进行评价。综上所述，本研究的教学设计模式如图2所示。

图2 本研究教学设计模式

2.1 分析阶段

需求分析的目的在于本研究进行设计、开发的前，根据文献探讨、国内外网络体育舞蹈课程和讨论本研究的研究对象，了解相关课程的需求。本研究的学情分析主要进行问卷调查，对象为试验班级的356位学生，总计发放356份问卷，根据问卷统计及分析结果得知，大部份的学生对于体育舞蹈的相关内容有一定了解。教学分析的主要目的在于检视本课程内容的焦点，并确定本研究的课程目标及课程内容。根据需求分析、学生分析、教学分析，选择出适当的媒体呈现的方式。

2.2 设计阶段

教学设计及教材设计，按照教学分析所归纳的主题与课程内容，采用任务问题解决教学策略设计，让学生应用问题解决的模式，配合体育舞蹈及kinect体感技术的体感互动，来提高学生的学习兴趣，让学生在体育舞蹈的设计与验证的过程中，学习与运用到原本不易理解的数学概念，课程内容主题按文献探讨及参考相关书籍和网络相关资源进行整理［5］。

2.3 开发阶段

开发阶段主要分为开发进度、教学制作、习题制作三部分，研究参考了国内外相关教学平台之后，选择以网页设计软件、图像处理软件及影音编辑软件等作为教学开发的工具。

2.4 评价阶段

教学制作与开发的过程中必须不断收集相关数据以持续评价教学内容、架构等是否符合教学需要。本研究按照教学内容、教学设计及用户接口设计三个面进行评价。调查分两阶段进行，第一阶段实施专家评价，修改教学不合宜的内容与教学规划，第二阶段以学生和教师为对象进行评价工作，以实际了解教学设计与开发的优缺点，作为教学改进的基础。

3 教学开发

本章节内容以研究方法中的课程设计规划为基础，进行体育舞蹈及Kinect体感技术互动教学课程设计开发，整体以网页方式呈现。本课程以大学学生为主要研究对象，利用问题解决教学法辅助教学。

3.1 教学系统架构

教学系统主要以网页形式呈现，学习内容采用统一的设计用户接口及制作规格，这将有助于使用者熟悉用户接口的操作，用户接口设计及架构如图3所示，学习者将通过电脑等终端设备观察舞蹈老师的操作，既有在线演示，也有离线教材，学习教材包含，舞蹈任务、舞蹈学堂、舞蹈范例观摩、舞蹈操作库等等。

图3 用户接口设计及架构图

3.2 人机互动部分

系统构建首先需要解决Kinect的开发环境，本系统所开发工具必须构建在可视化及Java开发环境下。人机互动系统与用户接口系统的联网方法是以Socket进行联网传输，并通过无线网络地址进行联网;人机互动系统主要以笔记型计算机平台为主，并通过Kinect的骨骼检测结果传输信息到用户接口系统进行传输信息的操作，系统可通过用户接口回传的坐标信息实时显示方位坐标位置图在本系统中来实时追踪其用户接口系统的位置;而用户接口系统主要于用户接口平台上进行信息传送与接受，并通过无线控制芯片进行传输联网。此系统的网络传输过程是通过人机互动系统的要求可以传送至用户接口系统并通过系统接收到的信息给予无线传输中的服务器端进行控制。

系统的主要功能是结合Kinect体感装置与移动设备进行人机互动的主要操控系统，而人机互动系统同时会接收到用户接口所回传的坐标信息实时控制移动设备所在的位置。人机互动系统主要以Kinect来进行身体操作的解析并以网络传输封包的方式来传送信息给用户接口，系统来进行移动设备的控制，而为了避免使用者的姿势相近而导致冲突的情况产生，姿势的摆动都以基础操作分类。由于系统主要搭配舞蹈搜索主题的方式与使用者互动来达到系统的教学性，本系统使用了数据库的方式纪录使用者在舞蹈学习过程中所花费的时间并把使用者信息存入数据库中进行分析。系统为了方便使用者纪录信息，在开始进行舞蹈前会以人机互动系统装置中的镜头来进行身份确认，通过人脸身分的确认方法可以让使用者不必再填写繁琐数据。

4 结论

信息技术辅助教育的目标应该是在有限的教学课程内容中，让学生学会知识与技能，进而使学生主动运用信息技术提高学习效果。根据使用者满意度评估的结果发现，有89%的学生表示系统对掌握体育舞蹈的细节，领悟舞蹈的内涵有帮助，因而更喜欢上体育舞蹈，课程。系统的视觉性操作方式，可降低学生学习的难度，结合Kinect互动体感与问题导向教学，能提高学生学习兴趣，更能有效帮助学生运用更严谨的态度学习体育舞蹈。未来，本系统还尝试结合其它学科，实施融入式学习，加强学习效果。这样不仅能实现各学习领域内容的学习目标，更能培养创新思维及问题解决的能力，实现双赢的效果，这也是信息教育未来的趋势。

［1］罗元，谢彧，张毅.基于Kinect传感器的智能轮椅手势控制系统的设计与实现［J］.机器人，2012(1):24－28.

［2］黄康泉，陈壁金，郑博，等.Kinect在视频会议系统中的应用［J］.广西大学学报(自然科学版)，2011(S1):34 －38.

［3］金烨.Kinect:微软新生［J］.中国经济和信息化，2011(7):67－71.

［4］王康.基于Kinect的体感交互式电子白板初探［J］.中国现代教育装备，2012(6):29－34.

［5］林填锋，杨洁霞.基于Kinect的人体识别技术的一些改进［J］.电脑知识与技术，2012(21):12 －16.