體感交互技術(shù)教育應(yīng)用研究現(xiàn)狀分析

袁旭（嶺南師范學(xué)院 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，廣東 湛江524048）

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體感交互技術(shù)教育應(yīng)用研究現(xiàn)狀分析

袁旭
（嶺南師范學(xué)院 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，廣東 湛江524048）

體感交互技術(shù)是一種相比于現(xiàn)有的鍵盤鼠標(biāo)更加自然的人機(jī)交互方式，因?yàn)槠渚哂辛己玫慕换バ院统两?，在多個領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，受到了國內(nèi)外各個領(lǐng)域?qū)W者的關(guān)注。文章選擇了體感交互技術(shù)的教育應(yīng)用研究現(xiàn)狀作為研究對象，在首先簡明扼要地闡述了體感交互技術(shù)由來的基礎(chǔ)上，對國內(nèi)外體感交互技術(shù)的教育應(yīng)用現(xiàn)狀做了簡要分析。分析發(fā)現(xiàn)，雖然目前體感交互技術(shù)教育應(yīng)用的相關(guān)研究已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，但是真正接地氣，并且能夠真正解決當(dāng)前教育痛點(diǎn)問題的并不多，因而體感交互技術(shù)如何應(yīng)用于課堂促進(jìn)教與學(xué)是未來需要著重關(guān)注的研究方向。

體感交互技術(shù)；教育應(yīng)用；教育信息化；研究現(xiàn)狀分析

體感交互技術(shù)因其具有的良好的交互性、很好的沉浸感和更加自然的人機(jī)交互，受到了國內(nèi)外各個領(lǐng)域?qū)W者的關(guān)注，也有越來越多的學(xué)者開始關(guān)注這一技術(shù)在教育領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用前景，本文就國內(nèi)外體感交互技術(shù)在教育領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用研究現(xiàn)狀做了簡要分析，分析所用的文獻(xiàn)主要來源于谷歌學(xué)術(shù)（Google Scholar）及中國知網(wǎng)（CNKI），并希望可以借此為后續(xù)的相關(guān)研究提供一定的參考。

一、體感交互技術(shù)的前世今生

體感交互技術(shù)代表著一種全新的人機(jī)交互方式，人可以通過言語、肢體姿勢和臉部表情等這些更加自然的方式實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)的交互。體感交互技術(shù)作為自然人機(jī)交互技術(shù) （Human-Computer Nature Interaction）的代表，是人機(jī)交互技術(shù)發(fā)展的最新階段，前三個階段分別為：第一階段，自1946年世界第一臺計(jì)算機(jī)誕生而出現(xiàn)的由設(shè)計(jì)者本人通過手工操作和依賴于機(jī)器的二進(jìn)制代碼的方式操控計(jì)算機(jī)的手工作業(yè)階段；第二階段，以微軟的DOS系統(tǒng)為代表的，程序員通過批處理或命令行的方式與計(jì)算機(jī)打交道的作業(yè)控制語言及交互命令語言階段；第三階段，以微軟的Windows為代表的，普通用戶通過鼠標(biāo)鍵盤操控顯示有各種窗口的計(jì)算機(jī)的圖形用戶界面（GUI）階段。

人機(jī)交互技術(shù)變得越來越成熟［1］，這使得近十幾年來家用計(jì)算機(jī)得到迅速發(fā)展與普及。

但是隨著近幾年虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的擬人化發(fā)展和智能平板、智能手機(jī)及智能可穿戴設(shè)備等微型隨身設(shè)備的迅速普及，以鼠標(biāo)和鍵盤為代表的圖形用戶界面交互方式已經(jīng)難以適應(yīng)新技術(shù)背景下對于交互的要求，于是便出現(xiàn)了利用人的多種感覺通道和動作通道，以并行的、非精確的方式與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互的自然人機(jī)交互［3］。

實(shí)際上，體感交互技術(shù)（Motion-sensing Technology）與最近熱門的可穿戴技術(shù)、云計(jì)算及物聯(lián)網(wǎng)等不同，它并非什么新興技術(shù)。體感交互技術(shù)最早走進(jìn)公眾視野是在任天堂（Nintendo）2007年推出的Wii Remote和微軟（Microsoft）2010年推出的Kinect中，伴隨著這兩款商業(yè)化產(chǎn)品出現(xiàn)了“體感游戲（Exgergame）”這一游戲的新玩法，并且取得了非常不錯的口碑與銷量，從此廣大電玩玩家們終于可以告別手握游戲手柄呆坐在屏幕前“激情澎湃地”玩游戲的時代。而在這些基于體感交互技術(shù)的商業(yè)產(chǎn)品中，微軟的Kinect因其優(yōu)良的性能（同時跟蹤多人、人臉追蹤及多語言語音識別等）和微軟提供的強(qiáng)大技術(shù)支持（開放Windows平臺的SDK、推出專門的開發(fā)版Kinect），也在諸如醫(yī)療、健身、零售行業(yè)、教育培訓(xùn)及科研等領(lǐng)域得到了較為廣泛的應(yīng)用。

二、體感交互技術(shù)國外教育應(yīng)用研究現(xiàn)狀分析

國外的體感交互技術(shù)教育應(yīng)用研究起步較早，涉及教育的方方面面，充分挖掘了體感交互技術(shù)應(yīng)用于教育領(lǐng)域的潛力。

1.在動作技能培訓(xùn)當(dāng)中應(yīng)用體感交互技術(shù)

例如利用體感游戲輔助芭蕾舞演員的技能訓(xùn)練和殘疾人的康復(fù)訓(xùn)練［2］等，由于動作類技能僅僅依賴觀看教學(xué)視頻，然后跟著做，很難及時了解動作的完成情況，結(jié)合體感技術(shù)之后，在完成動作的同時可以實(shí)時地了解自己動作的完成情況，并針對動作的完成情況給出不同的反饋。

2.將體感交互技術(shù)應(yīng)用于某一特定的學(xué)科

例如在化學(xué)課程中利用體感交互技術(shù)操控化學(xué)分子，模擬各種化學(xué)反應(yīng)，為學(xué)生營造沉浸式的學(xué)習(xí)環(huán)境，這種體感技術(shù)與虛擬實(shí)驗(yàn)平臺相結(jié)合的應(yīng)用，把原本只能停留在書本上的各種靜態(tài)化學(xué)分子，變成了可以由學(xué)生自由操控的可交互對象，極大地提高了學(xué)生課堂的參與度和學(xué)習(xí)效果。

3.將體感交互技術(shù)應(yīng)用于不同階段的教育中

例如充分利用體感交互技術(shù)和語音識別技術(shù)，將其應(yīng)用于學(xué)前兒童的語言學(xué)習(xí)中，實(shí)現(xiàn)在游戲中學(xué)的目的，在這種情況下，兒童不再需要與枯燥無味而且沒有什么共同語言的大人進(jìn)行交流，而是在各種有趣的兒童游戲中，自然而然地學(xué)會各式各樣的基本的語言技能。

4.從宏觀的角度審視體感交互技術(shù)在教育中的應(yīng)用

例如探討微軟的體感交互設(shè)備Kinect應(yīng)用于教育中的各種可能性［3］等，這類研究主要還是以理論探究為主，在充分分析了體感交互技術(shù)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合目前教育應(yīng)用的各種實(shí)際需求，分析體感交互技術(shù)在教育中應(yīng)用的各種可能性。

三、體感交互技術(shù)國內(nèi)教育應(yīng)用研究現(xiàn)狀分析

國內(nèi)的相關(guān)研究則主要開始于 《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》和《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃 （2011-2020年）》掀起的教育信息化理論、技術(shù)與應(yīng)用三方面的研究浪潮，研究的重點(diǎn)側(cè)重于時下教育信息化發(fā)展的幾個大方向，包括電子書包、虛擬（增強(qiáng)）現(xiàn)實(shí)及游戲化（悅?cè)ぃW(xué)習(xí)等。

1.針對不同年齡階段兒童的體感教育游戲

例如基于體感交互技術(shù)設(shè)計(jì)和開發(fā)的親子互動游戲［4］，改變了親子玩家與游戲之間的互動方式，讓他們甩掉鍵盤鼠標(biāo)玩游戲，通過肢體動作和言語等多種方式與游戲互動，在獲得悅?cè)さ耐瑫r，拉近了親子間的距離，增強(qiáng)了家庭的凝聚力。

2.針對兒童的體感交互式多媒體電子書［5］

對于兒童來說，他們習(xí)慣于使用更加自然的手勢、體態(tài)、表情和語言等方式與計(jì)算機(jī)（泛指各種具有高速運(yùn)算能力的電子設(shè)備）進(jìn)行交互，因而基于體感交互技術(shù)的多媒體電子書能夠極大地解放兒童的雙手，為兒童創(chuàng)造一個可以激發(fā)無限想象力的空間。

3.基于體感交互技術(shù)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)［6］

傳統(tǒng)人機(jī)交互方式下的基于桌面系統(tǒng)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的交互由于其信息維度的限制，在完成三維交互任務(wù)時存在著用戶體驗(yàn)不佳的問題，而利用體感交互技術(shù)則可以很好地改善三維虛擬學(xué)習(xí)系統(tǒng)的沉浸感和用戶體驗(yàn)。

4.基于體感交互技術(shù)的各類教育技術(shù)裝備

例如基于Kinect的交互式電子白板［7］，利用體感交互技術(shù)解決目前的交互式電子白板需要教師手持電子筆在白板上書寫的短板，而是通過手部的定位和簡單的手勢實(shí)現(xiàn)各種操作。

5.在教學(xué)中應(yīng)用基于體感交互技術(shù)的手勢識別［8-9］

通過體感交互技術(shù)進(jìn)行靜態(tài)手勢識別和單手、雙手手勢識別，以提供無接觸式互動交互，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合其他元素實(shí)現(xiàn)可應(yīng)用于教學(xué)的自然用戶界面。

四、體感交互技術(shù)教育應(yīng)用研究現(xiàn)狀分析

綜合分析國內(nèi)與國外的體感交互技術(shù)教育應(yīng)用研究現(xiàn)狀，不難發(fā)現(xiàn)：雖然目前體感交互技術(shù)教育應(yīng)用的相關(guān)研究已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，但是真正接地氣并且能夠真正解決當(dāng)前教育痛點(diǎn)問題的并不多。

目前相關(guān)研究的不足之處在于，要么研究對象較為單一且并未觸及教育的核心領(lǐng)域，如體感游戲、體感交互式多媒體電子書和基于體感交互技術(shù)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)等，要么僅僅從宏觀的角度簡單地探討體感交互技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用，將這一技術(shù)與課堂進(jìn)行整合以真正服務(wù)于教育教學(xué)的研究并不多，而實(shí)際上課堂才是教育信息化攻堅(jiān)戰(zhàn)的核心戰(zhàn)場［10］，體感交互技術(shù)如何應(yīng)用于課堂促進(jìn)教與學(xué)是未來此類研究需要著重關(guān)注的研究方向。

五、結(jié)束語

體感交互技術(shù)代表著一種全新的人機(jī)交互方式，它的出現(xiàn)讓我們看到了其作為新興的現(xiàn)代信息技術(shù)的一員，推動整個教育繼隨著語言而出現(xiàn)的“家庭教育”，隨著文字而出現(xiàn)的“專職教育”，隨著印刷術(shù)而出現(xiàn)的“學(xué)前班級教育”，隨著電信、廣播與電視而出現(xiàn)的“多媒體教育”以及隨計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)而出現(xiàn)的“網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教育”之后的第六次根本性的變革［11］。相信在不久的將來，體感交互技術(shù)將會與智能可穿戴技術(shù)、虛擬（增強(qiáng)）現(xiàn)實(shí)技術(shù)、傳感器技術(shù)及智能分析技術(shù)等，一道構(gòu)建出一個“任何人在任何時間、地點(diǎn)，以任何方式學(xué)習(xí)任何內(nèi)容，并可獲取任何學(xué)習(xí)支持”的智慧學(xué)習(xí)（Smart Learning）新時代［12］。

［1］董士海.人機(jī)交互的進(jìn)展及面臨的挑戰(zhàn)［J］.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報，2004（1）：1-13.

［2］姜華強(qiáng)，項(xiàng)潔.Kinect康復(fù)訓(xùn)練輔助系統(tǒng)研究［J］.人工智能與機(jī)器人研究，2013（2）.

［3］Hsu Hui-mei-Justina.The Potential of Kinect as Interactive Educational Technology［C］//Education and Management Technology：International Proceedings of E-conomics Development and Research，2011.

［4］馬建榮，章蘇靜，李鳳.基于體感技術(shù)的親子互動游戲設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.中國電化教育，2012（9）：85-88.

［5］李里程，李勇帆.基于Kinect的兒童體感交互式多媒體電子書及其學(xué)習(xí)平臺的研發(fā)［J］.中小學(xué)信息技術(shù)教育，2013（Z1）：96-101.

［6］廖宏建，楊玉寶.體感交互設(shè)計(jì)及其在三維虛擬實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用［J］.遠(yuǎn)程教育雜志，2013（1）：54-59.

［7］王康.基于Kinect的體感交互式電子白板初探［J］.中國現(xiàn)代教育裝備，2012（6）：29-30.

［8］陳靜，陳澤宇，王敏娟等.基于Kinect的體感技術(shù)在教學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用［C］，2012.

［9］王玉琴，王美倩.Wii在教學(xué)中的應(yīng)用［J］.軟件導(dǎo)刊（教育技術(shù)），2013（4）：82-84.

［10］何克抗.我國教育信息化理論研究新進(jìn)展［J］.中國電化教育，2011（1）：1-19.

［11］李運(yùn)林.論教育與信息·信息技術(shù)——四論“信息化教育”兼解讀“信息技術(shù)對教育發(fā)展有革命性影響”［J］.電化教育研究，2013（3）：11-15.

［12］賀斌.智慧學(xué)習(xí)：內(nèi)涵、演進(jìn)與趨向——學(xué)習(xí)者的視角［J］.電化教育研究，2013（11）：24-33，52.

（編輯：魯利瑞）

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1673-8454（2016）10-0085-03