體感交互技術教育應用研究現狀分析

袁旭（嶺南師范學院 信息科學與技術學院，廣東 湛江524048）

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體感交互技術教育應用研究現狀分析

袁旭
（嶺南師范學院 信息科學與技術學院，廣東 湛江524048）

體感交互技術是一種相比于現有的鍵盤鼠標更加自然的人機交互方式，因為其具有良好的交互性和沉浸感，在多個領域具有廣泛的應用前景，受到了國內外各個領域學者的關注。文章選擇了體感交互技術的教育應用研究現狀作為研究對象，在首先簡明扼要地闡述了體感交互技術由來的基礎上，對國內外體感交互技術的教育應用現狀做了簡要分析。分析發現，雖然目前體感交互技術教育應用的相關研究已經取得了一定的進展，但是真正接地氣，并且能夠真正解決當前教育痛點問題的并不多，因而體感交互技術如何應用于課堂促進教與學是未來需要著重關注的研究方向。

體感交互技術；教育應用；教育信息化；研究現狀分析

體感交互技術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交互，受到了國內外各個領域學者的關注，也有越來越多的學者開始關注這一技術在教育領域內的應用前景，本文就國內外體感交互技術在教育領域內的應用研究現狀做了簡要分析，分析所用的文獻主要來源于谷歌學術（Google Scholar）及中國知網（CNKI），并希望可以借此為后續的相關研究提供一定的參考。

一、體感交互技術的前世今生

體感交互技術代表著一種全新的人機交互方式，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現與計算機的交互。體感交互技術作為自然人機交互技術 （Human-Computer Nature Interaction）的代表，是人機交互技術發展的最新階段，前三個階段分別為：第一階段，自1946年世界第一臺計算機誕生而出現的由設計者本人通過手工操作和依賴于機器的二進制代碼的方式操控計算機的手工作業階段；第二階段，以微軟的DOS系統為代表的，程序員通過批處理或命令行的方式與計算機打交道的作業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，普通用戶通過鼠標鍵盤操控顯示有各種窗口的計算機的圖形用戶界面（GUI）階段。

人機交互技術變得越來越成熟［1］，這使得近十幾年來家用計算機得到迅速發展與普及。

但是隨著近幾年虛擬現實技術的擬人化發展和智能平板、智能手機及智能可穿戴設備等微型隨身設備的迅速普及，以鼠標和鍵盤為代表的圖形用戶界面交互方式已經難以適應新技術背景下對于交互的要求，于是便出現了利用人的多種感覺通道和動作通道，以并行的、非精確的方式與計算機進行交互的自然人機交互［3］。

實際上，體感交互技術（Motion-sensing Technology）與最近熱門的可穿戴技術、云計算及物聯網等不同，它并非什么新興技術。體感交互技術最早走進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，伴隨著這兩款商業化產品出現了“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的商業產品中，微軟的Kinect因其優良的性能（同時跟蹤多人、人臉追蹤及多語言語音識別等）和微軟提供的強大技術支持（開放Windows平臺的SDK、推出專門的開發版Kinect），也在諸如醫療、健身、零售行業、教育培訓及科研等領域得到了較為廣泛的應用。

二、體感交互技術國外教育應用研究現狀分析

國外的體感交互技術教育應用研究起步較早，涉及教育的方方面面，充分挖掘了體感交互技術應用于教育領域的潛力。

1.在動作技能培訓當中應用體感交互技術

例如利用體感游戲輔助芭蕾舞演員的技能訓練和殘疾人的康復訓練［2］等，由于動作類技能僅僅依賴觀看教學視頻，然后跟著做，很難及時了解動作的完成情況，結合體感技術之后，在完成動作的同時可以實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.將體感交互技術應用于某一特定的學科

例如在化學課程中利用體感交互技術操控化學分子，模擬各種化學反應，為學生營造沉浸式的學習環境，這種體感技術與虛擬實驗平臺相結合的應用，把原本只能停留在書本上的各種靜態化學分子，變成了可以由學生自由操控的可交互對象，極大地提高了學生課堂的參與度和學習效果。

3.將體感交互技術應用于不同階段的教育中

例如充分利用體感交互技術和語音識別技術，將其應用于學前兒童的語言學習中，實現在游戲中學的目的，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行交流，而是在各種有趣的兒童游戲中，自然而然地學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在教育中的應用

例如探討微軟的體感交互設備Kinect應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特點的基礎上，結合目前教育應用的各種實際需求，分析體感交互技術在教育中應用的各種可能性。

三、體感交互技術國內教育應用研究現狀分析

國內的相關研究則主要開始于 《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》和《教育信息化十年發展規劃 （2011-2020年）》掀起的教育信息化理論、技術與應用三方面的研究浪潮，研究的重點側重于時下教育信息化發展的幾個大方向，包括電子書包、虛擬（增強）現實及游戲化（悅趣）學習等。

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設計和開發的親子互動游戲［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，在獲得悅趣的同時，拉近了親子間的距離，增強了家庭的凝聚力。

2.針對兒童的體感交互式多媒體電子書［5］

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

3.基于體感交互技術的虛擬仿真實驗系統［6］

傳統人機交互方式下的基于桌面系統的虛擬仿真實驗系統的交互由于其信息維度的限制，在完成三維交互任務時存在著用戶體驗不佳的問題，而利用體感交互技術則可以很好地改善三維虛擬學習系統的沉浸感和用戶體驗。

4.基于體感交互技術的各類教育技術裝備

例如基于Kinect的交互式電子白板［7］，利用體感交互技術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現各種操作。

5.在教學中應用基于體感交互技術的手勢識別［8-9］

通過體感交互技術進行靜態手勢識別和單手、雙手手勢識別，以提供無接觸式互動交互，并在此基礎上結合其他元素實現可應用于教學的自然用戶界面。

四、體感交互技術教育應用研究現狀分析

綜合分析國內與國外的體感交互技術教育應用研究現狀，不難發現：雖然目前體感交互技術教育應用的相關研究已經取得了一定的進展，但是真正接地氣并且能夠真正解決當前教育痛點問題的并不多。

目前相關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的虛擬仿真實驗系統等，要么僅僅從宏觀的角度簡單地探討體感交互技術在教學中的應用，將這一技術與課堂進行整合以真正服務于教育教學的研究并不多，而實際上課堂才是教育信息化攻堅戰的核心戰場［10］，體感交互技術如何應用于課堂促進教與學是未來此類研究需要著重關注的研究方向。

五、結束語

體感交互技術代表著一種全新的人機交互方式，它的出現讓我們看到了其作為新興的現代信息技術的一員，推動整個教育繼隨著語言而出現的“家庭教育”，隨著文字而出現的“專職教育”，隨著印刷術而出現的“學前班級教育”，隨著電信、廣播與電視而出現的“多媒體教育”以及隨計算機和互聯網而出現的“網絡遠程教育”之后的第六次根本性的變革［11］。相信在不久的將來，體感交互技術將會與智能可穿戴技術、虛擬（增強）現實技術、傳感器技術及智能分析技術等，一道構建出一個“任何人在任何時間、地點，以任何方式學習任何內容，并可獲取任何學習支持”的智慧學習（Smart Learning）新時代［12］。

［1］董士海.人機交互的進展及面臨的挑戰［J］.計算機輔助設計與圖形學學報，2004（1）：1-13.

［2］姜華強，項潔.Kinect康復訓練輔助系統研究［J］.人工智能與機器人研究，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.基于體感技術的親子互動游戲設計與實現［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習平臺的研發［J］.中小學信息技術教育，2013（Z1）：96-101.

［6］廖宏建，楊玉寶.體感交互設計及其在三維虛擬實驗中的應用［J］.遠程教育雜志，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的體感技術在教學領域中的應用［C］，2012.

［9］王玉琴，王美倩.Wii在教學中的應用［J］.軟件導刊（教育技術），2013（4）：82-84.

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

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

［12］賀斌.智慧學習：內涵、演進與趨向——學習者的視角［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