基于人工智能的舞蹈實訓空間設計研究

林亭宇 常光云 朱敬東

摘? ?要：信息化時代的舞蹈課堂需不斷革新，但由于缺乏對舞蹈教學的多元整合，仍普遍存在課堂效率低且無法高效匹配學生、教學方式單一且學習時空受限、師生整體實踐反思薄弱等問題。文章依據OPST框架，采用調查研究法、行動研究法等研究方式，在設計目標、教學法、空間及技術上提出了基于人工智能的舞蹈實訓空間設計方案，并切實打造出人工智能舞蹈實訓空間1.0。

關鍵詞：OPST框架;舞蹈;空間再設計;智能舞蹈實訓系統

中圖分類號：G481 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2021）09-0026-05

《教育信息化十年發展規劃（2011—2020年）》提出，應大力探索現代信息技術與教育的全面深度融合，充分發揮教育信息化在教育改革和發展中的支撐與引領作用。而《地平線報告》（2016高等教育版）則提出“學習空間的再設計將成為教育技術發展的長期趨勢”[1]，因為它不僅能打破傳統教育方式與教學行為的桎梏，更能滿足以學術或職業為導向下的多元化培養需求。由此，針對目前舞蹈教學普遍存在痛點與難點，本研究在OPST框架的基礎下，設計出人工智能的舞蹈實訓空間模型，通過搭建出能夠支撐多元教學模式的智能物聯舞蹈空間，進而將混合式教學模式融入其中，以實現舞蹈課堂的時空延展及師生的深度互動，推動學生的自主學習、合作學習，滿足針對每位學生點對點的精準點評，提高舞蹈課堂的學習效率。

一、舞蹈教學及空間研究現狀

針對舞蹈教學及空間的研究，有舞者聚焦舞蹈課程內容與理念，如林懷民從舞蹈本源出發，創立“云門舞蹈教室”并提出“創意身體”的舞蹈藝術理念[2];鄧佑玲從舞蹈感知出發，發起“民族美育·彩虹舞蹈教室”課程，呼吁在舞蹈中熱愛各族文化，增進各族情誼[3]。有設計者再造舞蹈教室，如ANZAS舞蹈教室通過對空間元素進行一系列的改造，打造出周身迷霧漸變、腳下清晰明朗的效果，再通過以黃色為主調，增設預備空間及由大到小的圓點裝飾等方式來增加期待感、舒適感及轉換感[4]。有學者創新舞蹈教學模式，如程起龍等將微課及翻轉課堂與舞蹈基訓課程相融合[5]。有研究者開發新型舞蹈教學工具，如以Fumihide Tanaka等為代表的東京索尼與加州大學共同研究的交互式機器人舞蹈室項目，其中QRIO機器人被賦予各種編排好的舞蹈序列，能夠實時模仿伙伴的動作，與幼兒形成點對點的互動[6];Hogg Jeannette等為代表的美國舞蹈廳項目開展了健康指導時間觀察系統（SOFIT）和直接心率監測法的研究，以確保學生在舞蹈課堂獲得最高效的健康收益[7]。

由以上分析可以看出，目前對舞蹈教學及空間的優化呈分散狀態，課程理念、教學模式、空間布設及智能化技術成果未得到協調融合。Radcliffe[8]認為，在信息化社會，信息技術、教學法和學習空間三者之間應是相互作用的，在課堂教學過程中需綜合考慮三者的作用關系。因此，舞蹈教學空間的再設計應充分整合信息技術與教學理論發展成果，構建更加符合舞蹈教學特征的空間環境。

二、OPST框架下基于人工智能的舞蹈實訓模型設計

1.智能舞蹈實訓模型設計的研究方法及過程

本研究采用調查研究法、解釋結構模型法、行動研究法進行研究。前期通過調查研究法進行了文獻調查，梳理出舞蹈教學及空間目前的研究現狀，并定位于研究假設、內容及方法，進行了理論梳理，找尋并提出目前舞蹈教學所存在的問題。進而基于OPST框架，梳理出智能物聯的舞蹈實訓空間各要素與教學系統之間的相互關系，并整合出舞蹈實訓教學空間的結構模型、教學模式、空間架構及核心技術。中期采用了行動研究法，與學校合作并開展研討，著手建設舞蹈實訓教學空間1.0。通過組織學校一線教師及專家共同探討目前舞蹈教學所存在難點及痛點，初步制定出五個核心舞蹈基本動作，經過對舞蹈基本動作評價標準的核準，進而攻關了智能識別相關數學算法難題，最終開發出智能化舞蹈訓練系統。而后期將通過研究AI技術與舞蹈實訓教學的融合度與作用邊界，開發出升級版的AI舞蹈實訓教學系統，打造舞蹈實訓教學空間2.0，并推廣至武術、禮儀等相關專業。研究方法及過程如圖1所示。

2.模型設計

華子荀等在綜合分析PST框架的基礎上，認為“總體設計”作為PST框架的首個關注點，需要解決設計目的與期望效果等問題，由此提出了基于目標導向的OPST框架，包括“目的—教學法—空間—技術”（OPST）四個環節[9]。本研究基于OPST框架的學習空間再設計流程，構建出基于人工智能的舞蹈實訓空間模型，如圖2所示。

（1）設計目標

本研究擬通過人工智能等先進技術來重構智能化的舞蹈實訓空間，促進教學模式的變革與創新，優化舞蹈教學過程，以期打破舞蹈教學桎梏，擴展舞蹈教學時空，并提高教師及學生的信息素養，推動學校現代化進程，為“人工智能+教育”的研究和實踐提供參考。

（2）教學法

舞蹈教學普遍存在三大矛盾：舞蹈基本動作是舞蹈學習的基石，學生掌握程度卻參差不齊;糾正學生基本動作是教學重點，逐一糾正卻是教學難點與盲點;學生需認真地反復練習，但對自身動作標準度的判斷卻是盲點。基于此，本研究擬通過智能技術與舞蹈學科的融合，探索設計線上線下相結合、課前課中課后相銜接的創新型混合式舞蹈教學模式，實現“AI教書，教師育人;線下學習，線上研討;課中訓練，課外反思”的教學理念，充分釋放學生自主學習的動力，破解舞蹈教學的痛點與難點，促進教學模式的變革與創新，并提高教師和學生的信息素養。混合式舞蹈教學模式如圖3所示。

（3）空間再設計

學習空間（Learning Spaces）包括正式、非正式和虛擬三種形式[10]。本研究通過舞蹈教室再設計并搭建出虛擬舞蹈學習空間，以實現對混合式舞蹈教學模式的支持，達到延展舞蹈教學時空、豐富教學交互、推動學生內隱式學習發展、增強師生愉悅體驗的效果。舞蹈教室空間架構如圖4所示。

①舞蹈教室再設計

數據智服。通過在教室中布設智能數據展示屏，能夠直觀地展示出可視化數據，包括學生的訓練情況、班級的訓練情況、活躍班級的排行、最優學生PK榜及當日最美動作的展示照片等模塊，以此讓教學有據可依。

教學智撐。在教室中布設適量的AI舞蹈實訓互動屏，并在其中安裝智能舞蹈實訓系統，以此輔助教師進行教學，能讓學生進行自主學習、模擬演練，并獲得實時智能評價報告。

設備智管。為實現每一位舞者都能在舞臺綻放的目標，通過對教室的燈光、音響、多媒體展示及自動錄播系統等設備的再設計，打造出模擬舞臺的效果。此沉浸式空間不僅能喚醒師生對舞蹈更深沉的感受，更能激發出學生的創造性思維。教室中的全部設備可通過使用手機或管理屏進行一體化智能管理。

環境智控。教室的環境改造則應用到物聯網技術，能全面支持對教室的電源、窗簾、空調等環境設施的智能控制。通過手機端或管理屏的智能管控以提高環境管理效率，減輕操作負擔。

多功能現代化空間設計。舞蹈教室的再設計集成了先進的信息技術手段，以多種先進終端為載體，營造出充盈的現代感。教師和學習者可依托教室開展舞蹈課、以班級為單位的小型演出、學術報告、研討會等教學活動，為師生創設出集教學、排練、錄播、演出等功能于一體的現代化教學環境。

②虛擬舞蹈學習空間搭建

基于移動端的舞蹈在線學習平臺分設教師端與學生端兩個部分。通過自主學習、協作學習、教師引導等應用，借助智能舞蹈系統所記錄的訓練原生數據，一方面，學生可以反復回看自己的訓練視頻并查看報告，或是對比觀看教師及同學的視頻，由此可為經驗薄弱的學生提供實效性參考，使學生在反思和總結中獲得新的知識與技能，提高信息素養及元認知能力，為其自發性主動學習及同伴協作學習提供幫助;另一方面，教師基于智能大數據分析對學生訓練畫像及班級訓練畫像精準把控，實現精準教學。教師也可通過回看學生訓練視頻、查看訓練數據與報告、判定研討評析觀點的價值意義性等方式來擴大學生學習評價的覆蓋面，增強對學生的多元化評價。

（4）核心技術

本研究的核心為AI舞蹈實訓系統，采用AI、物聯網等技術開發出基于舞蹈基本動作的智能訓練與輔助教學系統，包含自主學習、模擬演練、智能評價、師生在線評價與研討、學情報表數據支撐等功能模塊。系統中的人體行為特征采集使用XBOX ONE Kinect體感2.0攝像頭。與普通高清攝像機的采集方式相比，這種方式能精準、全面地采集學生的行為特征，精細到各關節的三維坐標信息，從數據采集的前端保證數據分析的準確性。同時，系統中的人體行為分析引擎通過視頻及圖像分析技術，實現對人體關鍵點、人體屬性、手勢行為、人像分割等的精確分析，從而實現學生基本動作與專家動作的智能識別、對比與分析。由此，在設定動作判定標準等信息后，可實時反饋出個性化訓練評價報告。

在進入AI舞蹈實訓系統后，學生首先可通過人臉識別或用戶名進行登錄，隨后可選擇具體動作進入模擬訓練，該階段攝像頭將實時采集訓練數據，步驟可細化為先播放動作的注意事項及視頻。點擊開始按鈕后，進入“321”倒計時準備階段，正式開始時，學生根據語音節拍進行測試，屏幕左側為教師標準視頻，右側為學生實時訓練畫面。訓練完成后，訓練視頻經過人體行為分析引擎，實時反饋出訓練報告，同時系統將會記錄訓練數據并存入數據庫，形成統計分析報表，為在線舞蹈學習平臺的學習研討提供大數據支撐。AI舞蹈實訓系統作業流程如圖5所示。

三、案例分析

本研究與杭州某重點示范中職學校進行合作研究，共同研討了舞蹈教學模式的構建、傳統舞蹈空間的升級、舞蹈教學難題的破解等問題。進一步通過行動研究法、訪談法等多種方式，面向舞蹈教學應用中的實際需要，以基于人工智能的舞蹈空間設計模型為指導，通過對教學法、空間及技術的協調化融合再設計，打造出智能舞蹈實訓空間1.0。

智能舞蹈實訓空間1.0的建設包括三個階段。在設計階段，本研究結合前期所設計出的智能舞蹈實訓教學空間結構模型，與舞蹈教師及專家開展課題研討，擬根據舞蹈學科強調扎實基本功的特點，落實學校所需，設計出左踢腿、右踢腿、下腰、劈叉及把下扳腿五個核心基本動作及相應功能。旨在通過構建智能化的舞蹈實訓空間，來優化學校的舞蹈教學過程，破解舞蹈教學中的難點和痛點，促進教學模式的變革與創新，同時提高全校教師和學生的信息素養，推動學校現代化進程。在改造階段，首先進行更專業化的舞蹈教室裝修，鋪設更適合舞蹈實訓的地面、鏡子，教室屋頂、墻壁的顏色搭配等也進行了優化改造;其次升級了教室燈光、多媒體、空調、窗簾等設備，使其基于智能物聯并一鍵可控;最后引進了四塊AI舞蹈實訓互動屏，并嵌入AI舞蹈實訓系統。根據前期設計，本階段通過細化舞蹈動作的評價標準、優化智能識別數學算法等實現了5個基本動作及其相應的教學功能。在使用階段，通過組織教師和個別學生開展相應的測試教學，對AI舞蹈實訓系統進行調試與完善，與此同時，再通過校內小范圍的“實驗教學—反思研討—修改完善”來保證混合式教學模式的可行性及空間搭建的合理性。

智能舞蹈實訓教學空間1.0的教學過程包括三個階段：課前階段，學生在移動端通過觀看教師示范視頻及動作要點進行自主學習。課中階段，通過智能技術、視頻技術的介入，實現學生自主學習舞蹈動作或個性化模擬訓練，借助XBOX ONE Kinect體感2.0攝像頭來采集學生的訓練動作，進行智能分析后，根據學生所做舞蹈動作的標準程度及動作要點得出智能評價報告。課后階段，師生對訓練視頻及學情報表數據進行展示，教師可在線指導，學生可互評點贊、對比反思等。圖6、圖7為訓練實景及報告。

本案例中的智能舞蹈實訓空間1.0基于OPST框架創設，充分發揮了目標引領下“教學法—空間—技術”三者相輔相成的優勢。首先，通過“課前—課中—課后”的混合式教學模式框架把課堂教學和在線學習兩者多方面的優勢充分混合，形成“1+1>2”的巨大能量。其次，通過對舞蹈教室的再設計，包括軟硬件環境、功能及交互的設計，使實訓空間符合中職學生的心理、年齡、認知水平及認知能力等特點，同時符合舞蹈教學的基本規律，能夠幫助學生在“樂學”中改變學習態度、改善學習方法，有效促進學習。而對虛擬舞蹈學習空間的營造，有利于同伴合作討論學習策略的實施，能夠實現課中階段的拓展延伸，形成課中課后、線上線下相結合的混合式模式設計，有利于提升師生的溝通協作能力及信息素養。最后，充分利用人工智能、人臉識別等先進技術，同時囊括互聯網、物聯網等基本技術，將其較好地融入實訓空間，更能切實支撐教學模式的順利實施。智能舞蹈實訓教學空間1.0建成并完善后，已接納包括杭州市副市長、教育局局長及同行學校10多次的參觀學習，得到了教育界的普遍認可。

四、結語

目前教學空間方面的研究主要以普遍意義上的智慧教室、未來教室居多，對于職業教育領域的實訓教學空間研究較少。本研究在前人研究的基礎上，進一步聚焦職業教育領域舞蹈實訓教學空間與智能技術、移動互聯技術的融合。通過梳理實訓教學空間的構成要素，分析該空間要素與教學系統的互動關系，以期對舞蹈智能教學空間的研究提供新的補充和創新。

參考文獻：

[1]金慧，劉迪，高玲慧等.新媒體聯盟《地平線報告》（2016高等教育版）解讀與啟示[J].遠程教育雜志，2016，35（2）：3-10.

[2]蔡巖.以舞蹈之“術”通往生活之“道”——以“云門舞集舞蹈教室”為例[J].舞蹈，2019（4）：90-93.

[3]張璇.串起民族美育的音符——小記北京舞蹈學院“彩虹舞蹈教室”[J].中國民族，2017（7）：64-65.

[4]佚名.北京ANZAS舞蹈教室照明設計[C].中國照明工程二十年專刊，2012.1.

[5]程起龍.基于微課的翻轉課堂教學模式在舞蹈基訓教學中的應用研究[J].電腦知識與技術，2019，15（17）：122-123，125.

[6]Tanaka， F.， Fortenberry， B.， Aisaka， K.， Movellan， J.R.. Plans for Developing Real-time Dance Interaction between QRIO and Toddlers in a Classroom Environment[P].Development and Learning， 2005. Proceedings. The 4th International Conference on，2005.

[7]Huang Shirley Y，Hogg Jeannette，Zandieh Stephanie，Bostwick Susan B. A ballroom dance classroom program promotes moderate to vigorous physical activity in elementary school children.[J]. American Journal of Health Promotion，2012，26（3）：11-17.

[8]Radcliffe D. A Pedagogy-Space-Technology （PST） Framework for designing and evaluating learning places[A]. David R， Hamilton W， Derek P， Belinda T. Proceedings of the next generation learning spaces colloquium[C]. Brisbane： The University of Queensland， 2008：9-16.

[9]華子荀，馬子淇，丁延茹.基于目標導向“教學法—空間—技術”（PST）框架的學習空間再設計及其案例研究[J].中國電化教育，2017（2）：76-81.

[10]楊俊鋒，黃榮懷，劉斌.國外學習空間研究述評[J].中國電化教育，2013（6）：15-20.

（編輯：王曉明）