国内外Kinect教学应用对比研究

张战杰　李书明　陈云红

摘 要 简述Kinect体感设备，采用文献资料法分别对国内外Kinect教学应用现状进行调查研究，对其应用和研究现状进行论述。最后对国内外Kinect教学应用的研究差异进行分析对比，形成对Kinect教学应用研究的整体认识。

关键词 Kinect；体感教室；体感游戏

中图分类号：G652 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2017）08-0149-02

Comparative Study of Kinect Teaching Application at Home and

Abroad//ZHANG Zhanjie， LI Shuming， CHEN Yunhong

Abstract This paper introduces the two generations of Kinect briefly

at first. Then investigation and research on the application of Kinect in education activities with the methods of literature consultation and

summary discusses its current status. Finally， this article summarized

the difference by analysis the research of domestic and overseas and

form a general understanding on the application of Kinect in educa-tion activities.

Key words Kinect； somatosensory classroom； motion sensing game

1 引言

Kinect体感设备最初是微软针对Xbox 360游戏推出的交互式体感游戏外设，借此设备可以实现情境的互动以及人机交互。2011年6月，微软发布Kinect for Windows SDK

Beta资源开发包，开发者可以通过Microsoft Visual Studio

2010利用C++、C#、Visual Basic进行相关的Kinect应用程序开发[1]。Kinect强大的交互功能使人机互动的理念展现得更加彻底，随之一场“Kinect效应”在全球范围内蔓延，来自世界各地的研究者将Kinect引入教育等领域，并取得诸多成果。本文通过对近年来国内外研究人员对Kinect体感设备在教育教学中的应用成果进行分析研究，以探明国内外研究差异，为改进Kinect在教育教学中的应用研究提供参考。

2 国内Kinect教学应用研究

北京一家科技公司利用Kinect研发出一套针对幼儿的“3D体感互动”教育课程，让儿童在交互式娱乐体验中学习知识。在Kinect的支持下，孩子们可以不需要手持设备，就能通过Kinect的支持进行互动和交流、学习知识。目前，该智能教学课程已经在全国数十家幼儿园（如中国铁道科学研究院幼儿园）得到应用实施。

台湾微软与台南市海东国小协作基于Kinect建置了独立的体感教室，将体感游戏转换成体育课程中的跑步、跳遠、标枪等训练项目，透过游戏的模拟动作，对学生跑步和跳远的姿势和技巧进行强化。

吴松、韩国柱等[2]将Kinect与虚拟维修教学相结合。在Unity3D开发环境下引入Kinect体感设备，以某装备炮闩分解结合训练为对象，建立了体感式分解结合维修训练系统，操作者通过Kinect可实现控制虚拟人物在场景中行走、取用各种工具等操作。研究表明，该虚拟维修教学系统能够有效缓解现代军事装备结构复杂、价格高、教学装备数量短缺等问题。李小龙、林华等基于同样的原理，将手势识别技术与虚拟解剖学的教学相结合，开发出一套使用手势控制的虚拟人体解剖教学系统，实现在虚拟解剖教学中的手势识别和三维交互。顾容、何益明等[3]基于Kinect开发出一项智能教学系统应用案例，通过Kinect的骨骼追踪功能，对多媒体课件进行手势控制，把动作对应到键盘、鼠标的事件，完全由手势控制多媒体课件的演示。朱明茗、景红[4]借助Kinect体感设备，基于OpenNI&NITE平台实现通过手势对PPT的控制。

3 国外Kinect教学应用研究

美国华盛顿大学的Jeb Pavleas与Jack Chang合作设计一款名为体感数学的教学应用，使教师利用互动的方式讲授抽象的数学概念，并通过动态的图像帮助学生理解数学概念[5]。美国的凯内尔姆公司基于Kinect研发出一款教学类应用——“河流穿越”，旨在发展儿童的视觉与肢体协调运动能力和思维能力。

荷兰的De Ruimte学校开启了利用Kinect对有特殊需求的学生进行运动技能修复教育的项目[6]。在这个运动修复项目中，使用Kinect技术能够以更加自然的方式促使学生在潜意识层面学习新动作。De Ruimte学校负责人表示，借助Kinect提高了学生的运动技能和学习动机，学生也更容易将注意力集中到对动作的学习上。

希腊比雷埃夫斯大学的扬尼斯·A与西米恩·R等人对基于Kinect开发的一款教育游戏“Uni Paca Girl”进行了研究[7]。研究人员对希腊一所特殊教育小学进行实验，实验结果表明，这款基于Kinect的体感游戏在提高儿童粗大运动和肢体协调运动能力方面有明显的效果。此外，比雷埃夫斯大学实施了一项将Kinect用于针对患有轻微自闭症的学生进行辅助教育的研究。教师借助这个游戏帮助学生改善他们的交际行为，提高他们互相帮助的能力，并得以与自闭症儿童交流，帮助其塑造正常的社会行为和提高社会交际能力。

韩国电子技术研究所的研究员Baek Seongmin与Kim Myunggyu提出一种基于Kinect体感技术进行舞蹈学习的新模式[8]。该模式使用多个Kinect传感设备对教师的动作进行实时捕捉，把来自多个Kinect的数据合并到骨架数据中，从而全方位地收集教师的数据，最大限度地避免出现身体某个部位跟踪不准的现象，帮助学习者对一些比较复杂的舞蹈动作进行学习。该模式极大地提高了舞蹈姿势学习的精确度，并具有实时的姿势比较功能。

4 国内外Kinect教学应用研究对比

通过对近年来有关Kinect在教学中应用研究相关文献的梳理分析，笔者分别从应用形式、研究类型、研究范围以及研究主体等方面，对国内外研究特点进行分析总结，具体如下。

关于Kinect在教学中的应用形式 国内的研究者主要关注于将Kinect作为一种教学辅助工具，将Kinect与教学内容以及虚拟现实技术相结合，通过Kinect展现、传递教学内容。如将Kinect与多媒体课件控制相结合，将Kinect应用于电子白板教学，通过这种方式，教师可以通过简单的手势运作完成相应的操作，提高教学效率以及师生的交互性。国外的研究关注于将Kinect应用于创造教学情境和交互环境，借助Kinect构建教学体系架构，针对某一具体学科或者教学内容，用于跟踪和指导学生的具体操作和动作规范，如医学实验、体育技能方面的教学等。二者的共同点是注重Kinect在教学过程中的交互意义，加强师生之间、学生之间的交互合作，改进教与学的体验。

关于Kinect在教学中应用的研究类型 国内外的研究在此方面的差别较小，在理论研究与实践研究方面均有所涉及。相对而言，国内外研究者进行的实践研究较多，也比较成熟，尤其是结合Kinect进行教学实践方面做出许多研究成果。如国外已有学校将Kinect应用于课堂教学，借助Kinect开展师生的交互活动，帮助学生营造身临其境的感觉，提升学生的学习兴趣和参与集体活动的热情。

关于Kinect在教学中应用的研究范围以及研究机构 国内的研究者主要集中于幼儿教育以及教学辅助工具等方面，国外的研究者主要集中于幼儿教育、特殊教育以及行为纠正强化教育等方面。国内的研究机构主要为高等院校以及研究所；国外的研究人员既有高等院校机构，还有独立的科研机构与商业公司。相较之下，国外的研究队伍不仅有高校的教育科研人员，还有许多其他非教育机构的研究人员，如体感设备爱好者以及私营企业研究人员等。

5 结语

通过对近年来国内外有关Kinect在课堂教学中的应用研究分析与比较，发现国内的研究尚存在一些不足之处。可以从以下几点加以改进。

首先，加强知识共享的意识，建构知识共享的氛围。通过高校之间、科研团队之间、科研机构与企业公司之间的交流合作，充分发挥各方的优势与长处，共同促进Kinect在教学中应用研究的发展进步。通过搭建技术、科研成果交流平台，提供对Kinect研究进展与成果资源进行共享的机会。

其次，开展实施一些对教学工作有针对性的研究，将Kinect应用于教学中的研究系统化和理论化。如开展一系列针对幼儿教育或者特殊教育的应用研究，使其能够构成一个完整的系统，并提升一套Kinect在教学中应用的理论成果。

最后，加强推广应用。Kinect在教学中的应用研究是为了对教学工作加以改进和发展，对那些在教学中已经证明具有积极影响的研究成果，应将其用于教学实践并进行推广。

参考文献

[1]Gnie. Microsoft Kinect for Windows SDK Beta[EB/OL].

[2011-06-17].http：//www.cnblogs.com/gnielee/archive/2011/

06/17/kinect-for-windows-sdk-beta-release.html.

[2]吳松，韩国柱，陈永才.基于Kinect的装备体感维修教学系统研究[J].中国现代教育装备，2013（11）：10-12.

[3]顾容，何益明，金丽燕.基于Kinect骨骼追踪技术的智能教学控制系统的设计与实现[J].计算机应用与软件，

2013（6）：276-280.

[4]朱明茗，景红.基于Kinect的PPT控制系统研究[J].中国教育信息化，2014（9）：80-81.

[5]Johnson K， Pavleas J， Chang J. Kinecting to Mathematics

through Embodied Interactions[J].Computer，2013（10）：101-

104.

[6]Retalis S， Boloudakis M， Altanis G， Nikou N. Children with Motor Impairments Play a Kinect Learning Game：First Findings from a Pilot Case in an Authentic Classroom Environment[J].Interaction Design and Architecture（s），2013，19（19）：91-104.

[7]Boutsika E. Kinect in Education： A Proposal for Children

with Autism[J].Procedia Computer Science，2014，27（27）：

123-129.

[8]Baek S， Kim M. Dance Experience System Using Multiple Kinects[J].International Journal of Future Computer and Com-munication，2015（1）：45-49.