基于人工智能的舞蹈实训空间设计研究

林亭宇 常光云 朱敬东

摘   要：信息化時代的舞蹈课堂需不断革新，但由于缺乏对舞蹈教学的多元整合，仍普遍存在课堂效率低且无法高效匹配学生、教学方式单一且学习时空受限、师生整体实践反思薄弱等问题。文章依据OPST框架，采用调查研究法、行动研究法等研究方式，在设计目标、教学法、空间及技术上提出了基于人工智能的舞蹈实训空间设计方案，并切实打造出人工智能舞蹈实训空间1.0。

关键词：OPST框架;舞蹈;空间再设计;智能舞蹈实训系统

中图分类号：G481 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2021）09-0026-05

《教育信息化十年发展规划（2011—2020年）》提出，应大力探索现代信息技术与教育的全面深度融合，充分发挥教育信息化在教育改革和发展中的支撑与引领作用。而《地平线报告》（2016高等教育版）则提出“学习空间的再设计将成为教育技术发展的长期趋势”[1]，因为它不仅能打破传统教育方式与教学行为的桎梏，更能满足以学术或职业为导向下的多元化培养需求。由此，针对目前舞蹈教学普遍存在痛点与难点，本研究在OPST框架的基础下，设计出人工智能的舞蹈实训空间模型，通过搭建出能够支撑多元教学模式的智能物联舞蹈空间，进而将混合式教学模式融入其中，以实现舞蹈课堂的时空延展及师生的深度互动，推动学生的自主学习、合作学习，满足针对每位学生点对点的精准点评，提高舞蹈课堂的学习效率。

一、舞蹈教学及空间研究现状

针对舞蹈教学及空间的研究，有舞者聚焦舞蹈课程内容与理念，如林怀民从舞蹈本源出发，创立“云门舞蹈教室”并提出“创意身体”的舞蹈艺术理念[2];邓佑玲从舞蹈感知出发，发起“民族美育·彩虹舞蹈教室”课程，呼吁在舞蹈中热爱各族文化，增进各族情谊[3]。有设计者再造舞蹈教室，如ANZAS舞蹈教室通过对空间元素进行一系列的改造，打造出周身迷雾渐变、脚下清晰明朗的效果，再通过以黄色为主调，增设预备空间及由大到小的圆点装饰等方式来增加期待感、舒适感及转换感[4]。有学者创新舞蹈教学模式，如程起龙等将微课及翻转课堂与舞蹈基训课程相融合[5]。有研究者开发新型舞蹈教学工具，如以Fumihide Tanaka等为代表的东京索尼与加州大学共同研究的交互式机器人舞蹈室项目，其中QRIO机器人被赋予各种编排好的舞蹈序列，能够实时模仿伙伴的动作，与幼儿形成点对点的互动[6];Hogg Jeannette等为代表的美国舞蹈厅项目开展了健康指导时间观察系统（SOFIT）和直接心率监测法的研究，以确保学生在舞蹈课堂获得最高效的健康收益[7]。

由以上分析可以看出，目前对舞蹈教学及空间的优化呈分散状态，课程理念、教学模式、空间布设及智能化技术成果未得到协调融合。Radcliffe[8]认为，在信息化社会，信息技术、教学法和学习空间三者之间应是相互作用的，在课堂教学过程中需综合考虑三者的作用关系。因此，舞蹈教学空间的再设计应充分整合信息技术与教学理论发展成果，构建更加符合舞蹈教学特征的空间环境。

二、OPST框架下基于人工智能的舞蹈实训模型设计

1.智能舞蹈实训模型设计的研究方法及过程

本研究采用调查研究法、解释结构模型法、行动研究法进行研究。前期通过调查研究法进行了文献调查，梳理出舞蹈教学及空间目前的研究现状，并定位于研究假设、内容及方法，进行了理论梳理，找寻并提出目前舞蹈教学所存在的问题。进而基于OPST框架，梳理出智能物联的舞蹈实训空间各要素与教学系统之间的相互关系，并整合出舞蹈实训教学空间的结构模型、教学模式、空间架构及核心技术。中期采用了行动研究法，与学校合作并开展研讨，着手建设舞蹈实训教学空间1.0。通过组织学校一线教师及专家共同探讨目前舞蹈教学所存在难点及痛点，初步制定出五个核心舞蹈基本动作，经过对舞蹈基本动作评价标准的核准，进而攻关了智能识别相关数学算法难题，最终开发出智能化舞蹈训练系统。而后期将通过研究AI技术与舞蹈实训教学的融合度与作用边界，开发出升级版的AI舞蹈实训教学系统，打造舞蹈实训教学空间2.0，并推广至武术、礼仪等相关专业。研究方法及过程如图1所示。

2.模型设计

华子荀等在综合分析PST框架的基础上，认为“总体设计”作为PST框架的首个关注点，需要解决设计目的与期望效果等问题，由此提出了基于目标导向的OPST框架，包括“目的—教学法—空间—技术”（OPST）四个环节[9]。本研究基于OPST框架的学习空间再设计流程，构建出基于人工智能的舞蹈实训空间模型，如图2所示。

（1）设计目标

本研究拟通过人工智能等先进技术来重构智能化的舞蹈实训空间，促进教学模式的变革与创新，优化舞蹈教学过程，以期打破舞蹈教学桎梏，扩展舞蹈教学时空，并提高教师及学生的信息素养，推动学校现代化进程，为“人工智能+教育”的研究和实践提供参考。

（2）教学法

舞蹈教学普遍存在三大矛盾：舞蹈基本动作是舞蹈学习的基石，学生掌握程度却参差不齐;纠正学生基本动作是教学重点，逐一纠正却是教学难点与盲点;学生需认真地反复练习，但对自身动作标准度的判断却是盲点。基于此，本研究拟通过智能技术与舞蹈学科的融合，探索设计线上线下相结合、课前课中课后相衔接的创新型混合式舞蹈教学模式，实现“AI教书，教师育人;线下学习，线上研讨;课中训练，课外反思”的教学理念，充分释放学生自主学习的动力，破解舞蹈教学的痛点与难点，促进教学模式的变革与创新，并提高教师和学生的信息素养。混合式舞蹈教学模式如图3所示。

（3）空间再设计

学习空间（Learning Spaces）包括正式、非正式和虚拟三种形式[10]。本研究通过舞蹈教室再设计并搭建出虚拟舞蹈学习空间，以实现对混合式舞蹈教学模式的支持，达到延展舞蹈教学时空、丰富教学交互、推动学生内隐式学习发展、增强师生愉悦体验的效果。舞蹈教室空间架构如图4所示。

①舞蹈教室再设计

數据智服。通过在教室中布设智能数据展示屏，能够直观地展示出可视化数据，包括学生的训练情况、班级的训练情况、活跃班级的排行、最优学生PK榜及当日最美动作的展示照片等模块，以此让教学有据可依。

教学智撑。在教室中布设适量的AI舞蹈实训互动屏，并在其中安装智能舞蹈实训系统，以此辅助教师进行教学，能让学生进行自主学习、模拟演练，并获得实时智能评价报告。

设备智管。为实现每一位舞者都能在舞台绽放的目标，通过对教室的灯光、音响、多媒体展示及自动录播系统等设备的再设计，打造出模拟舞台的效果。此沉浸式空间不仅能唤醒师生对舞蹈更深沉的感受，更能激发出学生的创造性思维。教室中的全部设备可通过使用手机或管理屏进行一体化智能管理。

环境智控。教室的环境改造则应用到物联网技术，能全面支持对教室的电源、窗帘、空调等环境设施的智能控制。通过手机端或管理屏的智能管控以提高环境管理效率，减轻操作负担。

多功能现代化空间设计。舞蹈教室的再设计集成了先进的信息技术手段，以多种先进终端为载体，营造出充盈的现代感。教师和学习者可依托教室开展舞蹈课、以班级为单位的小型演出、学术报告、研讨会等教学活动，为师生创设出集教学、排练、录播、演出等功能于一体的现代化教学环境。

②虚拟舞蹈学习空间搭建

基于移动端的舞蹈在线学习平台分设教师端与学生端两个部分。通过自主学习、协作学习、教师引导等应用，借助智能舞蹈系统所记录的训练原生数据，一方面，学生可以反复回看自己的训练视频并查看报告，或是对比观看教师及同学的视频，由此可为经验薄弱的学生提供实效性参考，使学生在反思和总结中获得新的知识与技能，提高信息素养及元认知能力，为其自发性主动学习及同伴协作学习提供帮助;另一方面，教师基于智能大数据分析对学生训练画像及班级训练画像精准把控，实现精准教学。教师也可通过回看学生训练视频、查看训练数据与报告、判定研讨评析观点的价值意义性等方式来扩大学生学习评价的覆盖面，增强对学生的多元化评价。

（4）核心技术

本研究的核心为AI舞蹈实训系统，采用AI、物联网等技术开发出基于舞蹈基本动作的智能训练与辅助教学系统，包含自主学习、模拟演练、智能评价、师生在线评价与研讨、学情报表数据支撑等功能模块。系统中的人体行为特征采集使用XBOX ONE Kinect体感2.0摄像头。与普通高清摄像机的采集方式相比，这种方式能精准、全面地采集学生的行为特征，精细到各关节的三维坐标信息，从数据采集的前端保证数据分析的准确性。同时，系统中的人体行为分析引擎通过视频及图像分析技术，实现对人体关键点、人体属性、手势行为、人像分割等的精确分析，从而实现学生基本动作与专家动作的智能识别、对比与分析。由此，在设定动作判定标准等信息后，可实时反馈出个性化训练评价报告。

在进入AI舞蹈实训系统后，学生首先可通过人脸识别或用户名进行登录，随后可选择具体动作进入模拟训练，该阶段摄像头将实时采集训练数据，步骤可细化为先播放动作的注意事项及视频。点击开始按钮后，进入“321”倒计时准备阶段，正式开始时，学生根据语音节拍进行测试，屏幕左侧为教师标准视频，右侧为学生实时训练画面。训练完成后，训练视频经过人体行为分析引擎，实时反馈出训练报告，同时系统将会记录训练数据并存入数据库，形成统计分析报表，为在线舞蹈学习平台的学习研讨提供大数据支撑。AI舞蹈实训系统作业流程如图5所示。

三、案例分析

本研究与杭州某重点示范中职学校进行合作研究，共同研讨了舞蹈教学模式的构建、传统舞蹈空间的升级、舞蹈教学难题的破解等问题。进一步通过行动研究法、访谈法等多种方式，面向舞蹈教学应用中的实际需要，以基于人工智能的舞蹈空间设计模型为指导，通过对教学法、空间及技术的协调化融合再设计，打造出智能舞蹈实训空间1.0。

智能舞蹈实训空间1.0的建设包括三个阶段。在设计阶段，本研究结合前期所设计出的智能舞蹈实训教学空间结构模型，与舞蹈教师及专家开展课题研讨，拟根据舞蹈学科强调扎实基本功的特点，落实学校所需，设计出左踢腿、右踢腿、下腰、劈叉及把下扳腿五个核心基本动作及相应功能。旨在通过构建智能化的舞蹈实训空间，来优化学校的舞蹈教学过程，破解舞蹈教学中的难点和痛点，促进教学模式的变革与创新，同时提高全校教师和学生的信息素养，推动学校现代化进程。在改造阶段，首先进行更专业化的舞蹈教室装修，铺设更适合舞蹈实训的地面、镜子，教室屋顶、墙壁的颜色搭配等也进行了优化改造;其次升级了教室灯光、多媒体、空调、窗帘等设备，使其基于智能物联并一键可控;最后引进了四块AI舞蹈实训互动屏，并嵌入AI舞蹈实训系统。根据前期设计，本阶段通过细化舞蹈动作的评价标准、优化智能识别数学算法等实现了5个基本动作及其相应的教学功能。在使用阶段，通过组织教师和个别学生开展相应的测试教学，对AI舞蹈实训系统进行调试与完善，与此同时，再通过校内小范围的“实验教学—反思研讨—修改完善”来保证混合式教学模式的可行性及空间搭建的合理性。

智能舞蹈实训教学空间1.0的教学过程包括三个阶段：课前阶段，学生在移动端通过观看教师示范视频及动作要点进行自主学习。课中阶段，通过智能技术、视频技术的介入，实现学生自主学习舞蹈动作或个性化模拟训练，借助XBOX ONE Kinect体感2.0摄像头来采集学生的训练动作，进行智能分析后，根据学生所做舞蹈动作的标准程度及动作要点得出智能评价报告。课后阶段，师生对训练视频及学情报表数据进行展示，教师可在线指导，学生可互评点赞、对比反思等。图6、图7为训练实景及报告。

本案例中的智能舞蹈实训空间1.0基于OPST框架创设，充分发挥了目标引领下“教学法—空间—技术”三者相辅相成的优势。首先，通过“课前—课中—课后”的混合式教学模式框架把课堂教学和在线学习两者多方面的优势充分混合，形成“1+1>2”的巨大能量。其次，通过对舞蹈教室的再设计，包括软硬件环境、功能及交互的设计，使实训空间符合中职学生的心理、年龄、认知水平及认知能力等特点，同时符合舞蹈教学的基本规律，能够帮助学生在“乐学”中改变学习态度、改善学习方法，有效促进学习。而对虚拟舞蹈学习空间的营造，有利于同伴合作讨论学习策略的实施，能够实现课中阶段的拓展延伸，形成课中课后、线上线下相结合的混合式模式设计，有利于提升师生的沟通协作能力及信息素养。最后，充分利用人工智能、人脸识别等先进技术，同时囊括互联网、物联网等基本技术，将其较好地融入实训空间，更能切实支撑教学模式的顺利实施。智能舞蹈实训教学空间1.0建成并完善后，已接纳包括杭州市副市长、教育局局长及同行学校10多次的参观学习，得到了教育界的普遍认可。

四、结语

目前教学空间方面的研究主要以普遍意义上的智慧教室、未来教室居多，对于职业教育领域的实训教学空间研究较少。本研究在前人研究的基础上，进一步聚焦职业教育领域舞蹈实训教学空间与智能技术、移动互联技术的融合。通过梳理实训教学空间的构成要素，分析该空间要素与教学系统的互动关系，以期对舞蹈智能教学空间的研究提供新的补充和创新。

参考文献：

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[4]佚名.北京ANZAS舞蹈教室照明设计[C].中国照明工程二十年专刊，2012.1.

[5]程起龙.基于微课的翻转课堂教学模式在舞蹈基训教学中的应用研究[J].电脑知识与技术，2019，15（17）：122-123，125.

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[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]华子荀，马子淇，丁延茹.基于目标导向“教学法—空间—技术”（PST）框架的学习空间再设计及其案例研究[J].中国电化教育，2017（2）：76-81.

[10]杨俊锋，黄荣怀，刘斌.国外学习空间研究述评[J].中国电化教育，2013（6）：15-20.

（编辑：王晓明）