人形机器人在体育舞蹈教学中的应用研究

人形机器人是具备人类的外形特征和行动能力的智能机器人，可以采用双腿行走方式，通过手臂和身体的协调完成一些简单的功能，以及通过简单的语言和人类交流。它结合了人工智能、机器学习、传感器技术和机械工程等技术，能精准捕捉动作并实时互动，其在教育、医疗、服务和娱乐等领域得到广泛应用。把人形机器人应用到体育舞蹈教学中，其凭借精准的动作示范、个性化的教学支持及灵活高效的交互方式，为传统教学做了重要补充。

1.研究进展

1.1应用教育领域研究

随着越来越多的人形机器人出现在教育场合，其教学作用不断扩大，除了传统课堂内容外，他们可以根据学生的学习进度和需求为其量身定制学习计划并即时反馈进度，以帮助解决大班授课的个体差异造成的教育鸿沟，或者通过角色扮演或情境教学帮助理解晦涩难懂的教学内容，例如进行虚拟实验或重现历史场景来帮助学生直观地学习科学知识或历史事件。

2.2教学方法论研究

目前，关于人形机器人在教学方法的研究成果，主要集中在如何将人形机器人与传统教学方法进行融合，人形机器人能够为学生提供人机交互的标准示范，针对不同学生进行因材施教。德国学者Ilona Buchem指出，人形机器人通过互动学习和协作学习等方式，有利于学生社交发展和学习小组的形成。

2.3基于学习理论的STEM研究进展

研究者们尝试从培养学习者的角度，探索人形机器人辅助学生学习对提升学习水平和效果的帮助。人形机器人可以提供可视化的互动式学习体验，为学生创造沉浸式的舞蹈学习场景。同时，人形机器人通过对学生的学习过程进行数据分析，进一步帮助教师判断学生的学习进度和难点，进而更好对教学内容与方式的设计做出调整。

2.4教育心理学的研究进展

以人形机器人对学生心理因素的影响为主题，研究表明人形机器人可以激发学生的学习兴趣与好奇心。剑桥大学研究表明，学生会更愿意将不愿意与成人讨论的事情告诉人形机器人，人形机器人可在心理健康评价方面得到应用。人形机器人能为学生提供即时反馈与鼓励性评价，增强学生自信。但也应注意人形机器人对学生的情感互动，避免学生对人形机器人的过多依赖使其情感变得冷漠。

3.研究结果与讨论

通过本研究的文献综述、理论分析及专家访谈，探索人形机器人辅助体育舞蹈教学实施策略及取得的效果，对实验数据及访谈数据进行分析后得到以下结论，现将研究结果总结与讨论如下。

3.1文献综述与理论分析结果

3.1.1机器人辅助体育舞蹈教学的优势。人形机器人教学提供的标准化示范、个性化反馈、灵活性等优势，正是针对教师示范、学生学习中存在的弊端提出的。机器人示范动作的一致、精准，对比教师示范动作标准不一致、变化性大的弊端；机器人能根据学生的学习情况，动作传感、数据分析，学生学习情况反馈，优于教师无法给予个性化反馈和针对性的错误动作纠正的弊端；机器人也可以根据需要，提供灵活和可重复演示，可以不受时间和空间限制，为学生提供更多的练习机会，区别于教师受时间空间局限缺少练习，一对一辅导时间耗费较长，且停课办班不能顾及所有学生学习效果的弊端。

3.1.2机器人辅助教学的潜在问题。虽然机器人有诸多长处，但也存在技术瓶颈和无情感交互的问题。人形机器人演示的动作不够灵活，在某些灵活性比较高的演示动作方面还达不到要求；机器人无情感要求，也无情感互动，会让学生产生抵触情绪，影响学习积极性。

3.2专家访谈结果

人形机器人辅助教学可以提高教学效率，但必须与传统教学模式相结合，在教师的引导、机器人的辅助下，效果最优；教学内容的编排应有层次性，基础动作由机器人完成，难度大的动作还应以教师的详细讲解和示范为主；机器人通过其新奇好玩的特点，在初学阶段可极大激发学生的兴趣；未来的发展方向应是提高其动作的灵活性、增加人机的情感交互及降低机器人的造价，以便更广泛的推广使用。

3.3实验结果

3.3.1动作技能掌握效果实验组和对照组学生在动作技能掌握方面存在较大的差异性，实验组学生在动作模仿精确度、节奏掌握、动作连贯性等动技能掌握的平均得分均高于对照组，说明机器人辅助教学能够明显促进学生技能掌握效率的提高。

3.3.2学习兴趣与自信心变化

通过对学生问卷结果的分析，笔者发现实验组学生学习兴趣和学习自信心的提升明显高于对照组。有85%的学生认为利用机器人辅助教学增强了自己对学习的兴趣，有78%的学生认为机器人所给予的即时反馈让他们更加自信。

3.4人形机器人能够明显地提高学生动作技能掌握能力和学习兴趣

机器人精准的动作示范以及具有针对性的反馈，弥补了传统教学中的不足，但机器人的情感交流和复杂动作展示是有限的。在教学中，教师仍是不可或缺的。因此，最适宜的教学模式是“教师引导”“机器人辅助”教学。在此基础上，要改进教学策略，增强机器人的交互体验，改进语音识别、表达等技术，形成基础动作的定期重复学习，激发学生对体育舞蹈的长期兴趣；分层教学、因材施教，基础动作通过机器人展示，可重复性动作，机器人示范，高级动作通过教师讲解，复杂动作加以演示；优化机器人的反馈性，设计更加智能的反馈系统，提高机器人对学生动作识别的准确性和动作纠正效率。机器人与虚拟现实技术相结合，创造临场体验的儿童芭蕾教学环境；探索机器人与各种舞蹈类型的教学模式，丰富教学内容；进行长期跟踪研究，探索“机器+教学”对儿童长期学习和技能技巧的促进作用。

4.人形机器人在体育舞蹈教学中的不足

首先，人形机器人在舞蹈动作的灵活性上差强人意。它在教学中只能带领学生做基础动作示范，一些复杂有难度的舞蹈动作，尤其是舞蹈中对于柔韧性要求很高的动作，机器人通常无能为力。而即使是基础动作示范，系统对动作的的精确度反馈还有待提高，尤其是在复杂动作的纠正上，可能会让学生更困惑。当然，这些问题并非技术不可逾越，我们在技术和教学理念上还需进一步投入。

其次，人形机器人缺少和人真正的情感交流。人形机器人虽然可以教授基础动作，但是它对艺术性和情感表达缺失，使舞蹈教学中少了些人情味。对于舞蹈教学而言，教育的主体是人，不仅有欲望，还有感情。当学生产生逆反情绪时，舞蹈教师可以通过和善的面部表情、温柔的说话方式、轻抚等方式安抚学生的情绪，带给学生安全感。但是对于人形机器人来说，作为一个冷冰冰的机器，忽略了和学生的交流、鼓励，这是教育的一大隐患。因此，在体育舞蹈教学中，机器人可以成为我们人类的辅佐，但让它们担任这些任务的主角，恐怕是不太可能的。

最后，更现实的问题是，高昂的成本让它们难以普及，这意味着它们还只是少数学校、机构的“专利”，当然随着经济的不断发展，国家政策的支持，相信未来人形机器人会走进每一所校园。

5.人形机器人在体育舞蹈教学中的应用路径

第一，教师为主，设备为辅

人形机器人不是应用在体育舞蹈教学中的核心角色，教师依然扮演着绝对的主导角色，一如既往的设计课程内容、制定专业的教学方式、发布针对性的反馈和建议。人形机器人则可以作为教师的补充，实现示范动作、把握节奏、初阶反复练习等动作的分析功能。例如，人形机器人可以扮演示范角色，动作标准不离场，向学生展示体育舞蹈动作，通过动作形象帮助学生感知节奏变化，强化体育舞蹈教学内容的巩固。还可以实现进行初阶反复练习，完善学生在体育舞蹈学习中的全面训练。但是在这一应用中需注意的是，机器人并非单纯的教学工具，不能作为体育教师的替代品。

第二，建立数据隐私保护规范

人形机器人采集学生动作数据和个人数据信息较多，在教学中需要做好数据隐私的保护，要规范数据采集范围、数据用途、数据保存时限等规范，保证数据的合法性和安全性，同时对敏感信息数据做好数据加密工作，防止数据泄漏，更要保证其利用情况得到家长及学生的充分知情权和选择权，在保护学生隐私的情况下，促进教学技术的落地。

第三，个性化教学

借助人形机器人可利用人工智能技术捕捉学生舞蹈动作数据，并对动作数据进行分析，实时给出学生的操作分析结果，提供改进建议。例如，人形机器人能够捕捉学生动作轨迹，实现识别人形动作并与标准动作进行判断、对比，并对差异动作进行调整的建议。另外，机器人还可根据学生所处的学习阶段，调整自身教学内容，例如：对于初学者动作难度的降低或进阶型舞蹈动作学习任务的实时推送。

第四，互动教学

人形机器人还可以与学生进行互动教学，不仅可以使用机器人与其语音互动，还可以利用肢体语言与学生进行互动，从而提升学生对体育舞蹈的兴趣，使学生更加积极地参与到体育舞蹈的练习中。在体育舞蹈教学中，利用人形机器人对学生进行语音指导，同时利用传感器对学生实施监测，使学生掌握基本的体育舞蹈动作。同时利用表情模拟、语言鼓励来增加学生的使用兴趣。在体育舞蹈学习的初始阶段，借助人形机器人，可以使学生感受到舞蹈的乐趣与成就感。同时，这种教学方式，还可以增加学生对体育舞蹈的专注度，使学生能够更加积极地参与到教学过程中，使体育舞蹈教学课堂变得更加活跃，从而提升体育舞蹈教学的效果。

第五，模拟真实场景

作为人形机器人将体育舞蹈教学工作渗透进来，完善体育舞蹈教学模式。综合利用增强现实（AR）、虚拟现实（VR）等技术，为学生构建沉浸式舞蹈学习环境，模拟复杂的舞蹈场景或者虚拟的舞伴。在学校体育舞蹈课上，机器人可以带领学生进行多人同步练习等，提高学生团队意识。课下，机器人可以在学校教学平台利用互联网进行远程教学，拓宽学生知识。通过改革教学场景，提高学生学习体育舞蹈的兴趣。

第六，团队合作

在人形机器人进行体育舞蹈教学方式的探索中，多个机器人之间可以像一个真正的跳舞团队一样，搭配合作，同步去做动作，模拟出团队跳舞的的场景，这可以给学生提供更立体的学习体验，不仅如此，机器人自身还可以做出团队之间共同完成的队形层次动作的配合，学生们可以更直接的看到团队跳舞的配合性，尤其是针对于初学者，这样的直观展示格外重要。学生在团队跳舞因动作不一致而感到迷茫时，可以让机器人展示规范清晰的队形层次动作，利用机器人正确的示范，让学生们有一个学习榜样，克服这一迷茫，体验一个实实在在有意义的和有意思的学习舞蹈的过程。

  第七，技术支持

人形机器人的动作捕捉技术与模仿动作，能够精确捕捉学生的动作轨迹，然后通过舞蹈标准动作进行对比，让学生找到自己的不足之处，对于热爱舞蹈或者想学习舞蹈的人来说，是一个超级便利的伙伴，智能反馈系统可以根据学生在每一次的舞蹈表现让其进行实时反馈，及时改掉动作不到位、节奏跟不上、幅度不达标等现象，如同一个私人订制的舞蹈老师任君调遣。这样的人工智能带来的技术成效，不仅能快速准确地帮学生找到病因，也能大幅度提升学生学习舞蹈的效率，无论自身节奏感弱还是动作协调度差都可以得到有效的纠正，可以说是“智能反馈，私人订制”。这种技术和智能带来的便利使舞蹈学习过程更趋向智能化，令人充满期待。

6.结语

人形机器人能够弥补传统体育舞蹈教学中动作示范的不准确、教学对象的群体差异性以及教学情况的灵活性等问题，使体育舞蹈教学实现个性化、趣味化。其精准的动作示范、实时个性化的评价以及灵活多变的辅助教学，必将会给传统教学模式带来一次创新和突破。作为一种新兴辅助教学工具，在师资力量不足或受场地、设备等主客观条件限制的地方，还能作为教学设备助推优质教学资源的推广，促进教育公平化。但是其高昂的成本、缺乏的情感交流和部分高难度动作表现力不够仍然是眼下的瓶颈。因此，在实际教学过程中，需要把握好“人为主、机为辅”的尺度，配合人形机器人的辅助效果，相互强化，共同优化教学效果。

在未来，伴随着人工智能、机器学习、虚拟现实等技术的发展，人形机器人也将在体育舞蹈教学中实现更大的价值，完善人形机器人的技术性能，优化人与人形机器人的交互体验，减少人形机器人的设备成本，探索人形机器人更多的教学模式，使其成为推动体育舞蹈教育现代化、创新化的重要力量，通过长期跟踪研究和实践应用，不断积累经验，探索人形机器人与传统的教学模式深度融合，为教育现代化的发展提供理论依据和实践指导，推动体育舞蹈教学的智能化发展进程，其作用是推动教育的标准化和个性化，实现共享、优化师资、提高教学效率。通过技术与教学结合，使机器人辅助教学为教育公平、提高教学质量带来很大作用，助力教育现代化。

文章来源：  《尚舞》   https://www.zzqklm.com/w/wy/26862.html