人工智能賦能高校舞蹈教學(xué)的創(chuàng)新實(shí)踐研究 ——從三維量化訓(xùn)練到智能評價(jià)系統(tǒng)的構(gòu)建?

?摘要：人工智能作為模擬、延伸人類智能的現(xiàn)代科技，以其強(qiáng)大的計(jì)算力、學(xué)習(xí)力、判斷力和工作力對教育領(lǐng)域帶來了前所未有的影響。該文聚焦分析人工智能促進(jìn)高校舞蹈教學(xué)創(chuàng)新發(fā)展的價(jià)值，提出以?動作捕捉與實(shí)時(shí)糾錯(cuò)和學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析為主題的智能化輔助訓(xùn)練及智能化教學(xué)評價(jià)?方面的創(chuàng)新實(shí)踐，并提出未來展望，以期為高校舞蹈教學(xué)提供創(chuàng)新發(fā)展思路，推動舞蹈教育向智能化、精準(zhǔn)化、高效化邁進(jìn)。

關(guān)鍵詞：人工智能；舞蹈教學(xué)；創(chuàng)新發(fā)展；智能化

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我國高度重視教育數(shù)字化，教育部等九部門聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于加快推進(jìn)教育數(shù)字化的意見》中指出，全面推進(jìn)智能化，促進(jìn)人工智能助力教育變革。推動課程、教材、教學(xué)數(shù)字化變革。完善知識圖譜，構(gòu)建能力圖譜，深化教育大模型應(yīng)用，推動課程體系、教材體系、教學(xué)體系智能化升級，將人工智能技術(shù)融入教育教學(xué)全要素全過程，推動科技教育和人文教育融合[1]。在國家政策的支持與推動下，AI+教育已成為大趨勢，我們應(yīng)積極推動將人工智能技術(shù)融入高校舞蹈教育教學(xué)全要素全過程，利用人工智能賦能進(jìn)行教育評價(jià)改革。為此，本文在人工智能促進(jìn)高校舞蹈教學(xué)創(chuàng)新發(fā)展價(jià)值基礎(chǔ)上，探討人工智能賦能高校舞蹈教學(xué)的創(chuàng)新實(shí)踐路徑，提出從三維量化訓(xùn)練到智能評價(jià)系統(tǒng)的構(gòu)建?及未來展望。

1 人工智能促進(jìn)高校舞蹈教學(xué)創(chuàng)新發(fā)展價(jià)值分析

1.1 教學(xué)方式多元化

縱觀傳統(tǒng)舞蹈教學(xué)模式，從教學(xué)方式來說，舞蹈教學(xué)本質(zhì)上是學(xué)生對教師動作的模仿，教師多以口傳身授的教學(xué)方式，給學(xué)生最直觀的教學(xué)視覺效果，但此教學(xué)模式過于單一化，無法滿足不同學(xué)生的需求，學(xué)生得不到個(gè)性化培養(yǎng)與訓(xùn)練。

線上與線下教學(xué)模式的融合讓教學(xué)模式實(shí)現(xiàn)由單一化轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘣Ｄ壳耙延泻芏喔咝６纪ㄟ^超星通、智慧樹等平臺建設(shè)線上課程，如長江大學(xué)藝術(shù)學(xué)院通過智慧樹開設(shè)《湖北省傳統(tǒng)民間舞》課程；武漢音樂學(xué)院通過學(xué)習(xí)通開設(shè)《土家族民間舞“滾龍連廂”》課程等，使學(xué)生在手機(jī)端即可獲取相關(guān)舞蹈課程內(nèi)容，增強(qiáng)舞蹈的普及化教育。通過線上＋線下的教學(xué)模式，將理論與實(shí)踐相結(jié)合加強(qiáng)課程效果。

1.2 教學(xué)內(nèi)容科學(xué)化

從課程設(shè)置來說，各學(xué)校人才培養(yǎng)方案的制定以及教學(xué)中大多依賴于教師多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，主觀性很強(qiáng)，課程及教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置無法緊跟學(xué)生需求進(jìn)行調(diào)整，一定程度上缺乏科學(xué)性與邏輯性。   

在人工智能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)支撐下，多途徑多方面收集教學(xué)與訓(xùn)練信息，量化數(shù)據(jù)形成具有科學(xué)性的教學(xué)計(jì)劃與內(nèi)容，同時(shí)教師還可以根據(jù)人工智能反饋的信息及時(shí)調(diào)整教學(xué)計(jì)劃，從而進(jìn)行個(gè)性化教學(xué)，深度契合學(xué)生的興趣、態(tài)度、習(xí)慣與能力等，提高教學(xué)效率。

目前，由教育大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)國家工程研究中心和華中師范大學(xué)共同研發(fā)的云端一體化智能教育 SPOC平臺——小雅平臺，該平臺構(gòu)建了智能問答、知識圖譜等多個(gè)智能模塊，支持伴隨式采集教學(xué)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)驅(qū)動分析。小雅平臺將學(xué)生的學(xué)情進(jìn)行數(shù)字化分析并加以可視化呈現(xiàn)，助力學(xué)生查漏補(bǔ)缺，加強(qiáng)對知識體系的掌握，同時(shí)幫助教師實(shí)施精準(zhǔn)化差異教學(xué)[2]。

1.3 教學(xué)工具智能化

從教學(xué)工具來說，傳統(tǒng)教學(xué)課堂中僅僅使用到多媒體電視，對于舞蹈教學(xué)類的專業(yè)課程來說局限性強(qiáng)，無法讓學(xué)生及時(shí)領(lǐng)悟到特定舞蹈的情感表達(dá)。

在人工智能的支持下，教學(xué)工具走向多元化、智能化，教師能夠設(shè)計(jì)出互動性及參與感更強(qiáng)烈的教學(xué)形式，通過VR使學(xué)生身臨其境，在模擬的真實(shí)環(huán)境中，激發(fā)學(xué)生的環(huán)境感知力及情緒表現(xiàn)力，沉浸式的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，將激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促使訓(xùn)練高效。

2 人工智能賦能舞蹈教學(xué)方式的創(chuàng)新實(shí)踐??

2.1 ?智能化輔助舞蹈訓(xùn)練：精準(zhǔn)化與個(gè)性化

2.1.1 ?動作捕捉與實(shí)時(shí)糾錯(cuò)：舞蹈動作量化

動作捕捉技術(shù)是一種將人體運(yùn)動通過骨骼關(guān)鍵點(diǎn)的記錄實(shí)現(xiàn)可視化的技術(shù)，該技術(shù)對于舞蹈教育的發(fā)展起著獨(dú)特的意義。通過體感系統(tǒng)對人的面部和肢體動作進(jìn)行捕捉并提供骨骼關(guān)鍵點(diǎn)的位置信息，精準(zhǔn)定位20個(gè)核心關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，包括頭部、四肢、腰部等主要部分，并對關(guān)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行持續(xù)跟蹤精準(zhǔn)估算人體關(guān)鍵點(diǎn)的空間位置，實(shí)時(shí)捕捉人體位置及姿態(tài)信息[3]。動作捕捉技術(shù)將人體骨骼關(guān)鍵點(diǎn)的捕捉數(shù)據(jù)形成BVH動作文件。BVH(Biovision Hierarchya)是一種用于表示動作捕捉數(shù)據(jù)的文件格式，它以層次結(jié)構(gòu)的方式組織數(shù)據(jù)，用于描述人體骨骼結(jié)構(gòu)和動作的層次關(guān)系。

目前市場中很多行業(yè)已經(jīng)將此設(shè)備運(yùn)用到產(chǎn)品中，比如《Just Dance 2025》，該應(yīng)用使用兩種技術(shù)方案，一是攝像頭深度捕捉，通過紅外深度感應(yīng)構(gòu)建玩家骨骼模型，追蹤全身關(guān)節(jié)運(yùn)動軌跡；二是手機(jī)/手柄慣性傳感，利用加速度計(jì)+陀螺儀檢測手柄/手機(jī)的運(yùn)動方向、幅度和節(jié)奏，通過數(shù)據(jù)融合計(jì)算動作匹配度。但該技術(shù)主要聚焦大幅度的上肢動作，如手臂擺動等。Katerina El Raheb等研究出名叫WML的應(yīng)用程序，是一個(gè)具有瀏覽、搜索、可視化、個(gè)性化和文本注釋功能的存檔系統(tǒng)[4]。該程序強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫能實(shí)現(xiàn)舞蹈視頻與動作捕捉技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)同步播放，給出改善性建議，但該程序使用復(fù)雜并且只能以錄入視頻的方式使用。還有學(xué)者提出一種基于特征向量匹配的舞蹈姿態(tài)分析方法，并將其應(yīng)用于舞蹈教學(xué)。根據(jù)人體運(yùn)動姿態(tài)自由編輯的特點(diǎn)，提取人體骨骼模型，建立數(shù)據(jù)庫，并提出特征平面相似度匹配方法來計(jì)算模型組件和運(yùn)動參數(shù)[5]。

基于以上研究結(jié)果，本研究設(shè)想提取人體骨骼模型、肌肉解剖圖，建立動作數(shù)據(jù)庫，使用視覺傳感器捕捉舞蹈動作并獲取人體骨骼關(guān)節(jié)與肌肉數(shù)據(jù)，結(jié)合特征平面相似度匹配方法來計(jì)算模型組件和運(yùn)動參數(shù)，最終與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行量化比對，科學(xué)指導(dǎo)學(xué)生掌握舞蹈動作的角度、力度（如圖 1所示）。

圖 1 設(shè)想模式流程展示圖

2.1.2 ?學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析：基礎(chǔ)訓(xùn)練結(jié)果可視化

智能舞蹈教學(xué)系統(tǒng)通過動作捕捉技術(shù)詳細(xì)記錄下學(xué)生訓(xùn)練數(shù)據(jù)，如練習(xí)時(shí)長、動作完成度、練習(xí)問題等，通過量化分析自動生成可視化個(gè)人訓(xùn)練報(bào)告。在報(bào)告中學(xué)生能夠看到自己與標(biāo)準(zhǔn)動作的具體差異，比如站立重心的偏移，視覺捕捉技術(shù)通過分析練習(xí)者的骨骼關(guān)鍵點(diǎn),并結(jié)合骨骼結(jié)構(gòu)圖與標(biāo)準(zhǔn)動作骨骼關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行對比分析，得出關(guān)節(jié)骨骼區(qū)對重心的影響（如表 1所示），以及通過三維動作捕捉，量化重心在冠狀面（左右）和矢狀面（前后）的偏移角度，綜合數(shù)據(jù)給出矯正建議。

表 1 關(guān)節(jié)骨骼區(qū)對重心的影響示例表

對比以往的只記錄骨骼關(guān)鍵點(diǎn)的動作捕捉技術(shù)，加入動態(tài)的深入分析，提取對應(yīng)數(shù)據(jù)，與數(shù)據(jù)庫中的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行量化比對，分析得出差異數(shù)據(jù)，并將其形成簡練的文字即時(shí)反饋給教師和學(xué)生。教師據(jù)此進(jìn)行相應(yīng)指導(dǎo)與糾正，實(shí)現(xiàn)教學(xué)個(gè)性化；同時(shí)能引導(dǎo)學(xué)生自我觀察，幫助其更科學(xué)掌握好舞蹈動作的角度、力度以及運(yùn)動軌跡。

2.2 智能化教學(xué)評價(jià)：科學(xué)化與綜合化?

學(xué)習(xí)評價(jià)是教學(xué)活動中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是學(xué)生學(xué)習(xí)成果具象化的表現(xiàn)。以往的舞蹈教學(xué)中，評分機(jī)制過分依賴于教師的主觀性，缺乏科學(xué)性。人工智能通過大數(shù)據(jù)分析能使傳統(tǒng)評價(jià)發(fā)生根本性變化，更具科學(xué)性，所有學(xué)生的學(xué)習(xí)記錄將被人工智能綜合收集起來，互相參照、優(yōu)化、聚合和分發(fā)，從而提升總體水平，徹底升級“教學(xué)相長”的含義[6]。該系統(tǒng)通過與正確動作數(shù)據(jù)比對，針對不同舞種采用差異化分析標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評分，如土家族民間舞“滾龍連廂”注重膝蓋的顫，重心下沉；古典舞側(cè)重于“呼吸與圓動律”；基訓(xùn)課程注重“動作技術(shù)完成度”等。由教師在系統(tǒng)中輸入相應(yīng)評分維度及各項(xiàng)占比，AI系統(tǒng)通過對人的面部和肢體動作進(jìn)行捕捉，將記錄下的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，得到綜合分?jǐn)?shù)并評價(jià)等級，這提高了工作效率，也保證了教育的公平性。

以土家族民間舞“滾龍連廂”為例，將評分維度分為節(jié)奏契合度、快板連廂技巧、步法規(guī)范性、體態(tài)與韻律、表現(xiàn)力與風(fēng)格、團(tuán)隊(duì)協(xié)作六個(gè)方面，分別占比15%，25%，15%，25%，15%，5%進(jìn)行綜合評分，系統(tǒng)自動形成雷達(dá)圖并算出綜合分?jǐn)?shù)（如圖 2所示）。

圖 2土家族民間舞“滾龍連廂”評分雷達(dá)圖示意圖

最終通過設(shè)定指定函數(shù)將綜合得分劃分為優(yōu)秀，良好，及格，不及格四個(gè)等級,如函數(shù)=IFS(B9>=90,“優(yōu)秀”,B9>=80,“良好”,B9>=60,“及格”,B9<60,“不及格”)。

3 未來發(fā)展策略

3.1情感技術(shù)融合創(chuàng)新?

在舞蹈表演中，動作是舞蹈的本體，情感則是舞蹈的靈魂之窗。如今大多數(shù)動作捕捉技術(shù)往往聚焦于舞蹈肢體動作的解析，而忽略了面部表情這一關(guān)鍵的情感載體。市場中有出現(xiàn)情感機(jī)器人，如日本的情感機(jī)器人Pepper，它能夠辨識人類的表情與聲調(diào)，也會表達(dá)情感、進(jìn)行簡單對話[7]。人類的情感是由個(gè)人感知外界事物經(jīng)神經(jīng)中樞處理所表達(dá)出來的情感，它是不定的、豐富多變的，每個(gè)人對于情緒的表達(dá)是不一樣的。機(jī)器人想要精確分析人類情感，未來可以利用高精度面部捕捉技術(shù)實(shí)時(shí)記錄舞者的微表情變化，將細(xì)微表情轉(zhuǎn)化為可量化的肌肉運(yùn)動單元數(shù)據(jù)，再將表情進(jìn)行分類整合，形成相應(yīng)的表情庫，通過系統(tǒng)智能分析出學(xué)生情感表達(dá)程度，為舞蹈教學(xué)提供客觀的情緒評估工具。

3.2 教學(xué)工具跨學(xué)科融合?

如今教育教學(xué)工具多元化融合已成為勢不可擋的趨勢，舞蹈教育同樣須進(jìn)行跨學(xué)科的融合。將舞蹈動作捕捉技術(shù)與解剖學(xué)相融合，實(shí)現(xiàn)動作分解多元化，給教師與學(xué)生更科學(xué)化地指導(dǎo)方案。同時(shí)還可以與心理學(xué)相融合，通過分析舞者動作與心理學(xué)知識相匹配，分析出舞者所想表達(dá)地情緒及心理。

3.3 舞蹈文本的智能融合

    舞蹈的文本記錄長時(shí)間靜態(tài)存在于紙媒上，如拉班舞譜，但其晦澀難懂，增加學(xué)習(xí)難度。隨著科技的不斷發(fā)展，出現(xiàn)以視頻為主的記錄形式，將文本由靜態(tài)的文字轉(zhuǎn)變?yōu)閯討B(tài)的影像，直觀地保存了舞蹈的韻律動作與節(jié)奏，降低了學(xué)習(xí)的難度，實(shí)現(xiàn)了便捷化轉(zhuǎn)換。由于視頻為二維平面的記錄，缺少三維立體的記錄，未來可以結(jié)合定位舞譜，將肢體動作的角度、坐標(biāo)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)換，并形成定位舞譜數(shù)據(jù)庫。教學(xué)中結(jié)合視覺傳感技術(shù)同步動作數(shù)據(jù)，與舞譜數(shù)據(jù)進(jìn)行三維立體對比，實(shí)現(xiàn)舞蹈文本的智能融合。

4 結(jié)論?

AI技術(shù)的蓬勃發(fā)展?fàn)縿又璧附逃Ｊ睫D(zhuǎn)型升級，高校舞蹈對于“AI+教育”這一新型教學(xué)模式的應(yīng)用仍處于摸索階段，但其給教學(xué)所帶來的便利已展露頭角。從?教學(xué)過程到成果檢測借助人工智能均能實(shí)現(xiàn)量化及科學(xué)化。高校應(yīng)當(dāng)積極應(yīng)對技術(shù)變革，讓線上線下教育與人工智能技術(shù)進(jìn)行有機(jī)整合，實(shí)現(xiàn)教育模式的轉(zhuǎn)型升級，提升教學(xué)質(zhì)量。未來舞蹈教育應(yīng)進(jìn)一步推動?技術(shù)創(chuàng)新、跨學(xué)科融合以及舞蹈文本的融合轉(zhuǎn)換?，將技術(shù)優(yōu)勢充分發(fā)揮到教學(xué)中，使AI真正成為舞蹈教育的賦能工具，實(shí)現(xiàn)舞蹈教育向智能化、精準(zhǔn)化、高效化邁進(jìn)。

文章來源：《尚舞》http://12-baidu.cn/w/wy/26862.html