视频标注辅助的太极拳在线学习研究

庞 亚 俊

(洛阳理工学院 体育教学部， 河南 洛阳 471023)

太极拳学习是学习者根据反馈信息进行不断自我调整的“最优控制”过程。在传统线下太极拳学习时，学生通过模仿示范动作和教师或者同学提供的动作缺陷评价(即追加反馈)，达到掌握太极拳的动作技巧和技能的目的。由于对场地和器材没有特殊要求，太极拳被认为是最适合开展在线学习的体育项目之一。然而，在线体育教学模式中，教师和学生分别处在不同的物理空间，通常缺乏即时互动，学生无法及时获得追加反馈。同时，以文字或语音的方式呈现为主的追加反馈不仅容易因学生过分注重动作技巧而使太极拳“形多”而“神少”，而且也增加了学生运动技能学习的认知负担，降低了太极拳的学习绩效。在此背景下，设计一种具有高效师生交互特征的在线太极拳教学实践方法显得十分必要。

一、基于视频标注的追加反馈与问题提出

(一)追加反馈

根据控制论教育理论，体育运动技能学习过程是一个系统最优化控制的动态平衡过程。在这个过程中，系统控制者和主导者(教师)以追加反馈为媒介，通过向执行装置(学生)实施信息传递、及时反馈、行为控制等，实现执行结果与理想结果之间的最小偏差。所谓追加反馈是教师、同行等学习控制主体或者主导者向学生提供的一种以提高学习绩效为目的的评价信息，通常包括运动技能学习过程中的动作表现评价反馈(称为定性绩效反馈，Knowledge of Performance,下文简称KP)和动作完成质量评价反馈。

尽管定性绩效反馈和结果反馈来自不同的信息源，但是它们对运动技能学习绩效的促进作用却是同等的[1]，适当地追加反馈有利于提高运动技能学习绩效。本质上，运动技能学习是一个学生从教师的“教”中“学”得动作技能的过程，以“减少错误动作出现的概率，增加规范动作出现的概率”为主要优化目标。大量实证研究表明[2]，追加反馈提供得越及时，运动技能的学习效果就越好，及时正面的追加反馈可以帮助学生高效地完成运动技能动作要点和理论知识的重构，显著地提高学生竞争意识和学习主动性[3]。如果没有追加反馈，体育运动技能的学习时间会增加，同时学生的运动动作也容易产生错误。然而，追加反馈提供的时机和次数等与运动技能学习绩效之间的关系是复杂的。刘晓茹、夏忠梁认为，在运动技能3分钟保留阶段，适当的增加视觉追加反馈，可以显著地提高运动技能的学习绩效；在运动技能48小时保留阶段，增加视觉追加反馈却无法显著提高学习绩效；甚至在运动技能学习阶段，高频率增加视觉追加反馈反而会降低运动技能的学习绩效[4]。目前，国内外对于追加反馈研究主要集中在其提供的频率、时机、改变频率等技术上。

(二)视频标注

视频标注(Video-aided Annotation,下文简称VA)是一种锚定于视频时间序列上的附加信息，包括视频时间序列和批注内容两部分。根据批注内容的属性不同，VA可分为静态视频标注(如文本、图表、视频、图像、音频或超链接等)和动态视频标注(如一个跟踪视频中人体手掌移动的矩形)两大类。一般而言，VA可以由计算机根据视频内容特征自动生成(如利用声音识别技术生成字幕、利用镜头检测技术生成视频剪辑)，也可以由人工借助VA软件结合具体工作任务标注生成。

教育领域是VA应用的重要领域之一。以视频为教学内容的课程通常会把VA作为提高教学效率和教学效果的辅助手段(如语言学习课程会使用VA技术标注单词的发音技巧和语法讲解等)[5]。此外，在教师教学技能训练或者运动员日常训练时，借助VA软件的批注工具，教师或者运动员也可以方便高效地开展分析讨论，提高教学技能或运动技能评价的深刻性和针对性。

(三)问题提出

由于受条件限制，当下在线体育学习模式中，教师多借助学习通等教学平台的课堂互动模块或微信、钉钉等即时通讯软件的消息发送功能，提供一些延迟性的文字或语音结果反馈。这些结果反馈无法达到线下体育课堂中教师“言传身教”式结果反馈的效果，也不利于提高运动技能学习绩效[6][7]。

为缓解在线体育教学中追加反馈直观性差、信息效能低的问题，笔者采用人工VA作为太极拳学习的追加反馈工具，借助文本KP、矢量图KP、语音KP、视频KP等VA，向学生提供太极拳动作评价和动作指导，试图降低太极拳在线学习的认知负担，提高太极拳在线学习的学习绩效。本研究尝试回答：VA能否提高太极拳动作在线学习的学习绩效。

二、视频标注辅助的太极拳在线学习

本研究将VA引入太极拳在线学习，设计了一种VA辅助的太极拳在线教学模式，借助人工VA辅助的追加反馈，开展太极拳动作在线教学动作示范和“纠正”等教学活动，减轻传统追加反馈向学生施加的动作学习或反思改进认知负担。VA辅助的太极拳在线教学模式的实施框架如图1所示。

图1 视频标注辅助的太极拳在线学习框架图

在图1中，VA辅助的太极拳在线学习实施框架由录制太极拳动作教学视频、添加VA并发布教学视频、教师或者同行实施追加反馈等教学活动构成。具体实施过程是：第一，录制太极拳动作教学视频。根据教学任务，教师录制太极拳教学视频，边讲解太极拳动作要领，边示范动作。第二，添加VA并发布教学视频。教师借助VA工具软件(如Advene)，通过添加文本、矢量图、超链接等格式VA，制作包含VA的太极拳动作教学内容视频，并发布到网络学习平台。第三，学习太极拳动作视频并练习。利用网络学习平台和VA工具软件，学生借助VA快速地检索定位动作教学视频，查看演示或者动作要领讲解，进行太极拳动作学习和练习。第四，录制太极拳动作学习视频。学生根据自身学习进度录制个人太极拳动作练习视频，并在规定的时间内通过网络学习平台完成提交。第五，教师或者同行实施追加反馈(以VA形式)。教师或者学生同行观看学生提交的太极拳动作练习视频，使用VA工具软件添加VA(以矢量图或者视频格式的VA为主)，对当前太极拳动作练习视频进行评价，形成追加反馈并返回给学生本人。第六，查看追加反馈并改正错误太极拳动作。学生首先通过网络学习平台和VA工具软件，借助文本格式的VA信息快速地定位太极拳缺陷动作；然后利用矢量图或者视频格式的VA信息，直观地理解太极拳动作要领和反思动作缺陷并练习改正。

与传统的太极拳在线学习相比，VA辅助的太极拳在线学习是一种更为科学的太极拳在线学习。在“发布教学视频”和“教师或者同行实施追加反馈”中，太极拳在线学习分别增加了“添加VA”和“VA形式的追加反馈”等两个教学活动。

三、实验及研究发现

(一)实验对象

参与者是来自某高校“大学体育(太极拳)”在线学习2个年级的普通大学生，学习时间为2020～2021学年第一学期。为了对比分析，以学生选课班级为教学组织单位，把学生随机地确定为实验组和对照组。

(二)实验方法及数据处理

某高校“大学体育(太极拳)”2020～2021学年第一学期在实验组和对照组中分别开展视频标批注辅助的太极拳在线学习和传统太极拳在线学习。为评价VA辅助的太极拳在线学习的教学效果，在学期期末开展了课程评价和满意度问卷调查。课程评价按照百分制从太极拳动作技巧成绩、表现力成绩两个方面，对每个学生太极拳动作学习绩效进行评价。满意度问卷调查主要从学习效果、交互性等方面对太极拳在线学习绩效进行评价(如表1)，问卷调查结果采用李克特量表法进行离散化(最高满意度为5分)。

表1 太极拳在线学习满意度问卷调查问题表

(三)结果与发现

由于实验组和对照组的学生的太极拳动作技巧成绩、表现力成绩均符合正态分布，本研究采用t-检验(亦称student t检验，是用T分布理论来推论差异发生的概率，从而比较两个平均数的差异是否显著)进行统计分析，分析结果如表2所示。从表2中的数据可以看出，实验组学生的太极拳动作技巧学习绩效和动作表现力学习绩效高于对照组学生。实验组学生的太极拳动作技巧评分(79.7±10.01)比对照组动作技巧评分(71.8±12.35)提高了11.0%，存在着显著性差异p=0.023<0.05，t=1.54。同样，实验组学生的太极拳动作表现力得分(80.1±3.45)比对照组学生(71.7±3.98)提高了11.7%，存在显著性差异p=0.009<0.05，t=2.72。实验结果表明，VA可以显著提高太极拳动作在线学习的学习绩效。

表2 太极拳在线学习成绩分析表

离散后的太极拳在线学习满意度问卷调查结果具有良好的信度(克隆巴赫系数是0.79)。满意度调查的平均分是3.70，问题5和问题6的评分比其他问题得分要高，这表明学生对太极拳在线学习持积极态度，对于在线学习的师生交流方式和教学方法较为认可。

问题3和问题4分别与太极拳在线学习的动作技巧评价和表现力评价的理解程度有关。满意度问卷调查结果显示，问题3实验组的评分(4.15)比对照组(3.67)高13.1%，问题4实验组评分(4.11)比对照组评分(3.09)高33.01%。这表明学生更容易理解VA辅助的太极拳在线学习模式的动作技巧评价和表现力评价。然而，实验组和对照组的显著性仅体现在动作技巧评分上，太极拳表现力差异性却不显著。

此外，问题1与太极拳理论学习有关，其评分最低(2.97)，而实验组和对照组的问题2评价得分(3.66)高于问题1评价得分(2.97)，这些数据说明学生对太极拳在线理论学习的效果不满意，而对太极拳动作技巧学习的满意度较高。

四、研究讨论与结论

(一)追加反馈对太极拳在线学习学习绩效的影响

学习绩效与学习积极性和能动性具有显著相关性。以VA为主的高效的追加反馈降低了学生的认知负荷，提高了学生的学习积极性，学生太极拳在线学习的有效学习投入增加，其学习绩效也获得了提高。在反馈评价环节中增加VA信息后，借助所见即所得的VA，学生可以快速定位缺陷动作，高效地完成运动技能动作要点和理论知识的重构[2][4]，降低了知识传授的信息损耗，使太极拳动作“练习”和“纠正”的学习绩效得到了提高。这些与已有研究结论一致。认知负荷的降低表现为学生的自我能效提高，愉悦性学习和正向评价等积极评价增多，学习绩效也会显著提高[6][7][8]。实验组学生期末考试动作技巧和表现力成绩分别比对照组高了11%(达到79.7±10.01)和11.7%(达到80.1±3.45)，且动作技巧得分方面实验组和对照组之间存在显著差异。同时，从问卷调查结果数据看，实验组的课程满意度调查平均分(3.93)比对照组的平均分(3.46)高，特别是实验组问题2评分(3.77)比对照组评分(3.54)高13.58%。

(二)以视频标注的追加反馈提高了太极拳在线学习的学习投入

实验数据表明，实验组问题4和问题3的评分分别比对照组高 13.1%和33.01%，而且实验组与对照组对问题3的评分存在显著性差异。究其原因，传统太极拳在线学习多以网络学习平台的互动工具为载体实施追加反馈[8]，评价信息抽象且与动作视频弱关联，需要采用大量的文字信息才能描述清楚评价对象动作缺陷，且容易导致认知偏差而产生无效信息，影响了学生开展太极拳动作同行学习评价的效率和投入积极性[4][7]。在VA辅助的太极拳在线学习中，利用所见即所得的VA可以帮助评价对象准确地理解追加反馈所描述的太极拳动作技巧要领和表现力要点，便于学生开展反思型学习，提高了师生之间的交互效率，增益了学生学习行为控制，增加了太极拳在线学习的学习投入[9]。实验组问题5的评分(4.37)比对照组(3.76)高16.22%，学生和教师或者同行的交流积极性更高、更有效。积极主动的学习可以显著地提高学习绩效[7][9]。

(三)太极拳在线学习存在浅层次的认知投入

表现力和理论学习涉及人类高层次认知，强调将知识内化，形成有效的知识和技能迁移转化[10][11]。实验数据显示，在课程评价方面，实验组动作技巧的成绩显著，但是与对照组相比，实验组学生的表现力得分却没有显著提高。在满意度调查方面，实验组和对照组的问题1的得分都是所有问题中最低分。这说明，太极拳在线学习存在“学习层次浅”等质量危机，学生对太极拳在线学习依旧停留在“跟着学”的浅层次认知上，深层次投入不够。因此，即使采用VA的追加反馈，仍不能提高太极拳表现力的学习绩效和提高学生的理论学习满意度。

在线教学、混合式教学在我国高校各学科间已得到迅速发展，太极拳被认为是最适合开展在线学习的体育项目之一。太极拳动作学习是一个教师向学生实施信息传递、及时反馈和行为控制以获得最优学习绩效的过程。传统的太极拳在线学习实施追加反馈时增加了学生的认知负荷，降低了学生的自我能效。VA辅助的太极拳在线学习借助所见即所得的追加反馈，可以缓解学生的认知负荷，增益太极拳练习动作和规范动作之间的误差控制，减少太极拳在线教学的“练习”和“纠正”的信息损耗，增加在线学习的有效投入，提高了太极拳在线学习的动作技巧绩效和表现力绩效。本研究结果也表明，VA辅助的太极拳在线学习仍存在 “学习层次浅”等质量危机。