用LeapMotion传感器英语教学：何志伟的创新手势教学法

何志伟

（一）项目摘要

本项目通过研究英语老师上课的方式，研究出适合于英语老师教学的手势，并通过LeapMotion传感器编程实现手势识别，方便英语老师教学。除此之外，还在课堂中加入了一些手势识别互动的小游戏，使英语课堂更加富有趣味性，让英语课堂不再枯燥。

关键词：英语 手势 LeapMotion编程 互动游戏

（二）项目提出

在日常的英语课教学过程中，英语教师需要播放多种的英语音频，如单词领读、课文范读、回放录音等。课堂上，英语老师常常因为需要播放英语音频，从教室的各个方位回到讲台去播放，有时还需要在电脑中寻找相应的音频素材。这样的过程耗时、耗力，不但有碍课堂教学的流畅性，而且破坏了课堂教学的情境，甚至影响课堂教学的效率。为此，我想能不能让教师通过手势，就可以自如地控制播放英语听力的视频资源，从而满足老师对上课教学的需求，为教师减负，提高课堂效率。

同时，为让此项目发挥最大功能，我还在项目中增加了手势控制的英语互动游戏的功能。这能让英语课堂充满了趣味性，让更多的同学喜欢上英语课。

（三）研究目的、思路、过程

1.研究目的

减小英语老师工作量，提高课堂教学效率，让使用者精神愉悦。

2.研究思路与过程

（1）研究英语老师上课所需要的手势

①英语教学中在领读单词和课文时，老师需要进行播放、暂停、重播、上一个单词、下一单词等操作，为此我设计了4个手势去操作。

②英语老师经常说“verygood”来表扬我们，为此我设计了表扬的手势。

③增加了英语手势互动小游戏，我也设计了一些英语游戏手势作为控制互动游戏的手势。

图4-17　英语游戏中的手势意义

（2）手势识别器选择

我们通过对手势传感器的编程来实现手势识别。我们对于市场已经存在的手势传感器产品进行调查，并进行比对，调查的方式有阅读产品说明书、论坛发帖、查阅网站等。

表4-3　产品特点对比表

通过调查发现，不少公司开发了应用于不同场景的手势识别器，如微软公司开发的Kinect手势传感器不仅可进行手势识别，还有触觉反馈的功能，其缺点是价格昂贵，需要专业软件c#来开发。经过对比，我们选择了LeapMotion手势传感器，它的特点是价格便宜（400元），性能稳定，手势识别率高。如图4-18所示。

(www.xing528.com)

图4-18　LeapMotion手势传感器

（3）研究LeapMotion的原理

只有了解传感器的原理，才能更好地开发程序。我根据LeapMotion的开发者文档LeapMotion|Developers对LeapMotion的原理进行研究。

①LeapMotion传感器的结构：Leap传感器根据内置的两个摄像头，从不同角度捕捉画面，重建出手掌在真实世界三维空间的运动信息。检查的范围大体在传感器上方25毫米到600毫米之间，检测的空间大体是一个倒四棱锥体。

②LeapMotion传感器的传感过程：首先，LeapMotion传感器会建立一个直角坐标系，坐标的原点是传感器的中心。坐标的X轴平行于传感器，指向屏幕右方；Y轴指向上方；Z轴指向背离屏幕的方向。单位为真实世界的毫米。

图4-19　LeapMotion结构示意图

图4-20　LeapMotion坐标轴

（4）手势识别程序编写

LeapMotion手势控制需要用到java编程，对于初中生来说java很有难度。经过网上的大量搜索与实践，我发现LeapMotion手势传感器可以利用丹麦科学家编写的scratch插件联系在一起。

表4-4　手势传感器指令说明表

图4-21　利用LeapMotion插件编写的手势控制程序截图

（四）项目测试效果

本项目在班级实际测试过程中展现出的优缺点如表4-5。

表4-5　各功能试用反馈表

（五）项目创新点与作品应用领域

本项目最大创新点是更新了教师原始的上课方式，多渠道、高效率地满足了老师上课需求。此项目还可以进行作图、作画、写字等方面的展示，一个简单的手势，让课堂更流畅，效率更高！未来可研究数学、语文等多科目老师手势教学的特点，开发出更多便于多个科目教学的手势。

在日常生活方面，能用几个简单的、便于操作的游戏放松人们紧张的神经，如此，对于勤于工作、学习的人们提高工作、学习效率有一定的帮助。