虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高校體育教學(xué)中的發(fā)展路徑研究

鞏孝鵬 李屹峰

（武漢體育學(xué)院 湖北 武漢 430079）

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類已經(jīng)進(jìn)入數(shù)字化的時(shí)代。與原來(lái)社會(huì)相比，人們更多的以internet媒體為介質(zhì)進(jìn)行學(xué)習(xí)、工作、生活和交往，這種介質(zhì)能夠更加快速、準(zhǔn)確的傳達(dá)信息，滿足生活學(xué)習(xí)需求，進(jìn)而促進(jìn)人類社會(huì)的再發(fā)展。在教育領(lǐng)域，面對(duì)人類知識(shí)指數(shù)性增長(zhǎng)的現(xiàn)狀，傳統(tǒng)的體育教育模式出現(xiàn)受時(shí)空和地域限制等一系列缺陷，教學(xué)效果大打折扣，而數(shù)字化時(shí)代為解決這一問(wèn)題提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保障，利用數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行教學(xué)可以大大補(bǔ)償原有缺陷，提高教學(xué)質(zhì)量。因此，開(kāi)展對(duì)數(shù)字化在體育教學(xué)過(guò)程應(yīng)用的研究，加大數(shù)字化技術(shù)的開(kāi)發(fā)迫在眉睫，在促進(jìn)體育教育事業(yè)的發(fā)展方面意義十分重大。本文主要通過(guò)分析現(xiàn)階段限制虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在體育教學(xué)過(guò)程應(yīng)用的限制因素，并根據(jù)研究結(jié)果給予自己的拙見(jiàn)，希望起到拋磚引玉的作用，加快虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引入到體育教學(xué)的進(jìn)程。

1、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的相關(guān)概念

本人通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、數(shù)字體育、數(shù)字化體育教育做出簡(jiǎn)單的闡述。

蔡曙山指出數(shù)字技術(shù)是指借助計(jì)算機(jī)技術(shù)把語(yǔ)言、文字、聲音、圖像等轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式進(jìn)行信息交流的技術(shù)，它以二進(jìn)制代碼“0”和“1”為載體，以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)計(jì)算機(jī)的自動(dòng)符號(hào)處理實(shí)現(xiàn)信息交流。

吳林指出虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(簡(jiǎn)稱“VR”)作為互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代下高科技產(chǎn)物代表，隨著其技術(shù)的不斷突破，“VR+”的概念備受關(guān)注，與眾多行業(yè)已經(jīng)完成深度結(jié)合。VR即VirtualRe-ality的縮寫，譯為虛擬現(xiàn)實(shí)，是由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)編程的、模擬人類感覺(jué)的虛擬世界的實(shí)時(shí)表示，有時(shí)也被稱之為虛擬環(huán)境。

張立、李祥臣、龔健指出：數(shù)字體育是指應(yīng)用數(shù)字技術(shù)的體育及其相關(guān)活動(dòng)，即以微電子、計(jì)算機(jī)、通信等軟、硬件技術(shù)為手段，對(duì)體育過(guò)程及相關(guān)因素進(jìn)行信息采集、整理、加工、建模等數(shù)字處理，以達(dá)到管理、體驗(yàn)、傳播體育等目的的體育及其相關(guān)活動(dòng)。

2、制約虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引入體育教學(xué)過(guò)程的因素

2.1、缺乏關(guān)于數(shù)字化體育教學(xué)的科學(xué)體系

科學(xué)家們?cè)谧匪葜腥A5000年歷史文明中發(fā)現(xiàn)，中國(guó)早在公元前3000年左右的原始社會(huì)就有了專門傳授和學(xué)習(xí)知識(shí)的機(jī)構(gòu)，后經(jīng)歷朝歷代的延續(xù)和發(fā)展，逐步造就了今日的教學(xué)體系并廣泛應(yīng)用于各學(xué)科的教學(xué)，之所以這種教學(xué)體系能夠得到廣大師生的認(rèn)可，是因?yàn)楝F(xiàn)有的教學(xué)體系是經(jīng)過(guò)時(shí)代磨礪、科學(xué)驗(yàn)證并由權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)可的。

作為新興起的數(shù)字化教學(xué)，興起時(shí)間短，教學(xué)體系不完善，雖有一定成就但都不夠成熟，作為后來(lái)居上的體育教育而言，新教學(xué)技術(shù)的研發(fā)和運(yùn)用表現(xiàn)的更加緩慢，缺乏如同傳統(tǒng)教育一樣完整的、科學(xué)的、權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)定的數(shù)字化體育教育體系，在沒(méi)有體系制度的限制情況下，部分地區(qū)的基層體育教師雖了解數(shù)字化教學(xué)但應(yīng)用甚少甚至無(wú)人使用，研發(fā)無(wú)人用，也就造成虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引入體育教學(xué)受阻。因此，數(shù)字化體育教學(xué)的科學(xué)體系未建成，是影響虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)駐體育教學(xué)的關(guān)鍵影響因素之一。

2.2、針對(duì)性的教學(xué)內(nèi)容缺乏

體育教育同樣遵循因材施教原則，要根據(jù)受教育對(duì)象的身體健康狀況、體育基礎(chǔ)等選擇教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，不同基礎(chǔ)的學(xué)生就需要選擇不同的教學(xué)內(nèi)容。本人曾參與高校網(wǎng)球課程建設(shè)，總結(jié)發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段體育類網(wǎng)絡(luò)課程較多，但是分配到各專業(yè)，各個(gè)學(xué)科，各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)的課程資源很少，即使各個(gè)學(xué)科和各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)中擁有一定數(shù)量的課程資源，針對(duì)不同年級(jí)、不同水平的教學(xué)內(nèi)容很缺乏。體育理論課種類豐富多彩，開(kāi)設(shè)有基礎(chǔ)理論和專項(xiàng)課理論，每個(gè)專項(xiàng)還分基礎(chǔ)課和提高課。這就要求教師要在教學(xué)過(guò)程中就要根據(jù)不同專項(xiàng)、不同的水平的學(xué)生開(kāi)設(shè)相應(yīng)的課程，現(xiàn)階段體育技術(shù)理論的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源比較豐富，但是共享資源中大多數(shù)課程模式相似，針對(duì)性較差，沒(méi)有劃分出基礎(chǔ)課和提高課。高質(zhì)量的提高課相對(duì)較少，對(duì)于體育院校的學(xué)生來(lái)說(shuō)，學(xué)生已經(jīng)掌握了基礎(chǔ)理論，迫切需要更高水平專業(yè)技戰(zhàn)術(shù)理論的支撐，若繼續(xù)引用此類課程，對(duì)此類學(xué)生的技戰(zhàn)術(shù)能力提高的意義不大。針對(duì)性、高質(zhì)量的課程資源的缺乏致使體育教師放棄使用數(shù)字化體育教學(xué)，從而阻止虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到體育教學(xué)過(guò)程。

2.3、教學(xué)平臺(tái)的功能不能覆蓋體育教學(xué)全過(guò)程

體育是基于身體與智力活動(dòng)為基礎(chǔ)的學(xué)科，體育教學(xué)過(guò)程需要學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中直接參與身體活動(dòng)。因此，體育在進(jìn)行數(shù)字化教學(xué)過(guò)程中就不單單只是理論文化的教學(xué)，還要包括個(gè)人技戰(zhàn)術(shù)能力的教學(xué)。現(xiàn)階段的教學(xué)平臺(tái)關(guān)于體育理論的教學(xué)已初具形態(tài)，但能夠利用數(shù)字化技術(shù)輔助個(gè)人技戰(zhàn)術(shù)學(xué)習(xí)的平臺(tái)還較少，主要原因是單單運(yùn)動(dòng)技術(shù)就包括身體姿勢(shì)、運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)時(shí)間、動(dòng)作速度、動(dòng)作速率、運(yùn)動(dòng)力量和動(dòng)作節(jié)奏等要素。因此對(duì)于體育技戰(zhàn)術(shù)的數(shù)字化教學(xué)需要考慮的因素眾多，對(duì)軟、硬件設(shè)施要求極高，現(xiàn)階段專業(yè)教學(xué)系統(tǒng)還未形成，從而造成了現(xiàn)有的教學(xué)系統(tǒng)只能進(jìn)行體育理論教學(xué)，不能針對(duì)個(gè)人技戰(zhàn)術(shù)進(jìn)行指導(dǎo)與評(píng)價(jià)。

3、解決制約因素的方案提議

3.1、建立完善的數(shù)字化體育教學(xué)體系

建立完善的數(shù)字化體育教學(xué)體系不應(yīng)該是一句永遠(yuǎn)放在口頭的口號(hào)，據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示，我國(guó)大學(xué)生體質(zhì)健康狀況正在呈下降的趨勢(shì)，很多學(xué)生處于偏胖、偏瘦甚至是亞健康狀態(tài)，極度影響了我國(guó)健康狀況水平的發(fā)展。為此國(guó)家教育局發(fā)布了重要指示，加強(qiáng)學(xué)生體育課程考核，不能達(dá)到《國(guó)家學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)》合格要求者不能畢業(yè)，這項(xiàng)指示將大學(xué)生體育教育升級(jí)到規(guī)章制度層面，保障了體育教學(xué)的順利實(shí)施。同樣，對(duì)于數(shù)字化體育教學(xué)的應(yīng)用，同樣需要相關(guān)規(guī)章制度和完善理論體系的督促與支持，國(guó)家體育教育部門應(yīng)該制定：關(guān)于推進(jìn)數(shù)字化技術(shù)引入體育教學(xué)的指導(dǎo)意見(jiàn)，并且相關(guān)專家要著手構(gòu)建數(shù)字化體育教育體系結(jié)構(gòu)，從國(guó)家教育政策方面承認(rèn)數(shù)字化體育教學(xué)措施實(shí)施的可行性，規(guī)范體育數(shù)字化教育體系結(jié)構(gòu)，為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在體育教學(xué)中應(yīng)用提供制度保障，推動(dòng)體育教學(xué)現(xiàn)代化，提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。

3.3、利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立三維虛擬情景進(jìn)行技戰(zhàn)術(shù)教學(xué)，完善數(shù)字化體育教學(xué)平臺(tái)功能

現(xiàn)階段的數(shù)字化體育教學(xué)僅僅是滿足了體育理論的教學(xué)過(guò)程，還不能對(duì)學(xué)生技戰(zhàn)術(shù)進(jìn)行教學(xué)，造成了一旦脫離學(xué)校、脫離場(chǎng)地，體育教學(xué)過(guò)程就無(wú)法順利的實(shí)施。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)入到人類的學(xué)習(xí)生活中，為解決這一問(wèn)題提供了技術(shù)基礎(chǔ)。邵瑞芳指出虛擬仿真技術(shù)運(yùn)用于體育專業(yè)術(shù)科課堂教學(xué)中能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)生的體能和運(yùn)動(dòng)技能。現(xiàn)階段利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)學(xué)生技戰(zhàn)術(shù)教學(xué)才剛剛起步，完整的虛擬體育教學(xué)系統(tǒng)尚未建成，因此，建立虛擬體育教學(xué)系統(tǒng)輔助體育教學(xué)迫在眉睫。

（1）建立虛擬體育技術(shù)教學(xué)系統(tǒng)，滿足學(xué)生的技術(shù)學(xué)習(xí)需求。

一方面，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立虛擬情境中的體育教學(xué)場(chǎng)地。使用者在使用前，只需掃描所在現(xiàn)實(shí)世界的空間布局狀況（包括空間大小、物品位置），系統(tǒng)就可根據(jù)數(shù)據(jù)虛擬出相應(yīng)的虛擬教學(xué)場(chǎng)地，運(yùn)動(dòng)者佩戴好VR眼鏡和身體各部位的感應(yīng)器后，即進(jìn)入虛擬世界進(jìn)行各項(xiàng)體育運(yùn)動(dòng)的技術(shù)學(xué)習(xí)，完成體育技術(shù)的學(xué)習(xí)。在虛擬世界中，學(xué)生可從不同角度（正面、側(cè)面、背面示范）觀察到三維虛擬教師對(duì)相應(yīng)運(yùn)動(dòng)技術(shù)的講解示范，同時(shí)學(xué)習(xí)者的身體動(dòng)作、運(yùn)行軌跡和各類相關(guān)信息都會(huì)通過(guò)動(dòng)作捕捉儀等設(shè)備被記錄、分析、回放，學(xué)生只需要關(guān)注語(yǔ)音提示、觀看計(jì)算機(jī)分析結(jié)果就可了解自身存在的技術(shù)錯(cuò)誤并改進(jìn)，有利于運(yùn)動(dòng)技能的學(xué)習(xí)和鞏固。虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)系統(tǒng)能夠彌補(bǔ)現(xiàn)階段數(shù)字化體育教學(xué)系統(tǒng)的缺陷，滿足在特殊情況下的體育教學(xué)，同時(shí)為體育教學(xué)提供全新的教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（2）建立虛擬訓(xùn)練和比賽系統(tǒng)，滿足學(xué)生的戰(zhàn)術(shù)學(xué)習(xí)和實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用能力提升的需求。

戰(zhàn)術(shù)的教學(xué)和訓(xùn)練過(guò)程是艱難且漫長(zhǎng)的，比賽戰(zhàn)術(shù)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用與實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練密不可分，同時(shí)還需要教練的分析、指導(dǎo)，與對(duì)手的切磋進(jìn)行學(xué)習(xí)和改進(jìn)，現(xiàn)階段的高水平運(yùn)動(dòng)員會(huì)通過(guò)友誼賽進(jìn)行切磋改進(jìn)技戰(zhàn)術(shù)，這就需要考慮地域、時(shí)空和場(chǎng)地等問(wèn)題，現(xiàn)實(shí)中，為了戰(zhàn)術(shù)的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，運(yùn)動(dòng)員往往需要到千里之外的異國(guó)他鄉(xiāng)訓(xùn)練，極大的增加了訓(xùn)練費(fèi)用。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的出現(xiàn)為解決這一問(wèn)題提供了技術(shù)基礎(chǔ)，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)通過(guò)動(dòng)作捕捉儀、傳感器、CPU等設(shè)備，識(shí)別、分析運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)軌跡信息進(jìn)而形成戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用數(shù)據(jù)作為反饋信心反饋給學(xué)生和教師、教練，同時(shí)教學(xué)者也可根據(jù)運(yùn)動(dòng)員現(xiàn)實(shí)情況給運(yùn)動(dòng)員選擇三維虛擬對(duì)手進(jìn)行訓(xùn)練。另外，參考現(xiàn)階段電子競(jìng)技，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可在線連接不同地區(qū)的同項(xiàng)運(yùn)動(dòng)者進(jìn)入同一虛擬場(chǎng)地比賽，也可選擇預(yù)先設(shè)計(jì)好的角色進(jìn)行訓(xùn)練，運(yùn)動(dòng)員可以看到球、器械和對(duì)手等實(shí)時(shí)信息，實(shí)現(xiàn)高度真實(shí)化，用戶隨時(shí)隨地都可以與遠(yuǎn)在千里之外的對(duì)手、伙伴進(jìn)行切磋交流，專業(yè)團(tuán)隊(duì)也可用節(jié)省下的經(jīng)費(fèi)補(bǔ)充訓(xùn)練資源，提高訓(xùn)練質(zhì)量。

4、結(jié)束語(yǔ)

數(shù)字化技術(shù)的出現(xiàn)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)體育教學(xué)的缺陷。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為新時(shí)代的體育教學(xué)的媒介，完美的解決了傳統(tǒng)體育教學(xué)過(guò)程中時(shí)空限制與地域禁錮，豐富教學(xué)資源，提高了教學(xué)質(zhì)量和效率，真正的實(shí)現(xiàn)了根據(jù)學(xué)生的個(gè)體化差異進(jìn)行體育教學(xué)，提高學(xué)生體育學(xué)習(xí)的興趣，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，培養(yǎng)了終身體育鍛煉的意識(shí)，因此，我們應(yīng)該充分的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，促進(jìn)教學(xué)過(guò)程的現(xiàn)代化、信息化，推動(dòng)體育教學(xué)事業(yè)的健康發(fā)展。