虛擬仿真技術(shù)進入高校體育專業(yè)術(shù)科課堂教學(xué)實驗研究

熊靜梅 譚 進

吉首大學(xué)體育科學(xué)學(xué)院，湖南 吉首 416000

虛擬仿真是以計算機技術(shù)為核心生成的具有視、聽、觸等多種感知的虛擬環(huán)境，使用者利用匹配的設(shè)備進行人機交互聯(lián)系，使人產(chǎn)生身臨其境的體驗。虛擬仿真技術(shù)作為教學(xué)現(xiàn)代信息化技術(shù)應(yīng)用到教育教學(xué)的有效載體，以其主題鮮明、問題聚焦以及交互性強等特征，正在被普遍應(yīng)用到諸多學(xué)科的教育教學(xué)中。在5G技術(shù)的推動下，本研究主要采用實驗法，以高校體育專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力為出發(fā)點，將現(xiàn)有大學(xué)生培養(yǎng)模式進行擴展，以學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)為重點，以虛擬仿真實踐教學(xué)為載體，從多層次和多方面設(shè)計體育專業(yè)技術(shù)教學(xué)實驗方案，將虛擬仿真技術(shù)與體育專業(yè)術(shù)科課堂教學(xué)相結(jié)合，改變多媒體課件制作目的不明確、教學(xué)方式枯燥、教學(xué)效果不理想的狀況，以彌補教學(xué)和訓(xùn)練條件不足，解決教學(xué)形式單一等問題，讓學(xué)生能更親密地接觸和體驗體育運動帶來的樂趣，達到提高學(xué)生運動技能、增強學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、改善課堂教學(xué)效果的目的。

1 相關(guān)概念簡介

1.1 虛擬仿真相關(guān)介紹

隨著5G技術(shù)的誕生，加大了網(wǎng)絡(luò)速度要求較高技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展的空間。虛擬仿真是以計算機技術(shù)為核心制成的具有多種感知的虛擬世界，使人產(chǎn)生真實的體驗。該技術(shù)集合了計算機仿真、計算機圖形、人工智能、數(shù)字圖像處理、多媒體技術(shù)、傳感、網(wǎng)絡(luò)及顯示等多個領(lǐng)域技術(shù)的綜合性信息技術(shù)。[1]虛擬仿真技術(shù)被引入實訓(xùn)教學(xué)環(huán)境中，打破了傳統(tǒng)枯燥乏味的教學(xué)方式，且以有效提高學(xué)生發(fā)展創(chuàng)新思維為目標。

1.2 課堂教學(xué)

課堂教學(xué)是在各種教學(xué)模式中普遍使用的一種教學(xué)手段。它是指在法定的一次課中，按照教學(xué)大綱和教學(xué)計劃規(guī)定的內(nèi)容，由教師給學(xué)生傳授知識和技能的全過程，它主要包括講解、示范、問答、解惑等教學(xué)活動以及所使用的各種教具。通常把年齡或知識程度相近的人群，聚集在固定的班級，按統(tǒng)一的教學(xué)大綱內(nèi)容，選擇適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法，并在固定的時間內(nèi)，向?qū)W生教授教學(xué)內(nèi)容的組織形式。[2]

2 實驗對象與方法

2.1 實驗對象

以吉首大學(xué)體育教育專業(yè)2017級足球?qū)ｍ棸?4名學(xué)生為實驗對象（男生18人，女生6人），其基礎(chǔ)條件基本相同，并隨機分成兩組，進行實驗前后的教學(xué)效果測試。

2.2 實驗方法

將學(xué)生隨機分成實驗組、對照組，每組各12人。對實驗組學(xué)生進行為期8周，每周2次課，每次課2學(xué)時，共32學(xué)時的足球基本技術(shù)教學(xué)。運用環(huán)屏足球模擬分析系統(tǒng)，對實驗組學(xué)生的技術(shù)動作進行診斷和糾正，并運用無線實時動作捕捉系統(tǒng)采集學(xué)生的動作數(shù)據(jù)，且進行比較分析。兩組學(xué)生在課余時間均不進行附加練習(xí)，教學(xué)內(nèi)容為足球繞桿射門技術(shù)。實驗前后對學(xué)生的繞桿射門速度、運球穩(wěn)定性與射門落點準確性進行測試，并對測試結(jié)果進行數(shù)據(jù)對比分析，最后得出實驗結(jié)論。

2.3 統(tǒng)計分析

對獲取的有效實驗信息采用SPSS19.0進行數(shù)據(jù)的錄入、統(tǒng)計和分析，計算實驗前后學(xué)生測試的數(shù)據(jù)均數(shù)比較采用t檢驗，運球的穩(wěn)定性和射門準確性的頻率比較采用χ2檢驗。

3 實驗結(jié)果與分析

本實驗將虛擬仿真技術(shù)運用于實驗組的足球課堂教學(xué)中，與傳統(tǒng)教學(xué)模式（對照組）的教學(xué)效果進行對比分析。實驗效果評估主要包括繞桿射門速度、運球穩(wěn)定性與射門落點準確性三個方面。

3.1 實驗組與對照組繞桿射門速度差異情況對比分析

實驗前后兩組對比：由數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果可見，實驗前實驗組與對照組學(xué)生測試數(shù)據(jù)進行組間比較，差異性檢驗p值均大于0.05（見表1），表明實驗前兩組之間沒有顯著性差異，即足球?qū)ｍ棇W(xué)生在繞桿射門的速度上不存在顯著性差異，且可說明所選實驗對象的技術(shù)水平是在同一水平的群體。如果在實驗后組間學(xué)生繞桿射門速度發(fā)生變化，則可認為虛擬仿真技術(shù)引起了學(xué)生速度的變化，即實驗結(jié)果具有可靠性和可信性。同時，實驗后實驗組學(xué)生繞桿射門速度平均值比對照組低，表明實驗組學(xué)生繞桿射門速度比對照組學(xué)生快，且速度差異具有高度顯著性（p<0.01）。由此說明虛擬仿真技術(shù)進入足球課堂教學(xué)對實驗組學(xué)生繞桿射門速度提高具有積極的促進作用。

表1 實驗組與對照組實驗前后繞桿射門速度對比統(tǒng)計表

實驗前后組內(nèi)對比：通過虛擬仿真技術(shù)進入足球課堂后實驗組速度數(shù)據(jù)比實驗前要低，驗證了實驗后實驗組學(xué)生繞桿射門速度水平有所上升，且前后差異具有高度顯著性（p<0.01）。另外,實驗過程中對照組學(xué)生在傳統(tǒng)課堂教學(xué)方式進行教學(xué)的情況下，其實驗前后速度變化不明顯，且差異不具有顯著性。

3.2 實驗組與對照組運球穩(wěn)定性情況對比分析

由表2可見，實驗前兩組學(xué)生運球失誤球個數(shù)和失誤率比較結(jié)果顯示：差異性檢驗p值均大于0.05，表明在實驗前兩組之間沒有顯著性差異。通過32學(xué)時的虛擬仿真進入課堂教學(xué)后，實驗組與對照組之間學(xué)生運邊球失誤率比較出現(xiàn)高度顯著性差異（p<0.01），且對照組學(xué)生的運球失誤率明顯高于實驗組，說明通過虛擬仿真課堂教學(xué)增強了實驗學(xué)生的運球穩(wěn)定性，降低了學(xué)生的運球失誤率。

表2 實驗前后實驗組與對照組運球穩(wěn)定性數(shù)據(jù)對比統(tǒng)計表

實驗前后組內(nèi)對比：實驗后實驗組學(xué)生的運球失誤個數(shù)有所減少，失誤率8.33%明顯低于實驗前，且差異具有高度顯著性（p<0.01），驗證了通過虛擬仿真教學(xué)實驗組學(xué)生運球穩(wěn)定性得到改善。同時可見，對照組學(xué)生在沒有進行教學(xué)方法干預(yù)的情況下，其運球失誤率仍較高，數(shù)據(jù)變化不大，且前后差異不具有顯著性。

3.3 實驗組與對照組射門準確性情況對比分析

實驗前后兩組對比：在實驗前規(guī)定了射門落點的前提下，實驗前兩組學(xué)生射門落點的準確率均偏低，其之間的差異不具有顯著性（p＞0.05）。實驗后實驗組學(xué)生射門落點準確率提升到88.48%，與對照組（50.74%）的數(shù)據(jù)相比差距較大，且差異具有高度顯著性（p<0.01），可見通過32學(xué)時的實驗教學(xué)，實驗組學(xué)生對射門落點準確性的把握得到了很大的提升。

表3 實驗組與對照組實驗前后射門落點準確性數(shù)據(jù)對比統(tǒng)計表

實驗前后組內(nèi)對比：實驗前后實驗組學(xué)生在射門落點準確率上發(fā)生了較大的變化，通過虛擬仿真實驗教學(xué)后實驗組學(xué)生擊球落點準備率與實驗前（40.44%）相比差異具有高度顯著性（p<0.01），表明虛擬仿真技術(shù)進入足球課堂教學(xué)有利于提高學(xué)生射門落點的準確性。而實驗后對照組學(xué)生的射門落點準確率仍較低，其數(shù)據(jù)顯示變化不大，且差異不具顯著性（p＞0.05）。

4 討論

在體育術(shù)課課堂教學(xué)中將虛擬仿真技術(shù)作為老師的一種輔助教學(xué)手段和方法[3]，以達到提高教學(xué)效果的目標，是切實可行并具有一定實踐意義的。通過對實驗結(jié)果分析得出：虛擬仿真技術(shù)進入足球?qū)ｍ椪n堂教學(xué)中，對提高學(xué)生繞桿射門速度、運球穩(wěn)定性與射門落點準確性具有明顯的效果。實驗后實驗組學(xué)生繞桿速度平均值比對照組要低，且差異具有顯著性（p<0.01）?？梢?，學(xué)生使用多個單個技術(shù)動作的連貫性，即學(xué)生在運球繞桿并完成射門組合動作的用時縮短，說明虛擬仿真教學(xué)有利于提高學(xué)生的運球速度。學(xué)生在學(xué)習(xí)足球基本動作的初期，技術(shù)動作形成的過程僅僅通過主觀感覺和肌肉記憶，教師的客觀指導(dǎo)對學(xué)生的干預(yù)有限，學(xué)生缺乏對自己技術(shù)動作直觀、定量的認知，不僅不利于學(xué)生運球過程觸球動作的動力定型，且組合動作的連貫性也很難得到改善。[4]

采用無線實時動作捕捉系統(tǒng)能有效改善學(xué)生動作的準確性、連貫性，同時，量化學(xué)生技術(shù)動作與優(yōu)秀運動員之間的細微差距，為教師指導(dǎo)學(xué)生、學(xué)生自主練習(xí)時提供準確的數(shù)據(jù)參考。[5]通過32學(xué)時的教學(xué)后，實驗組學(xué)生運球穩(wěn)定性和射門準確性得到明顯改善并優(yōu)于對照組，且差異具有顯著性（p<0.01），說明運用無線實時動作捕捉系統(tǒng)進行輔助教學(xué)有利于學(xué)生運球技術(shù)穩(wěn)定性和射門準確性的提升，對學(xué)生動作學(xué)習(xí)的過程進行有效指控，能讓學(xué)生更直觀地認識技術(shù)動作的幅度、方向、觸球時機、發(fā)力均衡度等。

在運用無線實時動作捕捉系統(tǒng)進行輔助教學(xué)時，教師可幫助學(xué)生分析技術(shù)動作中存在的不足，并在練習(xí)中反復(fù)強調(diào)，既培養(yǎng)了學(xué)生有針對性學(xué)習(xí)的好習(xí)慣，又達到了預(yù)期的教學(xué)效果，并為今后其他技戰(zhàn)術(shù)的學(xué)習(xí)打下堅實基礎(chǔ)。

5 建議

足球?qū)ｍ棇W(xué)生在動作學(xué)習(xí)與動力定型時期，可引入虛擬仿真技術(shù)進入課堂教學(xué)。運用無線實時動作捕捉系統(tǒng)進行輔助教學(xué)，并與優(yōu)秀運動員動作數(shù)據(jù)進行對比分析，有利于學(xué)生體會和鞏固動作，形成動力定型，更有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。根據(jù)掌握基本技術(shù)的實際情況，可要求提高運球和射門質(zhì)量，加強運球的穩(wěn)定性，減少射門失誤率的同時還應(yīng)提高射門落點的準確性，最終達到提高運動技能的效果。教師應(yīng)對教學(xué)環(huán)節(jié)進行有效把控，可加大教學(xué)要求，既能增強學(xué)生體能，磨練學(xué)生意志，又能提高學(xué)生的運動技能。