虛擬現(xiàn)實技術(shù)在游泳教學(xué)課中的應(yīng)用探索

文/蘭 青

游泳項目作為一項在水環(huán)境中進行的體育運動，在特殊的技能學(xué)習環(huán)境中，學(xué)習者的視覺和聽覺作用都受到了很大的限制。由于游泳在水中進行的特殊性，相較于其他陸上體育項目，對教學(xué)質(zhì)量提出更高的要求。在傳統(tǒng)的游泳技術(shù)教學(xué)中，教師多以講解、示范及圖片、視頻等形式方法進行，但是直觀性教學(xué)并不能完全“直觀”且都相應(yīng)存在一定的局限性。此外，由于游泳教學(xué)場館開放性的特點，對學(xué)習者注意力的集中也存在一定干擾和影響。針對在游泳技術(shù)教學(xué)中存在的問題，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)(Virtual Reality，簡稱“VR”）手段，彌補傳統(tǒng)游泳技術(shù)教學(xué)中的不足，以計算機虛擬環(huán)境帶給人的沉浸感和全角度的觀看體驗，加強學(xué)習者對游泳技術(shù)的學(xué)習和理解，激發(fā)學(xué)習興趣，為教學(xué)提供新的思路與方法。

一、當前游泳教學(xué)中存在的問題

（一）傳統(tǒng)

科技發(fā)展日新月異，學(xué)生的眼界與思想越來越開闊，而游泳教學(xué)手段與方法仍較為傳統(tǒng)。雖然教師不斷鉆研與探索，在練習方法與形式上進行創(chuàng)新，但與現(xiàn)代科技接軌的信息化教學(xué)只能為傳統(tǒng)的圖片與視頻。由于游泳教學(xué)環(huán)境的特殊性，使得傳統(tǒng)信息化教學(xué)存在一定制約與限制，教學(xué)活動缺乏新的活力。

（二）局限

游泳學(xué)練點較多，水中的教師示范具有視覺盲區(qū)。如學(xué)生陸上站位觀看，只能對教師示范的水面上的動作進行直觀的學(xué)習與觀察；水下動作的觀察學(xué)習，通常采用教學(xué)視頻展示，而教學(xué)視頻的選擇或制作對于教師也是一項專業(yè)素質(zhì)能力的考驗，同時視頻展現(xiàn)的角度或觀者的角度不同都會對技術(shù)動作造成偏差。

（三）專注

游泳場館具有開放性的特點，在同時有多人或多組練習的情況下，教師的語言指導(dǎo)比較費力，同時青少年的神經(jīng)特點決定了他們的專注力不易集中，一旦缺乏興趣，或被其他因素干擾與吸引，更易被轉(zhuǎn)移。在精講多練的教學(xué)背景環(huán)境下，不僅對學(xué)生的專注聽講提出了更高的要求，對教師的控場能力也極具嚴苛的考驗。在教學(xué)過程中，教師如果不能有效地抓住學(xué)生的關(guān)注點，一個教學(xué)難點或重點的學(xué)習就會被學(xué)生丟失，進而影響學(xué)習的進度理解與掌握。

二、VR技術(shù)在游泳教學(xué)課中的應(yīng)用探索

對于初接觸游泳的學(xué)習者來說，傳統(tǒng)游泳教學(xué)中采用的教學(xué)方法存在一定局限性，在教學(xué)過程中，學(xué)生對于教師教學(xué)語言的理解存在一定反應(yīng)時與理解偏差，教師多采用講解+示范、多媒體+講解的手段進行教學(xué)，因此本文提出VR技術(shù)應(yīng)用于游泳學(xué)練的實施框架（圖1）。

圖1 虛擬現(xiàn)實輔助教學(xué)的實施框架

（一）實現(xiàn)“全角度”觀摩，提升直觀教學(xué)

VR游泳技術(shù)展示操作界面友好，易于控制。根據(jù)界面的語言指示，利用配套手柄的上下左右等變向選擇，即可進入到所需頁面；進入所選頁面后，即可觀看到三維模型展示出的相關(guān)泳姿技術(shù)動作，頁面內(nèi)配備背景解說及字幕，圖文并茂；VR技術(shù)視覺界面可實現(xiàn)360°全角度視覺觀摩，可加深并突出對泳姿技術(shù)點的認識和理解。

在實際應(yīng)用中，以蛙泳腿教學(xué)為例。教師通過引導(dǎo)，利用其全角度的觀摩學(xué)習，幫助學(xué)生建立蛙泳腿的全面直觀認識和理解，將傳統(tǒng)灌輸式教學(xué)趨向引導(dǎo)啟發(fā)式教學(xué)，首先引導(dǎo)學(xué)生觀察，然后師生共同概括梳理蛙泳腿的特點與要點，加深學(xué)生對蛙泳腿的理解與記憶（圖2）。

圖2 屏顯側(cè)視蛙泳腿

（二）突出“沉浸感”體驗，助力專注課堂

在應(yīng)對多人教學(xué)環(huán)境時，教師可選用電腦端的教學(xué)環(huán)境頁面展示講解，教師通過鼠標操作即可實現(xiàn)視頻界面的任意角度選擇，進行有選擇有針對性角度的學(xué)習與講解；針對個體學(xué)習，可使用體驗感更強的VR頭顯，使其具備較高的沉浸感和主體感體驗，在學(xué)習觀看過程中，可有效規(guī)避與降低游泳場館的環(huán)境嘈雜等對學(xué)習的影響與干擾，進而提高學(xué)生學(xué)習專注度，進一步增強學(xué)習效果與反饋。

例如在蛙泳手腿配合的學(xué)習中，教學(xué)講解后仍會有部分學(xué)生不易理解，或者對概念不清晰，下水后對自我身體的控制與上下肢的協(xié)調(diào)配合出現(xiàn)問題。對此，學(xué)生佩戴VR頭顯，一方面進行視覺上的不斷輸入與刺激，加深對上下肢動作配合的理解與認識，建立完整的動作概念；另一方面可隨著三維模型動作進行模仿練習，達到行知合一（圖3）。

圖3 頭顯前視蛙泳配合

（三）體現(xiàn)“個性化”學(xué)習，彌補學(xué)習差異

界面設(shè)計動作循環(huán)速度的快慢調(diào)節(jié)功能，教學(xué)可針對技術(shù)教學(xué)重難點或根據(jù)個人需求進行快、慢速調(diào)節(jié)或反復(fù)觀看，便于有針對性的強化技術(shù)點的學(xué)習。

例如在仰泳進階教學(xué)過程中，仰泳劃臂的水下劃水路線相對復(fù)雜，較難理解，學(xué)習者的理解能力具有一定差異性。因此，在教學(xué)過程中，通過VR技術(shù)可提供給學(xué)生觀摩仰泳劃臂任意角度以及對該角度的快慢播放速度的調(diào)整操作，學(xué)生可充分理解與認識仰泳各階段手臂的對水角度、手形的變化等。在達到一定的認知基礎(chǔ)后，學(xué)生可隨合適速率的三維模型動作一起進行模仿、比對練習，實現(xiàn)技術(shù)教學(xué)的促進與鞏固，為水下良好技術(shù)的完成奠定基礎(chǔ)（圖4）。

圖4 側(cè)視仰泳速率調(diào)整界面

（四）融合“數(shù)字化”教學(xué)，開放學(xué)習視野

青少年學(xué)習記憶特點為：感興趣的內(nèi)容記得快，具體、直觀的內(nèi)容易記住，同時模仿能力較強，因此采用VR教學(xué)模式與青少年的學(xué)習記憶特點可達到有效契合。青少年對科技新事物的興趣，則會產(chǎn)生最大注意力。在爬泳學(xué)習的過程中，學(xué)習難度上升，特別是在初學(xué)階段，要想習得并掌握連貫流暢的技術(shù)動作，需要有爬泳游進時的良好節(jié)奏。而要想掌握較為理想的爬泳節(jié)奏，從游泳技術(shù)的層面來講，可分為手腿的配合節(jié)奏以及呼吸的時機。其中，對節(jié)奏影響最大的是呼吸，如果呼吸掌握不好，就會打亂爬泳的動作循環(huán)節(jié)奏，從而影響技術(shù)完成的實效性。

在針對爬泳呼吸的教學(xué)中，一方面需要教師具有較強的教學(xué)功底，例如清晰易懂的語言講解、新穎有趣的輔助練習方法等，另一方面則可借助現(xiàn)代數(shù)字化科技的力量，根據(jù)教學(xué)情況，選擇合適的手段在恰當?shù)慕虒W(xué)時機以補償常規(guī)教學(xué)課堂中的不足，提高教學(xué)氛圍，提升學(xué)習興趣。游泳與科學(xué)融合，傳統(tǒng)與現(xiàn)代合力，讓科技的力量協(xié)助學(xué)習者更快更好地掌握技能，同時體驗科技的發(fā)展與進步（圖5）。

圖5 爬泳配合演示

三、結(jié)論

虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于游泳教學(xué)，能夠使游泳教學(xué)擺脫以往長期的教學(xué)困境，游泳虛擬現(xiàn)實教學(xué)的真實性、適時性、可擴展性、豐富性等特點，能有效解決傳統(tǒng)游泳教學(xué)存在的水中視覺障礙、陸上示范隔靴搔癢、錯誤動作定位模糊、肢體動作無法比對自知等問題。在游泳教學(xué)中通過計算機運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以準確、多角度地再現(xiàn)游泳技術(shù)動作細微環(huán)節(jié)，在動態(tài)的虛擬游泳環(huán)境中隨時根據(jù)教師的意圖進行演示，并通過學(xué)習者的自然技能（五官和四肢）與這個環(huán)境進行交互，實時進行正誤動作虛實對比、直觀糾錯。將現(xiàn)代計算機圖形圖像技術(shù)與體育教學(xué)結(jié)合，提升技術(shù)學(xué)習效率與效果，開拓體育科技視野，同時也將拓寬VR技術(shù)的多領(lǐng)域發(fā)展。