虛擬仿真技術在運動生理學實驗中的應用探析

顧亞婷

摘 要：隨著科技的迅速發展，虛擬仿真技術已經已經成功實現并運用于諸多領域之中。虛擬仿真技術是一種集合計算機技術、人機傳感交互技術、人工智能技術等多種技術于一體的高科技技術，它能通過模擬出人們現實生活中的環境和物體，讓人感覺猶如真實場景，將之應用于運動生理學實驗中，可以加深學生對于試驗的理解，得到真實化的技能訓練，提高學習效率。

關鍵詞：虛擬仿真技術 運動生理學 實驗

中圖分類號：G804.2 文獻標識碼：A 文章編號：2095-2813（2018）12（a）-0042-02

運動生理學實驗中運用虛擬仿真技術可以加深學生對于實驗所研究的內容和意義的理解，豐富教學模式，提高學生對于運動生理學試驗的學習激情，實驗的教學效果得到充分的展示。運動生理學的主要研究目的是研究人體在通過體育活動和運動訓練之后，人體的各項機能的變化，總結變化規律，從而得到有效提高體育活動成績和訓練效果的訓練計劃。人體在經過長期的體育活動和運動訓練之后，機體會發生明顯變化，這是日積月累所展現出的成果，機體變化產生的動態數據是研究運動生理學的最好材料，這種數據具有動態變化和不確定的屬性，是人們研究過程中的重點難點，很難正確把握，學習起來較為抽象不易理解。教學過程中若是單純依靠書本上講述的知識，書本提供的數據，這樣學生很難把握學科的精要，教學老師也很難說服學生，書本數據不足以支撐學科的真實性。運動生理學實驗成為了人們理解運動生理學知識的主要方式，但是運動生理學實驗的教學過程較為復雜，實驗需要的標本采集受到時間地點的限制，實驗器材設備較為復雜，教師的實驗準備不夠充分等原因導致運動生理學實驗的開展效果達不到預期效果，實驗開展需要花費的人力物力財力較多，但收獲卻與之匹配不上，學生對于運動生理學的理解受到限制。

很多學校為了能夠節約教學成本，運動生理學實驗的開展次數達不到教學要求，僅僅只是開展較為傳統的實驗課程，實驗較為簡單，學生也能夠輕松理解，但是這些實驗已經不能滿足當前社會對于本學科學生的要求，最新的研究理論學生接觸不到，實驗雖然容易理解但也容易遺忘，學生對于實驗的印象并不深刻。實驗不能刺激學生主動研究的學習積極性，運動生理學的應用毫無頭緒。為了解決當前運動生理學的難題，運動生理學在新技術的虛擬仿真技術中找到突破口，將運動生理學與虛擬仿真技術結合，降低了學校的教學成本，實驗的效益得到提升。新技術的應用引起學生的學習積極性，學生愿意花時間主動去研究運動生理學涵蓋的內容，讓學生獲得專業方便的專業技能訓練，學生通過虛擬仿真技術自主獲取的數據讓學生不在對學科充滿迷茫與疑問，激起學生的探析欲望。虛擬仿真技術的應用解決了運動生理學面臨的困難。

1 虛擬仿真技術簡介

虛擬仿真技術是最近幾年才開始出現在大眾的視野中，它在多個領域種應用，又稱之為虛擬現實技術。虛擬仿真技術通過計算機系統進行模仿實現人機交互體驗，將人體投入虛擬仿真技術制造出的空間中，人體會有“身臨其境”的感覺，人體可以在虛擬空間中進行操作，并且虛擬空間還能根據人體在虛擬空間中的動作做出相應的回應，這可以讓運動生理學實驗的實驗結果以虛擬數據的形式展現在學生眼前，雖然是虛擬數據，但學生能夠充分的感受到實驗帶來的感悟，實驗效果良好。

經過長時間的發展，虛擬仿真技術得到提升，虛擬仿真技術可以通過虛擬環境集成控制模擬器實體，使用一些簡單的數學模型，實體與虛擬環境相互作用，實現客觀世界的真實特性，這種發展前景滿足了人們對于虛擬仿真技術的期望。虛擬仿真技術將仿真引擎代替了人們現實生活中的物體，進行運動生理學實驗的過程之中，學生不需要反復消耗實驗藥劑與實驗標本來驗證課本上的理論，可以用仿真引擎模擬出實驗藥劑與實驗標本，實驗完成之后也不需要清理實驗垃圾；學生也不會因為學校因為資金的缺乏導致實驗器材的不足而影響實驗的進行，也不需要害怕因為實驗操作不當損壞實驗設備和實驗失敗帶來的危害，學生可以反復試驗，在實驗過程中總結經驗，減少實驗誤差，不需要考慮別的因素，學生的身體安全可以得到保證，這可以增強學生的實驗操作經驗和動手能力。虛擬仿真技術已經漸漸走向成熟，在實驗過程中，學生可以根據自己的想法，擴展實驗，走出課本框架，不會受到實驗材料的限制，自主專研運動生理學學科，大大提升學生的的學習積極性。在實驗完成之后，虛擬仿真系統會根據學生的實驗過程做出綜合評定，給學生的實驗打分，讓學生的實驗得到肯定，提高學生的學習成就感。

2 運動生理學實驗與虛擬仿真技術相結合

虛擬仿真技術還未在運動生理學實驗中應用之前，學校對于運動生理學實驗主要是通過課本知識進行試驗，將課本理論知識傳授給學生，通過使用小白鼠、青蛙等動物代替人體進行試驗，這種實驗方式單一無趣，小白鼠、青蛙等動物與人體相差過大，實驗結果并不能讓學生信服。基本學生所學習到的運動生理學理論知識都來自于對小白鼠、青蛙等動物的研究，通過它們進行體育活動或者運動訓練之后，身體機能的變化來分析得到的結論，這結論在放到人體實驗之后，效果較差，與小白鼠、青蛙等動物的表現有著較大的差異，導致很多實驗結論在進行驗證之后，相關性不大，實驗做完沒有效益。虛擬仿真技術的應用讓運動生理學的實驗的深度得到提高，較多現實實驗室中難以完成的實驗通過虛擬仿真技術都可以去做，學生可以感受到學習更加的輕松，對于運動生理學實驗的結果記憶更加深刻。虛擬仿真技術在運動生理學實驗中應用是通過將現代教學技術與傳統教學模式創造性的結合，實現運動生理學教學的跨越式發展。

虛擬仿真技術應用在運動生理學實驗中可以大致分為三個階段。在第一階段過程中，學生對于虛擬仿真技術的了解不夠，學生剛開始接觸虛擬仿真系統，里面的功能都不知道該如何使用，老師需要同時實際操作教導學生使用，引導學生學習使用，收集學生對于虛擬仿真系統的意見，然后對系統加以修改，盡力滿足學生的要求。在第二階段過程中，學生對于虛擬仿真系統已經有了初步的了解，虛擬仿真系統已經使用多次，這時老師可以根據學生的學習進度，合理安排運動生理學實驗，讓學生使用虛擬仿真系統完成實驗，將當前的新知識融入到學生的實驗中，提升學生的能力。在第三個階段中，學生對于虛擬仿真系統使用已經較為熟悉，對于運動生理學也已經有了自己的理解，課本上的知識也已經學完，這時學生可以根據自身的理解，探究人體的運動產生的動態數據，這個過程是一個較為開放的過程，沒有標準的正確答案，學生已經走出老師的教學框架。

學生們在課本上學習知識，單一的文字表述或者表格圖形對比，學生可以很直觀的看出數據的變化，但是體現在人體中的動態變化學生卻不能感受得到。學生可以通過虛擬仿真空間體驗，通過觀看人體運動視頻，體會觀察出人體從靜態到運動狀態中各項機能的連續變化過程，學生將實驗結論與自身感覺器官相互關聯，得出實驗結論的真實性。

3 現狀與前景展望

運動生理學實驗一定要重視學生的參與度，實驗教學要完全以學生主體，調動學生的學習積極性，讓學生主動研究。學生在研究過程中獲得的知識才會完全屬于他們的知識，通過老師的傳輸，學生知識被動的在學習，記憶不深刻，容易忘記。現在人們對于運動健身已經越來越重視，運動生理學就是為了讓人們在運動之時，有優秀的運動技巧與方法，不會因為運動技巧不當導致身體受到損害，這需要運動生理學的學生學習過運動生理學之后，對運動生理學做出補充，完善運動生理學，得出科學的理論，知道人們進行運動，增強人們運動帶來的效益。人們進行運動之時，會有針對性的鍛煉自身的薄弱之處，這時可以運用運動生理學知識，人們可以通過何種運動技巧來鍛煉，這樣可以達到最大收益。運動健身受到重視，運動生理學也會越來越受到重視，虛擬仿真技術在運動生理學實驗中的應用的發展前景十分可觀，虛擬仿真技術是在近幾年才開始出現在大眾的視野中，它在多個領域種應用，又稱之為虛擬現實技術。虛擬仿真技術通過計算機系統進行模仿實現人機交互體驗，將人體投入虛擬仿真技術制造出的空間中，人體會有“身臨其境”的感覺，這可以提高學生學習運動生理學的學習效率，一定能夠讓運動生理學迎來新的生機和活力。

4 結語

運動生理學是一門實踐與理論相結合的學科，人們越來越重視運動生理學的發展。運動生理學實驗是運動生理學教學過程中最為重要的一門，它可以加深學生對運動生理學的理解。但是由于多種因素的影響，運動生理學實驗取得的效果并不理想，為了解決當前運動生理學實驗面對的難題，運動生理學在新技術的虛擬仿真技術中找到突破口，將運動生理學與虛擬仿真技術結合，降低了學校的教學成本，實驗的效益得到提升。新技術的應用引起學生的學習積極性，學生愿意花時間主動去研究運動生理學涵蓋的內容，讓學生獲得專業方便的專業技能訓練，學生通過虛擬仿真技術自主獲取的數據讓學生不在對學科充滿迷茫與疑問，激起學生的探析欲望。運動生理學實驗中運用虛擬仿真技術可以加深學生對于實驗所研究的內容和意義的理解，豐富教學模式，提高學生對于運動生理學試驗的學習激情，實驗的教學效果得到充分的展示。通過對虛擬仿真技術在運動生理學實驗中的應用探析，了解應用虛擬仿真技術的益處，總結需要改善之處，提高學生學習運動生理學的學習效率。

參考文獻

[1] 王朋.虛擬仿真技術在運動生理學實驗中的應用研究[J].現代交際，2016（6）：236-237.

[2] 方振華，王銳萍，傅麗容，等.虛擬仿真技術在人體解剖生理學實驗教學中的應用[J].教育現代化，2017（34）：150-151.

[3] 陳玉平，李戰華，徐玉明.虛擬仿真技術在體能評定類實驗教學中的應用[J].體育研究與教育，2017（1）：68-71.