VR虛擬仿真技術(shù)在高校體育教學(xué)中的應(yīng)用研究

劉剛 南昌大學(xué)科學(xué)技術(shù)學(xué)院

VR虛擬仿真技術(shù)是基于計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)、硬件技術(shù)、傳感技術(shù)以及人工智能和行為心理學(xué)等技術(shù)領(lǐng)域出現(xiàn)的一種嶄新的人機(jī)交互手段。近些年，隨著VR技術(shù)的迅速發(fā)展與不斷優(yōu)化，其與我們?nèi)粘Ｉ畹年P(guān)系越來越緊密，無論是在國(guó)防軍事領(lǐng)域，還是在醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域，甚至是在我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷难b修設(shè)計(jì)和市場(chǎng)營(yíng)銷領(lǐng)域等等，都出現(xiàn)了VR技術(shù)的應(yīng)用案例。在這樣的背景下，VR虛擬仿真技術(shù)開始逐漸走入了公眾視野，其沉浸性、體驗(yàn)性和交互性的特點(diǎn)，也引起了學(xué)校教育人士的關(guān)注，引發(fā)了關(guān)于VR虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于學(xué)校教學(xué)的一系列討論。特別是在國(guó)家工信部頒布的《虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》中專門強(qiáng)調(diào)要加強(qiáng)VR技術(shù)在教育領(lǐng)域的實(shí)踐應(yīng)用之后，VR虛擬仿真技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用更成了當(dāng)前的一個(gè)重要研究課題。鑒于此，本文就針對(duì)VR虛擬仿真技術(shù)在高校體育教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。

一、VR虛擬仿真技術(shù)在高校體育教學(xué)中的應(yīng)用價(jià)值

（一）有助于調(diào)動(dòng)教學(xué)中學(xué)生的學(xué)練積極性

VR虛擬仿真技術(shù)具有沉浸性、體驗(yàn)性和交互性等特點(diǎn)，在高校體育教學(xué)中進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，能夠通過逼真地模擬各種不同場(chǎng)景，讓學(xué)生全方位的沉浸在學(xué)練活動(dòng)之中，帶給學(xué)生“身臨其境”之感。而這些都是傳統(tǒng)體育教學(xué)設(shè)備和體育教學(xué)工具所具備的，會(huì)讓所開展的體育課堂教學(xué)變得更加新穎、有趣，也更能夠激發(fā)學(xué)生的參與熱情，提高學(xué)生開展體育學(xué)練活動(dòng)的積極性。

（二）有助于提高教學(xué)中體育學(xué)練活動(dòng)的便利性

高校體育教學(xué)是以身體活動(dòng)和身體練習(xí)為主的一門學(xué)科，學(xué)生必須經(jīng)過不斷地重復(fù)練習(xí)，才能夠?qū)崿F(xiàn)所學(xué)體育運(yùn)動(dòng)知識(shí)和技能的真正掌握與內(nèi)化。然而，不同體育運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目對(duì)場(chǎng)地、器材的要求各不相同，在開展高校體育教學(xué)的過程中，難免會(huì)遇到場(chǎng)地器材不足、練習(xí)條件受限的情況。例如：沖浪運(yùn)動(dòng)作為一項(xiàng)自由、時(shí)尚、驚險(xiǎn)刺激的體育運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，受到了很多高校學(xué)生的青睞與歡迎，在2020年被國(guó)際奧委會(huì)正式列為奧運(yùn)會(huì)比賽項(xiàng)目之后，很多高校，尤其是很多南方地區(qū)高校開始關(guān)注沖浪運(yùn)動(dòng)，嘗試開展沖浪教學(xué)訓(xùn)練活動(dòng)。然而，由于沖浪運(yùn)動(dòng)對(duì)教學(xué)訓(xùn)練場(chǎng)地的要求比較特殊，每次課都組織學(xué)生去海上開展學(xué)練活動(dòng)顯然不夠便利，教學(xué)訓(xùn)練場(chǎng)地就成了阻礙高校開設(shè)沖浪教學(xué)的一大阻礙。但是，在將VR虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于高校體育教學(xué)之后，通過VR虛擬仿真技術(shù)就可以逼真的模擬海上沖浪的場(chǎng)景，學(xué)生并不需要每次上課都去海上，而是借助虛擬出的場(chǎng)景就可以在學(xué)校內(nèi)方便地開展學(xué)練活動(dòng)，獲得接近真實(shí)環(huán)境中的學(xué)練體驗(yàn)。由此可見，VR虛擬仿真技術(shù)在高校體育教學(xué)中的應(yīng)用，能夠有效提高體育學(xué)練活動(dòng)的便利性，彌補(bǔ)體育教學(xué)訓(xùn)練中場(chǎng)地器材受限的問題。

（三）有助于提高體育課堂教學(xué)的安全性

在開展對(duì)抗性較高的體育運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目教學(xué)時(shí)，如：散打教學(xué)、拳擊教學(xué)，或者是潛在危險(xiǎn)較多的體育教學(xué)活動(dòng)時(shí)，如：跑酷、戶外拓展、野外生存等等，經(jīng)常有可能會(huì)出現(xiàn)各種突發(fā)狀況，造成損傷事故。損傷事故一旦出現(xiàn)，不但影響教學(xué)活動(dòng)的順利實(shí)施，還會(huì)危害學(xué)生的身心健康，挫傷學(xué)生的體育學(xué)習(xí)積極性，極端地情況下甚至還有可能引起校園糾紛。因此，很多學(xué)校不得不將這些運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目和教學(xué)活動(dòng)排除在高校體育教學(xué)的內(nèi)容體系之外，以降低學(xué)生在體育教學(xué)中受傷的概率。然而，這樣的做法雖然在一定程度上避免了損傷事故的發(fā)生，但同時(shí)也使得學(xué)生喪失了學(xué)習(xí)這些體育運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目機(jī)會(huì)，無異于“因噎廢食”。但是，在將VR虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于高校體育教學(xué)之后，就可以利用VR虛擬仿真技術(shù)模擬這些項(xiàng)目和活動(dòng)的場(chǎng)景，模擬學(xué)練過程中和參與過程中可能出現(xiàn)的各種突發(fā)狀況。這樣一來，即使訓(xùn)練失敗，也不會(huì)在身體上對(duì)學(xué)生造成實(shí)質(zhì)性的損傷，從而大大提高了高校體育教學(xué)的安全性，避免了損傷事故的發(fā)生，同時(shí)也為高校體育教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置提供了更多選擇。

（四）有助于優(yōu)化高校體育教學(xué)反饋的質(zhì)量

在將VR虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于高校體育教學(xué)中時(shí)，不但能夠根據(jù)教學(xué)需求虛擬出各種不同的學(xué)練場(chǎng)景，同時(shí)在這個(gè)過程中，VR設(shè)備還能夠?qū)崟r(shí)記錄教師在教學(xué)過程中和學(xué)生在學(xué)練活動(dòng)中的具體表現(xiàn)，生成教師的體育教學(xué)數(shù)據(jù)和學(xué)生的體育學(xué)練數(shù)據(jù)，例如：學(xué)生的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)負(fù)荷、運(yùn)動(dòng)量以及技術(shù)動(dòng)作完成質(zhì)量等各種學(xué)練行為數(shù)據(jù)等等，從而更加客觀、全面地的反饋教學(xué)效果，優(yōu)化高校體育教學(xué)反饋的質(zhì)量。

二、VR虛擬仿真技術(shù)在高校體育教學(xué)中的應(yīng)用路徑

VR虛擬仿真技術(shù)在高校體育教學(xué)中的應(yīng)用，目前仍處于摸索探索的階段，概括而言，現(xiàn)階段比較可行、比較具有可操作性的幾種應(yīng)用路徑具體如下：

（一）利用VR虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行教學(xué)資源的制作

利用VR虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行教學(xué)資源的制作，主要指的是基于VR技術(shù)制作高校體育教學(xué)中使用的各類課件資源。基于VR技術(shù)制作的體育教學(xué)課件，不同于當(dāng)前很多體育教師慣用的PPT課件，相較于教師和學(xué)生已經(jīng)熟悉的PPT課件，其更逼真，也更具有沉浸性，不但能夠帶給學(xué)生更直觀、更生動(dòng)的體驗(yàn)，同時(shí)還能夠克服使用常規(guī)PPT課件，或者僅僅依靠教師語言講解、動(dòng)作示范等方式進(jìn)行教學(xué)時(shí)，學(xué)生觀察面的局限性，讓學(xué)生能夠更好地捕捉教學(xué)中各種精細(xì)的動(dòng)作細(xì)節(jié)。因此，利用VR虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行體育教學(xué)資源的制作，是現(xiàn)階段VR虛擬仿真技術(shù)在高校體育教學(xué)中的主要應(yīng)用方式之一。

（二）利用VR虛擬仿真技術(shù)開展線上體育教學(xué)

近些年，線上教學(xué)，特別是線上遠(yuǎn)程教學(xué)，也逐漸走入了高校體育教學(xué)領(lǐng)域，成了高校體育教學(xué)領(lǐng)域的未來發(fā)展方向之一，并出現(xiàn)了諸如線上線下混合教學(xué)模式等與線上教學(xué)相關(guān)的新的體育教學(xué)組織模式。在這樣的背景下，利用VR虛擬仿真技術(shù)開展線上體育教學(xué)，也成了VR虛擬仿真技術(shù)在高校體育教學(xué)中的應(yīng)用方式之一。在基于VR虛擬仿真技術(shù)開展線上體育教學(xué)時(shí)，由于VR技術(shù)具有沉浸性、體驗(yàn)性和交互性等特點(diǎn)，所以通過對(duì)現(xiàn)實(shí)的逼真模擬，能夠有效彌補(bǔ)線上教學(xué)中學(xué)生因?yàn)椤安辉趫?chǎng)”而出現(xiàn)的各種問題，帶給學(xué)生更好的線上學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

（三）利用VR虛擬仿真技術(shù)開展線下體育學(xué)練活動(dòng)

利用VR虛擬仿真技術(shù)開展線下體育學(xué)練活動(dòng)，是目前VR虛擬仿真技術(shù)在高校體育教學(xué)中最為主要的應(yīng)用方式，也是本次課題研究中所采用的主要方式。在利用VR虛擬仿真技術(shù)開展線下體育學(xué)練活動(dòng)時(shí)，虛擬環(huán)境的設(shè)置，能夠從視覺、聽覺、觸覺等多重感官入手，帶給學(xué)生更生動(dòng)、更直接的體現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)從感覺、到理解、再到鞏固內(nèi)化的全過程（圖1），確保學(xué)生所學(xué)知識(shí)和技能的牢固掌握和運(yùn)動(dòng)能力的穩(wěn)步提升。

圖1 VR虛擬仿真技術(shù)作用于線下體育學(xué)練活動(dòng)示意圖

三、VR虛擬仿真技術(shù)在高校體育教學(xué)中的應(yīng)用原則

在了解了VR虛擬仿真技術(shù)在高校體育教學(xué)中的應(yīng)用價(jià)值和應(yīng)用路徑之后，還要注意如下幾個(gè)要點(diǎn)問題，才能夠確保其在教學(xué)中的應(yīng)用成效：

一是，重視“真實(shí)規(guī)范”的基本原則。也就是說，在利用VR虛擬仿真技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)情景時(shí)，所模擬的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景，應(yīng)盡量貼近現(xiàn)實(shí)，并且其中所設(shè)置的各種體育技能的使用場(chǎng)景和使用方法等應(yīng)盡量準(zhǔn)確、規(guī)范，只有這樣才能夠有效促進(jìn)學(xué)生體育運(yùn)動(dòng)知識(shí)和技能的內(nèi)化與提高。所以，在將VR虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于高校體育教學(xué)時(shí)，應(yīng)選用仿真度高的教學(xué)平臺(tái)。

二是，重視“科學(xué)有效”的基本原則。雖然VR虛擬仿真技術(shù)在高校體育教學(xué)中的應(yīng)用，豐富了高校體育教學(xué)的教學(xué)手段，優(yōu)化了高校體育教學(xué)的教學(xué)反饋，提高了高校體育教學(xué)的安全性。但是要注意，作為輔助高校體育教學(xué)的一種手段，VR虛擬仿真技術(shù)的運(yùn)用應(yīng)始終重視“科學(xué)有效”的基本原則，要符合高校體育教學(xué)的基本規(guī)律、學(xué)生技能學(xué)習(xí)的基本規(guī)律，并且VR虛擬仿真技術(shù)的運(yùn)用要有一個(gè)明確目標(biāo)，并且該目標(biāo)應(yīng)服務(wù)于高校體育教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

三是，重視“適時(shí)適度”的基本原則。雖然VR虛擬仿真技術(shù)具有諸多優(yōu)勢(shì)，但卻并不意味著所有的教學(xué)內(nèi)容或是所有的教學(xué)課時(shí)，都適合使用VR虛擬仿真技術(shù)。恰恰相反，很多簡(jiǎn)單知識(shí)或基礎(chǔ)技能，使用VR虛擬仿真技術(shù)開展教學(xué)，甚至?xí)驗(yàn)樵O(shè)備和技術(shù)的繁瑣影響教學(xué)效率。所以，在將VR虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于高校體育教學(xué)時(shí)，應(yīng)明確運(yùn)用VR虛擬仿真技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)時(shí)機(jī)，并有選擇性地使用，優(yōu)先選擇場(chǎng)地設(shè)施要求比較苛刻、技術(shù)難度比較復(fù)雜或者是安全風(fēng)險(xiǎn)較高的內(nèi)容和時(shí)機(jī)進(jìn)行應(yīng)用。

綜上，VR虛擬仿真技術(shù)在高校體育教學(xué)中的應(yīng)用具有多個(gè)方面的重要價(jià)值，但目前的應(yīng)用路徑還有待拓寬，應(yīng)用中的很多要點(diǎn)問題也有待明確，希望學(xué)校和教師能重視VR虛擬仿真技術(shù)，積極開展VR虛擬仿真技術(shù)在學(xué)校體育教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)踐！