虛擬仿真實驗室引入體育保健學的調查研究

朱成東　劉小菲　王麗

為了研究將虛擬仿真實驗室引入高校體育保健課堂的可行性，基于豐富高校體育保健學課程和教學模式的目的，本研究采用問卷和訪談法調查了體育保健學及體育健康課程相關高校體育教師對虛擬仿真實驗室的認可度與應用意愿度。調查結果發現，大多數高校體育教師對虛擬仿真實驗室有一定的了解，并認可其輔助教學作用和提升學生學習興趣與能力;體育教師很愿意在未來教學中將虛擬仿真實驗室引入體育保健學課程并參加相關培訓;但由于虛擬仿真實驗室的建設并未普及，導致許多教師的操作能力不足，同時目前仍存在一些技術問題。通過此研究建議高校完善虛擬仿真實驗室的建設并加強高校體育教師對其的學習，同時真正將所學的知識應用到實際生活中去，做到學以致用。

體育保健學是一門研究人體在體育運動過程中保健規律與措施的一門綜合性應用科學。它是一門伴隨著體育運動的發展，并在醫療保健與體育運動相結合的進程中逐漸發起來的一門邊緣交叉學科。學生通過體育保健學這一課程學習其基本理論，知識與技能，進而能夠評定運動者的身體發育、健康狀況和運動訓練水平，為其體育訓練與比賽提供科學依據。體育保健學的教學形式分為課堂教學與實驗教學兩部分，對于體育保健學課程中“急救包扎、出血的急救、關節脫位的急救、骨折的急救”等一些運動性傷害的現場急救處理的實驗項目，由于教學條件有限，對于以上典型運動急救案例，學生無法動手操作，因此需要改變傳統的教學觀念與方式，積極探索更加科學的教學方法與手段來提升學生們學習的趣味性和主動性，進而提升學生動手實踐的能力來提升體育保健學課程的教學質量。

在信息技術迅速發展的時代，互聯網、大數據、虛擬現實等技術正在影響著人們的生活與學習，傳統教學模式已遠遠不能滿足當代教學的需求，信息化教學模式已然成為提高學生教育質量和實踐能力的重要途徑之一。其建設與發展是順應國家政策、響應行業需求、促進體育學科發展需要的重要實現途徑之一。虛擬仿真實驗教學應用現代信息技術，通過平臺模擬實踐環境與過程，來引起學生們對體育保健學這門課程的學習興趣，從而激發他們的學習動力和應用知識的能力，該平臺與其他相比具有成本不高、危險性低、能夠共享等優勢，自2013年我國正式起動建設國家級虛擬仿真實驗室教學中心，至今在該共享平臺上已有超過1100項國家級教學項目，由此可知我國極其重視開展信息化教學模式。隨著虛擬仿真技術日漸成熟，使其廣泛地應用于實踐教學等方面中。然而，目前采用此種教學形式屈指可數，本文通過闡述將虛擬仿真實驗室引入體育保健學的意義，對其特點進行分析與討論、并對高校體育教師發放問卷調查他們對這期的認可度與應用意愿度。

1 虛擬仿真實驗室引入體育保健學的意義

虛擬仿真實驗室是一種基于VR技術、數據庫技術、互聯網技術等構建的開放式網絡化的虛擬教學系統。通過采用虛擬技術、仿真技術、計算機圖形圖像、動畫技術等，教師能夠在任何地方進行實驗操作。當前虛擬仿真實驗平臺主要有開放式與桌面式單機式兩種形式。有研究表明虛擬實驗室能夠有效提高學生的學習興趣并將自己所學的知識應用到實際中。不少研究也顯示，教師使用虛擬仿真實驗室不受時間空間限制，學生也能在課堂中學習到診斷不同類型的運動創傷，通過多媒體工具將教材中難以理解的知識形象地展示給學生，還能夠較好地解決目前普遍存在的教學問題，讓學生能夠較好地掌握這些知識并在實際中加以應用。因此將虛擬仿真實驗室引入體育保健學至關重要，這不僅是教學目的更是推進體育保健學課程改革的重要方向之一。體育保健學這門課程的教學目的是讓學生了解科學的運動方式、運動性損傷及科學的處理方式，進而積極投入體育活動和運動訓練中去，為提升我國體育質量奠定了基礎。

2 調查對象與方法

本次研究對象選取全國30名體育保健學相關教師，30名體育健康課程相關教師，對所選取的體育教師進行問卷調查法與訪談法，被調查的60名教師的教齡由2年以下至20年以上均有，其中10年以上教齡占至45%，如下表所示。

本次研究采用李克特量5級量表（Likertscale），主要包含本人基本信息和12個調查問題，以此來進一步掌握對于將虛擬仿真實驗室引入體育保健學的課堂，各高校體育教師對其了解程度、認可度與意愿度。本輪問卷數據統計采取5級計分法，若問卷中出現少答題或多選，該問卷則被視為無效問卷。本次研究共發放60份問卷，回收有效問卷共58份，有效回收率達。經SPSS25.0檢驗問卷的同質性信度系數ɑ為0.931>0.8，信度較好。

3 調查結果與分析

3.1 高校體育教師對虛擬仿真實驗室的了解程度

通過分析高校體育教師對虛擬仿真實驗室的了解程度（表2），大學體育教師的選中比率為：33%的教師持基本贊同的態度，32.3%的教師持贊同的態度，14.5%的教師持非常贊同的態度，累計百分比達73%。由此我們可知大部分體育教師對于虛擬仿真實驗室了解程度較高。而在教師能否熟練操作虛擬仿真實驗室的調查中，在所調查的高校體育教師中：有22.3%的教師持基本贊同的態度、8.1%的教師持贊同的態度、6.5%的教師持非常贊同的態度，累計百分比為39.%。由此我們可知目前大多數體育教師并不了解如何使用虛擬仿真實驗室，從以上兩個調查結果可以看出，高校體育教師對虛擬仿真實驗室的認識程度優于高中體育教師，但是能夠熟練使用虛擬仿真實驗室的教師較少。通過進一步調查得知，目前只有部分高校設有虛擬仿真實驗室，大部分是用于醫學或者化學這些學科，用于體育保健學這一學科則是少之又少。以上就是調查結果顯示的高校體育教師對虛擬仿真實驗室有一定程度的了解但并不會熟練操作的原因。

3.2 高校體育教師對于將虛擬仿真實驗室引入體育保健學的認可度

通過分析高校體育教師對于將虛擬仿真實驗室引入體育保健學的認可度（表3），在所調查的結果顯示，85%的高校體育教師認為會對教師的教學有較大的幫助。而對于學生們的幫助：82.3%的高校體育教師認為能夠建立起運動解剖立體概念將會大大提高學生對體育保健學的學習興趣;81.3%的高校體育教師認為將會提高學生自主學習動機;83.2%的高校體育教師認為能夠使學生對科學健身、運動損傷和病癥的預防、處理認識更深入;64.6%的高校體育教師認為將會提升學生的應急能力與診斷能力。從以上的統計結果來看，高校體育教師對于其的認可主要是由于能夠幫助使教師的課堂更加生動、提高學生的學習興趣以及實際操作能力，教師可通過虛擬仿真平臺模擬出人體骨折的過程，使學生對骨折的產生原因及類型產生深刻的印象，易于學生掌握骨折的癥狀與體征，并以此為基礎學習不同身體部位腳趾的趾骨，跖骨，踝關節的內踝、外踝、后踝，大腿的股骨骨折等的處理方法，為日后體育訓練或比賽積累豐富的經驗，同時教師也可通過虛擬仿真實驗室來模擬“骨折急救的臨時固定”，通過該平臺學生能夠清晰地觀察每個步驟的操作流程，快速掌握書本上難懂的知識，然而對于能否提升學生的實際操作能力還有待考量。通過對一些體育教師深入調查，我們得知由于在訓練中出現的運動損傷會與虛擬仿真實驗室所模擬出來的運動損傷會有一些差別，所以部分體育老師會擔心能否會對學生在面對實際情況時出現誤導。但由于所調查的其他方面被大部分高校教師所認可，所以依然有87%的高校體育教師會認為學校將認可將虛擬仿真實驗引入體育保健學并給予支持。

3.3 未來課堂中使用虛擬仿真實驗室的意愿度

通過分析高校體育教師對于未來將虛擬仿真實驗室引入體育保健學的意愿度（表4）83.5%的高校體育教師認為未來會將虛擬仿真實驗室引入到體育保健學的課堂上;87.3%的高校體育老師認為在科技發展的時代，教師們應該學會利用虛擬仿真實驗室;91.1%的高校體育教師表示愿意參加將虛擬仿真實驗室引入體育保健學的交流會議。由以上調查結果可知，絕大多數高校體育教師對于將虛擬仿真實驗室引入體育保健學的意愿度還是非常高的。但對于“虛擬仿真實驗室能夠代替現有的實驗室”這一問題，只有50%的高校體育老師持支持贊同，與其他問題有較大的差距，通過進一步訪談得知，是由于目前用于體育教學的虛擬仿真實驗室還是比較少的，而且學校在已有實驗設備的基礎上也沒有位置來設立虛擬仿真實驗室，由于以上種種原因會阻礙將虛擬仿真實驗室引入體育保健課堂。

綜上可知，大部分高校體育教師對于虛擬仿真實驗室有一定程度的了解，但是由于目前對于將虛擬仿真實驗室引入體育保健學還沒有受到過多的重視，導致目前能夠熟練使用虛擬仿真實驗室的老師數量較少。高校體育教師對于引入虛擬仿真實驗室會提高學生對體育保健學的興趣、自主學習動機、對科學健身、運動損傷和病癥的預防、處理認識更深入等方面還是比較認可，但對其提升學生的實際操作能力認可度較低。較多高校體育老師認為學校會認可虛擬仿真實驗室的作用并支持將其引入體育保健學的課堂，而高校體育老師也非常愿意去學習如何使用虛擬仿真實驗室并引入自己的課堂中去。

4 建議

根據以上調查結果可知，高校體育教師對于將虛擬仿真實驗室引入體育保健學的認可度與意愿度較高。但是由于目前已建立虛擬仿真實驗室的高校數量較少，用于體育教學的更是少之又少，導致許多高校體育教師對其只是了解并不會使用，很難將其引入到自己的課堂中去。因此給出以下幾點建議：

4.1 加強高校體育虛擬仿真實驗室的建設工作

隨著虛擬仿真技術日漸成熟，虛擬仿真實驗在各個領域得到了廣泛的應用，尤其是在教育領域，體育保健學作為體育教育中的一門關鍵的課程，傳統體育保健課程常采用微視頻或ppt等教學形式，相較于虛擬仿真實驗室形式較為單一，不能體現該課程教學內容的特色。為進一步豐富高校體育保健學這一課程，首先高校可以在各個運動人體科學實驗室配備的計算上安裝虛擬仿真實驗室的軟件，以課程內容中的實際案例為專題，詳細講解肩膀損傷、腰部損傷、膝部損傷、軟組織損傷等運動性損傷的處理過程，以此將該課程的實用性落實到生活中，激發學生們的學習興趣，進而培養出全面發展的體育教師。其次需充分利用互聯網等技術，比如有效借助微課、雨課堂等在線課程資源，來實現課程內容資源共享，讓學生在疫情期間充分利用以上資源，做到不停學，不停課。

4.2 加強教師對虛擬仿真實驗室軟件的學習

傳統體育保健課堂中主要以老師講解為主，學生學習運動損傷診斷及運動性病癥等相關知識基本來自書本的內容和視頻，而這些章節的知識點比較抽象并復雜，同時還會涉及臨床診斷、病理變化、實際操作等內容，若按照傳統教學模式，導致目前課堂教學效果不理想。而教師們若能夠有效利用虛擬仿真實驗室，更加生動并直觀地觀察運動性病癥等臨床表現，從而能夠加深學生對知識點的理解，例如運動中比較常出現的肌肉痙攣，其原理是肌絲滑行，教師通過虛擬仿真實驗室將這個抽象且復雜的過程轉變成可視直觀的動畫，將知識點生動形象地向學生們展示。虛擬仿真實驗課堂可將兩種課堂最大限度地結合在一起，在網絡課堂中既保證其原有的優勢，同時，使學生實現在網絡中的手腦并用：通過操作鼠標鍵盤進一步觀察不同類型運動損傷的臨床表現，真正做到對實驗的“心中有數”，極大地提高了進入實驗室實際操作和思考能力。

4.3 完善虛擬仿真實驗軟件

虛擬仿真實驗室是在“互聯網+”背景下，利用Jave、Flesh等技術研究而成，將虛擬仿真實驗室引入體育保健學的課堂上，通過模擬各種運動損傷的情景，不僅能讓學生們掌握相關知識，還能提升他們的動手實踐能力，同時也能夠培養他們從發現到分析最后解決問題的能力。虛擬仿真實驗室若要培養學生的應對能力，則軟件所展示出的運動損傷類型應盡可能與臨床表現吻合。若與實際相差較多，會對學生造成一定的誤導。因此在虛擬仿真實驗室設計時需請教資深教師給予建議，通過反復檢查與校對，使虛擬仿真實驗室軟件在原有基礎上得到改善，也為未來能夠更快將虛擬仿真實驗室引入到體育保健學的課堂中去。

本文系遼寧省社會科學規劃基金項目（L19CTY002）;教育部產學合作協同育人項目（202101377015）;2021年度遼寧省普通高等教育本科教學改革研究優質教學資源建設與共享項目（項目編號701）。