虛擬現實技術在游泳教學課中的應用探索

文/蘭 青

游泳項目作為一項在水環境中進行的體育運動，在特殊的技能學習環境中，學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，對教學質量提出更高的要求。在傳統的游泳技術教學中，教師多以講解、示范及圖片、視頻等形式方法進行，但是直觀性教學并不能完全“直觀”且都相應存在一定的局限性。此外，由于游泳教學場館開放性的特點，對學習者注意力的集中也存在一定干擾和影響。針對在游泳技術教學中存在的問題，利用虛擬現實技術(Virtual Reality，簡稱“VR”）手段，彌補傳統游泳技術教學中的不足，以計算機虛擬環境帶給人的沉浸感和全角度的觀看體驗，加強學習者對游泳技術的學習和理解，激發學習興趣，為教學提供新的思路與方法。

一、當前游泳教學中存在的問題

（一）傳統

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

（二）局限

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

（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，教師的語言指導比較費力，同時青少年的神經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，更易被轉移。在精講多練的教學背景環境下，不僅對學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。在教學過程中，教師如果不能有效地抓住學生的關注點，一個教學難點或重點的學習就會被學生丟失，進而影響學習的進度理解與掌握。

二、VR技術在游泳教學課中的應用探索

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

圖1 虛擬現實輔助教學的實施框架

（一）實現“全角度”觀摩，提升直觀教學

VR游泳技術展示操作界面友好，易于控制。根據界面的語言指示，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泳姿技術動作，頁面內配備背景解說及字幕，圖文并茂；VR技術視覺界面可實現360°全角度視覺觀摩，可加深并突出對泳姿技術點的認識和理解。

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

圖2 屏顯側視蛙泳腿

（二）突出“沉浸感”體驗，助力專注課堂

在應對多人教學環境時，教師可選用電腦端的教學環境頁面展示講解，教師通過鼠標操作即可實現視頻界面的任意角度選擇，進行有選擇有針對性角度的學習與講解；針對個體學習，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，在學習觀看過程中，可有效規避與降低游泳場館的環境嘈雜等對學習的影響與干擾，進而提高學生學習專注度，進一步增強學習效果與反饋。

例如在蛙泳手腿配合的學習中，教學講解后仍會有部分學生不易理解，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調配合出現問題。對此，學生佩戴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“個性化”學習，彌補學習差異

界面設計動作循環速度的快慢調節功能，教學可針對技術教學重難點或根據個人需求進行快、慢速調節或反復觀看，便于有針對性的強化技術點的學習。

例如在仰泳進階教學過程中，仰泳劃臂的水下劃水路線相對復雜，較難理解，學習者的理解能力具有一定差異性。因此，在教學過程中，通過VR技術可提供給學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整操作，學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后，學生可隨合適速率的三維模型動作一起進行模仿、比對練習，實現技術教學的促進與鞏固，為水下良好技術的完成奠定基礎（圖4）。

圖4 側視仰泳速率調整界面

（四）融合“數字化”教學，開放學習視野

青少年學習記憶特點為：感興趣的內容記得快，具體、直觀的內容易記住，同時模仿能力較強，因此采用VR教學模式與青少年的學習記憶特點可達到有效契合。青少年對科技新事物的興趣，則會產生最大注意力。在爬泳學習的過程中，學習難度上升，特別是在初學階段，要想習得并掌握連貫流暢的技術動作，需要有爬泳游進時的良好節奏。而要想掌握較為理想的爬泳節奏，從游泳技術的層面來講，可分為手腿的配合節奏以及呼吸的時機。其中，對節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節奏，從而影響技術完成的實效性。

在針對爬泳呼吸的教學中，一方面需要教師具有較強的教學功底，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代數字化科技的力量，根據教學情況，選擇合適的手段在恰當的教學時機以補償常規教學課堂中的不足，提高教學氛圍，提升學習興趣。游泳與科學融合，傳統與現代合力，讓科技的力量協助學習者更快更好地掌握技能，同時體驗科技的發展與進步（圖5）。

圖5 爬泳配合演示

三、結論

虛擬現實技術應用于游泳教學，能夠使游泳教學擺脫以往長期的教學困境，游泳虛擬現實教學的真實性、適時性、可擴展性、豐富性等特點，能有效解決傳統游泳教學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。在游泳教學中通過計算機運用虛擬現實技術可以準確、多角度地再現游泳技術動作細微環節，在動態的虛擬游泳環境中隨時根據教師的意圖進行演示，并通過學習者的自然技能（五官和四肢）與這個環境進行交互，實時進行正誤動作虛實對比、直觀糾錯。將現代計算機圖形圖像技術與體育教學結合，提升技術學習效率與效果，開拓體育科技視野，同時也將拓寬VR技術的多領域發展。