MR技術在高校體育教學中的應用探索與思考

【中圖分類號】G807.3 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-2813（2025）19-0038-04

[Abstract] Under the promotion of Education Informatization 2.Oand the Healthy China strategy，colege physi - cal education teaching urgentlyneeds to transform towards inteligent transformation.Mixed Reality （MR）technology hasopened new path forthis.MRtechnology，with itscharacteristicsof virtualreal integrationand realtime interaction，can break through the temporal and spatial boundaries of traditional physical education teaching， diversify the presentation of teaching content，precisely guide the teaching ofsports skils，and facilitate implemen - tationof personalized training.However，current applications of this technology face challengessuchashigh equipment costs，poor technological adaptabilitydificulties in transforming teaching models，and incomplete safety assurance systems.It could reduce equipment costs by establishing a multi-partycolaborative mechanism involving government，universities，and enterprises; It gathers scientific research forces to strengthen technology researchand developmentadaptation; Itbuildsa diversified training system toasist inthe transformationof teaching modes; It establishesa \"four inone\"securitysystem to resist securityrisks.Furthermore，it willpromote the deep application of MR technology in collge physical education teaching，improve teachingquality，and drive the development of college physical education teaching towards a high-quality stage.

基金項目：2024—2025年度市科技攻關計劃項目（項目名稱：MR（混合現實）技術在體育教學中的應用研究，項目編號：24KJGG131。）

作者簡介：胡錯（1985一），男，本科，講師，研究方向為運動訓練。

[Keywords] MR technology; Colege physical education teaching; Teaching reform; Application strategies; Safety assurance

在教育信息化2.0時代背景與健康中國戰略持續發展的雙重驅動下，高校體育教學正處于從傳統模式向智能化、數字化轉型的關鍵階段。在數字化、信息化背景下，現代體育訓練呈現出數字體育、體育資源信息化等特征。數字化技術的飛速發展，為我國體育訓練帶來了新變化和新要求。

鷹眼動態捕捉技術、跳水數字人動作展示、體育元宇宙等應用均依托數字技術的發展，提升了競技比賽的觀賽體驗。混合現實（MixedReality，MR）技術憑借自身將虛擬信息與現實場景深度整合、支持實時互動與動態反饋的特質1，在教育領域展現出極大的應用潛力，為高校體育教學改革提供了新的技術路徑。從理論層面看，運用MR技術有助于突破傳統體育教學面臨的時空局限，通過創建沉浸式學習空間，豐富教學內容的呈現形式，促進學生對體育理論知識與運動原理的掌握。

1MR技術的基本原理

MR技術以計算機圖形學、傳感器技術及空間計算技術為基礎，能夠實現虛擬信息與真實場景的精準融合。其核心在于借助深度攝像頭、慣性測量單元等傳感器，實時采集現實環境中的空間結構、物體位置與用戶運動軌跡2，并構建三維環境模型。

計算機系統依據設定程序與用戶交互指令，生成仿真三維模型，如運動解剖結構、技能分解動畫等。依托空間定位與渲染技術，將虛擬模型精準定位到現實場景的對應位置，使虛擬元素與真實環境的光影、尺度、視角相匹配，達成逼真的虛實融合效果。以高校體育理論教學為例，可將人體肌肉骨骼運動原理的虛擬模型疊加到真實人體上，讓學生直觀地觀察到運動時身體內部的變化，實現知識的直觀可視化呈現。

高效的數據采集與處理系統支撐著MR技術的實時交互性。設備通過傳感器實時采集用戶的手勢、語音、肢體動作等輸入數據，并將其轉換為計算機可識別的數字信號；系統對這些信號進行快速分析與解讀，結合預先規劃的交互邏輯，即時調整虛擬場景與內容。例如，當學生在體育技能學習中出現錯誤動作時，MR設備捕捉到動作偏差后，系統會立即生成糾正提示虛擬影像，如正確的動作軌跡、發力點標識等，并實時呈現在學生的視野內。

依靠網絡通信技術，MR設備還可實現多用戶協同互動，支持學生與教師、學生之間在同一混合現實空間中互動交流，共同完成體育教學任務，極大地提高了教學的互動性及學生參與度。

2MR技術與高校體育教學的契合點

2.1精準解決教學現存痛點

高校體育教學長期面臨理論抽象難以領會、技能示范視角受限、訓練反饋滯后等問題，MR技術的介人可有效化解這些矛盾。在理論教學實施階段，運動生物力學、運動損傷防護等知識較為抽象晦澀。MR技術通過搭建可交互的3D虛擬模型，將人體運動時肌肉骨骼產生的力學變化、損傷機制等內容直觀呈現，突破了傳統圖文講解的局限。

在技能教學方面，教師進行動作演示時，后排學生常因視角受限難以看清動作細節。MR技術可將標準動作以虛擬影像的形式懸浮于學生視野中，多角度、慢動作地拆解動作要領，使每位學生都能清晰觀察。在訓練實施階段，傳統訓練在實時監控學生運動數據方面存在困難。MR技術利用傳感器采集學生運動軌跡、發力強度等數據，實時生成訓練分析報告，助力學生及時調整訓練方案，有效解決了教學反饋滯后的問題。

2.2深度契合教學目標實現

高校體育教學的目標是增強學生體質、傳授運動技能、培育體育精神與終身體育意識，MR技術與這些目標高度契合。在增強體質方面，MR技術可設計趣味性運動游戲，如虛擬障礙跑步賽、體感競技比拼等，將運動融入游戲，激發學生運動的積極性，提升鍛煉效果[3]。

從技能傳授角度看，借助虛擬教練開展一對一輔導，結合學生個體差異制訂訓練方案，強化薄弱環節訓練，促進學生快速掌握運動技能。在體育精神及終身體育意識培育方面，MR技術模擬重大體育賽事場景，使學生沉浸式融入競技氛圍，培養拼搏精神；依托線上虛擬運動社區，學生可隨時參與體育活動、交流體會，將體育融入日常生活，逐漸養成終身熱愛體育的習慣，助力教學目標全面達成。

2.3有效推動教學模式創新

傳統高校體育教學模式以教師為中心，學生被動接受知識技能，課堂在互動性和個性化方面存在不足。MR技術打破了這一固有模式，形成以學生為主體的互動式、個性化教學模式。學生可自主選擇學習內容及進度，通過手勢、語音與虛擬教學內容互動，參與動作設計、戰術模擬等教學環節，從被動學習轉變為主動探索。

MR技術可實現分層教學，教師根據學生能力差異，布置不同難度的學習任務及訓練計劃，實現教學的個性化。依托遠程教學功能，MR技術突破了地域限制，學生可與異地的教師、同學共同開展學習，進行線上體育課程、模擬賽事等活動，推動高校體育教學模式從封閉走向開放、從單一走向多元[4]

3MR技術應用于高校體育教學的挑戰

3.1設備成本高昂，普及難度大

MR設備作為集硬件、軟件、傳感器于一體的智能終端，其采購、維護和更新所需費用遠超傳統體育教學器材。一套專業級MR頭顯設備的單價通常超過10000元，高校若要滿足一個班級的教學需求，需投入數十萬元甚至更高。MR設備對運行環境和網絡帶寬要求極為苛刻，需配套建設特定教室，并對校園網絡基礎設施進行升級。后續還需持續投入資金用于設備維護及系統更新。對于多數高校而言，有限的體育教學經費無法支撐大規模MR設備的采購與運維工作，這使得MR技術在高校體育教學中的普及推廣面臨極大困難，阻礙了其應用范圍和教學規模的擴大。

3.2技術適配不足，教學效果受限

目前，MR技術在高校體育教學中的應用存在與體育學科特性契合度不足的問題。體育教學注重動作的精準度、實時效果和身體體驗，而MR設備在動作捕捉精度、延遲控制、交互流暢性等方面仍有提升空間。在進行復雜體育動作（如武術套路、體操技巧等）教學時，MR設備可能會出現動作識別偏差、延遲卡頓等情況，導致學生接收的反饋信息與實際動作存在差異，干擾學習效果。此外，MR技術在戶外體育教學項目中的適用性欠佳，受光照、環境干擾等因素影響，設備性能可能顯著下降，難以滿足高校體育教學多樣化場景的需求[5]

3.3教學模式轉型困難，教師適應緩慢

在體育教學中應用MR技術，要求教師將傳統教學模式轉變為數字化、智能化教學模式。教師不僅要掌握體育專業知識和教學技能，還需熟悉MR設備的操作、軟件的使用以及虛擬教學場景的構建等。目前，高校體育教師普遍缺乏MR技術相關的培訓與實踐經驗，面對新的教學工具和模式，存在技術操作不熟練、教學設計不合理、教學方法運用不當等問題。教學觀念的轉變需要時間，部分教師對MR技術在體育教學中的作用認識不足，缺乏主動探索與創新的動力，導致MR技術難以深度融入體育教學過程，無法充分發揮其優勢。

3.4安全保障體系不完善，潛在風險突出

高校體育教學中應用MR技術存在諸多安全隱患。學生佩戴MR設備進行體育活動時，視野受限且身體協調性可能受影響，容易出現碰撞、摔倒等意外事故。

MR設備收集的學生運動數據涉及個人隱私，若數據管理工作不到位，可能導致信息泄露。MR技術營造的虛擬與現實交互體驗，可能對學生的認知和心理產生潛在負面影響，如產生眩暈、分不清虛擬與現實場景等情況。目前，高校針對MR技術應用的安全保障體系尚不完善，缺乏完備的安全管理條例、應急救援預案和風險評估手段，難以有效防范和應對各類安全風險[6]。

4MR技術在高校體育教學中的應用對策

4.1多方協同降低成本，推動設備普及

為破解MR設備成本高昂的難題，應構建政府、高校、企業多方協同的資源整合體系。從政策層面來看，高校應積極對接國家教育數字化戰略，申請“智慧教育示范區\"建設專項經費，結合當地教育部門出臺的信息化設備補貼政策，構建“中央 + 地方 ⁺ 學校\"三級資金支撐體系。

通過與科技企業建立產學研合作聯盟，探索設備聯合研發、租賃購買等新型合作模式。企業可根據高校教學需求定制設備功能模塊，減少不必要的技術冗余，從而降低設備采購成本。在設備管理與使用環節，應打造多層次共享體系。校級層面可建立MR設備共享服務中心，利用物聯網技術對設備進行統一編碼、定位和監控，通過智能預約系統實現跨院系、跨課程的分時資源復用；院系層面可創建專業級MR實驗室，配備針對性教學軟件及場景資源，滿足特定課程教學需求。

鼓勵高校憑借自身科研實力，開發低成本的MR教學輔助設備，如采用慣性傳感器與簡易光學定位相結合的動作捕捉套件，搭配輕量化頭盔及手機端APP，采用“基礎設備 + 云端服務組合\"模式，為學生提供低成本學習載體。在軟件和數據管理方面，采用開源引擎搭建標準化教學資源開發框架，結合云原生技術實現教學數據的分布式存儲與彈性擴展，大幅降低軟件授權與數據運維成本，助力MR設備在高校體育教學中的規模化普及。

4.2強化技術研發適配，提升教學效果

針對MR技術與體育教學場景適配性不佳的問題，應構建一套需求導向、技術驅動、場景驗證的全鏈條研發體系。高校可與科研院所、頭部科技企業聯合，搭建體育MR技術聯合實驗室，設立針對動作捕捉精度提升、低延遲渲染優化以及多模態交互增強的專項課題。

運用深度學習算法構建動態自適應的動作識別模型，融合肌電信號、慣性傳感器等多源數據，實現對復雜體育動作的精細捕捉與實時反饋；可采用基于邊緣計算與5G切片網絡的協同處理架構，將教學場景下的畫面延遲控制在人眼不易察覺的范圍內，確保虛擬與現實交互的流暢性。

對于戶外體育教學場景，需研發具備環境自適應能力的MR設備，采用多頻段衛星定位系統與慣性導航融合技術，結合環境光智能調節及抗電磁干擾設計，提高設備在復雜戶外環境中的穩定性。開發基于計算機視覺的環境感知模塊，實時識別場地邊界、障礙物等信息，動態創建安全教學區域。

構建體育教學專屬的MR資源生態平臺，通過眾創模式匯聚高校、企業、教師三方資源，形成包含動作示范庫、虛擬賽事庫、訓練評估庫等的立體化資源體系，支持教師借助可視化編輯器快速創建個性化教學場景，為學生提供沉浸式、精準化的學習體驗。

4.3搭建多樣化培訓體系，加快教學模式更替

促進體育教師適應MR技術教學革新，必須構建分層遞進、學用結合、激勵驅動的培養體系。在培訓內容設計方面，按照基礎能力、應用能力、創新能力3個層級設置課程：基礎課程涵蓋MR設備操作規范、基礎教學軟件使用以及虛擬場景搭建基礎；應用課程以體育教學場景的MR教學設計為核心，包括動作分解教學、虛擬對抗訓練、數據化評價等模塊；創新課程鼓勵教師參與教學科研項目，探索MR技術與體育教學深度融合的新模式。

培訓采用“線上理論學習 + 線下工作坊 + 企業實踐”的組合形式，邀請行業專家、優秀教師進行案例分享與實際操作指導。健全教師發展支持機制是轉型關鍵，高校可設立MR教學改革專項基金，支持教師開展教學模式創新、資源開發等項目；將MR教學能力納入教師績效考核及職稱評審體系，對在教學改革中成果突出的教師給予傾斜性支持。搭建校際、校企、國際多維度教師交流平臺，通過教學競賽、研討會、聯合教研等形式，促進教學經驗與資源共享；引入教育技術公司的專業培訓服務，持續為教師提供技術升級與教學指導，形成“培訓一實踐一反饋一優化\"的良性循環，加速體育教學從經驗驅動向數據驅動、從單向灌輸向互動探究的模式轉型。

4.4健全安全保障體系，防范潛在風險

保障MR技術在體育教學中的安全應用，必須構建“設備安全一數據安全一人身安全一心理安全\"四位一體的保障體系。在設備安全管理方面，建立全生命周期管理機制，制定設備采購、檢驗、使用、維護、報廢的標準流程，定期開展設備性能檢測及固件升級；研發智能監測系統，實時跟蹤設備運行狀態，對電池過熱、傳感器故障等風險進行預警與自動處置。

在數據安全層面，建立分級分類的數據管理機制，對學生運動數據進行脫敏處理，利用區塊鏈技術實現數據操作可追溯；構建數據加密傳輸、存儲機制，設置嚴格的訪問權限，確保數據在采集、傳輸、存儲、使用等各環節的安全。針對人身安全風險，需從教學環境與教學流程兩方面進行優化。在硬件環境方面，利用空間定位技術劃分安全活動區域，配備智能防護裝置，當監測到學生超出安全界限或出現異常動作時，自動觸發設備斷電、場景暫停等防護措施。

建立學生心理健康監測機制，開發針對MR教學的心理評估量表，利用眼動追蹤、生理信號監測等技術實時評估學生身心狀態，對存在眩暈、現實體驗混淆等問題的學生，提供個性化干預方案與適應性訓練課程。制定涵蓋設備故障、數據泄露、學生突發狀況等情形的應急預案，定期組織多部門聯合演練，提升應對安全風險的應急處置能力。

5結語

在教育信息化2.0與健康中國戰略的時代背景下，MR技術作為具備虛實融合與實時交互特性的前沿技術，精準針對傳統體育教學中理論晦澀難懂、技能指導粗放、反饋滯后等問題，通過沉浸式學習環境重塑知識傳遞路徑，依托個性化訓練方案推動科學運動體系構建，成為培育高素質體育人才的核心技術支撐。這場教育與技術深度融合的變革，不僅關乎教學質量的提升，更肩負著培育全面發展人才、推動健康中國建設的時代使命，值得教育界與科技界協同探索，共同開啟高校體育教學創新發展的新征程。

參考文獻

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