計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高校體育訓(xùn)練中的應(yīng)用研究

白海軍，高云麗

（1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)軍事體育部，大慶 163319；2.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院）

1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，簡(jiǎn)稱(chēng)VR）現(xiàn)在成為了計(jì)算機(jī)業(yè)界高級(jí)人機(jī)界面的高端技術(shù)的新名詞，它致力于網(wǎng)絡(luò)的交互性、沉浸性和構(gòu)想性的建設(shè)，它目前達(dá)到了成功使用戶(hù)擁有一種如臨其近的驚人體驗(yàn)。它綜合運(yùn)用了人工智能、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和多傳感技術(shù)等多種高端技術(shù)。計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)在體育教學(xué)中的應(yīng)用一直被看作是教育技術(shù)的一次革命性發(fā)展。它創(chuàng)造了一個(gè)“自我學(xué)習(xí)”的環(huán)境，改變傳統(tǒng)的教習(xí)，促進(jìn)學(xué)習(xí)新的方式來(lái)學(xué)習(xí)知識(shí)和技能，通過(guò)信息環(huán)境的相互作用的方式為學(xué)習(xí)者提供學(xué)習(xí)模式的轉(zhuǎn)換[1]。利用計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)創(chuàng)建一個(gè)虛擬的體育器材，其中大多數(shù)的場(chǎng)景是虛擬的，可以在任何時(shí)間，根據(jù)對(duì)新設(shè)備的需求不斷更新的培訓(xùn)內(nèi)容，使培訓(xùn)跟上技術(shù)的發(fā)展。同時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)的交互性極強(qiáng)，使學(xué)生能夠發(fā)揮在虛擬環(huán)境中的角色作用，并全身心進(jìn)入的環(huán)境，這是非常有利于學(xué)生的技能訓(xùn)練。虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)無(wú)任何危險(xiǎn)，學(xué)生們可以實(shí)現(xiàn)反復(fù)練習(xí)直到學(xué)會(huì)為止[2]。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在體育訓(xùn)練中實(shí)施的必要性

2.1 規(guī)避體育訓(xùn)練中的意外

對(duì)于很多對(duì)抗性很強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，諸如跆拳道、拳擊等，往往在現(xiàn)實(shí)中進(jìn)行訓(xùn)練時(shí)是無(wú)法避免一些傷害意外的，這也讓非常多的高校放棄了這些項(xiàng)目的課程設(shè)置。如果學(xué)生在體育課堂上能夠利用計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)進(jìn)行這些危險(xiǎn)性較高的體育項(xiàng)目練習(xí)的話(huà),就能很好得規(guī)避訓(xùn)練中的傷害事故過(guò)多產(chǎn)生[3]。在這種非真的模擬環(huán)境下, 學(xué)生可以放開(kāi)手腳進(jìn)行練習(xí)，不必?fù)?dān)憂(yōu)可能會(huì)產(chǎn)生手上或者其他的事故。不但如此，計(jì)算機(jī)虛擬環(huán)境還能夠?qū)W(xué)生的動(dòng)作進(jìn)行測(cè)評(píng)，及時(shí)糾正學(xué)生在訓(xùn)練過(guò)程中的不足，提高訓(xùn)練的質(zhì)量和效率[4]。

2.2 規(guī)避高難動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)傷害

近年來(lái)體育技術(shù)不斷發(fā)展，各種對(duì)抗性的體育項(xiàng)目中的技術(shù)難度也越來(lái)越大，這就意味著有很多的學(xué)術(shù)在進(jìn)行這些項(xiàng)目的訓(xùn)練時(shí)會(huì)因?yàn)殡y度過(guò)高而受傷，而事實(shí)證明在現(xiàn)實(shí)的體育訓(xùn)練中確實(shí)如此[5]。運(yùn)用計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)則可以很好得規(guī)避這一點(diǎn)，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行虛擬動(dòng)作實(shí)驗(yàn)，這樣就可以非常全面的回避高難度和復(fù)雜的技術(shù)動(dòng)作給學(xué)生所帶來(lái)的運(yùn)動(dòng)傷害。參與者在虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，可以放心地去做各種高難度的動(dòng)作[6]。

2.3 改變物質(zhì)條件不足的缺陷

在現(xiàn)實(shí)的體育訓(xùn)練教學(xué)中，由于物質(zhì)條件不能完全滿(mǎn)足運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的需求，各個(gè)學(xué)校不得不在經(jīng)費(fèi)允許的狀況下購(gòu)置器材建設(shè)訓(xùn)練場(chǎng)[7]。如此以來(lái)，很多的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目訓(xùn)練由于經(jīng)費(fèi)的問(wèn)題而不得不取消。運(yùn)用計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)，便可以很好得改變這一現(xiàn)狀。學(xué)生完全可以通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行體育項(xiàng)目訓(xùn)練，獲得豐富的感官享受，而不需要真正架設(shè)起龐大的訓(xùn)練場(chǎng)地[8]。

3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在體育領(lǐng)域的各個(gè)應(yīng)用分析

計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)在體育教學(xué)中的使用，無(wú)疑會(huì)帶給課堂風(fēng)暴式的變化。它將使體育課堂從單一的教授轉(zhuǎn)變?yōu)轶w育項(xiàng)目的綜合訓(xùn)練，體育教學(xué)工作也將從教師與學(xué)生之間訓(xùn)練經(jīng)驗(yàn)的口口相傳走向高科技的訓(xùn)練，競(jìng)技運(yùn)動(dòng)的單調(diào)趨勢(shì)也將因此而發(fā)生改變[9]。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在各行各業(yè)都得到了不同程度的發(fā)展。在體育教學(xué)訓(xùn)練中的應(yīng)用主要有以下幾方面，如圖1 所示：

圖1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在體育各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用Fig.1 The application of virtual reality technology in all sports fields

3.1 在健美操教學(xué)中的應(yīng)用

健美操是融體操、舞蹈、音樂(lè)于一體的追求人體健與美的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，具有高度的藝術(shù)性。健美操教學(xué)中，不僅使學(xué)生獲得動(dòng)作的協(xié)調(diào)性和靈活性的訓(xùn)練，還要讓學(xué)生的思維能力也得到培養(yǎng)和開(kāi)拓。在傳統(tǒng)的教學(xué)中，有些內(nèi)容是老師難以用語(yǔ)言描述、學(xué)生難以理解而又必須掌握的內(nèi)容[10]。而虛擬現(xiàn)實(shí)多媒體技術(shù)的應(yīng)用可以把基本動(dòng)作轉(zhuǎn)化為視頻的信息，配以注釋?zhuān)鶕?jù)教學(xué)的需要對(duì)所授的動(dòng)作重復(fù)播放、講解，加上教師的正確的示范，學(xué)生的大腦中會(huì)立即形成清晰完整的技術(shù)動(dòng)作，對(duì)動(dòng)作要領(lǐng)便能直觀(guān)理解，掌握動(dòng)作也就更快，練習(xí)起來(lái)會(huì)更有勁、更主動(dòng)。并能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，討論產(chǎn)生錯(cuò)誤動(dòng)作的原因，對(duì)癥下藥，進(jìn)行糾正[11]。

3.2 在排球教學(xué)中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的排球教學(xué)過(guò)程主要是通過(guò)教師的講解示范來(lái)進(jìn)行，學(xué)生對(duì)技術(shù)的掌握受到多種因素的影響。教師對(duì)學(xué)生掌握技術(shù)的情況是通過(guò)肉眼觀(guān)察，這就使教學(xué)效果受到了很大的影響。而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以為整個(gè)教學(xué)過(guò)程提供一個(gè)新的環(huán)境，如在講解正面上手發(fā)球技術(shù)動(dòng)作時(shí)，學(xué)生可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以邊觀(guān)察虛擬情形下的技術(shù)動(dòng)作，邊與虛擬人體進(jìn)行肢體語(yǔ)言的交流，感受身體各部位的發(fā)力的力度、順序以及動(dòng)作的幅度，產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)共感[12]。

3.3 在籃球教學(xué)中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的籃球教學(xué)主要是通過(guò)教師的講解和示范來(lái)進(jìn)行，隨著科技的進(jìn)步虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也運(yùn)用到籃球教學(xué)中的課件制作和課堂教學(xué)中。這樣不僅可以完成知識(shí)的教授，而且可以完成動(dòng)作和技能的教授。主要需建立好模擬庫(kù)再通過(guò)適當(dāng)?shù)膬x器輸出，學(xué)生便能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬出的虛擬場(chǎng)景完成整個(gè)過(guò)程的訓(xùn)練。因?yàn)檎麄€(gè)訓(xùn)練過(guò)程全程都是計(jì)算機(jī)監(jiān)控，因此學(xué)生完全可以根據(jù)自我的情況進(jìn)行速度、進(jìn)度等的調(diào)節(jié)。因材施教，真正實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué)和差異化培養(yǎng)[13]。

4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與體育訓(xùn)練

計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)是通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)運(yùn)動(dòng)技術(shù)進(jìn)行量化分析而將結(jié)果運(yùn)用圖形的方式表現(xiàn)出來(lái)。這一分析包含了技術(shù)動(dòng)作的速度、位移等具體的分析要素，確保對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的全面分析。計(jì)算機(jī)會(huì)在分析的結(jié)果基礎(chǔ)上，更深層得對(duì)學(xué)生的每一個(gè)動(dòng)作與標(biāo)本運(yùn)動(dòng)的差異。將學(xué)生的技術(shù)動(dòng)作與計(jì)算機(jī)中的模型的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作放在一起進(jìn)行對(duì)比分析，有利于學(xué)生對(duì)其自身技術(shù)缺點(diǎn)的改進(jìn), 更有利于老師直觀(guān)系統(tǒng)地把握和分析學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，對(duì)整體提高學(xué)生的體育素質(zhì)與體育能力有非常重要的推進(jìn)作用。

計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)在新的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目方面的使用，將是給體育學(xué)習(xí)者開(kāi)辟新的學(xué)習(xí)天地。各種體育領(lǐng)域的虛擬技術(shù)的主要奧運(yùn)體育系統(tǒng)和體育娛樂(lè)項(xiàng)目，都會(huì)極大的減少運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的危險(xiǎn)性。危險(xiǎn)的體育項(xiàng)目，比如高山滑雪、賽車(chē)、登機(jī)運(yùn)動(dòng)等實(shí)現(xiàn)在室內(nèi)進(jìn)行密集的訓(xùn)練或比賽，就不會(huì)出現(xiàn)由于雪崩造成人員傷亡等意外的發(fā)生。運(yùn)動(dòng)員在成長(zhǎng)和比賽前的訓(xùn)練中，提高人身的安全性。計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)可以創(chuàng)造客觀(guān)環(huán)境因素?zé)o法達(dá)到的境界。為了訓(xùn)練的運(yùn)動(dòng)員適應(yīng)比賽對(duì)象的比賽模式，計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)可以將比賽對(duì)象虛擬為陪訓(xùn)者，如此一來(lái)，無(wú)疑會(huì)極大的提高運(yùn)動(dòng)員的贏(yíng)率。地區(qū)、國(guó)家等限制因素，無(wú)法完成的訓(xùn)練，而運(yùn)動(dòng)員也無(wú)法到達(dá)對(duì)手的水平，計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)可以很好的解決這個(gè)難題。它可以創(chuàng)建一個(gè)和現(xiàn)實(shí)中完全一樣的虛擬運(yùn)動(dòng)員，甚至著名運(yùn)動(dòng)員一支球隊(duì)，他們的技術(shù)特點(diǎn)、外貌、性格仿真程度極高，這樣一來(lái)運(yùn)動(dòng)員可以接受到一個(gè)非常有針對(duì)性的培訓(xùn)。運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)模擬各種自然場(chǎng)地，讓生活在現(xiàn)代都市的人們可以隨心地?fù)肀Т笞匀?。不但如此，?jì)算機(jī)虛擬技術(shù)也可以模仿駕駛場(chǎng)地，模擬攀登場(chǎng)館，模擬滑雪，這種新的訓(xùn)練模式的選擇將為運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練負(fù)傷問(wèn)題畫(huà)上句號(hào)。

計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)日趨完整，已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代社會(huì)的各個(gè)角落。結(jié)果證明，利用計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)給人類(lèi)帶來(lái)了極大改變，方便了人們的生活、工作和學(xué)習(xí)。計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)將運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練與體育教育相結(jié)合，為體育訓(xùn)練帶來(lái)了革命性的變化。高校運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，將是一個(gè)影響巨大的教學(xué)模式和教學(xué)體系的載體，承載著加速運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的科學(xué)化和促進(jìn)發(fā)展競(jìng)技體育水平的重任。計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)，可以很好的改善大學(xué)生體育訓(xùn)練器材場(chǎng)地不足、科學(xué)性不強(qiáng)、教師的技能水平參差不齊等實(shí)際問(wèn)題，從而提高高校運(yùn)動(dòng)教學(xué)的質(zhì)量和效率。提高技術(shù)和戰(zhàn)術(shù)的訓(xùn)練水平，更好地促進(jìn)中國(guó)競(jìng)技體育儲(chǔ)備人才的培養(yǎng)。這也意味著，計(jì)算機(jī)技術(shù)和體育教育培訓(xùn)相結(jié)合的高校體育未來(lái)的發(fā)展的一個(gè)重要的方向。虛擬現(xiàn)實(shí)體育是計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)在體育運(yùn)動(dòng)的各種應(yīng)用中的重要作用后產(chǎn)生的體育方式，是競(jìng)技體育領(lǐng)域的一個(gè)重大革新。這對(duì)于擴(kuò)展的運(yùn)動(dòng)發(fā)展具有重要意義，同時(shí)，它也有力的說(shuō)明體育運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練需要計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)的支撐才能更好的發(fā)展[14]。

5 小結(jié)

總而言之，虛擬現(xiàn)實(shí)多媒體技術(shù)的應(yīng)用可以把基本動(dòng)作轉(zhuǎn)化為視頻的信息，配以注釋?zhuān)鶕?jù)教學(xué)的需要對(duì)所授的動(dòng)作重復(fù)播放、講解。這樣不僅可以完成知識(shí)的教授，而且可以完成動(dòng)作和技能的教授。因此，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在體育領(lǐng)域各個(gè)項(xiàng)目的教學(xué)和訓(xùn)練中都可以很好的應(yīng)用。

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