虛擬仿真技術(shù)在體育領(lǐng)域中的研究綜述

邵瑞芳，張 輝，金偉斌

(杭州師范大學(xué) 體育與健康學(xué)院，浙江 杭州 310036)

1965年，被譽(yù)為“虛擬現(xiàn)實(shí)之父”的美國(guó)學(xué)者蘇澤蘭提出由計(jì)算機(jī)構(gòu)建虛擬世界的設(shè)想，從此開始了虛擬現(xiàn)實(shí)的研究與探索之路[1]。20 世紀(jì)六七十年代出現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，八十年代西方發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)DATA GLOVE手套、虛擬實(shí)境系統(tǒng)等技術(shù)的迅速發(fā)展為虛擬仿真奠定了基礎(chǔ)，九十年代各國(guó)廣泛參與研究，至二十世紀(jì)末，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)成為一種新型計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)[2-5]。虛擬仿真技術(shù)的基礎(chǔ)是系統(tǒng)仿真,其核心是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)[6]。對(duì)于虛擬仿真概念的定義，學(xué)者們的說法不盡相同，有學(xué)者認(rèn)為虛擬仿真是一種迅速崛起的新興學(xué)科[7,8]，絕大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為虛擬仿真是一種技術(shù)，但其核心是一致的。田顯俊、李蕾等學(xué)者認(rèn)為虛擬仿真是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心生成的具有視、聽、觸等多種感知的虛擬環(huán)境，使用者利用匹配的設(shè)備進(jìn)行人機(jī)交互，使人產(chǎn)生身臨其境的體驗(yàn)[9-15]。該技術(shù)集成了計(jì)算機(jī)仿真、計(jì)算機(jī)圖形、人工智能、數(shù)字圖像處理、多媒體技術(shù)、傳感、網(wǎng)絡(luò)及顯示并進(jìn)行處理等多個(gè)領(lǐng)域技術(shù)的綜合性信息技術(shù)[11-15]。近年來虛擬仿真技術(shù)在國(guó)外迅速發(fā)展，已經(jīng)被普遍應(yīng)用到大學(xué)課堂的教學(xué)中。在國(guó)內(nèi)初步應(yīng)用于軍事演習(xí)、物理以及化學(xué)的課堂教學(xué)中。教育部頒發(fā)的《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃》中提出了高等教育信息化建設(shè)虛擬實(shí)驗(yàn)室校園建設(shè)的發(fā)展目標(biāo)[16]，虛擬仿真技術(shù)在教育領(lǐng)域中的研究引起研究者的關(guān)注。本文通過文獻(xiàn)資料法和邏輯分析法對(duì)虛擬仿真技術(shù)在體育領(lǐng)域中的研究進(jìn)行綜述，提出現(xiàn)有研究不足和進(jìn)一步研究方向，為虛擬仿真技術(shù)更好地運(yùn)用于體育領(lǐng)域提供一定的參考依據(jù)。

1 虛擬仿真技術(shù)在體育領(lǐng)域中的研究

虛擬仿真技術(shù)在體育領(lǐng)域中的研究主要集中在基礎(chǔ)理論、體育應(yīng)用以及體育開發(fā)層面。

1.1 體育基礎(chǔ)理論層面的研究

虛擬仿真技術(shù)在體育基礎(chǔ)理論層面探討的較多，主要從兩大方面進(jìn)行梳理：一方面是體育教學(xué)領(lǐng)域，另一方面是體育訓(xùn)練領(lǐng)域。

1.1.1 虛擬仿真技術(shù)在體育教學(xué)理論方面的研究。李學(xué)恒，任一春等學(xué)者基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹的基礎(chǔ)上，對(duì)虛擬仿真技術(shù)運(yùn)用于體育教學(xué)中的可行性進(jìn)行了具體的分析。提出體育教學(xué)中利用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)可以彌補(bǔ)教學(xué)場(chǎng)地、經(jīng)費(fèi)、設(shè)備等不足(如學(xué)生喜愛的射擊、攀巖、跳水、野外生存、蹦床等項(xiàng)目)，學(xué)生在虛擬的環(huán)境里進(jìn)行練習(xí)，不但能體會(huì)與現(xiàn)實(shí)環(huán)境一樣的學(xué)習(xí)感受，還能有效地達(dá)到事半功倍的訓(xùn)練目的，更進(jìn)一步提出該技術(shù)能夠優(yōu)化體育教學(xué)過程，改善體育教學(xué)環(huán)境，提高教學(xué)訓(xùn)練水平，和培養(yǎng)創(chuàng)新性人才產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響的結(jié)論[17,18]。曾鏈認(rèn)為虛擬的體育教學(xué)是一種不受時(shí)空限制、智能型、分布式、交互式、圖文并茂的教學(xué)，完全不同于傳統(tǒng)方式的體育教學(xué)手段[4]。魯競(jìng)新學(xué)者在《虛擬現(xiàn)實(shí)在體育仿真中的應(yīng)用探析》中，對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)和體育仿真系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行闡述，提出基于虛擬仿真技術(shù)的虛擬體操訓(xùn)練系統(tǒng)進(jìn)行教學(xué)，對(duì)提高學(xué)生的身體素質(zhì)具有明顯的促進(jìn)作用[19]。茅潔對(duì)不同的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行闡述與對(duì)比，提出虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于大學(xué)體育專項(xiàng)課程，將打破現(xiàn)有的教學(xué)形式、教材體系以及課堂授課方式，還會(huì)影響傳統(tǒng)體育教學(xué)傳承模式的觀點(diǎn)[20]。

1.1.2 虛擬仿真技術(shù)在體育訓(xùn)練方面的研究。已有研究中，學(xué)者們認(rèn)為虛擬仿真技術(shù)作用的對(duì)象主要包括運(yùn)動(dòng)員、訓(xùn)練環(huán)境以及教練員。關(guān)于運(yùn)動(dòng)員，孫自舟、郭連英等學(xué)者認(rèn)為運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行訓(xùn)練的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在：可以避免高難度和復(fù)雜技術(shù)動(dòng)作所帶來的運(yùn)動(dòng)傷害，徹底打破空間、時(shí)間的限制；可以對(duì)動(dòng)作進(jìn)行分析、提出評(píng)價(jià)以及科學(xué)的編排和創(chuàng)新,提高運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的科技含量，使運(yùn)動(dòng)員能夠快速掌握運(yùn)動(dòng)技術(shù)的同時(shí)還能保持良好的競(jìng)技狀態(tài)；可以提高大學(xué)生運(yùn)動(dòng)員的技戰(zhàn)術(shù)及訓(xùn)練水平,為我國(guó)競(jìng)技體育儲(chǔ)備后備人才作出貢獻(xiàn)[21-24]。杜成林還提出將該技術(shù)運(yùn)用于競(jìng)技健美操訓(xùn)練中，能夠科學(xué)運(yùn)用選材，提高運(yùn)動(dòng)員的整體訓(xùn)練水平和效果，并獲取競(jìng)技健美操的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，為不斷創(chuàng)新和優(yōu)化競(jìng)技健美操的動(dòng)作組合以及編排提高可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)[3]。關(guān)于訓(xùn)練環(huán)境，陳健、宋麗等學(xué)者提出該技術(shù)在運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練中的運(yùn)用，可以創(chuàng)造一種全新的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練環(huán)境，彌補(bǔ)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練條件的不足，有利于現(xiàn)代教學(xué)與運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練技術(shù)資源共享[2、25]。朱曉蘭等學(xué)者在探索動(dòng)作技術(shù)分析和體育訓(xùn)練新方法與手段中討論了體育場(chǎng)景虛擬系統(tǒng)的構(gòu)成，并且能夠?yàn)轶w育訓(xùn)練提共靈活安全的環(huán)境[26]。關(guān)于教練員，王建輝提出“虛擬現(xiàn)實(shí)”技術(shù)可以在一定程度上改善目前普通高校體育訓(xùn)練基礎(chǔ)差、科學(xué)性不強(qiáng)以及教練員技術(shù)水平不高等實(shí)際問題,從而提高普通高校體育訓(xùn)練的質(zhì)量[27]。劉寶貴還提出該技術(shù)可以減少優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員的經(jīng)驗(yàn)流失，縮短訓(xùn)練周期，并在積累運(yùn)動(dòng)體驗(yàn)信息基礎(chǔ)上建立訓(xùn)練專家系統(tǒng)[28]。虛擬仿真技術(shù)運(yùn)用于體育訓(xùn)練中，必然是未來高校體育發(fā)展的一個(gè)重要方向。

1.2 體育應(yīng)用層面的研究

通過文獻(xiàn)梳理發(fā)現(xiàn)虛擬仿真技術(shù)是一項(xiàng)人機(jī)接口技術(shù)，通過人機(jī)交互使人產(chǎn)生視聽觸等多種感知的虛擬環(huán)境。因此虛擬仿真技術(shù)在體育中的應(yīng)用表現(xiàn)形式多種多樣，包括虛擬仿真技術(shù)制作的FLASH課件，設(shè)計(jì)的虛擬仿真的軟件系統(tǒng)，攝像機(jī)雷達(dá)測(cè)試設(shè)備，動(dòng)作捕捉傳感器，功率自行車等等。根據(jù)已有學(xué)者的研究，把虛擬仿真技術(shù)在體育應(yīng)用層面研究分為兩個(gè)方面，一方面是體育教學(xué)，另一方面是體育訓(xùn)練。

1.2.1 虛擬仿真技術(shù)在體育教學(xué)方面的研究。學(xué)者們運(yùn)用不同的虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行教學(xué)試驗(yàn)，主要涉及兩個(gè)方面：一是用虛擬仿真技術(shù)原理制作教學(xué)課件的教學(xué)方式，二是直接運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行人機(jī)交互的教學(xué)方式。在運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來制作課件的教學(xué)方面，賀昆、王迎等學(xué)者運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)制作課件,運(yùn)用于教學(xué)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)課件在教學(xué)效果方面顯著優(yōu)于傳統(tǒng)課件，而且更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[29，30]。趙小坤用教學(xué)實(shí)驗(yàn)法，實(shí)驗(yàn)組用Flash課件結(jié)合傳統(tǒng)的教學(xué)模式，對(duì)照組用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，結(jié)果表明實(shí)驗(yàn)組有效提高學(xué)生注意力以及學(xué)生技術(shù)動(dòng)作的熟練度，能有效快速地進(jìn)行反饋，有利于掌握技術(shù)動(dòng)作的重難點(diǎn)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣[31]。在直接運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行人機(jī)交互的教學(xué)方面，宋巍學(xué)者用教學(xué)實(shí)驗(yàn)法，采用虛擬仿真技術(shù)(TRACK MAN GOLF雷達(dá)模擬高爾夫)獲取桿頭速度、擊球角度、桿頭軌跡、桿面角度和擊球距離數(shù)據(jù)輔助教學(xué)，最終表明TPI教學(xué)方法在高爾夫初學(xué)者的桿頭速度和擊球距離兩個(gè)指上均優(yōu)于常規(guī)教學(xué)方法，并且加強(qiáng)了擊球的穩(wěn)定性[32]。潘永剛運(yùn)用實(shí)驗(yàn)法，把KUDU 動(dòng)作分析儀系統(tǒng)應(yīng)用到高爾夫的課堂教學(xué)中，并進(jìn)行教學(xué)改革，14人為實(shí)驗(yàn)組，15人為對(duì)照組，研究結(jié)果表明實(shí)驗(yàn)組 7 號(hào)鐵的每周擊打距離、出球速度與桿頭速度的比值均好于對(duì)照組；還明確提出利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行探究式高爾夫教學(xué)，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)技術(shù)動(dòng)作的掌握有著積極的作用，對(duì)提高高爾夫技術(shù)課的教學(xué)質(zhì)量具有顯著效果[33]。盧劼利用高爾夫球仿真模擬器開展虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)實(shí)踐，采用實(shí)驗(yàn)法、問卷調(diào)查法，通過分班教學(xué)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：實(shí)驗(yàn)組在基本身體素質(zhì)，技術(shù)動(dòng)作，推桿技術(shù)穩(wěn)定性指標(biāo)的成績(jī)都優(yōu)于對(duì)照組成績(jī)，且有顯著性差異，并得出以下結(jié)論：能激發(fā)學(xué)生興趣，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)習(xí)慣；實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，提升高爾夫教學(xué)效率；有助于學(xué)生更好地掌握技術(shù)要領(lǐng)[34]。韓麗、劉祺對(duì)遼寧師范大學(xué) 2012 級(jí)排球班用動(dòng)作捕捉技術(shù)進(jìn)行教學(xué)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)組用虛擬場(chǎng)景系統(tǒng)的實(shí)時(shí)交互教學(xué)，對(duì)照組用常規(guī)教學(xué)方法，時(shí)間為16學(xué)時(shí)，研究結(jié)果表明在排球教學(xué)中應(yīng)用動(dòng)作捕捉技術(shù)，對(duì)提高學(xué)生的技術(shù)水平、教學(xué)質(zhì)量有顯著效果[35]。Covaci A等人開發(fā)了一個(gè)虛擬的籃球訓(xùn)練系統(tǒng)，主要利用了運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)，學(xué)生可在沒有教師的情況下開展投籃訓(xùn)練[36]。姜芹先主要運(yùn)用3D視頻動(dòng)作捕捉系統(tǒng)技術(shù)，對(duì)高爾夫運(yùn)動(dòng)員的軀干前傾角、側(cè)傾角、桿頭速度、桿臂角和肩髖夾角進(jìn)行記錄，研究無(wú)球揮桿動(dòng)作與有球揮桿動(dòng)作是否一致，桿頭速度是否有差異，研究結(jié)果表明高爾夫運(yùn)動(dòng)員有球揮桿動(dòng)作與無(wú)球揮桿動(dòng)作不相同，且兩種揮桿桿頭速度有差異[37]。

1.2.2 虛擬仿真技術(shù)在體育訓(xùn)練方面的研究。虛擬仿真技術(shù)在體育訓(xùn)練方面的研究中，學(xué)者們主要是通過虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行仿真訓(xùn)練，采集運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)技術(shù)分析，最終達(dá)到提高技術(shù)動(dòng)作、運(yùn)動(dòng)成績(jī)的目的。種新曉、楊秀正首先運(yùn)用動(dòng)作捕捉技術(shù)采集運(yùn)動(dòng)員技術(shù)動(dòng)作數(shù)據(jù)，用于3D人體建模,然后把捕捉到的數(shù)據(jù)導(dǎo)入人體模型的運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行運(yùn)動(dòng)技術(shù)分析,把運(yùn)動(dòng)員動(dòng)作虛擬仿真并用直觀形象的圖像顯示出來，發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)技術(shù)的不足從而改進(jìn)和提高技術(shù)動(dòng)作[38]。徐建平把虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到訓(xùn)練中，主要是把動(dòng)作轉(zhuǎn)為視頻信息，然后不斷地回放動(dòng)作視頻，進(jìn)行細(xì)節(jié)講解，在教授知識(shí)的同時(shí)規(guī)范動(dòng)作、提高技能，這種訓(xùn)練手段不僅使技能學(xué)習(xí)與訓(xùn)練相結(jié)合，而且構(gòu)建了超現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練環(huán)境，激發(fā)了運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練興趣[23]。樸鍵在《不同水平高爾夫愛好者的肌肉力量-身體成分及體能的比較研究》中運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)(Golfzon韓國(guó))來測(cè)試擊球距離，為研究提供數(shù)據(jù)支持[39]。王燕、薛東蘭、Tanisho K等人運(yùn)用功率自行車對(duì)不同的實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行不同負(fù)荷的訓(xùn)練，研究結(jié)果一致認(rèn)為用無(wú)氧功率自行車進(jìn)行無(wú)氧訓(xùn)練，能夠提高訓(xùn)練者的平均功率和最大功率，發(fā)展他們的體能[40-42]。

1.3 體育開發(fā)層面的研究

虛擬仿真技術(shù)在體育開發(fā)方面，主要涉及體育項(xiàng)目仿真系統(tǒng)的制作。仿真系統(tǒng)用途主要分為兩類：一類是開發(fā)虛擬訓(xùn)練場(chǎng)景系統(tǒng)，另一類是開發(fā)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)捕獲系統(tǒng)。在開發(fā)虛擬訓(xùn)練場(chǎng)景系統(tǒng)，王宏宇提出大型團(tuán)體操演練仿真系統(tǒng)，首先對(duì)團(tuán)體操圖案或隊(duì)形變化進(jìn)行虛擬人的初始位置和目標(biāo)位置;其次規(guī)劃路徑；最后,實(shí)現(xiàn)團(tuán)體操隊(duì)形或圖案的變化仿真[43]，團(tuán)體操演練仿真系統(tǒng)由行為動(dòng)作生成、隊(duì)形或圖案設(shè)計(jì)和團(tuán)體操隊(duì)形變化仿真三個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成；在開發(fā)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)捕獲系統(tǒng)，王慶鑫結(jié)合計(jì)算機(jī)三維仿真技術(shù)和人工智能技術(shù)，開發(fā)的短道速滑技戰(zhàn)術(shù)仿真系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用現(xiàn)有的運(yùn)動(dòng)員比賽和訓(xùn)練數(shù)據(jù)，建立能夠模擬真實(shí)運(yùn)動(dòng)員的模型，最后做成了一個(gè)完整的短道速滑技戰(zhàn)術(shù)仿真系統(tǒng)[44]。杜東玲基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，用三維動(dòng)作進(jìn)行捕捉運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，3D 實(shí)時(shí)的渲染、交互式功能，設(shè)計(jì)出一款具有交互訓(xùn)練功能的“太極拳教學(xué)仿真系統(tǒng)”，使得軟件具備對(duì)練習(xí)者的引導(dǎo)和指導(dǎo)教學(xué)的功能，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)太極拳的自主化學(xué)習(xí)。因此，太極拳教學(xué)仿真系統(tǒng)能更好地提高太極拳學(xué)習(xí)者的技術(shù)水平[3]。田彬采用兩種基于藍(lán)牙方式的無(wú)線傳輸方案，包括藍(lán)牙 3.0 中的 i Cade模式，藍(lán)牙 4.0 中的 BLE 模式，用無(wú)線傳輸?shù)姆绞絹斫鉀Q目前基于有線傳輸?shù)奶摂M現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)所帶來的問題；利用 i OS 和Unity3D 游戲開發(fā)引擎相關(guān)開發(fā)工具設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一種基于無(wú)線的二維、三維場(chǎng)景的虛擬騎行系統(tǒng)[45]。虛擬仿真系統(tǒng)運(yùn)用在教學(xué)的有劉正存開發(fā)的大眾體育運(yùn)動(dòng)示教系統(tǒng)，主要用于3D動(dòng)作捕捉、人體動(dòng)作重建以及人體動(dòng)作分析等，最后對(duì)示教過程中學(xué)員動(dòng)作與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作差異進(jìn)行分析，從而達(dá)到學(xué)員動(dòng)作學(xué)習(xí)達(dá)到自主化,提高教學(xué)質(zhì)量的目的[46]。項(xiàng)蔓主要運(yùn)用三維軟件中虛擬場(chǎng)景和角色建模、動(dòng)畫制作及編輯，用 flash 軟件合成排球三維動(dòng)畫的多媒體技戰(zhàn)術(shù)課件[47]。李巖、董菲運(yùn)用多模式人機(jī)交互、3D人體模型建立、運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的采集等技術(shù)，設(shè)計(jì)和開發(fā)“武術(shù)教學(xué)仿真系統(tǒng)”，并有兩種操控模式-演示性操控和自主性操控[48]。張利英設(shè)計(jì)基于 Kinect 運(yùn)動(dòng)捕捉的太極拳輔助訓(xùn)練系統(tǒng)，并選擇20人進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明系統(tǒng)將運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)、DTW 算法與 Unity3D 軟件相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了原地太極拳運(yùn)動(dòng)的輔助訓(xùn)練和評(píng)分，可供其他輔助訓(xùn)練系統(tǒng)參考[49]。

2 述 評(píng)

2.1 虛擬仿真技術(shù)在體育基礎(chǔ)理論層面的研究成果豐富

綜上所述，當(dāng)前學(xué)者關(guān)于虛擬仿真技術(shù)的研究在體育基礎(chǔ)理論層面較多，主要是從虛擬仿真技術(shù)的工作原理進(jìn)行闡述，并對(duì)該技術(shù)運(yùn)用到教學(xué)、比賽及訓(xùn)練中的可行性及未來前景進(jìn)行了肯定。但是，體育是以運(yùn)動(dòng)為基本手段，以達(dá)到增強(qiáng)體質(zhì)以及提高運(yùn)動(dòng)技術(shù)水平的目的，它不僅涉及心理學(xué)、生物力學(xué)、生理學(xué)等自然學(xué)科領(lǐng)域，也涉及社會(huì)學(xué)、教育學(xué)等社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域。而虛擬仿真技術(shù)的范圍很大，哪些技術(shù)能夠運(yùn)用到體育領(lǐng)域中，對(duì)此研究較為匱乏，限制了虛擬仿真技術(shù)在體育中的研究。

2.2 虛擬仿真技術(shù)在體育應(yīng)用層面研究成果薄弱

虛擬仿真技術(shù)在體育中的應(yīng)用主要是輔助老師或者教練的一種教學(xué)手段或者訓(xùn)練方法，達(dá)到最終的教學(xué)效果或者訓(xùn)練目的。目前根據(jù)虛擬仿真技術(shù)概念以及主要核心技術(shù)的理解，已有研究成果比較薄弱，虛擬仿真技術(shù)制作課件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，僅對(duì)學(xué)生心理層面的興趣指標(biāo)進(jìn)行研究；在人機(jī)交互中主要是捕獲實(shí)驗(yàn)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)之后輔助教學(xué)，但在技術(shù)動(dòng)作、體能指標(biāo)的研究貧乏，而且現(xiàn)有研究主要針對(duì)的群體是競(jìng)技運(yùn)動(dòng)員。虛擬仿真技術(shù)在應(yīng)用層面研究的視角和維度較窄。運(yùn)用場(chǎng)景包括體育教學(xué)、體育訓(xùn)練、體育比賽以及體育器材演示等。應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)對(duì)人產(chǎn)生的影響體育心理學(xué)和運(yùn)動(dòng)生理學(xué)層面：心理指標(biāo)除了興趣還有應(yīng)激、記憶、動(dòng)機(jī)、喚醒等指標(biāo)；生理層面包括身體素質(zhì)、身體形態(tài)以及心肺功能等指標(biāo)。虛擬仿真技術(shù)的運(yùn)用能夠促進(jìn)老師、教練、學(xué)生、運(yùn)動(dòng)員等不同角色體育專業(yè)人才的成長(zhǎng)。

2.3 虛擬仿真技術(shù)在體育開發(fā)層面成果較少

虛擬仿真系統(tǒng)在體育開發(fā)方面的研究主要涉及訓(xùn)練場(chǎng)景系統(tǒng)和數(shù)據(jù)捕獲系統(tǒng)。關(guān)于訓(xùn)練場(chǎng)景系統(tǒng)，有助于練習(xí)者清楚地掌握環(huán)境情況。關(guān)于數(shù)據(jù)捕獲系統(tǒng)主要是通過傳感設(shè)備、攝像機(jī)、雷達(dá)等技術(shù)設(shè)備獲取數(shù)據(jù)。虛擬仿真技術(shù)開發(fā)的系統(tǒng)或者軟件主要針對(duì)的是運(yùn)動(dòng)員，而且儀器的成本較高，操作比較繁瑣。技術(shù)是體育發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力。無(wú)論是體育教學(xué)效果還是體育訓(xùn)練水平的提高，都與體育科學(xué)技術(shù)活動(dòng)的深入開展息息相關(guān)。現(xiàn)大部分研究只停留在技術(shù)開發(fā)層面上，對(duì)所開發(fā)技術(shù)的實(shí)用性沒有進(jìn)行驗(yàn)證，這就很難使技術(shù)深入發(fā)展并失去技術(shù)的價(jià)值。

3 進(jìn)一步研究方向

對(duì)學(xué)者的文獻(xiàn)進(jìn)行歸納總結(jié)之后，發(fā)現(xiàn)虛擬仿真技術(shù)在體育領(lǐng)域中的應(yīng)用處于初級(jí)階段，還有很大的發(fā)展空間。隨著教育部提出虛擬實(shí)驗(yàn)室校園建設(shè)的發(fā)展目標(biāo)，無(wú)疑，虛擬仿真技術(shù)運(yùn)用到高校課堂教學(xué)及訓(xùn)練中順應(yīng)了教育信息化發(fā)展潮流。在今后的研究中，筆者認(rèn)為主要有三個(gè)方面有待進(jìn)一步研究：第一，研究者通過對(duì)虛擬仿真技術(shù)的了解與學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，應(yīng)進(jìn)一步研究體育領(lǐng)域虛擬仿真技術(shù)的內(nèi)涵與外延，而且需要把虛擬仿真技術(shù)的工作機(jī)制與體育母學(xué)科知識(shí)相結(jié)合，進(jìn)行深入的探討，最終完善虛擬仿真技術(shù)在體育領(lǐng)域理論層面的支撐框架。第二，虛擬仿真技術(shù)在體育領(lǐng)域的應(yīng)用層面上，應(yīng)把該技術(shù)中人機(jī)互動(dòng)技術(shù)的操作運(yùn)用到實(shí)踐中，設(shè)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)方案，用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說明虛擬仿真技術(shù)能解決體育教學(xué)、訓(xùn)練及比賽中存在的問題，或從心理學(xué)、生理生化、技術(shù)技能以及體能等學(xué)科知識(shí)選取指標(biāo)，來探討虛擬仿真技術(shù)對(duì)學(xué)生或者運(yùn)動(dòng)員的影響。第三，虛擬仿真系統(tǒng)在體育領(lǐng)域的開發(fā)層面上，從技術(shù)的本身來說，應(yīng)開發(fā)成本低且操作性強(qiáng)的儀器或者軟件；從技術(shù)的實(shí)效性來說，技術(shù)開發(fā)者需要把技術(shù)進(jìn)行實(shí)踐，檢驗(yàn)技術(shù)的實(shí)用性，為體育研究者提供參考依據(jù)；從客戶所需來說，應(yīng)開發(fā)出適合大眾健身體驗(yàn)及應(yīng)用的系統(tǒng)、比賽程序的演示、比賽場(chǎng)館的應(yīng)用系統(tǒng)、體育健身器械操作演示系統(tǒng)等等?？傊?，虛擬仿真技術(shù)在體育中的研究范圍很廣，將是以后體育教育信息化的一個(gè)重要研究方向。