虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)在高校體育教學(xué)中的應(yīng)用研究

潘紅霞，劉從梅，閆 松

(安徽科技學(xué)院 體育部，安徽 滁州 233100)

近年來，信息技術(shù)的快速發(fā)展對教育教學(xué)領(lǐng)域產(chǎn)生的影響不容小覷。在信息技術(shù)推動下,出現(xiàn)很多新型教學(xué)模式，虛擬仿真教學(xué)無疑是其典型代表。虛擬仿真教學(xué)依托虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)實現(xiàn)，可增強學(xué)生的直觀體驗，幫助學(xué)生更好建立學(xué)習(xí)表象，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。截至目前為止，虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)在很多教學(xué)領(lǐng)域已有應(yīng)用，但關(guān)于虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)在高校體育教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用研究卻較為鮮見。因此，有必要對虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)在高校體育教學(xué)中的應(yīng)用進行研究。

1 虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)涵及其在高校體育教學(xué)中應(yīng)用的必要性分析

1.1 虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)涵

虛擬仿真是用一個虛擬系統(tǒng)模仿另一個真實系統(tǒng)的技術(shù)〔1〕，虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)則是一種共享型虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，是應(yīng)用虛擬現(xiàn)實構(gòu)筑的虛擬環(huán)境，進而為學(xué)習(xí)者提供一個生動、逼真學(xué)習(xí)環(huán)境的系統(tǒng)〔2〕。通過虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)實施教學(xué)不僅可促進學(xué)生創(chuàng)新精神與實踐能力提升，使學(xué)生在虛擬環(huán)境中接受教育，達到預(yù)期教學(xué)效果〔3〕，同時也能讓教學(xué)更加科技化。

1.2 虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)在高校體育教學(xué)中應(yīng)用的必要性分析

為加快推動高校體育課教學(xué)內(nèi)容和模式改革，虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)在高校體育教學(xué)中的應(yīng)用是必然趨勢〔4〕，主要體現(xiàn)在如下幾個方面：

(1)信息技術(shù)與體育教學(xué)融合的必然趨勢

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，其與體育教學(xué)之間的融合程度也在不斷加深，有效促進了高校體育教學(xué)質(zhì)量的提升。虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)是信息技術(shù)發(fā)展到至高水平的一種現(xiàn)實體現(xiàn)，如今虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)已然應(yīng)用于很多教學(xué)領(lǐng)域，隨著其應(yīng)用范圍的不斷加大，將虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)與高校體育教學(xué)有機融合也必然會成為未來主流發(fā)展趨勢。

(2)推動高校體育教學(xué)發(fā)展的根本需求

傳統(tǒng)體育教學(xué)方式固然有效，但卻缺乏可持續(xù)發(fā)展動力，不利于推動高校體育教學(xué)進一步發(fā)展。在這樣的大背景下，虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)在高校體育教學(xué)中的應(yīng)用則顯得非常必要，可在一定程度上優(yōu)化高校體育教學(xué)模式，讓大學(xué)生在虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)構(gòu)建的虛擬場景中更好實現(xiàn)體育學(xué)習(xí)，產(chǎn)生身臨其境式的直觀體驗，有利于推動高校體育教學(xué)更好發(fā)展。

(3)利于更好滿足大學(xué)生的體育學(xué)習(xí)需要

由于個體之間不同程度上存在差異，因此大學(xué)生的體育學(xué)習(xí)需要也存在一定差異。諸如，有大學(xué)生喜歡網(wǎng)球，有大學(xué)生喜歡輪滑，有大學(xué)生喜歡足球等。但是對體育教師而言，他們也并非全能，也不可能將所有技術(shù)動作均示范得非常到位。在此情況下，如若有虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)的融入，那么體育教師無法完成某些高難度技術(shù)動作示范時，則可借助虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)來完成示范〔5〕，從而更好滿足大學(xué)生的體育學(xué)習(xí)需要。

2 虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用于高校體育教學(xué)存在的主要問題

虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)在高校體育教學(xué)中的應(yīng)用雖已取得一定成就，切實推動了高校體育教學(xué)的改革與發(fā)展，但存在的問題也在一定程度上影響著虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)在高校體育教學(xué)中的應(yīng)用。研究發(fā)現(xiàn)，虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)在高校體育教學(xué)應(yīng)用中存在的問題主要如下：

2.1 大部分高校不具備自主開發(fā)虛擬仿真體育教學(xué)系統(tǒng)的能力

目前，由于對虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)在高校體育教學(xué)中的應(yīng)用必要性已擁有充分認識，部分高校已開始嘗試開發(fā)可用于高校體育教學(xué)的虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)。以北京體育大學(xué)為例，自2018年起，該校便組織相關(guān)專家積極致力于虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)的研發(fā)工作，開發(fā)的虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)項目主要有：(1)動作技術(shù)的生物力學(xué)測試與評價方法實驗；(2)足球比賽基礎(chǔ)攻防戰(zhàn)術(shù)虛擬仿真實驗；(3)冰雪運動防護虛擬仿真實驗；(4)乒乓球裁判虛擬仿真實驗等。經(jīng)過努力，目前上述四大虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)已初步構(gòu)建完成，并應(yīng)用于具體教學(xué)實踐。除此之外，北京大學(xué)、中央民族大學(xué)等國內(nèi)知名高校均不同程度上參與了可用于體育教學(xué)的虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)構(gòu)建，取得的成效也均較為顯著〔6〕。但與之不同的是，目前大部分高校仍不具備自主開發(fā)虛擬仿真體育教學(xué)系統(tǒng)的能力，正因如此，也并未應(yīng)用虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)開展體育教學(xué)。

2.2 虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)在高校體育教學(xué)中的應(yīng)用成本相對較高

一套可用于高校體育教學(xué)的虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)開發(fā)需要耗費大量人力、物力和財力資源，此點對很多高校而言很難接受，畢竟采用傳統(tǒng)體育教學(xué)模式并不需要耗費過多成本。研究發(fā)現(xiàn)，虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)在高校體育教學(xué)中的應(yīng)用確實存在成本相對較高的問題，影響了虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)在高校體育教學(xué)中的應(yīng)用。以曲阜師范大學(xué)為例，由該校2019體育學(xué)院虛擬仿真實驗項目驗收公示結(jié)果不難看出，該校在此次構(gòu)建虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)共花費398 900元人民幣(具體見下表1)。

表1 曲阜師范大學(xué)2019體育學(xué)院虛擬仿真實驗項目驗收公示

2.3 可用于高校體育教學(xué)的虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)仍不夠完善

虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)是以計算機技術(shù)為核心生成逼真的視、聽、觸覺一體化的虛擬實驗環(huán)境，給學(xué)生營造出一種真實情境〔7〕。為促進體育教學(xué)質(zhì)量提升，推動體育教學(xué)改革發(fā)展，國內(nèi)很多高校已然構(gòu)建可用于體育教學(xué)的虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)，并取得一定應(yīng)用成效。但有一點不得不承認的是，由于諸多方面原因，目前高校業(yè)已構(gòu)建的可用于體育教學(xué)的虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)仍不夠完善，有待健全。以福建師范大學(xué)體育學(xué)院構(gòu)建的虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)——運動技術(shù)評判診斷虛擬仿真平臺為例，該虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)目前主要包括如下四大模塊：(1)運動人體的數(shù)字化解析；(2)運動人體的力學(xué)建模；(3)運動人體的數(shù)學(xué)建模；(4)運動人體的虛擬仿真技術(shù)。利用上述四大模塊的具體功能可展示人體簡單動作的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能，以及進行一定力學(xué)條件下的動作設(shè)計、正誤對比和動作效果。但是，該虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)對于復(fù)雜動作的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能目前仍無法真正實現(xiàn)，此點未來仍需進一步完善。

3 促進虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用于高校體育教學(xué)的對策建議

基于上述存在問題，為推動虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)在高校體育教學(xué)中的更好應(yīng)用，建議如下：

3.1 高校成立虛擬仿真體育教學(xué)系統(tǒng)研發(fā)小組，努力提升自主研發(fā)能力

虛擬仿真技術(shù)是一種可創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機系統(tǒng)，虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)在高校體育教學(xué)中的應(yīng)用是一項開創(chuàng)性舉措，有利于促進我國高校體育教學(xué)改革的深入發(fā)展。如今，我國部分高校已開始嘗試將虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用于體育教學(xué)，且取得一定成就，但大部分高校并不具備自主開發(fā)虛擬仿真體育教學(xué)系統(tǒng)的能力，因此仍未應(yīng)用虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)開展體育教學(xué)。為提升虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)在高校體育教學(xué)中的應(yīng)用普及率，建議各高校應(yīng)積極成立虛擬仿真體育教學(xué)系統(tǒng)研發(fā)小組，努力提升自主研發(fā)能力。虛擬仿真體育教學(xué)系統(tǒng)研發(fā)小組成員具體可由本校骨干計算機教師和體育教師組成，必要時可從外部聘請專家提升研發(fā)小組的整體研發(fā)實力?；诖蟛糠指咝２o自主研發(fā)虛擬仿真體育教學(xué)系統(tǒng)先行經(jīng)驗的事實，建議研發(fā)小組成立后，可先到有經(jīng)驗的高校參觀、學(xué)習(xí)，汲取有益經(jīng)驗，再結(jié)合本校實際因地制宜地著手自主研發(fā)虛擬仿真體育教學(xué)系統(tǒng)。

3.2 增強虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)的共享性，降低虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用成本

具體調(diào)查過程中了解到，目前很多高校構(gòu)建完可用于體育教學(xué)的虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)后，僅用于本校教學(xué)。極少有高校將構(gòu)建的可用于體育教學(xué)的虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)與其它高校共享。此種情況的存在不僅會增大高校應(yīng)用虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)實施體育教學(xué)的成本，對虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)在高校體育教學(xué)中的應(yīng)用與推廣也同樣不利。因此，建議增強虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)的共享性，降低虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用成本。具體可采取如下幾種途徑：一是幾所高校聯(lián)合共同出資構(gòu)建可用于體育教學(xué)的虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)，分?jǐn)倶?gòu)建成本；二是一所高校單獨構(gòu)建完可用于體育教學(xué)的虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)后，可將其以合理價格出售給需要該套系統(tǒng)的相關(guān)高校甚至是中小學(xué)，降低降本；三是由上級教育主管部門統(tǒng)一構(gòu)建可用于體育教學(xué)的虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)，供各高校免費使用。如若能實現(xiàn)此點，無疑是最好結(jié)果。各高校無需花費任何成本即可使用虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)實現(xiàn)體育教學(xué)。

3.3 高校未來進一步持續(xù)完善可用于高校體育教學(xué)的虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)

由于我國高校開發(fā)可用于體育教學(xué)的虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)的時間較晚，尚處初始發(fā)展階段，因此出現(xiàn)可用于高校體育教學(xué)的虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)不完善問題實屬正?！?〕。為進一步提升虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)在高校體育教學(xué)中的應(yīng)用成效，建議高校未來應(yīng)進一步持續(xù)完善可用于高校體育教學(xué)的虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)。具體可采取如下措施：一是及時發(fā)現(xiàn)虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)存在的問題。這一點需要在虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)的具體應(yīng)用實踐中實現(xiàn)。對于發(fā)現(xiàn)的問題應(yīng)及時解決。二是增大可用于體育教學(xué)的虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)的研發(fā)投入力度。諸如，增加研發(fā)資金，從外部聘請相關(guān)技術(shù)人員參與虛擬仿真系統(tǒng)的研發(fā)與完善等。三是將虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)的開發(fā)與完善工作外包給專業(yè)公司。目前，很多公司均致力于可用于體育教學(xué)的虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)的研發(fā)，且具有較強專業(yè)性。如若高校缺乏這方面的能力，完全可將此項工作進行外包。

4 結(jié)語

虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)在高校體育教學(xué)中的應(yīng)用是未來發(fā)展的必然趨勢，虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)在高校體育教學(xué)中的應(yīng)用具有一定的必要性，可有效促進高校體育教學(xué)改革發(fā)展的需要，更好滿足大學(xué)生的體育學(xué)習(xí)需求。因此，未來應(yīng)投入更多人力、物力和財力加強可用于高校體育教學(xué)的虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)開發(fā)與研究，積極發(fā)現(xiàn)虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)在高校體育教學(xué)應(yīng)用過程中存在的主要問題，總結(jié)形成的有益經(jīng)驗，從而持續(xù)推動虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)在高校體育教學(xué)中的有效應(yīng)用。