張守冬 趙來安

[摘? ? ? ? ? ?要]? 在教育部要求打造金課的背景下，利用文獻(xiàn)資料法和專家考證法研究虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在體育教學(xué)手段創(chuàng)新應(yīng)用的可行性，探究應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)體育教學(xué)的特征及體育教學(xué)手段的創(chuàng)新形式，同時(shí)基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)體育教學(xué)面臨的困難和挑戰(zhàn)，學(xué)校體育、教育信息技術(shù)及相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行深化研究，推動(dòng)學(xué)校虛擬教育領(lǐng)域平臺(tái)的建設(shè)，引起學(xué)校體育變革創(chuàng)新及學(xué)校教育體系的完善。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 虛擬現(xiàn)實(shí);體育教學(xué);手段

[中圖分類號(hào)]? G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號(hào)]? 2096-0603（2021）40-0020-02

一、引言

教育部在新時(shí)代全國(guó)高校本科教育工作會(huì)議上要求，“學(xué)校要全面梳理課程教學(xué)內(nèi)容，打造金課，淘汰水課，所謂金課的標(biāo)準(zhǔn)就是高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度。創(chuàng)新性體現(xiàn)在教的先進(jìn)性、互動(dòng)性與學(xué)的探究性、個(gè)性化”[1]。打造金課應(yīng)重視課堂教學(xué)主陣地，營(yíng)造課堂教學(xué)氛圍，開辟“智能+教育”的新途徑。工業(yè)和信息化部提出推進(jìn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在高等教育、職業(yè)教育等領(lǐng)域的應(yīng)用，構(gòu)建虛擬教育教學(xué)環(huán)境，開發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)教育資源，推動(dòng)科普培訓(xùn)、教學(xué)科研融合發(fā)展[2]。

二、基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的教育領(lǐng)域應(yīng)用研究

（一）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)簡(jiǎn)稱VR（Virtual Reality），指綜合利用計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)和各種控制等接口設(shè)備，以沉浸式、交互式和構(gòu)想式為特征的計(jì)算機(jī)高級(jí)人機(jī)界面技術(shù)[3]。VR技術(shù)融合應(yīng)用多媒體、傳感器、新型顯示、互聯(lián)網(wǎng)和人工智能等領(lǐng)域，通過與虛擬情境交互，進(jìn)而獲得對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的認(rèn)知[4]。

（二）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用

在游戲方面應(yīng)用VR技術(shù)較為成熟，注重實(shí)時(shí)性和交互性的同時(shí)提高逼真度和沉浸感。以現(xiàn)代信息技術(shù)為手段的教育技術(shù)是教育過程中重要的研究?jī)?nèi)容，2020年我國(guó)教育領(lǐng)域VR技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)投資市場(chǎng)規(guī)模已達(dá)到156億美元[5]。VR技術(shù)在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用將會(huì)飛躍式發(fā)展，推動(dòng)學(xué)校教育技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展，由傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)為學(xué)生體驗(yàn)虛擬環(huán)境，交互感知教材，塑造學(xué)習(xí)運(yùn)用環(huán)境。VR技術(shù)在學(xué)校醫(yī)學(xué)教育、康復(fù)教育等專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，通過虛擬人體模型讓學(xué)生了解器官結(jié)構(gòu)并在虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行解剖實(shí)踐，提高動(dòng)手實(shí)踐及感知能力。

三、基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的體育教學(xué)創(chuàng)新

（一）沉浸式體驗(yàn)?zāi)Ｊ?/p>

心理學(xué)家Trechler研究發(fā)現(xiàn)，通過視覺、聽覺、觸覺獲得的知識(shí)量分別是83%、11%、1.5%[6]，可以看出獲取教學(xué)知識(shí)與身體感官體驗(yàn)存在很高的相關(guān)性，沉浸感主要由環(huán)境的塑造達(dá)到結(jié)果的體驗(yàn)，在體育競(jìng)賽表演領(lǐng)域借助VR技術(shù)來觀看體育賽事，美國(guó)籃球職業(yè)聯(lián)盟在2016年籃球明星科比·布萊恩特退役賽事首次采用虛擬現(xiàn)實(shí)直播，美國(guó)職業(yè)棒球聯(lián)賽通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)讓現(xiàn)場(chǎng)球迷同步看到統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，享受沉浸式觀看賽事的體驗(yàn)。

在學(xué)校教學(xué)過程中應(yīng)重視學(xué)生沉浸式體驗(yàn)環(huán)境的塑造，很多學(xué)校在教學(xué)實(shí)踐過程中積極應(yīng)用VR技術(shù)，如北京航空航天大學(xué)的飛行模擬應(yīng)用、浙江大學(xué)的建筑虛擬規(guī)劃設(shè)計(jì)、清華大學(xué)的臨場(chǎng)感研究等[7]。體育教學(xué)是掌握運(yùn)動(dòng)技能、提高運(yùn)動(dòng)素質(zhì)、體驗(yàn)運(yùn)動(dòng)樂趣的過程[8]。在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練學(xué)、運(yùn)動(dòng)解剖學(xué)、運(yùn)動(dòng)生理學(xué)等相關(guān)理論的基礎(chǔ)上，在VR技術(shù)的支持下，充分發(fā)揮體育教學(xué)各要素的作用，以沉浸式體驗(yàn)為核心，提高體育教學(xué)主體的主動(dòng)性、能動(dòng)性，創(chuàng)造自由發(fā)展的教學(xué)環(huán)境。在以學(xué)生為主體、以現(xiàn)代教學(xué)理念指導(dǎo)下，VR技術(shù)在激發(fā)學(xué)生鍛煉動(dòng)機(jī)、增強(qiáng)學(xué)生運(yùn)動(dòng)體驗(yàn)、創(chuàng)設(shè)心理沉浸感、實(shí)現(xiàn)情境學(xué)習(xí)等方面存在明顯優(yōu)勢(shì)[9]。

（二）基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的體育教學(xué)特征

體育教學(xué)手段是教師與學(xué)生為了實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)而進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)的，作用于體育教學(xué)對(duì)象的具有信息的、形態(tài)的、功能特征的媒體[10]。體育教學(xué)過程體現(xiàn)了學(xué)生在體育教師的指導(dǎo)下進(jìn)行學(xué)習(xí)與訓(xùn)練，掌握基本運(yùn)動(dòng)方法與技能，達(dá)成接受和理解體育教學(xué)內(nèi)容的過程。

（1）仿真性。VR技術(shù)對(duì)運(yùn)動(dòng)過程身體參數(shù)化改造，結(jié)合動(dòng)作捕捉交互設(shè)備獲取身體運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)反饋，對(duì)運(yùn)動(dòng)技術(shù)學(xué)習(xí)過程進(jìn)行分析及虛擬顯示，利于學(xué)生加深和強(qiáng)化體育技能實(shí)踐能力。（2）沉浸感。VR技術(shù)讓參與者通過視覺、聽覺等感覺沉浸虛擬世界并參與活動(dòng)?；@球媒體人蘇群先生在2019NBA全明星周末用PICO G2 VR一體機(jī)體驗(yàn)籃球賽事，感覺“仿佛在現(xiàn)場(chǎng)那樣看NBA比賽”。在體育運(yùn)動(dòng)技術(shù)教學(xué)過程中，通過VR技術(shù)的應(yīng)用，打破體育教學(xué)空間限制，促使學(xué)生與虛擬學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行溝通與反饋，提高參與性和操控性，促使學(xué)生對(duì)所學(xué)專業(yè)技術(shù)知識(shí)進(jìn)行更好理解和感觸，通過塑造運(yùn)動(dòng)技術(shù)教學(xué)過程產(chǎn)生實(shí)踐模擬場(chǎng)景空間，勾勒出體育專項(xiàng)發(fā)展及變化的運(yùn)動(dòng)過程及空間，在VR空間中獲取運(yùn)動(dòng)過程的所有感知功能，產(chǎn)生深刻的、直觀性的印象。（3）自主性。學(xué)生根據(jù)自身情況進(jìn)行學(xué)習(xí)評(píng)估，通過視頻界面進(jìn)行動(dòng)作捕捉，增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)參與的沉浸感。強(qiáng)調(diào)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、與實(shí)踐相結(jié)合學(xué)習(xí)成為教育改革發(fā)展的必然趨勢(shì)。培養(yǎng)學(xué)生自主鍛煉習(xí)慣是體育教學(xué)的主要目標(biāo)，體育教學(xué)融合VR技術(shù)可以促使學(xué)生自主學(xué)習(xí)及鍛煉，構(gòu)建不同的虛擬運(yùn)動(dòng)環(huán)境，使運(yùn)動(dòng)信息資源呈現(xiàn)出多樣化，及時(shí)獲得各種反饋數(shù)據(jù)[11]。

（三）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在體育教學(xué)中的應(yīng)用

VR技術(shù)能夠使學(xué)生直觀地感受并操控學(xué)習(xí)對(duì)象，從而獲取自身認(rèn)知。建構(gòu)主義認(rèn)為學(xué)習(xí)應(yīng)與情境化的社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，動(dòng)作是認(rèn)識(shí)源泉也是思維基礎(chǔ)，運(yùn)動(dòng)認(rèn)知是認(rèn)知和行為之間的聯(lián)系紐帶，強(qiáng)調(diào)身體和體驗(yàn)過程。體育教學(xué)關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，同時(shí)虛擬體育教學(xué)可以推動(dòng)學(xué)生與虛擬環(huán)境交互，從互動(dòng)中建立動(dòng)作認(rèn)知，體驗(yàn)動(dòng)作效果，獲得與現(xiàn)實(shí)相近的運(yùn)動(dòng)認(rèn)知。

通過對(duì)學(xué)生身體特征及體育教學(xué)課程相互關(guān)系的分析，通過動(dòng)作捕捉儀等輸入設(shè)備將體育教學(xué)內(nèi)容及技術(shù)要點(diǎn)數(shù)據(jù)傳入計(jì)算機(jī)，依據(jù)計(jì)算機(jī)輸出指令為學(xué)生群體制定科學(xué)有效的技能學(xué)習(xí)及鍛煉活動(dòng)方案，系統(tǒng)指導(dǎo)教學(xué)內(nèi)容指標(biāo)，并從輸出反饋得到視聽感官等多種反饋。

（四）基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的體育教學(xué)手段創(chuàng)新

體育教學(xué)創(chuàng)新，充分體現(xiàn)在體育教學(xué)內(nèi)容、體育教學(xué)觀念以及體育教學(xué)手段的創(chuàng)新。體育教學(xué)手段的創(chuàng)新是發(fā)展學(xué)校體育、提高體育教學(xué)質(zhì)量以及提升學(xué)生身體素質(zhì)的必然途徑，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)手段相結(jié)合，建構(gòu)多重交互、合作學(xué)習(xí)、資源共享等學(xué)習(xí)環(huán)境，提高學(xué)習(xí)主動(dòng)性。VR技術(shù)打破了時(shí)空界限，為學(xué)生“自主學(xué)習(xí)”創(chuàng)造條件，滿足學(xué)生的不同需求。體育教學(xué)應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將會(huì)成為發(fā)展趨勢(shì)[12]。

四、基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的體育教學(xué)面臨的挑戰(zhàn)

從VR技術(shù)在醫(yī)療和娛樂等方面的運(yùn)用效果來看，VR技術(shù)在體育教學(xué)手段創(chuàng)新推廣方面，開發(fā)技術(shù)是成熟的，面臨的挑戰(zhàn)是VR技術(shù)在體育教學(xué)手段使用過程中涉及多門學(xué)科的理論與技術(shù)，精細(xì)制作以視頻和動(dòng)畫為素材的體育教學(xué)內(nèi)容，虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)制作技術(shù)不成熟而且技術(shù)難度高，同時(shí)研發(fā)技術(shù)人員精通智能、體育等多學(xué)科知識(shí)。如何為學(xué)生提供應(yīng)用體驗(yàn)還存在技術(shù)局限性，大范圍移動(dòng)的行為會(huì)被各種虛擬現(xiàn)實(shí)裝備束縛，阻礙學(xué)生與虛擬教學(xué)之間的交流。VR技術(shù)下的體育教學(xué)手段在傳授知識(shí)、發(fā)展智力、身體體驗(yàn)等方面具有優(yōu)勢(shì)，而在篩選教學(xué)信息、品德教育、情感交往等教學(xué)環(huán)節(jié)缺乏實(shí)踐。

五、結(jié)語

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用發(fā)展推動(dòng)虛擬教育領(lǐng)域平臺(tái)的建設(shè)，引起了學(xué)校教育創(chuàng)新變革，促使學(xué)校教育觀念轉(zhuǎn)變，帶來教學(xué)手段創(chuàng)新的同時(shí)也使學(xué)校教育體系得到完善。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用到體育教學(xué)領(lǐng)域需要學(xué)校體育及相關(guān)領(lǐng)域人員去研究，教育技術(shù)與學(xué)校體育領(lǐng)域?qū)＜医M建團(tuán)隊(duì)，圍繞教學(xué)目標(biāo)，發(fā)揮專業(yè)優(yōu)勢(shì)，創(chuàng)新虛擬備課授課等教學(xué)手段，設(shè)計(jì)開發(fā)真正適合學(xué)生的體育教學(xué)資源。

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編輯 薛直艷