虛擬仿真技術(shù)在運(yùn)動(dòng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用探析

顧亞婷

摘 要：隨著科技的迅速發(fā)展，虛擬仿真技術(shù)已經(jīng)已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)并運(yùn)用于諸多領(lǐng)域之中。虛擬仿真技術(shù)是一種集合計(jì)算機(jī)技術(shù)、人機(jī)傳感交互技術(shù)、人工智能技術(shù)等多種技術(shù)于一體的高科技技術(shù)，它能通過模擬出人們現(xiàn)實(shí)生活中的環(huán)境和物體，讓人感覺猶如真實(shí)場(chǎng)景，將之應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)中，可以加深學(xué)生對(duì)于試驗(yàn)的理解，得到真實(shí)化的技能訓(xùn)練，提高學(xué)習(xí)效率。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真技術(shù) 運(yùn)動(dòng)生理學(xué) 實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào)：G804.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-2813（2018）12（a）-0042-02

運(yùn)動(dòng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)可以加深學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)所研究的內(nèi)容和意義的理解，豐富教學(xué)模式，提高學(xué)生對(duì)于運(yùn)動(dòng)生理學(xué)試驗(yàn)的學(xué)習(xí)激情，實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果得到充分的展示。運(yùn)動(dòng)生理學(xué)的主要研究目的是研究人體在通過體育活動(dòng)和運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練之后，人體的各項(xiàng)機(jī)能的變化，總結(jié)變化規(guī)律，從而得到有效提高體育活動(dòng)成績和訓(xùn)練效果的訓(xùn)練計(jì)劃。人體在經(jīng)過長期的體育活動(dòng)和運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練之后，機(jī)體會(huì)發(fā)生明顯變化，這是日積月累所展現(xiàn)出的成果，機(jī)體變化產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)是研究運(yùn)動(dòng)生理學(xué)的最好材料，這種數(shù)據(jù)具有動(dòng)態(tài)變化和不確定的屬性，是人們研究過程中的重點(diǎn)難點(diǎn)，很難正確把握，學(xué)習(xí)起來較為抽象不易理解。教學(xué)過程中若是單純依靠書本上講述的知識(shí)，書本提供的數(shù)據(jù)，這樣學(xué)生很難把握學(xué)科的精要，教學(xué)老師也很難說服學(xué)生，書本數(shù)據(jù)不足以支撐學(xué)科的真實(shí)性。運(yùn)動(dòng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)成為了人們理解運(yùn)動(dòng)生理學(xué)知識(shí)的主要方式，但是運(yùn)動(dòng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過程較為復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)需要的標(biāo)本采集受到時(shí)間地點(diǎn)的限制，實(shí)驗(yàn)器材設(shè)備較為復(fù)雜，教師的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備不夠充分等原因?qū)е逻\(yùn)動(dòng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)的開展效果達(dá)不到預(yù)期效果，實(shí)驗(yàn)開展需要花費(fèi)的人力物力財(cái)力較多，但收獲卻與之匹配不上，學(xué)生對(duì)于運(yùn)動(dòng)生理學(xué)的理解受到限制。

很多學(xué)校為了能夠節(jié)約教學(xué)成本，運(yùn)動(dòng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)的開展次數(shù)達(dá)不到教學(xué)要求，僅僅只是開展較為傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課程，實(shí)驗(yàn)較為簡單，學(xué)生也能夠輕松理解，但是這些實(shí)驗(yàn)已經(jīng)不能滿足當(dāng)前社會(huì)對(duì)于本學(xué)科學(xué)生的要求，最新的研究理論學(xué)生接觸不到，實(shí)驗(yàn)雖然容易理解但也容易遺忘，學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)的印象并不深刻。實(shí)驗(yàn)不能刺激學(xué)生主動(dòng)研究的學(xué)習(xí)積極性，運(yùn)動(dòng)生理學(xué)的應(yīng)用毫無頭緒。為了解決當(dāng)前運(yùn)動(dòng)生理學(xué)的難題，運(yùn)動(dòng)生理學(xué)在新技術(shù)的虛擬仿真技術(shù)中找到突破口，將運(yùn)動(dòng)生理學(xué)與虛擬仿真技術(shù)結(jié)合，降低了學(xué)校的教學(xué)成本，實(shí)驗(yàn)的效益得到提升。新技術(shù)的應(yīng)用引起學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，學(xué)生愿意花時(shí)間主動(dòng)去研究運(yùn)動(dòng)生理學(xué)涵蓋的內(nèi)容，讓學(xué)生獲得專業(yè)方便的專業(yè)技能訓(xùn)練，學(xué)生通過虛擬仿真技術(shù)自主獲取的數(shù)據(jù)讓學(xué)生不在對(duì)學(xué)科充滿迷茫與疑問，激起學(xué)生的探析欲望。虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用解決了運(yùn)動(dòng)生理學(xué)面臨的困難。

1 虛擬仿真技術(shù)簡介

虛擬仿真技術(shù)是最近幾年才開始出現(xiàn)在大眾的視野中，它在多個(gè)領(lǐng)域種應(yīng)用，又稱之為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。虛擬仿真技術(shù)通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行模仿實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互體驗(yàn)，將人體投入虛擬仿真技術(shù)制造出的空間中，人體會(huì)有“身臨其境”的感覺，人體可以在虛擬空間中進(jìn)行操作，并且虛擬空間還能根據(jù)人體在虛擬空間中的動(dòng)作做出相應(yīng)的回應(yīng)，這可以讓運(yùn)動(dòng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果以虛擬數(shù)據(jù)的形式展現(xiàn)在學(xué)生眼前，雖然是虛擬數(shù)據(jù)，但學(xué)生能夠充分的感受到實(shí)驗(yàn)帶來的感悟，實(shí)驗(yàn)效果良好。

經(jīng)過長時(shí)間的發(fā)展，虛擬仿真技術(shù)得到提升，虛擬仿真技術(shù)可以通過虛擬環(huán)境集成控制模擬器實(shí)體，使用一些簡單的數(shù)學(xué)模型，實(shí)體與虛擬環(huán)境相互作用，實(shí)現(xiàn)客觀世界的真實(shí)特性，這種發(fā)展前景滿足了人們對(duì)于虛擬仿真技術(shù)的期望。虛擬仿真技術(shù)將仿真引擎代替了人們現(xiàn)實(shí)生活中的物體，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)的過程之中，學(xué)生不需要反復(fù)消耗實(shí)驗(yàn)藥劑與實(shí)驗(yàn)標(biāo)本來驗(yàn)證課本上的理論，可以用仿真引擎模擬出實(shí)驗(yàn)藥劑與實(shí)驗(yàn)標(biāo)本，實(shí)驗(yàn)完成之后也不需要清理實(shí)驗(yàn)垃圾；學(xué)生也不會(huì)因?yàn)閷W(xué)校因?yàn)橘Y金的缺乏導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)器材的不足而影響實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，也不需要害怕因?yàn)閷?shí)驗(yàn)操作不當(dāng)損壞實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)失敗帶來的危害，學(xué)生可以反復(fù)試驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過程中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，減少實(shí)驗(yàn)誤差，不需要考慮別的因素，學(xué)生的身體安全可以得到保證，這可以增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作經(jīng)驗(yàn)和動(dòng)手能力。虛擬仿真技術(shù)已經(jīng)漸漸走向成熟，在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生可以根據(jù)自己的想法，擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)，走出課本框架，不會(huì)受到實(shí)驗(yàn)材料的限制，自主專研運(yùn)動(dòng)生理學(xué)學(xué)科，大大提升學(xué)生的的學(xué)習(xí)積極性。在實(shí)驗(yàn)完成之后，虛擬仿真系統(tǒng)會(huì)根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程做出綜合評(píng)定，給學(xué)生的實(shí)驗(yàn)打分，讓學(xué)生的實(shí)驗(yàn)得到肯定，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成就感。

2 運(yùn)動(dòng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)與虛擬仿真技術(shù)相結(jié)合

虛擬仿真技術(shù)還未在運(yùn)動(dòng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用之前，學(xué)校對(duì)于運(yùn)動(dòng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)主要是通過課本知識(shí)進(jìn)行試驗(yàn)，將課本理論知識(shí)傳授給學(xué)生，通過使用小白鼠、青蛙等動(dòng)物代替人體進(jìn)行試驗(yàn)，這種實(shí)驗(yàn)方式單一無趣，小白鼠、青蛙等動(dòng)物與人體相差過大，實(shí)驗(yàn)結(jié)果并不能讓學(xué)生信服?；緦W(xué)生所學(xué)習(xí)到的運(yùn)動(dòng)生理學(xué)理論知識(shí)都來自于對(duì)小白鼠、青蛙等動(dòng)物的研究，通過它們進(jìn)行體育活動(dòng)或者運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練之后，身體機(jī)能的變化來分析得到的結(jié)論，這結(jié)論在放到人體實(shí)驗(yàn)之后，效果較差，與小白鼠、青蛙等動(dòng)物的表現(xiàn)有著較大的差異，導(dǎo)致很多實(shí)驗(yàn)結(jié)論在進(jìn)行驗(yàn)證之后，相關(guān)性不大，實(shí)驗(yàn)做完沒有效益。虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用讓運(yùn)動(dòng)生理學(xué)的實(shí)驗(yàn)的深度得到提高，較多現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室中難以完成的實(shí)驗(yàn)通過虛擬仿真技術(shù)都可以去做，學(xué)生可以感受到學(xué)習(xí)更加的輕松，對(duì)于運(yùn)動(dòng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果記憶更加深刻。虛擬仿真技術(shù)在運(yùn)動(dòng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用是通過將現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)模式創(chuàng)造性的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)生理學(xué)教學(xué)的跨越式發(fā)展。

虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用在運(yùn)動(dòng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)中可以大致分為三個(gè)階段。在第一階段過程中，學(xué)生對(duì)于虛擬仿真技術(shù)的了解不夠，學(xué)生剛開始接觸虛擬仿真系統(tǒng)，里面的功能都不知道該如何使用，老師需要同時(shí)實(shí)際操作教導(dǎo)學(xué)生使用，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)使用，收集學(xué)生對(duì)于虛擬仿真系統(tǒng)的意見，然后對(duì)系統(tǒng)加以修改，盡力滿足學(xué)生的要求。在第二階段過程中，學(xué)生對(duì)于虛擬仿真系統(tǒng)已經(jīng)有了初步的了解，虛擬仿真系統(tǒng)已經(jīng)使用多次，這時(shí)老師可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，合理安排運(yùn)動(dòng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生使用虛擬仿真系統(tǒng)完成實(shí)驗(yàn)，將當(dāng)前的新知識(shí)融入到學(xué)生的實(shí)驗(yàn)中，提升學(xué)生的能力。在第三個(gè)階段中，學(xué)生對(duì)于虛擬仿真系統(tǒng)使用已經(jīng)較為熟悉，對(duì)于運(yùn)動(dòng)生理學(xué)也已經(jīng)有了自己的理解，課本上的知識(shí)也已經(jīng)學(xué)完，這時(shí)學(xué)生可以根據(jù)自身的理解，探究人體的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，這個(gè)過程是一個(gè)較為開放的過程，沒有標(biāo)準(zhǔn)的正確答案，學(xué)生已經(jīng)走出老師的教學(xué)框架。

學(xué)生們?cè)谡n本上學(xué)習(xí)知識(shí)，單一的文字表述或者表格圖形對(duì)比，學(xué)生可以很直觀的看出數(shù)據(jù)的變化，但是體現(xiàn)在人體中的動(dòng)態(tài)變化學(xué)生卻不能感受得到。學(xué)生可以通過虛擬仿真空間體驗(yàn)，通過觀看人體運(yùn)動(dòng)視頻，體會(huì)觀察出人體從靜態(tài)到運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中各項(xiàng)機(jī)能的連續(xù)變化過程，學(xué)生將實(shí)驗(yàn)結(jié)論與自身感覺器官相互關(guān)聯(lián)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的真實(shí)性。

3 現(xiàn)狀與前景展望

運(yùn)動(dòng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)一定要重視學(xué)生的參與度，實(shí)驗(yàn)教學(xué)要完全以學(xué)生主體，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，讓學(xué)生主動(dòng)研究。學(xué)生在研究過程中獲得的知識(shí)才會(huì)完全屬于他們的知識(shí)，通過老師的傳輸，學(xué)生知識(shí)被動(dòng)的在學(xué)習(xí)，記憶不深刻，容易忘記。現(xiàn)在人們對(duì)于運(yùn)動(dòng)健身已經(jīng)越來越重視，運(yùn)動(dòng)生理學(xué)就是為了讓人們?cè)谶\(yùn)動(dòng)之時(shí)，有優(yōu)秀的運(yùn)動(dòng)技巧與方法，不會(huì)因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)技巧不當(dāng)導(dǎo)致身體受到損害，這需要運(yùn)動(dòng)生理學(xué)的學(xué)生學(xué)習(xí)過運(yùn)動(dòng)生理學(xué)之后，對(duì)運(yùn)動(dòng)生理學(xué)做出補(bǔ)充，完善運(yùn)動(dòng)生理學(xué)，得出科學(xué)的理論，知道人們進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，增強(qiáng)人們運(yùn)動(dòng)帶來的效益。人們進(jìn)行運(yùn)動(dòng)之時(shí)，會(huì)有針對(duì)性的鍛煉自身的薄弱之處，這時(shí)可以運(yùn)用運(yùn)動(dòng)生理學(xué)知識(shí)，人們可以通過何種運(yùn)動(dòng)技巧來鍛煉，這樣可以達(dá)到最大收益。運(yùn)動(dòng)健身受到重視，運(yùn)動(dòng)生理學(xué)也會(huì)越來越受到重視，虛擬仿真技術(shù)在運(yùn)動(dòng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用的發(fā)展前景十分可觀，虛擬仿真技術(shù)是在近幾年才開始出現(xiàn)在大眾的視野中，它在多個(gè)領(lǐng)域種應(yīng)用，又稱之為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。虛擬仿真技術(shù)通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行模仿實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互體驗(yàn)，將人體投入虛擬仿真技術(shù)制造出的空間中，人體會(huì)有“身臨其境”的感覺，這可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)生理學(xué)的學(xué)習(xí)效率，一定能夠讓運(yùn)動(dòng)生理學(xué)迎來新的生機(jī)和活力。

4 結(jié)語

運(yùn)動(dòng)生理學(xué)是一門實(shí)踐與理論相結(jié)合的學(xué)科，人們?cè)絹碓街匾曔\(yùn)動(dòng)生理學(xué)的發(fā)展。運(yùn)動(dòng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)是運(yùn)動(dòng)生理學(xué)教學(xué)過程中最為重要的一門，它可以加深學(xué)生對(duì)運(yùn)動(dòng)生理學(xué)的理解。但是由于多種因素的影響，運(yùn)動(dòng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)取得的效果并不理想，為了解決當(dāng)前運(yùn)動(dòng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)面對(duì)的難題，運(yùn)動(dòng)生理學(xué)在新技術(shù)的虛擬仿真技術(shù)中找到突破口，將運(yùn)動(dòng)生理學(xué)與虛擬仿真技術(shù)結(jié)合，降低了學(xué)校的教學(xué)成本，實(shí)驗(yàn)的效益得到提升。新技術(shù)的應(yīng)用引起學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，學(xué)生愿意花時(shí)間主動(dòng)去研究運(yùn)動(dòng)生理學(xué)涵蓋的內(nèi)容，讓學(xué)生獲得專業(yè)方便的專業(yè)技能訓(xùn)練，學(xué)生通過虛擬仿真技術(shù)自主獲取的數(shù)據(jù)讓學(xué)生不在對(duì)學(xué)科充滿迷茫與疑問，激起學(xué)生的探析欲望。運(yùn)動(dòng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)可以加深學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)所研究的內(nèi)容和意義的理解，豐富教學(xué)模式，提高學(xué)生對(duì)于運(yùn)動(dòng)生理學(xué)試驗(yàn)的學(xué)習(xí)激情，實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果得到充分的展示。通過對(duì)虛擬仿真技術(shù)在運(yùn)動(dòng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用探析，了解應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)的益處，總結(jié)需要改善之處，提高學(xué)生學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)生理學(xué)的學(xué)習(xí)效率。

參考文獻(xiàn)

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