虛擬仿真技術(shù)在傳統(tǒng)射藝教學(xué)中的應(yīng)用研究

宋 偉，陳 艷，張建生

(通化師范學(xué)院 體育學(xué)院 吉林 通化 134002)

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，高校教育模式與理念也在不斷地改變，傳統(tǒng)的教育模式已不能適應(yīng)新時(shí)代社會(huì)對(duì)人才的要求，一定程度上限制了學(xué)生創(chuàng)新和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。因此，從“0BE”教學(xué)理念出發(fā)，加快推進(jìn)現(xiàn)代信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合，已成為新時(shí)期教學(xué)改革的重要方向。2019年，教育部高等教育司在《教育部高等教育司2019年工作要點(diǎn)》中指出，要大力發(fā)展“互聯(lián)網(wǎng)+”“智能+”教育，建設(shè)優(yōu)質(zhì)開放共享的一流課程，虛擬仿真“金課”將作為推進(jìn)“智能+”教育的創(chuàng)新一招。虛擬仿真是一種集多種科學(xué)技術(shù)于一體的新興技術(shù)[1]，將其運(yùn)用于體育課堂教學(xué)是對(duì)現(xiàn)有教學(xué)方式方法的有效補(bǔ)充，大大提高學(xué)生的參與熱情和教學(xué)質(zhì)量。

近年來，作為我國民族傳統(tǒng)體育項(xiàng)目的傳統(tǒng)射藝逐漸走進(jìn)了人們的視野，大眾參與度日漸攀升，并且得到了各高校的廣泛關(guān)注。目前，已有一部分高校開設(shè)了傳統(tǒng)射藝課程，建立了射藝社團(tuán)和訓(xùn)練隊(duì)，但受課時(shí)、場地、環(huán)境等因素的限制，這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)要在高校大力推廣可謂困難重重。因此，如何解決課時(shí)、場地、師資等受限問題則成為傳統(tǒng)射藝教學(xué)改革和推廣的重點(diǎn)。2018年，教育部高等教育司吳巖司長在其“建設(shè)中國金課”的報(bào)告中指出，金課要具有高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度。所以，把傳統(tǒng)射藝課程與虛擬仿真技術(shù)結(jié)合完全符合這一要求，是深化射藝教育教學(xué)改革的新思路、新途徑。

1 虛擬仿真技術(shù)的內(nèi)涵

對(duì)于虛擬仿真技術(shù)的內(nèi)涵，不同的學(xué)者對(duì)其有不同的理解。有的學(xué)者認(rèn)為，虛擬仿真技術(shù)即是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)[2]，也有的學(xué)者指出虛擬仿真技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)與系統(tǒng)仿真技術(shù)的總稱[3-4]。雖然說法多樣，但其核心意義相同。虛擬仿真技術(shù)整合了仿真技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，是集圖形變化、幾何造型、真實(shí)圖形、真實(shí)感圖形的實(shí)時(shí)描繪、人機(jī)交互、動(dòng)畫生成等多種技術(shù)于一體的新型的綜合性信息技術(shù)[5]，具有沉浸性、交互性、虛幻性和逼真性等特點(diǎn)，它能夠?yàn)槭褂谜咛峁┮环N與真實(shí)情景相似的場景，使人有種“身臨其境”的感覺，通過與虛擬對(duì)象的互動(dòng)，使實(shí)踐者更好地去體會(huì)操作過程，進(jìn)而更好地掌握相關(guān)技術(shù)。目前，虛擬仿真技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于航空、醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、軍事、教育等多個(gè)領(lǐng)域[3-7]，并取得了較好的使用效果。

2 高校開設(shè)傳統(tǒng)射藝課程的意義

(1)豐富課程思政教育。傳統(tǒng)射藝在形成和發(fā)展的過程中，受到地域、習(xí)俗、道德觀念等傳統(tǒng)文化形態(tài)的影響，融入了許多文化元素，因此它已不再單純是一項(xiàng)體育運(yùn)動(dòng)，更是體育、藝術(shù)與傳統(tǒng)文化的統(tǒng)一體。先秦時(shí)期，禮射是學(xué)生必學(xué)的一項(xiàng)技能，國家則通過相關(guān)的禮射考核來選拔人才，其本身就是教育體系中的一部分。因此，相對(duì)于其他體育項(xiàng)目，傳統(tǒng)射藝具有濃厚的歷史文化背景，更加注重禮儀?！岸Y射”講究謙和、禮讓、莊重，提倡“發(fā)而不中、反求諸己”，崇尚德行，講究平等，體現(xiàn)了其對(duì)射者品德修養(yǎng)的要求和人人平等思想的重視。高校開設(shè)射藝課程即融入了儒家“主敬”思想，是對(duì)中國傳統(tǒng)文化的傳承與保護(hù)。學(xué)生在學(xué)習(xí)射藝的同時(shí)，加深了對(duì)中華民族優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的認(rèn)知，提升了品德修為[8]，這無疑是對(duì)當(dāng)前課程思政內(nèi)容與形式的有益補(bǔ)充與實(shí)踐。

(2)促進(jìn)學(xué)生身心健康發(fā)展。當(dāng)前，大學(xué)生在不斷提升專業(yè)能力的同時(shí)，更應(yīng)注重身體素質(zhì)和心理素質(zhì)的發(fā)展。傳統(tǒng)射藝是動(dòng)與靜結(jié)合的有氧運(yùn)動(dòng)，是非對(duì)抗性運(yùn)動(dòng)，其真正意義在于不斷戰(zhàn)勝自己、不斷提高自己，具有正心正己、修身修德的功效。習(xí)射過程中對(duì)動(dòng)作一致性要求極高，射者要遵循射法，即靜心與自信、站立、搭箭、握弓、勾弦、轉(zhuǎn)頭與舉弓、開工、靠弦、瞄準(zhǔn)、撒放、動(dòng)作暫留、收勢等[9]。為此，射者需要根據(jù)射法的不同階段來調(diào)整呼吸和分配肌肉力量，從而使心肺機(jī)能和相關(guān)肌肉力量得到鍛煉。

另外，隨著生活節(jié)奏的加快，社會(huì)競爭力的加大，越來越多的學(xué)生表現(xiàn)出專注力差、無耐心、魯莽、粗心、好勝、浮躁等心理問題，而這些性格特點(diǎn)、處事態(tài)度在習(xí)射過程中均會(huì)有所體現(xiàn)。

3 影響傳統(tǒng)射藝在高校開展的因素

(1)師資不足。師資是高校傳統(tǒng)射藝教學(xué)與推廣的保障，然而傳統(tǒng)射藝在1957年的全國射箭錦標(biāo)賽之后，便銷聲匿跡，至2009年中國第一屆傳統(tǒng)射箭研討會(huì)在北京召開，才又走進(jìn)了人們的視野，這期間經(jīng)歷了幾十年的斷層，導(dǎo)致了師資的極度匱乏[9-10]，嚴(yán)重阻礙了射藝在高校的發(fā)展步伐。目前，雖然很多高校已經(jīng)開設(shè)了傳統(tǒng)射藝課程，但從教的教師數(shù)量少，幾乎沒有專項(xiàng)教師，甚至接受過專項(xiàng)培訓(xùn)的教師都很少。[11-12]

(2)場地和器材數(shù)量不足。射藝場地和器材是保證射藝教學(xué)順利開展的必備條件。射藝具有一定的危險(xiǎn)性，在進(jìn)行教學(xué)過程中無法與其他運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目同時(shí)使用一塊場地，需要獨(dú)立的場館方能保證正常教學(xué)訓(xùn)練。因此，盡管很多高校為進(jìn)行體育教學(xué)改革有意嘗試開設(shè)傳統(tǒng)射藝課程，但受場地和器材限制，無法保證正常教學(xué)，這也在一定程度上制約了傳統(tǒng)射藝在高校的推廣。

(3)教學(xué)資源短缺。2013年，西南大學(xué)開設(shè)傳統(tǒng)射藝課程，開啟了射藝進(jìn)課堂的新篇章。隨后，徐州工程學(xué)院、中國礦業(yè)大學(xué)、江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院、江蘇師范大學(xué)、清華大學(xué)、通化師范學(xué)院、東北師范大學(xué)等多所高校也相繼開設(shè)傳統(tǒng)射藝課程[9]。課程的基礎(chǔ)是教材，只有以優(yōu)質(zhì)、權(quán)威性高的教材為藍(lán)本從事教學(xué)，才能更好保證教學(xué)質(zhì)量。然而，目前很多高校都處于缺少教材的狀態(tài)，課程內(nèi)容大多來源于教師的培訓(xùn)資料，教學(xué)大綱與進(jìn)度也都是以此為基礎(chǔ)編寫的，且每個(gè)學(xué)校都有所不同?；谶@一現(xiàn)狀，清華大學(xué)中國禮學(xué)研究中心承擔(dān)起《禮射》教材編寫任務(wù)，該教材分初級(jí)、中級(jí)和高級(jí)三本，分別從文化、技法、器物、規(guī)則四個(gè)方面對(duì)禮射進(jìn)行了闡述。2016年，國內(nèi)第一本高校禮射教材——《禮射初階》誕生，這本書的出版終結(jié)了傳統(tǒng)射藝無教材可循的時(shí)代，為高校開展射藝課程提供了基本保障。但就射藝技術(shù)教學(xué)方面而言，其中可參考的內(nèi)容還很有限，仍需要相關(guān)學(xué)者和教師不斷地探索、挖掘、整理與研究。

4 虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)射藝教學(xué)中的優(yōu)勢

4.1 對(duì)中華傳統(tǒng)文化的情景再現(xiàn)

傳統(tǒng)射藝發(fā)展到今天歷經(jīng)幾千年，從最初的一門生存技能逐漸發(fā)展成為一項(xiàng)富有人文內(nèi)涵，兼具教化功能的教育活動(dòng)，并對(duì)中華文化的傳播產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。射藝文化大發(fā)展始于周代[9]，史前時(shí)期的巖畫和古籍中均有關(guān)于射箭活動(dòng)、射藝場所、習(xí)射用弓、射禮等方面記載和介紹。建設(shè)虛擬仿真課程，可以把這些在平時(shí)很難見到的巖畫、古代弓箭、射禮等圖片和難以理解的知識(shí)等置于虛擬仿真系統(tǒng)中，通過仿真技術(shù)構(gòu)建出傳統(tǒng)射藝場景，給學(xué)生一種視覺上的沖擊，使其產(chǎn)生身臨其境的感覺，置身于當(dāng)時(shí)的時(shí)代，體驗(yàn)感、沉浸性、互動(dòng)性等大大增強(qiáng)，使教學(xué)充滿了趣味性，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升了教學(xué)效果。[5]

4.2 解決師資、教學(xué)資源和課時(shí)不足等問題

傳統(tǒng)射藝教學(xué)既要涵蓋禮儀文化教學(xué)，又要有射藝技術(shù)教學(xué)。因師資、場地、課時(shí)等方面的限制，若要在有限的課堂時(shí)間內(nèi)將這些內(nèi)容全部完成是不現(xiàn)實(shí)的。若將射藝教學(xué)中的禮儀、器材、射藝場所、基本技法等構(gòu)建成虛擬仿真項(xiàng)目，通過互聯(lián)網(wǎng)時(shí)時(shí)學(xué)習(xí)、訓(xùn)練，可使師資、課時(shí)等不足問題得到極大緩解。其優(yōu)勢在于：第一，可以收錄許多射藝專家和教師的教學(xué)視頻，豐富教學(xué)資源，對(duì)于沒有開設(shè)射藝課程的高校而言，學(xué)生能夠通過這些視頻進(jìn)行學(xué)習(xí)，也可作為教師培訓(xùn)的資源；第二，學(xué)生可以利用課余時(shí)間學(xué)習(xí)虛擬仿真教學(xué)內(nèi)容，這將節(jié)省教師關(guān)于禮儀等基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)的時(shí)間，使教師能夠把更多的課時(shí)用于指導(dǎo)學(xué)生的技術(shù)、糾正錯(cuò)誤動(dòng)作等環(huán)節(jié)，從而保證學(xué)生有更多的時(shí)間去實(shí)踐，其學(xué)習(xí)效果會(huì)明顯好于單純的課堂教學(xué)。

4.3 不受時(shí)間和空間限制，規(guī)避運(yùn)動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)體育課堂的授課模式已不能滿足現(xiàn)代體育教學(xué)的需求。因此，將計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、云服務(wù)、圖形處理等技術(shù)結(jié)合，構(gòu)建虛擬仿真教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)在教室中便可以展示原來僅能夠在射箭場館進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)，而且還不受天氣等因素的影響[12]。教學(xué)訓(xùn)練中也不再會(huì)受場地、器材、環(huán)境等限制，學(xué)生可隨時(shí)隨地進(jìn)行射藝學(xué)習(xí)和模擬練習(xí)，能夠增強(qiáng)師生之間的互動(dòng)，使課堂教學(xué)變得更加生動(dòng)有趣，有助于學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的提高和課后知識(shí)的鞏固。

4.4 有助于學(xué)生充分理解技術(shù)動(dòng)作

從技術(shù)動(dòng)作角度來講，傳統(tǒng)射藝動(dòng)作的關(guān)鍵在于控制好核心發(fā)力，其中包括動(dòng)力性力量和靜力性力量。實(shí)踐教學(xué)中這一技術(shù)動(dòng)作并不容易被學(xué)生理解和掌握，教學(xué)過程中，教師往往是憑借觀察和自身的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)來指導(dǎo)學(xué)生，學(xué)生出現(xiàn)錯(cuò)誤動(dòng)作時(shí)，很難深入分析其原因并給予針對(duì)性指導(dǎo)。若將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)之中便可以使這一問題得到有效解決。首先，我們可以在教學(xué)中運(yùn)用動(dòng)作捕捉系統(tǒng)，獲得學(xué)生技術(shù)動(dòng)作的姿態(tài)、技術(shù)參數(shù)等信息，例如，射藝過程的不同階段各關(guān)節(jié)的角度、肌肉發(fā)力的順序、大小等，將這些信息進(jìn)行量化分析，以圖形的方式呈現(xiàn)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，學(xué)生則可以直觀地觀察到自身的技術(shù)動(dòng)作，再將其與“標(biāo)準(zhǔn)”動(dòng)作進(jìn)行對(duì)比，便能發(fā)現(xiàn)自身存在的不足和差異，教師也可以更清晰地了解學(xué)生的問題所在并予以針對(duì)性糾正，從而保證動(dòng)作的規(guī)范性，提高運(yùn)動(dòng)成績[13]；其次，學(xué)生在學(xué)習(xí)新技術(shù)動(dòng)作時(shí)，教師可提前引導(dǎo)學(xué)生觀察虛擬狀態(tài)下示范者的動(dòng)作，然后進(jìn)行討論并厘清相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)，這樣既可以鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，促進(jìn)學(xué)生對(duì)技術(shù)動(dòng)作的深入理解，同時(shí)還能規(guī)避一些因技術(shù)難度大等原因帶來的意外運(yùn)動(dòng)損傷，降低運(yùn)動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)[14]；第三，將生動(dòng)多樣的多媒體素材與虛擬環(huán)境結(jié)合，可使傳統(tǒng)射藝技術(shù)動(dòng)作、理論知識(shí)、易犯錯(cuò)誤等得到完整、有效的呈現(xiàn)，尤其能更好地展示技術(shù)動(dòng)作的細(xì)節(jié)，變抽象為具體，有助于提高教學(xué)效果。

總之，傳統(tǒng)射藝不僅僅是一項(xiàng)體育運(yùn)動(dòng)，更是一種文化表現(xiàn)形式。在高校開設(shè)傳統(tǒng)射藝課程既可以豐富體育課堂教學(xué)內(nèi)容，提高大學(xué)生身體素質(zhì)，也是對(duì)中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的傳承與弘揚(yáng)。[6]教學(xué)中，構(gòu)建傳統(tǒng)射藝虛擬仿真教學(xué)項(xiàng)目，體現(xiàn)了現(xiàn)代信息技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合，能夠充實(shí)、活化傳統(tǒng)射藝授課內(nèi)容，加深學(xué)生對(duì)相關(guān)技術(shù)、禮儀等知識(shí)技能的理解與認(rèn)識(shí)，符合新時(shí)代“創(chuàng)新性發(fā)展、創(chuàng)造性繼承”總要求，[7]必將對(duì)傳統(tǒng)射藝在高校的推廣，以及教學(xué)效果的提升起到積極的促進(jìn)作用。同時(shí)，也將為其他體育運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的教學(xué)改革與創(chuàng)新開辟新路徑、提供新經(jīng)驗(yàn)。[8]