VR技術(shù)輔助健美操教學(xué)的初探

楊靜

摘? 要：目前從小學(xué)到大學(xué)都普遍開展有健美操，不管是比賽，還是教學(xué)都得到學(xué)校重視，也深受廣大師生的喜歡。但通過網(wǎng)上查找相關(guān)文獻(xiàn)及實(shí)地調(diào)查，發(fā)現(xiàn)目前健美操的教學(xué)模式大多是傳統(tǒng)的講解示范法，但單一、固定的教學(xué)模式難以滿足現(xiàn)代化教學(xué)的需要，本文旨在通過理論分析、探討VR技術(shù)引入健美操教學(xué)，從而改變健美操傳統(tǒng)的教與學(xué)，對(duì)推動(dòng)健美操教學(xué)及改革具有重要作用和意義。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)? 健美操? 教學(xué)應(yīng)用

中圖分類號(hào)：G807? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2813（2019）02（b）-0121-03

1? 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本內(nèi)涵

Virtual Reality，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，簡(jiǎn)稱VR即使用者佩戴先進(jìn)眼鏡，手套等儀器，利用計(jì)算機(jī)創(chuàng)造的虛擬技術(shù)，可以感受運(yùn)動(dòng)、對(duì)話， 錯(cuò)覺上產(chǎn)生肌肉產(chǎn)生觸覺，VR主要工作原理是運(yùn)用一系列技術(shù)加工，使到達(dá)人們?cè)幸曈X輸入被阻斷，綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿生系統(tǒng)，結(jié)合計(jì)算機(jī)仿生系統(tǒng)的功能利用非真實(shí)的影像光線占據(jù)體驗(yàn)者全部視覺，使現(xiàn)實(shí)人體與虛擬影像得到交互，以產(chǎn)生虛擬環(huán)境從而達(dá)到欺騙大腦沉浸其中的效果。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，例如產(chǎn)品開發(fā)、醫(yī)療衛(wèi)生、公共服務(wù)、休閑娛樂、科學(xué)創(chuàng)造、教育培訓(xùn)等眾多領(lǐng)域，尤其是體育教育領(lǐng)域，由此可以預(yù)見到在不久的將來(lái)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)健美操教學(xué)方式的影響是十分巨大的，

1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的主要特征

VR的主要特征有存在感、多感知性、交互性、自主性4個(gè)特征，如表1所示。

1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于健美操健美操教學(xué)實(shí)踐教學(xué)的前景優(yōu)勢(shì)

VR技術(shù)結(jié)合計(jì)算機(jī)能虛擬成像、時(shí)空同步、邏輯處理、感觀表達(dá)，還能高性能處理、大容量?jī)?chǔ)存、高清圖像展示等。它利用多種手段，可以虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，讓一切都可以“真實(shí)”地看、摸、聽，具有很強(qiáng)的目的性，同時(shí)還有較高交互性讓技術(shù)動(dòng)作完美的呈現(xiàn)出來(lái)，打破在健美操教學(xué)過程中多用聲音、圖片、文字、影片等二維資料，實(shí)現(xiàn)慢速、各方位、各角度教學(xué)，最后是它能高效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)健美操興趣的優(yōu)勢(shì)。

1.2.1 目的性強(qiáng)

健美操教學(xué)中，許多示范面不能同時(shí)在同一個(gè)時(shí)間段展示，有些動(dòng)作學(xué)生無(wú)法捕捉，缺乏完整的認(rèn)識(shí)，VR可以利用沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合各種計(jì)算機(jī)設(shè)備根據(jù)收集的信息數(shù)據(jù)有針對(duì)性的建立相應(yīng)的模型，進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，創(chuàng)造出一個(gè)立體、全景、可交互、可三維的虛擬環(huán)境，讓學(xué)生體會(huì)健美操技術(shù)動(dòng)作，從而在教學(xué)過程中，讓教師根據(jù)教學(xué)和實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練的具體情況選擇內(nèi)容，確定順序，最大程度地提高學(xué)生學(xué)習(xí)健美操技術(shù)動(dòng)作、提高效率，以便充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。

1.2.2 交互性高

VR具有傳統(tǒng)多媒體無(wú)法比擬的優(yōu)越性，許大多數(shù)健美操教學(xué)關(guān)鍵技術(shù)的示范動(dòng)作在課上難以展現(xiàn)，比如一些健美操難度動(dòng)作文森俯臥撐、旋轉(zhuǎn)后劈、倒立配合等， VR可以在計(jì)算機(jī)上模擬演示，將動(dòng)作每個(gè)側(cè)面表現(xiàn)得淋漓盡致，讓師生間雙向的學(xué)習(xí)活動(dòng)具有完整性， 技術(shù)動(dòng)作概念表達(dá)更加形象生動(dòng)。

1.2.3 突破時(shí)空限制

VR利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，虛擬成像形成了一個(gè)完整的系統(tǒng)，彌補(bǔ)傳統(tǒng)健美操教學(xué)方式在連貫性、力度感、多角度等方面的缺陷，顯示技術(shù)優(yōu)越性，比如不同側(cè)面大踢腿、高空跳躍組合，各種快速旋轉(zhuǎn)技術(shù)的教學(xué)，教師在講解時(shí)一般需要多位學(xué)生協(xié)同配合才能完成，然而通過VR學(xué)生可以更直觀的感受，方便教學(xué)的同時(shí)減少了教學(xué)難度，突出教學(xué)重難點(diǎn)。

1.2.4 學(xué)生興趣高效性

VR可以改變傳統(tǒng)健美操教學(xué)方式，增添現(xiàn)代技術(shù)教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生體驗(yàn)不一樣的健美操教學(xué)課程模式，在教學(xué)中，教師只需在計(jì)算機(jī)控制端設(shè)置虛擬環(huán)境以及教學(xué)動(dòng)作，學(xué)生親身體驗(yàn)，感受動(dòng)作，在很到程度上提高教學(xué)效率，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)作，促進(jìn)有成就的教學(xué)方式，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

2? VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)輔助健美操教學(xué)應(yīng)用

健美操教學(xué)中運(yùn)用VR技術(shù)可以突破傳統(tǒng)教學(xué)的限制，有其無(wú)法比擬的優(yōu)越性。

2.1 制作教學(xué)課件

健美操教學(xué)中首先考慮課件的制作，課件制作要根據(jù)健美操教學(xué)內(nèi)容數(shù)據(jù)的收集情況，其次根據(jù)收集的數(shù)據(jù)構(gòu)建一個(gè)多方面的數(shù)據(jù)模型，為教學(xué)提供標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，最后結(jié)合數(shù)據(jù)參數(shù)與環(huán)境設(shè)計(jì)達(dá)到交互性效果。

首先，在于媒體素材收集。課件中素材的收集是所有工作之本，是十分重要的因素。它必須體現(xiàn)健美操教學(xué)的技術(shù)重難點(diǎn)，并且能夠簡(jiǎn)單明了的表達(dá)。除了采用一些文字和聲音的展現(xiàn)外，還需要運(yùn)動(dòng)員動(dòng)作的演示，運(yùn)用感知系統(tǒng)將各種需要的動(dòng)作加以數(shù)字化，建立模型，這樣就可以將一個(gè)學(xué)習(xí)的動(dòng)作真實(shí)的表現(xiàn)出來(lái)，比如收集一些健美操優(yōu)秀選手比賽視頻的基本動(dòng)作結(jié)構(gòu)解剖面、技術(shù)動(dòng)作快慢放等，在教學(xué)中就可以比較清晰簡(jiǎn)潔的對(duì)學(xué)生進(jìn)行基本動(dòng)作的講解，學(xué)生就能更明白該學(xué)什么，如何學(xué)和如何練，將收集的資料保存以便以后查找和使用。

其次，依靠技術(shù)模型構(gòu)建。VR是利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)構(gòu)建的虛擬場(chǎng)景模型，使用者與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)之間能夠建立起一種交互關(guān)系，VR可以靈活的 將二維，三維圖形，聲響音樂等多種效果融合在一起，在進(jìn)行構(gòu)建人體三維模型后與收集的健美操運(yùn)動(dòng)員數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比修改更正，使健美操學(xué)生實(shí)際技術(shù)水平與預(yù)期水平能夠得到一個(gè)平衡。

最后，達(dá)到交互性程序設(shè)計(jì)。VR即有輸入又有輸出，能夠進(jìn)行互動(dòng)反饋，使健美操技術(shù)動(dòng)作重現(xiàn)，虛擬環(huán)境中技術(shù)動(dòng)作可以真實(shí)的通過感覺器官反饋，加深對(duì)學(xué)習(xí)事物的概念認(rèn)識(shí)從而產(chǎn)生思考解決現(xiàn)實(shí)應(yīng)用難題，建立技術(shù)展示的虛擬模型，實(shí)現(xiàn)交互性功能。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有利于教師在健美操技術(shù)教學(xué)中控制教學(xué)的進(jìn)度，有利于學(xué)生重復(fù)學(xué)習(xí)、角度轉(zhuǎn)換、接受語(yǔ)言提示，甚至在學(xué)生模仿的過程中給與建議去糾正錯(cuò)誤。

2.2 虛擬技術(shù)健美操教學(xué)訓(xùn)練

與傳統(tǒng)健美操教學(xué)相比在健美操教學(xué)中利用VR不但可以創(chuàng)設(shè)虛擬教學(xué)環(huán)境，還能夠創(chuàng)建虛擬教學(xué)活動(dòng)，使學(xué)生在教學(xué)中真實(shí)體會(huì)到健美操技術(shù)動(dòng)作，比如單人托舉、雙人旋轉(zhuǎn)配合等，另外還可以進(jìn)行訓(xùn)練過程監(jiān)控，反饋學(xué)習(xí)及練習(xí)情況，創(chuàng)編技術(shù)動(dòng)作，促進(jìn)技術(shù)提高。

其一，在于創(chuàng)設(shè)訓(xùn)練活動(dòng)。教師可以根據(jù)教學(xué)自主安排創(chuàng)設(shè)訓(xùn)練活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)。通過VR創(chuàng)設(shè)各種訓(xùn)練活動(dòng)，在虛擬訓(xùn)練中，能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)健美操教學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)的缺陷，VR有利于解決許多標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)動(dòng)作無(wú)法為學(xué)生演示的困境，以及學(xué)生不能掌握標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)動(dòng)作，無(wú)法領(lǐng)會(huì)技術(shù)動(dòng)作要領(lǐng)的問題，學(xué)生通過視覺、觸覺、聲音等三維更能發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，教師以便適應(yīng)訓(xùn)練大綱，完成教學(xué)任務(wù)。

其二，在于監(jiān)控訓(xùn)練過程。VR能夠按照運(yùn)動(dòng)員信息的采集，進(jìn)行分析，從而建立虛擬現(xiàn)實(shí)模型，使虛擬健美操模擬體精確無(wú)誤的重現(xiàn)健美操運(yùn)動(dòng)的技術(shù)動(dòng)作，幫助健美操運(yùn)動(dòng)練習(xí)者熟練細(xì)化技術(shù)。根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況創(chuàng)設(shè)接近實(shí)戰(zhàn)的訓(xùn)練環(huán)境，在該情境里學(xué)生可以獲得更加逼真的技術(shù)動(dòng)作信息，從而增強(qiáng)表現(xiàn)能力。

其三，在于創(chuàng)編技術(shù)動(dòng)作。我國(guó)相關(guān)研究者通過建立人體運(yùn)動(dòng)模型，從頭部，頸部，肩部，胸部等36個(gè)獨(dú)立部件建立網(wǎng)點(diǎn)、網(wǎng)面，結(jié)合現(xiàn)代相關(guān)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠有效的構(gòu)造動(dòng)態(tài)分析圖，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以在健美操教學(xué)動(dòng)作創(chuàng)編中預(yù)設(shè)動(dòng)態(tài)模型，創(chuàng)造新動(dòng)作，并能結(jié)合實(shí)際情況演練動(dòng)作的可能性提高總體美感和整體效果，不僅滿足教師教學(xué)趣味性，還滿足學(xué)生學(xué)習(xí)健美操自主性，達(dá)到教學(xué)大綱的教學(xué)目標(biāo)。

2.3 虛擬健美操教學(xué)實(shí)戰(zhàn)

健美操實(shí)戰(zhàn)能夠卓有成效的提高運(yùn)動(dòng)員現(xiàn)有競(jìng)技技術(shù)，促使健美操練習(xí)者提高難度技巧熟練度，獲得較穩(wěn)定的技術(shù)能力，VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以根據(jù)實(shí)戰(zhàn)比賽數(shù)據(jù)分析，創(chuàng)設(shè)合適的比賽對(duì)手，模擬實(shí)戰(zhàn)比賽的情景，為參與者提供良好的預(yù)設(shè)應(yīng)對(duì)方案以獲取比賽勝利取得理想成績(jī)。

一方面可以創(chuàng)設(shè)合適的比賽對(duì)手。VR依據(jù)重大比賽中主要對(duì)手的比賽特點(diǎn)，創(chuàng)設(shè)虛擬的比賽對(duì)手。結(jié)合學(xué)生實(shí)際技術(shù)情況，根據(jù)教學(xué)安排，自主創(chuàng)設(shè)訓(xùn)練活動(dòng)，對(duì)健美操技術(shù)動(dòng)作進(jìn)行優(yōu)化，演練實(shí)戰(zhàn)比賽，讓學(xué)生適應(yīng)比賽對(duì)手，提高比賽適應(yīng)壓迫的能力。

另一方面能夠模擬實(shí)戰(zhàn)比賽情景。利用VR可以模擬出現(xiàn)場(chǎng)觀眾、賽場(chǎng)氣氛、比賽對(duì)象等。根據(jù)以往數(shù)據(jù)信息，參照具體的實(shí)戰(zhàn)環(huán)境，應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)讓學(xué)生體會(huì)到比賽的氛圍與緊張感，從而提高學(xué)生比賽過程中靈活應(yīng)對(duì)能力，對(duì)訓(xùn)練中出現(xiàn)的問題有較目的性的開展實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練。

2.4 實(shí)現(xiàn)健美操網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教學(xué)

利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，達(dá)到健美操教學(xué)微課教學(xué)的設(shè)想，各教師也能進(jìn)行交互性教學(xué)，進(jìn)一步改進(jìn)教學(xué)觀念和教學(xué)手段。

（1）利用微課教學(xué)。當(dāng)今太多高校都希望通過遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教學(xué)，從一個(gè)側(cè)面來(lái)講既可以擴(kuò)大知名度，又可以提高學(xué)校教學(xué)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程微課教學(xué)，不但將健美操教學(xué)由課堂而且還可以擴(kuò)展到課外的家庭，社區(qū)等任何信息都可以擴(kuò)展到的地方，提高體育教育社會(huì)化程度而且人們也可以根據(jù)自身，在不同時(shí)期的不同需要利用VR有目的、有計(jì)劃的進(jìn)行學(xué)習(xí)，動(dòng)作學(xué)習(xí)技能過程反復(fù)回放，使得運(yùn)動(dòng)教學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)突破時(shí)空限制。

（2）達(dá)到交互性學(xué)習(xí)。VR把文字圖像，影像聲音，動(dòng)畫和其他多媒體教學(xué)軟件的先進(jìn)技術(shù)有機(jī)融合在一起，可以模擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，有效的促進(jìn)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的獲取以及長(zhǎng)期記憶，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)效果優(yōu)于單一的多媒體教學(xué)方式，有的教學(xué)過程師生無(wú)需見面就可以進(jìn)行實(shí)踐，同時(shí)學(xué)生可以將技術(shù)動(dòng)作進(jìn)行分解，結(jié)合多個(gè)立體面和多個(gè)動(dòng)作環(huán)節(jié)慢放，體會(huì)動(dòng)作在不同瞬間的畫面，彌補(bǔ)自身視覺與動(dòng)作時(shí)間誤差，讓技術(shù)動(dòng)作的姿態(tài)，行走路線，運(yùn)動(dòng)的幅度，運(yùn)動(dòng)的速度及方向等顯示出來(lái)。

2.5 開展健美操學(xué)術(shù)交流

目前健美操學(xué)術(shù)都是在同一個(gè)時(shí)間和地點(diǎn)進(jìn)行交流，不但耗費(fèi)人力物力，同時(shí)使交流的對(duì)象容量有限，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以在減少成本的條件下實(shí)現(xiàn)健美操教學(xué)研究成果資源共享，而搭建的健美操理論平臺(tái)也可以實(shí)現(xiàn)專家、教師、學(xué)生間的互動(dòng)應(yīng)用成果資源共享。由于VR不受時(shí)間空間的限制，健美操教學(xué)實(shí)踐知識(shí)共享變得更加容易與及時(shí)，突破傳統(tǒng)健美操學(xué)術(shù)交流范圍限制，無(wú)論是專業(yè)人員還是感興趣的其他人都可以用自己的視角分享自己關(guān)于健美操教學(xué)的觀點(diǎn)，在一定程度上促進(jìn)健美操教學(xué)課程的傳播，實(shí)現(xiàn)健美操教學(xué)研究成果資源共享，在一定基礎(chǔ)上為健美操理論和實(shí)踐的完善奠定基礎(chǔ)。

建立健美操教學(xué)理論平臺(tái)。書面文字、靜態(tài)圖畫、動(dòng)態(tài)聲光影等結(jié)合多種現(xiàn)代多媒體教學(xué)軟件，模擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境， 建立理論模型，甚至師生無(wú)需見面就可以進(jìn)行教學(xué)，計(jì)算機(jī)將VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和理論數(shù)據(jù)相結(jié)合，對(duì)健美操經(jīng)典的技術(shù)動(dòng)作經(jīng)進(jìn)行整理，為健美操教學(xué)理論平臺(tái)的搭建提供良好的資料處理來(lái)源，有利于所有健美操愛好者都進(jìn)行學(xué)習(xí)和研究，更深一步促進(jìn)健美操理論深化。

3? 結(jié)語(yǔ)

VR運(yùn)用一系列技術(shù)手段，通過阻斷人們視覺輸入系統(tǒng)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿生系統(tǒng)用虛擬影像光線占據(jù)全部視覺，達(dá)到“欺騙”大腦效果。創(chuàng)興的新時(shí)代，VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)擁有目的性強(qiáng)，交互性高，突破時(shí)空限制的突出的優(yōu)勢(shì)，為新時(shí)代教育工作者運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合健美操教學(xué)實(shí)踐的需要提供了依據(jù)。同時(shí)VR在運(yùn)用過程中可以制作課件、進(jìn)行訓(xùn)練、訓(xùn)練實(shí)戰(zhàn)以及網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教學(xué)和健美操學(xué)術(shù)交流等利用環(huán)境虛擬真實(shí)性，不但可以提高技術(shù)動(dòng)作的感知能力，還能在訓(xùn)練與教學(xué)中促進(jìn)動(dòng)作表現(xiàn)力的充分展現(xiàn)。在健美操教學(xué)過程中要注意提高學(xué)生學(xué)習(xí)現(xiàn)代技術(shù)的能力，教師要合理利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

根據(jù)現(xiàn)有情況具體問題具體分析。

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