基于三維動畫技術的中職武術教學探析

【摘 要】本文闡述中職武術教學中三維動畫技術在增強武術示范教學的視覺呈現(xiàn)感、降低武術練習中運動損傷發(fā)生率上的優(yōu)勢，論述基于三維動畫技術的中職武術教學方案以及基于“3DMAX+VRP”技術的武術教學案例，提出加強教師三維動畫教學素養(yǎng)培養(yǎng)、建設三維動畫教學軟硬件設施體系、構(gòu)建立體的教學考評方案等教學保障措施。

【關鍵詞】三維動畫技術 中職 武術教學 3DMAX? VRP

【中圖分類號】G? 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2020）05B-0166-03

如何提升中職武術課的視覺呈現(xiàn)效果，最大化激發(fā)中職學生對武術運動練習的興趣，一直以來都是中職武術教學改革面臨的重要問題。長久以來，在中職武術套路教學和訓練中，大部分教師主要采用錄像播放、課件展示等二維視覺傳達手段組織教學，這些常規(guī)的教學方法對于學習能力和基礎較差的中職學生來說，難以持續(xù)地起到激發(fā)他們武術練習主動性的作用。隨著計算機技術的發(fā)展，將三維動畫技術引入中職武術教學的理念逐漸被提出。筆者認為，三維動畫技術十分多元，能夠起到對武術套路虛擬三維仿真、視覺傳達呈現(xiàn)和動作套路有效分解演示等作用，能夠作為中職武術課教學的有益輔助。

一、中職武術教學中三維動畫技術的應用優(yōu)勢

（一）增強武術示范教學的視覺呈現(xiàn)感

運用三維動畫技術能夠較好地建立武術套路訓練的動作模型，并能夠建立起動作模型與練習者動作之間的軌跡練習，從三維成像的角度量化地描述練習者在三維空間中的武術動作軌跡，實現(xiàn)從實際套路到虛擬三維的匹配，有利于增強武術示范教學的視覺呈現(xiàn)感。張勝利研究了應用 3DMAX 軟件制作武術示范教學模式，讓模型做出與練習者一樣的動作，最終生成武術套路三維動畫序列的方法，該方法應用于中職武術教學后能夠有效地提升中職學生觀賞武術套路示范的興趣。付成林用VR技術建立了武術套路的空間三維坐標（X、Y、Z），能夠通過在虛擬環(huán)境下捕捉練習者的武術動作生成對應的空間三維動畫軌跡，大大提升武術教學示范的效果。上述研究成果都證實了三維動畫技術在增強武術示范教學視覺呈現(xiàn)感上的作用。

（二）降低武術練習中運動損傷發(fā)生率

中職學生處在生長發(fā)育的關鍵時期，倘若由于武術練習中的不規(guī)范動作導致運動損傷，會對他們的健康成長帶來負面影響。然而，長久以來針對中職學生武術練習的防范運動損傷策略并不多，因此，中職學生武術練習的運動損傷發(fā)生率相對較高。自明等人對黑龍江省內(nèi) 30 所中職院校的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，2016—2018 年，受訪院校學生參與武術練習的運動損傷發(fā)生率呈年均 5% 的增長態(tài)勢。以三維動畫技術創(chuàng)設武術套路教學情境或平臺，能夠?qū)⑿w腿、豎叉等難度系數(shù)較高的武術練習動作做成三維動畫，并借助虛擬現(xiàn)實仿真技術呈現(xiàn)給中職學生，讓學生在觀看高難度武術套路動作細節(jié)的基礎上更好地進行演練，達到提前預見和清晰解讀的教學作用。通過反復觀看三維動畫的武術套路模擬示范，學生能夠準確地掌握動作的練習規(guī)范，有利于降低實際訓練中的運動損傷發(fā)生率。

二、基于三維動畫技術的中職武術教學方案及案例

（一）教學方案

張懷雨等人認為，在“互聯(lián)網(wǎng)+”時代，應基于互聯(lián)網(wǎng)教育平臺這個大的載體實踐“三維動畫+武術”課程教學，將互聯(lián)網(wǎng)教育平臺與三維動畫技術有機結(jié)合起來，為中職學生打造“線上+線下”“多階段體驗式”武術學習體驗。有鑒于此，筆者構(gòu)建了基于三維動畫技術的中職武術教學方案。教學方案中，將教學過程分為課前、課中和課后三個階段，并基于“移動教學平臺+平板電腦+校內(nèi)移動網(wǎng)”構(gòu)成的信息網(wǎng)絡化載體開展相應教學，如圖 1 所示。

1.課前。教師依托移動教學平臺上傳有關武術練習的預習資源，資源內(nèi)容以三維動畫仿真視頻為主，結(jié)合文字、課件等多樣素材，并利用移動教學平臺上的“學習任務單”功能向教學班學生發(fā)送學習任務通知，引導學生在線觀看武術練習三維動畫視頻，在腦海中建立起學習武術套路的表象。學生在這個過程中遇到問題，可在線與教師進行交流探討。

2.課中。師生以平板電腦為載體，在校園移動互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下對課前預習的武術套路動作進行反復回顧，在此基礎上教師在 VR、AR 等三維虛擬仿真情境下完成武術套路動作的演示，教師的演示武術套路動作軌跡可被 VR、AR 等三維軟件記錄下來，并生成軌跡模型，方便學生練習時反復觀看，細細品味。之后，學生結(jié)合教師演示的三維動作軌跡和移動教學平臺上的三維武術動作仿真視頻兩類資源進行自主練習，練習過程中同樣可借助 VR、AR 等三維軟件生成個體練習的軌跡模型。

3.課后。教師仍以移動教學平臺為載體布置關于武術套路練習的在線作業(yè)，引導學生在線完成作業(yè)。此外，教師將學生課內(nèi)練習武術動作的三維軌跡模型發(fā)送至平臺，引導學生觀看自己的三維練習軌跡，更好地發(fā)現(xiàn)練習中存在的問題，并通過課后反復練習不斷消除問題，掌握過硬的武術套路技能。

（二）基于“3DMAX+VRP”技術的武術教學案例

筆者基于“3DMAX+VRP”技術創(chuàng)設中職武術課程三維動畫虛擬現(xiàn)實教學系統(tǒng)，并將設計完成的武術三維動畫教學資源上傳至超星慕課平臺，構(gòu)建一體化的武術移動教學平臺，對學生開展“線上+線下”及“多階段體驗式”武術教學。

1.課前。教師借助 3DMAX 軟件和 VRP 三維互動平臺創(chuàng)設武術三維動畫技術教學展示資源，具體的方法為：首先，運用 MAYA 創(chuàng)設武術運動員身體模型，并導出為 3DS 文件，導入3DMAX 軟件中，對人物模型的骨骼關節(jié)進行運動幀設置，以使模型運動能夠與真人武術練習有機吻合。其次，將 3DMAX 中制作好的三維人體模型導入至 VRP，并進行模型轉(zhuǎn)化、觸發(fā)器編輯等交互設置，實現(xiàn)武術套路練習與三維人物模型動畫的匹配和有效互動。最后，按照不同的武術套路動作，如五步拳、螳螂拳等，制作三維人物模型練習動畫教學資源并上傳至超星慕課平臺，構(gòu)建完整的教學資源庫。學生可在課前登錄超星慕課平臺，自主觀看三維化的武術套路動作。

與傳統(tǒng)的二維教學視頻相比，三維動畫技術制作的武術套路演示動作資源更直觀、立體，觀賞性更好，且能夠反復觀看。而從細節(jié)上品讀練習精髓，能夠更為有效地抓住中職學生的學習興趣點。此外，借助超星慕課平臺上的“留言”“公告欄”“聊天工具”等媒介，學生可以就不懂的武術套路問題及時與教師進行溝通，解決疑難問題，初步建構(gòu)起動作練習的表象。

2.課中。課中階段以“現(xiàn)場練習+三維仿真+三維動態(tài)捕捉”為教學過程。首先，教師利用多媒體網(wǎng)絡播放設備再次為學生展示超星平臺上的三維武術練習動畫，并接受學生的提問，最大限度幫助學生掃清動作練習的理論和實踐障礙。其次，教師運用訓練場的三維捕捉設備為學生展示武術套路。三維捕捉設備是一個“三維感光+動態(tài)鏡頭捕捉”的儀器，教師練習前將三維感光標簽貼在身體上，這些標簽具有感光特性，能夠被現(xiàn)場設置的多方位攝像頭采集到光信號，練習者的武術套路動作能夠通過三維感光標簽產(chǎn)生光信號，這些能夠反映武術套路動作的光信號被現(xiàn)場的攝像頭采集后，進過計算機中的 VR 軟件進行處理，生成武術動作三維空間坐標的相關動作數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)經(jīng)過二次識別，能夠在 VR 軟件上生成對應的人物動作三維模型，從而讓教師的武術動作練習逼真地還原在電腦上，產(chǎn)生一一映射式的三維動畫效果。之后，學生結(jié)合教師演示的三維動作軌跡和移動教學平臺上的三維武術動作仿真視頻兩類資源進行自主練習，練習過程中同樣可借助 VR、AR 等三維軟件生成個體練習的軌跡模型。

3.課后。一方面，教師在超星慕課平臺上發(fā)布與課中武術練習有關的文字性作業(yè)，要求學生按時登錄平臺完成作業(yè)，以達到幫助學生夯實武術理論知識的目的。另一方面，教師將學生課內(nèi)練習武術動作的三維軌跡模型發(fā)送至平臺，引導學生觀看自己的三維練習軌跡，查找自身練習中存在的問題，并結(jié)合問題反復練習，提高學生武術學習效率。

三、基于三維動畫技術的中職武術教學保障措施

（一）加強教師三維動畫教學素養(yǎng)培養(yǎng)

傳統(tǒng)的中職武術教學僅要求教師具備武術教學技能及常規(guī)的多媒體授課技能，但從長遠來說，若教師僅具備上述技能，難以持續(xù)有效地激勵中職學生學習武術的積極性。以三維動畫技術創(chuàng)設中職武術教學情境，通過三維動畫、虛擬仿真和動態(tài)捕捉等手段創(chuàng)設全新的武術課堂，能夠更好地調(diào)動學生學習武術的積極性，但對武術教師教學能力卻提出了更高的要求。要上好一堂基于三維動畫技術的武術課，教師除具備傳統(tǒng)的武術教學素養(yǎng)外，還需要掌握三維動畫技術的相關理論和實踐操作技能，如 VR 技術、3DMAX 技術、動態(tài)捕捉技術、MOOC 教學技能等。這就需要中職學校加強對教師相關技能的培訓，讓武術教師具備上三維動畫武術課的教學素養(yǎng)，這是確保課程教學效果的首要保障措施。

（二）建設三維動畫教學軟硬件設施體系

基于三維動畫技術的中職武術教學的有效實施，需要建設相應的軟硬件設施體系。具體來說，硬件方面包括武術套路光學捕捉設備、武術動作三維虛擬仿真設備、武術動作三維實訓練習室等，軟件方面包含三維虛擬仿真軟件、慕課教學平臺、武術動作三維動畫教學資源等。上述軟硬件教學設施的建設不僅需要投入一定的人力、物力和財力，還需要有充足的開發(fā)、應用、維護和完善周期。中職學校應結(jié)合自身實際情況出臺相適應的三維動畫教學軟硬件設施建設方案，在建設完成后，針對實際應用中發(fā)現(xiàn)的問題不斷進行完善，形成校本化的三維動畫武術教學設施體系，為武術教學提供堅實的軟硬件外部保障。

（三）構(gòu)建立體的教學考評方案

為確?；谌S動畫技術的中職武術教學效果，需要制訂并實施一套相匹配的教學考評方案?；谌S動畫技術的武術教學與傳統(tǒng)的武術教學過程大為不同，因此在考核上也需要更為全面和立體。一方面，中職學校應對武術教師的教學技能進行考評，包括教師運用三維動畫技術進行武術教學的好評率、教師三維動畫技術的應用能力等;另一方面，還應對學生在三維動畫環(huán)境下學習武術的技能進行全面考評，如學生登錄移動在線平臺學習的頻度和質(zhì)量、學生實際動作與標準三維虛擬模型動作之間的吻合度等。

三維動畫技術的發(fā)展為中職武術教學的創(chuàng)新帶來了契機，全面地引入三維動畫技術構(gòu)建武術教學體系成為中職武術課教改的新方向。為使武術教學與時俱進，各中職學校應加大三維動畫教學設施的投入，加強對武術教師的培養(yǎng)，為武術教學的三維化改革鋪平道路。

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【基金項目】2018年度廣西職業(yè)教育教學改革研究一般項目“視覺傳達在中職學校體育課武術教學運用與探索”（GXZZJG2018B135）。

【作者簡介】植玉香（1983— ），女，漢族，籍貫廣西貴港，講師，現(xiàn)就職于貴港市職業(yè)教育中心，研究方向為中職教育體育教學管理。

（責編 王悅之）