VR技術(shù)應(yīng)用于籃球裁判教學(xué)的可行性研究

歐陽浩 華南師范大學(xué)

二十一世紀以來，籃球運動的普及和發(fā)展達到了一個新的高度，籃球技戰(zhàn)術(shù)的發(fā)展形形色色，競技水平得到顯著提升，這一系列的進步，也迫使籃球裁判規(guī)則需要不斷地的更新，對裁判員的要求也越來越高。然而，目前高校中裁判員的能力非常有限，沒有扎實的裁判知識和豐富的臨場實踐是很難往高層次發(fā)展的，而高等院校體育學(xué)院恰恰具有這方面的優(yōu)勢，為了進一步解決籃球裁判員的后備人才培養(yǎng)和管理。鑒于此，本文首先介紹VR技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容，提出如何將VR技術(shù)應(yīng)用于籃球裁判教學(xué)，構(gòu)建一套裁判教學(xué)的模擬系統(tǒng)，分析籃球裁判教學(xué)引入虛擬現(xiàn)實技術(shù)的必要性，深入探討VR技術(shù)在籃球裁判教學(xué)應(yīng)用的可行性，對推進籃球裁判教學(xué)以及其他裁判領(lǐng)域的教學(xué)有著至關(guān)重要的作用。

一、高?；@球裁判培養(yǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀

（一）籃球裁判培養(yǎng)的重視度不高

籃球裁判員作為籃球規(guī)則的管理者，執(zhí)裁水平能夠清晰的反映學(xué)生學(xué)習(xí)籃球裁判技能的質(zhì)量，它包括手勢、哨聲、基本走位、默記秒數(shù)和報號等，若球場上競爭激烈，對抗性強，優(yōu)秀的裁判員還應(yīng)具備敏銳的控場能力，裁判員的水平直接影響比賽的精彩程度和運動員的發(fā)揮水平。在高校中，大多數(shù)的學(xué)生參與執(zhí)裁的籃球比賽級別主要是校級比賽、業(yè)余比賽和地方舉辦的籃球聯(lián)賽，參加市級比賽和省級比賽的學(xué)生極少，其原因之一，由于高校里偏向籃球運動的培養(yǎng)，而疏忽了裁判技能的培養(yǎng)，導(dǎo)致優(yōu)秀裁判員的流失，滯緩了裁判技術(shù)的發(fā)展。

整理文獻發(fā)現(xiàn)，在培養(yǎng)籃球裁判員方面，較多高等院校體育專業(yè)的學(xué)生缺乏籃球裁判理論的相關(guān)培訓(xùn)，學(xué)校很少開展籃球裁判知識的培訓(xùn)，不能夠滿足學(xué)生的需求，導(dǎo)致裁判基礎(chǔ)理論薄弱，雖然有的教師會在籃球課堂中講授一些關(guān)于籃球裁判的知識，但大多數(shù)體育專業(yè)學(xué)生都是通過自主參加籃球協(xié)會才得以進行培訓(xùn)、學(xué)習(xí)。也就是說，學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)不重視普遍存在。較為欣慰的是，學(xué)生對籃球裁判學(xué)習(xí)的興趣沒有減少，能主動地去查閱籃球裁判的相關(guān)資料和請教籃球?qū)I(yè)的老師，這種現(xiàn)象是非常值得贊賞的。歸根到底，籃球裁判課程不充足，缺乏對裁判知識的相關(guān)討論和研究，很難從根本上提高學(xué)生的執(zhí)裁水平，從而很大程度上抑制了裁判技術(shù)的發(fā)展

（二）學(xué)生的執(zhí)裁機會少

執(zhí)裁是進一步鞏固裁判理論知識和比賽規(guī)則的重要方式，只有在實踐中積累經(jīng)驗，才能提高對比賽的閱讀和判斷能力，總結(jié)比賽的判罰尺度。從一個優(yōu)秀裁判員的發(fā)展歷程來看，沒有豐富的執(zhí)裁經(jīng)歷，很難成為一個德才兼?zhèn)涞膬?yōu)秀裁判員。

在物質(zhì)基礎(chǔ)方面，各個學(xué)校不定期會舉行籃球?qū)官悾咝ｉg的大學(xué)生籃球聯(lián)賽也不計其數(shù)，但是大部分的學(xué)生積累執(zhí)裁經(jīng)歷的邊界，都僅僅只是在校內(nèi)的一些籃球比賽，校內(nèi)比賽對學(xué)生執(zhí)裁水平要求不高，盡管提供了良好的環(huán)境基礎(chǔ)，沒有高質(zhì)量比賽經(jīng)歷的積累，很難提高裁判員業(yè)務(wù)水平和心理素質(zhì)，在高水平的比賽中，倘若受到外界條件的干擾，裁判員往往會出現(xiàn)錯誤判罰和漏判的現(xiàn)象，尤其是在決定比賽的關(guān)鍵時刻，使得裁判工作功虧一簣。

如今，高校里的裁判員數(shù)量遠遠不能滿足籃球運動的發(fā)展，擁有一級裁判證書的裁判員很少，各水平裁判員的比例低、英語水平和理論知識較差，這也側(cè)面反映了我國的籃球裁判呈金字塔形狀。

二、VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)

（一）VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)概述

虛擬技術(shù)簡稱VR技術(shù)，VR（Virtual Reality），是當前新型的融合信息、藝術(shù)、科學(xué)等多學(xué)科于一身的綜合性技術(shù)，虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一種能夠創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機仿真技術(shù)，它利用計算機生成一種交互式的三維動態(tài)視景，能夠?qū)崿F(xiàn)多媒體的三維立體交互，其實體行為的仿真系統(tǒng)能夠使用戶沉浸到該環(huán)境中。虛擬技術(shù)VR技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，如醫(yī)學(xué)、設(shè)計、娛樂教育等領(lǐng)域之中，鑒于此，將VR技術(shù)應(yīng)用于高校裁判領(lǐng)域的教學(xué)，利用仿真系統(tǒng)模擬球場、比賽，生成裁判培訓(xùn)和考核的交互系統(tǒng)，設(shè)備迅速接受學(xué)生發(fā)出的數(shù)據(jù)給出反饋，學(xué)生能夠使用計算機直接虛擬操作，大大的克服了教學(xué)中出現(xiàn)的物質(zhì)缺陷。

（二）VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)特點

VR技術(shù)具有交互性、沉浸性和等特點。交互性是指通過對模擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和環(huán)境得到反饋的自然程度，用戶可以借助一些傳感設(shè)備與模擬系統(tǒng)進行交互。例如：可以用觸感手套抓取模擬環(huán)境中虛擬的物體，此時感觸手套可以虛擬出物體的重量和反饋震動的感覺，不僅可以看到，還可以聽到、摸到，感到虛擬環(huán)境里物體的真實存在；沉浸性的特點，VR設(shè)備通過計算創(chuàng)建的三維虛擬環(huán)境，能把學(xué)生帶進特定的三維學(xué)習(xí)空間，給予學(xué)生以身臨其境之感。

傳統(tǒng)教學(xué)是不可逆的，VR技術(shù)和一般視頻課程的相同之處在于其可以重復(fù)演示，但VR技術(shù)的獨特優(yōu)勢是在于能給予使用者更多的反饋，讓使用者得到更加深入的體會。VR技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)是一種必然的趨勢，不僅有助于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、實施精細的動作教學(xué)，同時還可以自主選擇學(xué)習(xí)時間、學(xué)習(xí)地點、學(xué)習(xí)形式，學(xué)習(xí)動力更強、自主性也更高。

三、基于VR技術(shù)籃球裁判教學(xué)的交互程序設(shè)計理念

（一）虛擬場景，突破時間和空間的界限

傳統(tǒng)籃球裁判培訓(xùn)及考核通常都是以室外的形式，需要充足的場地和人員來準備比賽場景，難免會受到教學(xué)條件的限制，同時人為操作和比賽客觀量化不足等諸多因素，制約了籃球裁判培訓(xùn)的開展，而相比傳統(tǒng)的培訓(xùn)方式，VR技術(shù)更簡便、更智能。

利用3DS max根據(jù)裁判員的比例虛擬設(shè)計裁判員的模型和手勢動作，將真實比賽制作成的3D視頻轉(zhuǎn)化為VR影像，導(dǎo)入虛擬裁判員的角色和比賽影像。學(xué)生通過穿戴VR設(shè)備進入虛擬空間參與執(zhí)裁，VR能通過學(xué)生自身的朝向，模擬移動學(xué)生在比賽中的位置，讓學(xué)生可以在室內(nèi)就利用該系統(tǒng)直接進行執(zhí)裁，減少外界對學(xué)生的干擾。此外，影像可以反復(fù)使用，不需要每次培訓(xùn)和考核都準備真實的比賽場景。

基于VR技術(shù)的籃球裁判培訓(xùn)，不再是傳統(tǒng)的“你聽我講”的教學(xué)方式，學(xué)生在老師指導(dǎo)下，自行穿戴VR設(shè)備進行執(zhí)裁，能更多發(fā)揮學(xué)生的主體作用，發(fā)展學(xué)生的思維能力。更重要的是，VR設(shè)備模擬比賽場景的功能，不僅能大大減少場外的干擾，還能節(jié)約人力、物力等資源，打破空間的局限性。

（二）模塊分級，生成不同級別籃球比賽的VR影像

根據(jù)裁判的級別和比賽的激烈程度，生成不同級別裁判培訓(xùn)和考核標準的VR影像，可分為籃球三級裁判員、籃球二級裁判員、籃球一級裁判員、籃球國家級裁判員。學(xué)生通過選擇不同級別的籃球比賽進行執(zhí)裁，在執(zhí)裁過程中對判罰時機、犯規(guī)、為例、裁判手勢和裁判員場上的走位，生成特定的參數(shù)導(dǎo)入至VR設(shè)備中，VR數(shù)據(jù)庫對學(xué)生的判決與計算機預(yù)設(shè)的判決，輸出進行對比，得出結(jié)果，利用反饋功能對學(xué)生的錯誤判罰及時糾正，也可以選擇一整場比賽的模擬執(zhí)裁，最后對總的判罰結(jié)果進行分析，生成模擬考核成績，以此不斷加強裁判員的臨場能力和實操技能。

面對復(fù)雜激烈的比賽環(huán)境，裁判員會受到形式多樣的場外干擾，需要敏捷的反應(yīng)能力和平穩(wěn)的心理素質(zhì)，否則將無法做出正確的判罰。因此，裁判員想要全面系統(tǒng)地學(xué)習(xí)籃球競賽和裁判規(guī)則的效應(yīng)，必須通過臨場執(zhí)裁才得以實現(xiàn)，恰好該系統(tǒng)能根據(jù)學(xué)生的需要自主選擇執(zhí)裁的難度，不僅充分解決了因材施教的問題，還使每個裁判員都能夠揚長避短，得到全面的發(fā)展。

最后，籃球裁判考核的過程相對復(fù)雜，考核前需要積累大量有一定水平的執(zhí)裁次數(shù)，才具備報考裁判員的考試資格，而通過VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬不同級別的考核場景，針對各個裁判員級別的考核制定不同的考試難度，可以有效地提高考核的效率，規(guī)避作弊的風(fēng)險。

（三）判決模塊，交互功能的實現(xiàn)

交互性功能是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的靈魂，運用VR設(shè)備對判罰的標準手勢進行捕捉采集，建立裁判員手勢的動作模型，再通過“3D類行為”功能將裁判員的手勢與觸發(fā)器配合設(shè)置，學(xué)生通過穿戴VR設(shè)備在虛擬空間進行模擬執(zhí)裁，通過傳感設(shè)備對裁判員做出的手勢精確捕捉，再通過數(shù)據(jù)庫進行正誤對比處理，對裁判員做出的手勢與計算機預(yù)設(shè)的手勢對比，交互功能即時給出判決的正誤結(jié)果，對錯誤得判罰手勢給予指正，以此實現(xiàn)三維交互。

現(xiàn)如今，有的國家還把VR技術(shù)引入到高水平訓(xùn)練中，美國雪橇隊利用頭顯和STRIVR軟件，以最快的速度模擬高山競速的體驗，而滑雪形狀的平衡板提供了觸覺反饋。同理，通過VR技術(shù)，可以分析學(xué)生判罰過程中的所做出的手勢，以及犯規(guī)后對記錄臺的報號手勢，通過反饋功能了解自己動作不規(guī)范之處，以此在判決的過程中提升自己。

四、籃球裁判教學(xué)引入虛擬現(xiàn)實技術(shù)的必要性

（一）彌補物質(zhì)條件的不足

籃球裁判培訓(xùn)主要是在戶外進行，會遇到天氣和場地的限制，這也是影響裁判教學(xué)能否順利實施的重要因素，此時采用VR技術(shù)把籃球場地通過3DS max模擬三維空間呈現(xiàn)在虛擬設(shè)備中，學(xué)生通過穿戴VR設(shè)備開展學(xué)習(xí)以此來解決場地限制的問題，從而彌補物質(zhì)條件的不足。此外，在人員方面也可能出現(xiàn)不足。例如：一場比賽需要一個主裁判員和兩個副裁判員，而一次裁判培訓(xùn)課中有幾十個學(xué)生，一場比賽只有三名裁判員，以及協(xié)助裁判的記錄員、計時員等，一堂課的時間無法使每個學(xué)生都能得到充分地鍛煉，因此，借助VR技術(shù)模擬比賽場景，學(xué)生通過VR設(shè)備觀看比賽和模擬執(zhí)裁，VR的反饋功能又能對學(xué)生做出的判罰進行糾正和指導(dǎo)，學(xué)生在課后也可以反復(fù)進行模擬練習(xí)，促使學(xué)生對裁判技能的掌握。就如科技媒體專家蘇凱所說，“VR技術(shù)能擴展現(xiàn)實有限空間，通過虛擬空間帶給我們無限的可能，VR技術(shù)在教育中的應(yīng)用能夠提高學(xué)習(xí)效果和積極性?！?/p>

（二）跟蹤教學(xué)，自主優(yōu)化

隨著籃球比賽強度和觀賞性的不斷提高，比賽規(guī)則也日益完善，對裁判員能力的要求也越來越高。隨著5G網(wǎng)絡(luò)的大步發(fā)展和WI-FI6.0的完善，加上VR技術(shù)的開發(fā)性特征，VR可以實時記錄教師的教學(xué)過程和學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，有效地監(jiān)控教學(xué)行為，對教學(xué)過程、學(xué)習(xí)過程等數(shù)據(jù)進行分析，也可根據(jù)國家體育總局頒布的關(guān)于籃球裁判規(guī)則的新文件，實時更新裁判規(guī)則，這也給裁判員提供了更新裁判知識的途徑，裁判知識的 學(xué)習(xí)就會如虎添翼，學(xué)習(xí)效率也會大大提高。

然而，現(xiàn)階段關(guān)于籃球裁判教學(xué)以及其他教學(xué)領(lǐng)域引入VR技術(shù)并不多見，有關(guān)該方面的技術(shù)研發(fā)也相對較少，隨著VR技術(shù)與裁判教學(xué)的結(jié)合不斷提升和完善，就可以將其充分的運用在教學(xué)過程當中，VR技術(shù)在裁判教學(xué)領(lǐng)域以及其他教學(xué)領(lǐng)域的普及率也將會顯著上升。

（三）籃球裁判教學(xué)觀念的轉(zhuǎn)變

目前在高?；@球?qū)ｍ椪n中，主要是通過教師在課堂中的講解來培養(yǎng)學(xué)生的籃球裁判技能，從最初的課本教學(xué)，到ppt課件的呈現(xiàn)，再到視頻播放，一步步拉近了籃球裁判理論學(xué)習(xí)和實踐教學(xué)的距離。盡管高校擁有相對完善的教學(xué)場地，但這些仍然不能很好地解決學(xué)生親身體驗不足的問題，關(guān)于籃球裁判課程的設(shè)置仍需要不斷地發(fā)展和完善。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)和籃球裁判教學(xué)的結(jié)合，有助于促進籃球裁判教學(xué)內(nèi)容的多樣性和體系的標準化，便于學(xué)生更直觀地、多角度地觀察賽場中出現(xiàn)的違例、違規(guī)情況，精確地理解和掌握籃球裁判規(guī)則。此外，VR的相對獨立性又避免了外界因素的干擾，高度的沉浸感能讓學(xué)生快速地融入到學(xué)習(xí)中。場上的對抗性特征又可以有效地對球員受傷的風(fēng)險進行規(guī)避。

基于VR技術(shù)的籃球裁判模擬系統(tǒng)，打破了以往傳統(tǒng)籃球教學(xué)“理論+實踐”的局限，而且還有助于提升籃球裁判培訓(xùn)和考核的質(zhì)量，更重要的是開辟了VR技術(shù)應(yīng)用于籃球裁判教學(xué)領(lǐng)域的先河。

五、結(jié)語

總而言之，科技必然會在未來體育領(lǐng)域得到廣泛的普及，隨著科技水平的提高，會使得VR設(shè)備的功能越發(fā)完善，人們對于新事物的認知時間會慢慢縮短，認知廣度也會不斷地擴寬。基于VR技術(shù)的籃球裁判教學(xué)的模擬系統(tǒng)，不僅為籃球裁判的培訓(xùn)和考核提供了支持，還為我國其他裁判領(lǐng)域的學(xué)習(xí)開辟了道路，更是推動“VR+教學(xué)”的發(fā)展，讓虛擬現(xiàn)實課堂成為新型的教學(xué)課堂。

目前VR技術(shù)在體育領(lǐng)域上也沒有達到穩(wěn)定的階段，它需要強大的程序編寫、動畫設(shè)計的能力，制作成本較高，VR硬件和內(nèi)容研發(fā)等都還需要財力和人力的支持。值得欣慰的是，隨著VR技術(shù)被越來越多的領(lǐng)域廣泛運用到，其價格也會慢慢被大眾所接納，相信在不遠的將來，VR技術(shù)將會是裁判培訓(xùn)領(lǐng)域上不可以避免的趨向。