虛擬現(xiàn)實技術在體育教學的應用研究綜述

◇西北師范大學體育學院 何青云

隨著5G時代的到來，虛擬現(xiàn)實技術被各個領域廣泛所使用。在體育領域，虛擬現(xiàn)實已成為體育賽事轉播的的重要技術，但目前鮮有將其真正實踐于高校體育教學過程中。本文梳理我國關于虛擬現(xiàn)實技術對促進技術動作學習、體育教學可行性和體育教學新模式的研究文獻，發(fā)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實技術能有效促進體育知識學習、加強學生的認知和情感體驗、實現(xiàn)異地交互等，對個別學者的觀點也做出述評，并建議未來應加強定量研究，特別是在虛擬現(xiàn)實技術促進體育技術動作的學習方面。

1 前言

目前，VR已被廣泛運用于各個行業(yè)，體育領域也同樣在使用VR帶給人的體驗，特別在賽事轉播方面，VR技術的應用已逐漸成熟。在體育教學實踐方面，雖然現(xiàn)階段還是以多媒體技術較廣泛，虛擬技術還用的比較少[1]，但借助虛擬技術的體育教學相關研究并非鮮見，國內各高校都進行了相關的研究。

虛擬現(xiàn)實技術是可以拓寬體育教學手段的新方法，也給教學過程注入新的創(chuàng)造力和創(chuàng)新意識[2]。與此同時，虛擬現(xiàn)實技術運用于體育教學也存在一些問題值得關注，比如設施昂貴、佩戴不方便等[3]。基于此，梳理現(xiàn)有的研究成果，以期達到對虛擬現(xiàn)實技術在體育教學應用的深刻認識，同時也是為將來體育工作者的研究提供參考。充分認識它的優(yōu)缺點，有助為以后的體育教學創(chuàng)新奠定基礎，這對將來的體育課程教學改革有著重要意義。

2 研究結果

2.1 虛擬現(xiàn)實技術

虛擬現(xiàn)實（VirtualReality，簡稱VR）是應用計算機生成的一種模擬環(huán)境，通過各種傳感設備使用戶“投入”到環(huán)境中，實現(xiàn)用戶與環(huán)境進行自然交互的技術[4]。它也被稱作“靈境”技術，虛擬環(huán)境中所構造的物體是可以伴隨位置的變化而變化，用戶通過佩戴傳感設備使完全身臨其境的感覺。完整的VR系統(tǒng)環(huán)境主要包括實現(xiàn)構建交互的計算機設備、完成虛擬靈境的物體模型、圖像、聲音等的管理、實現(xiàn)互動的輸入和輸出設備、存儲虛擬環(huán)境中物體及信息的數(shù)據庫四個部分。VR并不是近幾年才出現(xiàn)新產品，它的第一代產品可追溯到二十世紀六十年代，當時人們并不重視[5]。隨著芯片、大數(shù)據等技術的發(fā)展成熟，在2014年Facebook收購了Oculus之后，市場資本開始傾向VR研發(fā)，VR技術也被大眾所熟知[6,9,12]。

2.2 應用虛擬現(xiàn)實技術對促進技術動作的研究

目前，國內有學者利用VR創(chuàng)設的運動場景情景作為心理干預的手段，研究了不同項目的運動員動作技術的表現(xiàn)。楊勇濤（2015）等人對虛擬環(huán)境中的知覺動作和心理訓練的研究表明，虛擬現(xiàn)實技術解決了傳統(tǒng)研究中的知覺和動作分離現(xiàn)象，同時也指出國外的研究結果表明運動員在虛擬環(huán)境中能夠準確做出手球、棒球、足球等所需要的攔截動作[7,9]。宋宇（2020）等人為了比較傳統(tǒng)心理技能訓練和正念訓練促進壓力運動表現(xiàn)的效果，利用VR模擬出賽場觀眾、對手等壓力情景，讓其參加射擊比賽游戲，再此過程中為了造成更大的比賽壓力，在進行游戲時通過指導語告知選手敗者將會在比賽后接受電擊[8]。

從概念上看，虛擬現(xiàn)實是與虛擬環(huán)境的交互中實現(xiàn)人的多種感知體驗或心理體驗，同時也是能激發(fā)學生的感官認知和思維模式[7]，所以通過模擬賽場時的比賽情景，將感知覺與動作結合起來的訓練或研究無疑是正向利用科技的正確選擇，但是基于現(xiàn)實技術具有沉浸感的特點，利用它來提高技術動作真的可靠嗎？筆者認為對初學者而言，采用虛擬現(xiàn)實技術教學一方面提高的興趣的同時，另一方面也可能導致技術動作變形，主要原因是它無法達到與現(xiàn)實完全相同的條件，而初學者動作容易受外界因素影響而變形，所以當佩戴一定設備時，對身體的控制能力可能會降低。因此，利用VR提高技術動作時，對于不同水平的學生和不同學習的階段選擇非常重要。將VR作為心理干預的一種手段，是一種新穎的方法，但也存在一定的問題，比如虛擬比賽的場景與真實的場景對運動員心理影響是否存在差異，差異大小如何，也即通過虛擬出的場景對運動員造成的心理壓力是否具有可行性。這在國內的研究是鮮見的。

2.3 虛擬現(xiàn)實技術應用于體育教學的可行性及操作的研究

將VR應用于體育教學，不僅對體育教學工作一種全新感受，而且是對教師和學生的情感體驗。它對促進師生的教與學的過程注入新的創(chuàng)造力和創(chuàng)新意識[2]。在可行性方面研究成果較多，但從學理層面分析和實證性研究較少，大部分學者基于辯證的思維提出自己的觀點。錢?。?017）認為在高校體育教學中應用VR可以避免體育活動意味的發(fā)生，比如擊劍和跆拳道等容易發(fā)生意外的項目、降低高難度的體育訓練傷害、彌補體育設施方面的不足、提高學生的積極性和創(chuàng)造力等[9-10]；這種觀點多少有點偏頗，首先從運動本身來說，損傷是一直客觀存在的，任何運動項目都存在損傷的風險，不能因為損傷風險高而舍棄它，更多關注點應該是如何在現(xiàn)實實踐中降低風險，而不是以虛擬的游戲帶給人的情感體驗，不能否認他對運動該項目的認知和理論學習有促進作用，比如李建榮等人（2014）也指出虛擬教育環(huán)境可以突破傳統(tǒng)教學的缺陷，直觀的破解教學的重難點，同時作者認為虛擬現(xiàn)實技術在教育中具有廣闊的應用前景，特別是在高職院校[11]。王忠孝（2010）等人也同樣認為VR可以有效提高教學質量[12]。但只考慮受傷的風險而參加虛擬的學習是對體育項目和體育精神的理解偏差；其次它的相對設備昂貴，并且需要佩戴一定的設備進行一系列操作才可進行，這就對技術動作的準確性把握難度加大，同時也對學校的各方面能力提出高要求。安沙沙（2017）等人對VR應用于高校的可行性分析中指出，從它本身來說，VR技術可以突破時空限制和應用前景廣闊，從教學角度，一是可以提高學生的興趣和教學效果；二是通過跟蹤數(shù)據實現(xiàn)有效監(jiān)控學習的行為[13]；這種觀點也更多的偏重情感的體驗，作者的觀點表明它對初學項目的認識以及監(jiān)控學習行為有積極作用，筆者也同意這一觀點。當然，VR作為現(xiàn)代科技的產物，用于分析體育動作技術和體驗休閑健身活動是可行的。王晶（2011）從傳統(tǒng)錄像與VR區(qū)別的角度認為，應用虛擬現(xiàn)實技術可以克服傳統(tǒng)錄像只能在一個角度進行觀察某一動作的弊端[14]。李杰（2018）通過實驗研究了虛擬現(xiàn)實技術下運動模式的不同對小學生能量消耗與心率變異性的差異，同時也探討VR游戲的強度，實驗結果表明現(xiàn)實拳擊游戲能量消耗較接近中等強度運動效果，對消耗熱量、運動健身與體適能方面由顯著效果。這也就說明利用VR可以達到健身的目的[15]。

針對不同的運動項目，許多學者也對VR的應用進行了相關的研究，涉及到的項目包括高爾夫、武術、帆船、足球、排球、籃球等[4,16-20]。但他們研究還是基于邏輯分析的層面，主要還是考慮的能降低成本、提高興趣、增加直觀認知等，而對具體的提高現(xiàn)實技術動作缺乏研究。其實，借助VR對某一項目的技戰(zhàn)術特征分析是一把利器，但它更多的還是影響的學生的認知，并不能完全代替現(xiàn)實訓練。另外，體育項目中許多是需要借助器械的，而VR設備并不能實現(xiàn)與現(xiàn)實器械完全一樣的感受，比如在重量、大小、尺寸等方面，這可能也是VR未來創(chuàng)新的點，因此就目前來看，在訓練技術動作時，VR更加適合初學者的徒手練習時使用。

對于操作層面的研究，部分學者對人們如何在體育中實現(xiàn)交互的技術進行了研究，王繼康、張枝等人（2015，2020）提出了將VR應用于體育教學的技術可以從“三維建模技術”“模型驅動技術”“聲合成技術”“跟蹤與視點感應技術”四個方面考慮[21-22]。陳冬梅（2020）指出“5G智慧體育教學”方案，整體構架由終端、網絡、云、平臺四部分構成，它的關鍵環(huán)節(jié)是VR視頻直播。主要流程包括視頻采集、傳輸處理、視頻播放三個階段[23]。蘇毅（2020）通過研究借助VR設計動作模擬系統(tǒng)時指出，基于VR設計出的體能訓練動作模擬系統(tǒng)比傳統(tǒng)動作模擬還原度好[24]。

2.4 通過虛擬現(xiàn)實技術探索體育教學模式的研究

構建新型體育教學模式是我國體育教學的發(fā)展新方向，目前，許多學者都對基于虛擬現(xiàn)實技術的體育教學模式的進行了探索。劉衡（2013）等人結合認知理論構建基于現(xiàn)實技術的新型體育教學模式，此模式是基于教師設定特殊場景，通過刺激學生感覺器官來提高綜合體育能力[3]。劉桂文（2014）利用三維建模技術、立體聲合成等技術纖細闡釋了構建體育教學模式的具體操作以及特殊處理辦法[25]。同樣這種模型更多的是提升體育知識的學習效率。

3 結語

隨著5G時代的到來，在體育教學中，VR技術具有很好的應用前景，會帶給人們一定的啟發(fā)和創(chuàng)設新的教學環(huán)境，VR技術的使用對體育知識的學習有著積極的作用，同時它也可以提高學生的興趣以及促進學生對體育認知，但目前的研究還不能涵蓋體育教學的所有方面，尤其缺乏虛擬現(xiàn)實技術應用于高校體育教學的定量研究。