運(yùn)動(dòng)員時(shí)間知覺虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

李 雪， 王小春， 張 斌， 楊 揚(yáng)， 沈高飛

（上海體育大學(xué)a.教務(wù)處；b.心理學(xué)院，上海 200438）

0 引言

知覺是客觀事物直接作用于感官而在頭腦中產(chǎn)生對(duì)事物的整體認(rèn)知［1-3］。知覺作為一種活動(dòng)、過程，包含了互相聯(lián)系的幾種作用：覺察、分辨和確認(rèn)［4］。知覺是在感覺的基礎(chǔ)上發(fā)生的，并且總是和客體意義相聯(lián)系。根據(jù)人腦所認(rèn)識(shí)的事物特性，知覺可以分為空間知覺、時(shí)間知覺和運(yùn)動(dòng)知覺，時(shí)間知覺是對(duì)時(shí)間長短、快慢、節(jié)奏和先后順序關(guān)系的反應(yīng)，它揭示了事物運(yùn)動(dòng)和變化的延續(xù)性和順序性［5-8］。運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)過程中，所涉及的認(rèn)知過程一般包括知覺、記憶、思維與決策等，知覺是后續(xù)認(rèn)知過程的前提和基礎(chǔ)。在體育活動(dòng)中，事物在知覺的變化較日常生活更加迅速，要求運(yùn)動(dòng)員不斷和及時(shí)對(duì)沒有固定模式的變化作出精準(zhǔn)的判斷和決策，同時(shí)以各種運(yùn)動(dòng)行為對(duì)此作出反應(yīng)。其中，時(shí)間知覺尤為重要，也是制約運(yùn)動(dòng)員競技比賽成績的重要因素之一［9-10］。在時(shí)間知覺領(lǐng)域內(nèi)受到一致公認(rèn)的研究范式有預(yù)期式和回溯式2 種［11］，時(shí)間知覺的預(yù)期式研究范式對(duì)運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域的研究具有重要的借鑒作用，因?yàn)樵诙鄶?shù)運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目中都涉及對(duì)時(shí)間的準(zhǔn)確預(yù)期［12］。目前有關(guān)運(yùn)動(dòng)員時(shí)間知覺的訓(xùn)練受到時(shí)間、人力、物力、環(huán)境等方面的制約。①運(yùn)動(dòng)員時(shí)間知覺的訓(xùn)練是個(gè)長期過程，一學(xué)期的課程無法完全監(jiān)控成效；②線下硬件設(shè)備側(cè)重單次訓(xùn)練，后臺(tái)數(shù)據(jù)無法第一時(shí)間反饋并有效比對(duì)訓(xùn)練前后及多次訓(xùn)練累積成效，而虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)芗皶r(shí)反饋操作數(shù)據(jù)并形成前后對(duì)比；③虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以脫離空間時(shí)間的束縛，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的自由切換。因此，以運(yùn)動(dòng)員時(shí)間知覺研究為切入點(diǎn)，基于虛擬仿真技術(shù)構(gòu)建實(shí)驗(yàn)環(huán)境，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)提升運(yùn)動(dòng)員時(shí)間知覺理論知識(shí)與實(shí)踐能力的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)。

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則和教學(xué)內(nèi)容

1.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則為：以運(yùn)動(dòng)員時(shí)間知覺的影響因素和技能提升這一研究課題為主線，以心理學(xué)和體育學(xué)的教學(xué)需求、專業(yè)理論知識(shí)、知覺虛擬測(cè)評(píng)為目標(biāo)，使教學(xué)過程中的三維空間相關(guān)的測(cè)驗(yàn)成為可能，而且虛擬仿真技術(shù)對(duì)于現(xiàn)實(shí)的高度模擬保證了結(jié)果的可靠（見圖1）?；诙嘁蛩貐?shù)設(shè)計(jì)、復(fù)制法及評(píng)估法等時(shí)間知覺測(cè)評(píng)方法，圍繞運(yùn)動(dòng)員時(shí)間知覺的測(cè)評(píng)和訓(xùn)練，設(shè)計(jì)乒乓球、網(wǎng)球、羽毛球3 種虛擬場景，引導(dǎo)學(xué)生完成基于反應(yīng)時(shí)測(cè)量的心理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)核心內(nèi)容，通過虛擬仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)與時(shí)間知覺密切相關(guān)教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生完成理論學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)分析、實(shí)驗(yàn)報(bào)告全流程。虛擬仿真技術(shù)結(jié)合計(jì)算機(jī)，可以支持學(xué)生或運(yùn)動(dòng)員測(cè)評(píng)結(jié)果的數(shù)據(jù)獲取，同時(shí)進(jìn)行多人的測(cè)評(píng)，實(shí)現(xiàn)從時(shí)間知覺理解到應(yīng)用的全方位實(shí)踐。

圖1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容

運(yùn)動(dòng)員時(shí)間知覺虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容見圖2，包括實(shí)驗(yàn)簡介、實(shí)驗(yàn)?zāi)M、思考題、拓展學(xué)習(xí)4 部分。

圖2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

（1）實(shí)驗(yàn)簡介。實(shí)驗(yàn)簡介主要以文字、圖片、表格等形式向?qū)W生展示實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、儀器設(shè)備、數(shù)據(jù)分析、參考文獻(xiàn)等內(nèi)容。學(xué)生通過這部分可以了解本實(shí)驗(yàn)所涵蓋的知識(shí)點(diǎn)，學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)中使用的知覺測(cè)評(píng)及反應(yīng)時(shí)測(cè)量的計(jì)算方法等。

（2）實(shí)驗(yàn)?zāi)M。實(shí)驗(yàn)?zāi)M部分是本虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的核心。在體現(xiàn)“能實(shí)不虛”的原則下，將虛擬的知覺交互訓(xùn)練與現(xiàn)實(shí)的時(shí)間知覺預(yù)判理論相結(jié)合，設(shè)計(jì)了一組通關(guān)類實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，包括學(xué)習(xí)模式、一般模式、運(yùn)動(dòng)模式、競技模式和考核模式。

學(xué)習(xí)模式中，訓(xùn)練者可以清晰地閱讀時(shí)間知覺的定義與影響因素介紹，形成對(duì)概念的整體認(rèn)識(shí)；一般模式中，通過兩種基本的測(cè)量方法，結(jié)合視覺、聽覺刺激觀察學(xué)生復(fù)制和評(píng)估時(shí)間長度的能力；運(yùn)動(dòng)模式中，通過三維模型和動(dòng)畫效果展示羽毛球、網(wǎng)球、乒乓球發(fā)球的畫面，選擇進(jìn)入不同的運(yùn)動(dòng)場景后，面對(duì)慢速、中速和快速的發(fā)球，移動(dòng)和點(diǎn)擊角色人物完成擊球動(dòng)作；競技模式中，學(xué)生選擇相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)場景，完成與虛擬對(duì)手的模擬對(duì)戰(zhàn)；考核模式中，通過概念性問題的回答和開放性話題討論深化訓(xùn)練者對(duì)于時(shí)間知覺的理解與應(yīng)用，完成對(duì)學(xué)習(xí)效果的測(cè)試。

（3）思考題。針對(duì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)涉及的知識(shí)點(diǎn)、虛擬場景設(shè)計(jì)要素、實(shí)驗(yàn)操作注意事項(xiàng)等設(shè)置了思考題，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行思考。

（4）拓展學(xué)習(xí)。實(shí)驗(yàn)拓展學(xué)習(xí)部分提供了與時(shí)間知覺相關(guān)的拓展學(xué)習(xí)資料，包括視頻、圖片、文檔等，旨在進(jìn)一步延伸虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容，啟發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行反思并能自主設(shè)計(jì)與時(shí)間知覺相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生的數(shù)據(jù)分析和科研創(chuàng)新能力。

2 系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)與功能

以運(yùn)動(dòng)員時(shí)間知覺的理論學(xué)習(xí)和技能提升這一研究課題為主線，以基礎(chǔ)時(shí)間知覺理論的學(xué)習(xí)、一般時(shí)間知覺的評(píng)定訓(xùn)練、模擬運(yùn)動(dòng)場景時(shí)間知覺訓(xùn)練、模擬比賽情境時(shí)間知覺訓(xùn)練、時(shí)間知覺的考核評(píng)定從簡單到復(fù)雜，從低階到高階的實(shí)驗(yàn)流程為線索開展系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)。學(xué)習(xí)步驟：學(xué)習(xí)模式-一般模式-運(yùn)動(dòng)模式-競技模式-考核模式；解鎖方式：學(xué)習(xí)模式知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)完畢解鎖一般模式，一般模式所有測(cè)評(píng)完成解鎖運(yùn)動(dòng)模式，運(yùn)動(dòng)模式完整體驗(yàn)兩個(gè)場景解鎖競技模式；競技模式完整體驗(yàn)兩個(gè)場景解鎖考核模式（見圖3）。

圖3 解鎖式系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

2.1 學(xué)習(xí)模式

該模塊包括時(shí)間知覺的定義和影響因素2 個(gè)子模塊，幫助學(xué)生形成時(shí)間知覺的概念、特點(diǎn)和影響因素的整體認(rèn)知。

（1）定義子模塊介紹時(shí)間知覺的概念。時(shí)間知覺是對(duì)時(shí)間長短、快慢、節(jié)奏和先后次序關(guān)系的反映，解釋了客觀事物運(yùn)動(dòng)和變化的延續(xù)性和順序性。時(shí)間知覺既來自外部，也來自內(nèi)部的計(jì)時(shí)工具。對(duì)運(yùn)動(dòng)員來講，時(shí)間知覺即對(duì)某一事件延續(xù)時(shí)間長短的感知是運(yùn)動(dòng)員時(shí)間知覺的關(guān)鍵。

（2）影響因素子模塊介紹時(shí)間知覺受情緒、感知覺通道的影響情況。情緒對(duì)時(shí)間知覺的影響隨觀看時(shí)距長短變化而變化，在2 s以內(nèi)的短時(shí)距下，情緒通過喚醒機(jī)制影響知覺；在2 s以上的長時(shí)距下，則通過注意機(jī)制影響知覺［13-14］。感知覺因素對(duì)知覺的影響包括視覺、觸覺、聽覺來評(píng)估時(shí)間，其中聽覺估計(jì)的準(zhǔn)確性最高、視覺最低、觸覺居中［15-16］。本實(shí)驗(yàn)嘗試探索在不同時(shí)距呈現(xiàn)時(shí)間、視聽多因素刺激情況下評(píng)估運(yùn)動(dòng)員時(shí)間知覺的掌握情況。

2.2 一般模式

該模式通過模擬時(shí)間知覺實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生分別用復(fù)制法和評(píng)估法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，結(jié)合視覺、聽覺、視聽刺激觀察并記錄實(shí)時(shí)反饋、評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績。

（1）復(fù)制法包括視覺、聽覺、視聽覺3 種刺激。進(jìn)入復(fù)制法-視覺刺激，系統(tǒng)將呈現(xiàn)一定時(shí)長的圖片（見圖4），學(xué)生在反應(yīng)頁面通過按鍵復(fù)制這段時(shí)長；進(jìn)入復(fù)制法-聽覺刺激，系統(tǒng)將呈現(xiàn)一定時(shí)長的聲音，學(xué)生在反應(yīng)頁面通過按鍵復(fù)制這段時(shí)長；進(jìn)入復(fù)制法-視聽刺激，系統(tǒng)將同時(shí)呈現(xiàn)一定時(shí)長的聲音和圖片，學(xué)生在反應(yīng)頁面通過按鍵復(fù)制這段時(shí)長。每種刺激測(cè)量3次，系統(tǒng)自動(dòng)反饋每種刺激的時(shí)距誤差并判定綜合表現(xiàn)。

圖4 復(fù)制法-視覺刺激呈現(xiàn)頁面

（2）評(píng)估法與復(fù)制法類似，呈現(xiàn)視覺、聽覺、視聽覺3 種刺激，與復(fù)制法不同的是評(píng)估法要求學(xué)生評(píng)估持續(xù)的時(shí)間長度并輸入數(shù)值，評(píng)估的時(shí)間與實(shí)際刺激持續(xù)的時(shí)越接間近，時(shí)間知覺越準(zhǔn)確。評(píng)估法中每種刺激測(cè)量3 次，系統(tǒng)自動(dòng)反饋每種刺激的時(shí)距誤差并判定綜合表現(xiàn)。

2.3 運(yùn)動(dòng)模式

該模式通過三維模型和動(dòng)畫效果展示羽毛球、網(wǎng)球、乒乓球發(fā)球的畫面，引導(dǎo)學(xué)生選擇不同的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目、感知覺通道與發(fā)球速度后，進(jìn)行接球的時(shí)間判斷，并實(shí)時(shí)反饋和評(píng)價(jià)學(xué)生的接球成績。系統(tǒng)設(shè)置視覺模式、視聽覺模式兩種感知覺通道，每種通道設(shè)置慢速、中速、快速3 種發(fā)球速度，學(xué)生移動(dòng)和點(diǎn)擊角色人物完成擊球動(dòng)作。主試完整體驗(yàn)運(yùn)動(dòng)模式的兩個(gè)場景，成功完成相應(yīng)場景的六種接球任務(wù)，將解鎖競技模式。

（1）視覺模式。以羽毛球訓(xùn)練為例，屏幕下方的虛擬人物為受試者，任務(wù)是綜合判斷球的落點(diǎn)和擊球時(shí)間，移動(dòng)位置并點(diǎn)擊鼠標(biāo)進(jìn)行接球。選擇視覺-中速模式，左手控制WASD鍵，右手控制鼠標(biāo)，做好準(zhǔn)備后鼠標(biāo)單擊“準(zhǔn)備好了”（見圖5）；看到對(duì)方發(fā)出一個(gè)羽毛球后，控制虛擬人物尋找并移動(dòng)到合適的落點(diǎn)位置，判斷羽毛球的飛行時(shí)間，單擊鼠標(biāo)完成接球動(dòng)作（見圖6）。系統(tǒng)自動(dòng)反饋接球成功或失敗，引導(dǎo)開展視覺-慢速或視覺-快速練習(xí)。

圖5 羽毛球準(zhǔn)備（視覺模式-中速）

圖6 羽毛球擊球（視覺模式-中速）

（2）視聽覺模式。以網(wǎng)球訓(xùn)練為例，視聽覺模式和視覺模式類似，選擇視覺-中速模式，左手控制WASD鍵，右手控制鼠標(biāo)，做好準(zhǔn)備后鼠標(biāo)單擊“準(zhǔn)備好了”（見圖7）；看到對(duì)方發(fā)出一個(gè)網(wǎng)球后，控制虛擬人物尋找并移動(dòng)到合適的落點(diǎn)位置，判斷網(wǎng)球的飛行時(shí)間，單擊鼠標(biāo)完成接球動(dòng)作（見圖8）；不同的是視聽覺模式會(huì)同時(shí)呈現(xiàn)一段純音刺激、發(fā)球動(dòng)作的擊球聲音，作為受試者完成接球的時(shí)間距離測(cè)量的參考因素。系統(tǒng)自動(dòng)反饋接球成功或失敗，引導(dǎo)開展相應(yīng)速度的接球練習(xí)。

圖7 網(wǎng)球準(zhǔn)備（視聽覺模式-中速）

圖8 網(wǎng)球擊球（視聽覺模式-中速）

2.4 競技模式

該模式在一般運(yùn)動(dòng)場景的虛擬效果上加入競技元素，通過設(shè)置證分牌、人機(jī)對(duì)戰(zhàn)、現(xiàn)場觀眾等因素，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中進(jìn)行虛擬比賽與訓(xùn)練，競技模式為7 分賽制，發(fā)球以不同速度落在不同區(qū)域，接球成功方計(jì)1 分。競技模式設(shè)置羽毛球、網(wǎng)球、乒乓球3 種類型的比賽。主試完整體驗(yàn)競技模式的兩個(gè)場景，成功完成相應(yīng)場景的比賽任務(wù)，將解鎖考核模式。

以乒乓球比賽為例，屏幕下方的虛擬人物為受試者，鼠標(biāo)單擊“開始比賽”進(jìn)入比賽場地（見圖9）。對(duì)方發(fā)球且伴隨擊球聲音，控制虛擬人物尋找并移動(dòng)到合適的落點(diǎn)位置，判斷乒乓球的飛行時(shí)間，單擊鼠標(biāo)完成接球動(dòng)作。接球成功記分牌計(jì)1 分，顯示1-0；接球不成功對(duì)方計(jì)1 分，顯示0-1（見圖10）。鼠標(biāo)點(diǎn)擊“下一球”，對(duì)方發(fā)下一球。任意一方累積7 分后比賽結(jié)束，系統(tǒng)自動(dòng)反饋比賽成績，學(xué)生可以選擇重新挑戰(zhàn)或其他場景完成競技比賽。

圖9 乒乓球開始比賽

圖10 乒乓球比賽階段

2.5 考核模式

考核模式中，通過概念性問題的回答和開放性話題討論深化訓(xùn)練者對(duì)于時(shí)間知覺的理解與應(yīng)用?？己朔椒ú扇“俜种菩问?，當(dāng)考核總分超過80 分時(shí)（含80分），該學(xué)生的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)通過，若低于80分（不含80 分），則為不通過，需要重新開始實(shí)驗(yàn)課程，直至通過。具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)為：①各部分實(shí)驗(yàn)操作結(jié)果經(jīng)系統(tǒng)測(cè)算后劃分“一般、良好、優(yōu)秀”3 個(gè)水平，超過80%的操作為優(yōu)秀可獲得50 分，超過70%的操作為良好可獲得30 分，70%以下（含70%）的操作為一般可獲得20 分；②考核模式，對(duì)每道客觀題賦值，總計(jì)15 分，主觀題賦值15 分，由教師進(jìn)行考核給分；③實(shí)驗(yàn)報(bào)告環(huán)節(jié)，學(xué)生獨(dú)立在線撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，該部分總計(jì)20 分，由教師進(jìn)行考核給分。

3 實(shí)驗(yàn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)

3.1 開發(fā)技術(shù)

系統(tǒng)開發(fā)工具為Unity3D、3D Studio Max，同時(shí)使用WebGL、Photoshop作為輔助工具共同完成開發(fā)。系統(tǒng)呈現(xiàn)的單場景模型總面數(shù)為900000 面，貼圖分辨率為1024 ×1024，每幀渲染次數(shù)大于30 次，顯示刷新率高于30 幀/s，分辨率為1920 ×1080。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)乒乓球、羽毛球、網(wǎng)球3 種運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目三維虛擬場景建模，采用3D仿真技術(shù)完成虛擬場景、虛擬人物、模型材質(zhì)等構(gòu)件，并區(qū)分不同的球速、落點(diǎn)、感覺信息等專項(xiàng)特征，對(duì)周圍情境進(jìn)行布建，如場上比分、觀眾聲音反應(yīng)類型等。實(shí)驗(yàn)的參數(shù)設(shè)計(jì)將發(fā)球的速度劃分為3種級(jí)別（快速、中速、慢速），中速的標(biāo)準(zhǔn)接球時(shí)間定為1700 ms，慢速的標(biāo)準(zhǔn)接球時(shí)間定為2550 ms，快速的標(biāo)準(zhǔn)接球時(shí)間定為850 ms，3 種發(fā)球速度對(duì)應(yīng)成功接球的時(shí)間范圍分別是標(biāo)準(zhǔn)接球時(shí)間上下15%、10%、30%的范圍。實(shí)驗(yàn)采用Ling Mapping烘焙技術(shù)對(duì)三維模型進(jìn)行光照和陰影處理，增加三維模型的層次感。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)使用Adobe Photoshop 軟件進(jìn)行可視化頁面設(shè)計(jì)，采用扁平化的設(shè)計(jì)風(fēng)格，優(yōu)化頁面視覺布局，調(diào)整人物、圖片、位置等，實(shí)現(xiàn)虛擬仿真各個(gè)場景的美觀、易讀、易操作。實(shí)驗(yàn)支持場景漫游功能，通過Transform組件實(shí)現(xiàn)三維場景漫游，主試可以通過操作鍵盤的WASD鍵控制虛擬人物在場景中進(jìn)行前后左右移動(dòng)，并通過按住鼠標(biāo)左鍵拖動(dòng)實(shí)現(xiàn)視角旋轉(zhuǎn)。

3.2 系統(tǒng)架構(gòu)

實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用客戶端/服務(wù)器（C/S）構(gòu)架，系統(tǒng)架構(gòu)包括四層：技術(shù)層、服務(wù)層、仿真層、應(yīng)用層（見圖11）。遵循下層為上層服務(wù)的原則，實(shí)現(xiàn)本實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目的。

圖11 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)建設(shè)架構(gòu)圖

（1）技術(shù)層。支持層是虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的核心框架，是實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目正常開放運(yùn)行的基礎(chǔ)，負(fù)責(zé)整個(gè)基礎(chǔ)系統(tǒng)的運(yùn)行、維護(hù)和管理。支撐平臺(tái)包括以下功能子系統(tǒng)：安全管理、服務(wù)容器、數(shù)據(jù)管理、資源管理與監(jiān)控、域管理、域間信息服務(wù)等。

（2）服務(wù)層。通用服務(wù)層即開放式虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理和數(shù)據(jù)管理，提供虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境的一些通用支持組件，以便用戶能夠快速在虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境完成虛擬仿真實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)管理服務(wù)包括：實(shí)驗(yàn)教務(wù)管理、實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理、實(shí)驗(yàn)資源管理、互動(dòng)交流、實(shí)驗(yàn)結(jié)果自動(dòng)批改、實(shí)驗(yàn)報(bào)告管理等；數(shù)據(jù)管理服務(wù)包括：基礎(chǔ)元件庫、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)答案、規(guī)則庫、用戶信息等。

（3）仿真層。仿真層主要針對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行相應(yīng)的器材建模、實(shí)驗(yàn)場景構(gòu)建、虛擬人物開發(fā)、提供通用的仿真器，構(gòu)建可視化的仿真效果，同時(shí)對(duì)不同參數(shù)進(jìn)行后臺(tái)計(jì)算，最后為上層提供實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)的格式化輸出。

（4）應(yīng)用層。實(shí)現(xiàn)本實(shí)驗(yàn)的教學(xué)應(yīng)用，該框架的應(yīng)用層具有良好的擴(kuò)展性，實(shí)驗(yàn)教師可根據(jù)教學(xué)需要，利用服務(wù)層提供的各種工具和仿真層提供的相應(yīng)的器材模型，面向校內(nèi)外開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用。

4 系統(tǒng)應(yīng)用

4.1 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降膭?chuàng)新

該虛擬仿真實(shí)驗(yàn)通過人機(jī)交互系統(tǒng)，推進(jìn)“心理學(xué)理論學(xué)習(xí)→情景模擬實(shí)戰(zhàn)演練→多元化實(shí)驗(yàn)考核”循序漸進(jìn)的實(shí)驗(yàn)技能培養(yǎng)方案，啟發(fā)運(yùn)動(dòng)員由外部開創(chuàng)了理論和實(shí)踐相結(jié)合的啟發(fā)式教學(xué)訓(xùn)練新模式。項(xiàng)目結(jié)合虛擬仿真訓(xùn)練場景和競技比賽場景，使運(yùn)動(dòng)員能沉浸于其中，體驗(yàn)式掌握訓(xùn)練環(huán)境和比賽環(huán)境下的時(shí)間知覺技能，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)中技能訓(xùn)練與個(gè)人內(nèi)部感知訓(xùn)練脫節(jié)的局限，是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新探索。

4.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用成效

該虛擬仿真實(shí)驗(yàn)于2019 年3 月上線，同年6 月向社會(huì)學(xué)習(xí)者開放。目前，已經(jīng)應(yīng)用于上海體育學(xué)院大一至大四心理學(xué)專業(yè)、體育教育訓(xùn)練學(xué)專業(yè)和運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練專業(yè)相關(guān)本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)，課堂實(shí)驗(yàn)學(xué)生人數(shù)達(dá)8342人次。課題組依托學(xué)校“科技冬奧”國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、“社區(qū)健康師”等項(xiàng)目與運(yùn)動(dòng)隊(duì)、中小學(xué)、社區(qū)服務(wù)機(jī)構(gòu)等組織保持溝通交流，促進(jìn)本項(xiàng)目在社會(huì)中的應(yīng)用，累積校外服務(wù)人數(shù)超3 萬人次。實(shí)施效果表明本實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)及內(nèi)容設(shè)計(jì)較為合理，項(xiàng)目推廣效果良好。

5 結(jié)語

運(yùn)動(dòng)員時(shí)間知覺虛擬仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)于提高學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)的靈活性與實(shí)驗(yàn)操作能力，提升教學(xué)與科研質(zhì)量，提高運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練的科學(xué)性和效率具有一定的幫助，然而仍然面臨進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、提升教學(xué)效果、實(shí)現(xiàn)推廣應(yīng)用的挑戰(zhàn)［17-18］。在確保學(xué)生及運(yùn)動(dòng)員掌握基礎(chǔ)知識(shí)的前提下，未來本項(xiàng)目將增設(shè)其他的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目與感知覺通道，不斷完善時(shí)間知覺交互訓(xùn)練的虛擬仿真內(nèi)容，建設(shè)一套具有體育院校特色的虛擬仿真心理學(xué)教學(xué)程序，深入激發(fā)學(xué)生對(duì)新知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣與持久性，鍛煉創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>