計算機信息技術與體育教學的資源整合

李客容

計算機信息技術與體育教學的資源整合

李客容

（西安體育學院,陜西西安,710068）

本文主要闡述了計算機仿真技術在籃球教學、訓練中應用與設計，使用三維動畫模型模擬籃球教學活動中的各類動作技術和戰術配合，從而提高體育教學的課堂效果。

計算機信息技術；仿真技術；籃球教學

0 引言

課程整合是改革技術教育教學模式、教學方式與手段的重要途徑，計算機信息技術與體育教學的整合實際上則是對教學要素與教學資源進行有機的結合，計算機信息技術是體育教學中一個必不可少的重要組成部分。因而，本文主要針對現有的先進的計算機信息技術如何在體育教學中最大程度地應用進行探究，從而解決傳統教學僅通過教師的講解讓學生獲取知識的單一手段。

1 計算機仿真技術基本理論及其在教學中的應用

所謂計算機仿真技術實際上就是建立仿真模型與進行仿真實驗的技術。仿真是對現實系統的某一層次抽象屬性的模仿，人們為了獲取所需的各類信息，利用這樣的模型進行試驗，解決人們對現實世界的某一層次的問題。計算機仿真是一個相對概念，在教育領域具有其他媒體不可比擬的“真實性”優勢，仿真技術具有安全、高效、受外界條件約束較少、可靈活改動時間比例尺等優點。仿真最本質的特征是使用者對虛擬場景的沉浸，逼真體驗的技術與方法能夠為體育教學帶來意想不到的效果。

2 計算機仿真的三要素及基本步驟

1984年，Oren——給出了仿真的基本概念框架“建模－實驗－分析”。計算機仿真是通過建立研究系統的模型，結合實際或模擬的條件進行實驗分析和研究的方法，主要要素包括：系統——研究的對象；模型——系統的抽象；計算機——工具與手段。計算機仿真三要素之間的關系可用三個基本活動來描述，祥見圖1。

圖1 計算機仿真三要素關系圖

圖2 現代計算機仿真程序流程

在傳統的仿真技術中“系統建模”屬于系統辨識技術范疇，“仿真建模”主要是這對不同形式的系統模型研究其求解算法，而“仿真實驗”主要是對“仿真程序”檢驗、分析并與實際系統的行為進行比較的。然而，在現代仿真技術中不僅能夠將仿真活動擴展到上述三個方面，同時將各方面統一到了同一環境中，圖2所示即現代計算機仿真程序流程圖。

3 計算機仿真技術在籃球教學中的應用

現代籃球運動最大的運動特征在于它的運動方式是圍繞高空的球籃和籃球而展開集體攻守對抗，籃球運動員除了具備超出常人的體能，更需要掌握多種復雜的技術動作，單純憑借蠻力、身體的優勢不再是現代籃球運動制勝的法寶了。現代籃球運動中，“高”是籃球競技的運動目標，“準”是籃球運動的目的，對于籃球運動員而言，在高速度、高強度的對抗條件下贏得比賽的勝利，離不開前期訓練階段先進科學技術的輔助教學。

在平時的籃球教學或是訓練中，普通教師和教練員無法對較難技巧的動作進行課堂示范，有些戰略戰術復雜多變用語言難以簡單表達，造成教學內容無法順利展開。而計算機仿真技術作為一種嶄新的科學技術為現代籃球教學和訓練提供了嶄新的理念和教學平臺，通過3D仿真動畫捕捉運動員的動作、發球技巧等，為體育教學和訓練提供一個更為理想的環境。

3.1 三維籃球運動員模型的建立

3dmax是制作建筑效果圖和動畫制作的專業工具，具備了較為全面的功能，是目前最為流行的三維圖形和動畫軟件。無論是建筑設計效果圖，還是三維動畫制作，3dmax強大的功能和靈活性都是實現創造力的最佳選擇。而曾榮獲美國電影藝術與科學學院獎項的Maya軟件則是世界上最強大的整合3D建模、動畫、效果和渲染解決方案，在很多電影中我們能夠看到Maya的超凡功能。在籃球教學中，借用Maya軟件，我們能夠制作出不同形體和模樣的籃球運動員，并利用Maya強大的仿真技術將運動員的毛發和衣著布料設計完整，服裝的花邊色彩也可通過服裝的UV坐標輕松地實現。如圖3所示。

圖3 三維籃球運動員模型

3.2 骨骼與關節功能的建立

籃球運動員模型的建立只是整個設計的開始，若想沒有生命的運動員真正的運動起來，需要通過骨骼和關節能來實現。首先，以運動員模型作為模板分別建立上肢、軀干以及下肢的骨骼，然后將上肢骨連接在軀干的胸頸骨間，將下肢骨連接在軀干根骨上，形成一具完整的人體骨架。然后，建立膝關節和肘關節的動力學IK關節聯動手柄，對前腳掌、指、腕等進行屈伸約束，創建膝、肘關節定位器和主要關節的操作器并移出人體模型外，詳見圖2.

圖4 籃球運動員骨骼與關節能建立

3.3 運動員技術模擬

籃球運動員技術的模擬主要是利用運動捕捉系統將運動員動作軌跡捕捉、記錄，并將動作軌跡付給人物模型，以此來實現運動員技術的仿真動畫。本文主要是采用非線性編輯將運動員短小的技術動作片段進行組合編輯，即可創造出完整復雜的技術動作，更為突出的優點是非線性編輯的動畫片段能夠重復與不同片段組合。例如籃球運動員做出運球跑的動作，設計者只需制作一個跑動周期動畫片段，便可在編輯時按需要任意擴展循環周期，如圖5所示。

圖5 籃球運動員技術模擬

3.4 籃球比賽戰術的模擬

任何的球類比賽都要講究戰略戰術，籃球運動也不例外。籃球戰術篇共設了進攻與防守基礎配合、半場整體進攻與防守四大類三十二項內容與戰術動畫，每一項分類中的討論程序中球與十個隊員的形式可以任意擺放、移動，以便教師針對不同戰術方法加以闡述。

4 結語

雖然計算機仿真技術作為一項新興的科學技術在體育教學領域中的應用剛剛起步，但它在科研、輔助教學設計、模擬與分析等方面顯示出它巨大的潛力，亟待我們的體育工作者開發、研究。計算機仿真技術在現代體育教學中的應用將有著廣闊的空間和不可估量的影響。

參考文獻

[1] 羅倩,劉桂禮,劉國忠,趙雙琦,王曉飛.仿真技術在電子類課程教學中的實踐和研究[J].中國現代教育裝備.2010(13)

李客容，性別：男，出生年：1979，籍貫（省市）：陜西西安，目前職稱：工程師，狀況和主要研究方向：計算機技術；

3 計算機技術在體育競賽當中的應用

科技的發展，使得原本的體育競技的統計變得越來越細。而其最直接的體現就是信息化的發展。信息技術的飛躍發展，使得現代競技體育中從成績統計、運動競技管理等都變得越來越精細和準確。如傳統的終點線的計算是通過秒表來完成的，但是，現代的長跑時間統計則通過攝像儀以每秒掃描2000次的頻率來進行統計，并可將時間的準確度提高到千分之一秒的差距；而針對起跑線上的百分之一秒的搶跑差距也可以通過計算機技術準確的推算出來，如針對游泳池搶拍所設計的終點觸摸屏技術，可將觸摸到信號在很短時間內傳遞到計算機，并將其時間精確打掃毫秒內；激光測距儀可以在很短的時間內測試出鉛球等的投擲距離，并讓卷尺等成為歷史；通過雷達測速可當場顯示出運動員在擊球的時候的速度；通過攝像儀器可準確度推算出網球、足球在未來一段時間內的準確的落點；馬拉松運動員腳底安裝的小芯片，可對運動員是否跑完全場進行監督。

4 計算機技術在體育管理中的應用

計算機技術在體育管理當中的應用，主要體現在如國民體質監測系統、體育產業信息服務管理系統等方面。通過這些系統的應用和推廣，使得我國的體育的發展進入了規范化和系統化的發展階段。而計算機在競技管理方面的運用則體現在成績信息處理系統、監控指揮系統等。當運動員在進行體育比賽的同時，如場地的預賽、決賽等的安排和分工等，都可通過這些系統對比賽進行，從而使得比賽能高效率的完成；同時系統可對運動員比賽期間的食宿、通訊等進行統一協調管理分配；大量的健身管理系統被應用到民眾當中，使得我國的體育管理變得越來越規范化。

同時大量的數據開始被采集，并被存儲到國民身體素質數據庫中。通過這些數據，計算機數據挖掘技術則開始變得異常火熱。通過對這些數據的分析使得對我國國民或者是運動員的相關數據的分析變得越來越客觀化和真實化。如通過對數據的挖掘，可獲知一個地區當中老百姓對身體的差異以及營養知識的缺乏問題。同時和結合醫學可判斷出人們的健康狀態，并對非健康因素進行分析和總結。

5 計算機技術在體育領域的應用前景分析

未來競技體育的發展，將以科技體育為主導。同時隨著計算機技術的發展，未來競技體育自動化、信息化將成為未來競技體育的發展趨勢。如未來通過信息化管理系統可實現對體育管理的辦公自動化；利用仿真系統可實現對數據的收集處理，以及實現對運動員相關數據的分析和總結，并提出可行的訓練方案；未來通過計算機多媒體處理技術，可實現對比賽的分解處理、科學分析，從而找到對手在訓練中存在的技術失誤，更好的贏得比賽。因此，未來的計算機技術的應用將是一門綜合性學科的應用，具有很大的市場前景。

Zhang Jiewei.The Analysis of modern information technology in our country sports field.Friend of Science Amateurs,2010,11:8 - 9.(in Chinese).

作者簡介

王華，男，1978年5月，陜西咸陽人，目前職稱狀況和主要研究方向；講師.體育教育與運動訓練

Integration of the resources of computer information technology and physical education.

Li Kerong
(Xi'an Physical Education University,Shaanxi Xi'an,710068)

This paper mainly describes the computer simulation technology in basketball teaching, training and application design, the use of three-dimensional animation model to simulate the basketball teaching activities in the various action techniques and tactics, so as to improve the effect of classroom teaching of sports.

computer information technology;simulation technology;basketball teaching