基于VR技術的體育課堂教學實踐研究
——以高爾夫球項目為例

盧 劼

（浙江金融職業學院體育軍事部，浙江 杭州 310018）

基于VR技術的體育課堂教學實踐研究
——以高爾夫球項目為例

盧 劼

（浙江金融職業學院體育軍事部，浙江 杭州 310018）

將VR技術應用于體育教學實踐，利用高爾夫球仿真模擬器與高爾夫球課堂教學相結合開展虛實結合的教學實踐，采用實驗法、問卷調查法、數據統計法等方法，通過分班教學、對比分析，就VR技術對提升體育課堂教學質量和學習效果方面的作用和優勢進行研究，結果證明：VR技術有助于體育課堂教學從原來的單一模式向多元化教學模式轉化，使教學手段更加豐富多樣，對改善高爾夫教學環境、克服場地不足、優化教學設計、實現虛實結合、提高教學質量和運動成績等方面有著巨大的優勢和發揮余地。

VR技術；虛實結合；體育課堂；高爾夫球；教學實踐

隨著課堂教學改革的深入和現代科技的快速發展，應運而生的計算機互動技術已在運動訓練和體育課堂教學中發揮著重要的作用。而虛擬現實技術（Virtual Reality）是在多媒體技術發展的基礎上出現的又一種新型的教學媒體應用技術，是由計算機生成的、模擬人類感知世界的實時情境呈現，有時也被稱為虛擬環境。這里的“世界”是指具有真實感的立體圖形，它既可以是某種特定現實世界的真實再現，也可以是構想的世界[1]。參與者可以通過自身的感官體驗與之交互，如觸覺、聽覺和視覺等方面，從而實現情境重現和數據分析，因此VR技術為人機交互、虛實結合的教學情境提供了交互媒介和新的支持平臺（見圖1）。虛擬現實技術作為一種全新的教學媒體，不僅能讓參與者獲得真實情境中的真實感受和體驗，還能通過系統反饋體驗者的相關技術數據以及感知信息，并進行儲存和優化分析，幫助體驗者糾正不足，發揮優勢，促使其進步和提高。

圖1 基于虛擬現實的教學系統的基本構成

目前，國外已有研究將VR技術實驗運用于不同體育項目的教學過程中，并根據項目的特點建立了不同的虛擬現實系統，如VR Baseball、VR Tennis和VR Snow等。有些國家還將VR技術引入到了高水平運動隊的日常訓練和成績測試環節，如美國國家雪橇隊運用仿真雪橇裝置進行賽前仿真賽道的體驗，測算運動心理狀態和比賽成績等[2]。在使用虛擬現實技術之后，相應的運動成績在不同程度上都得到了一定的提高。

近幾年，虛擬現實在國內很多高校已成為熱點話題，不少高校對虛擬現實技術在一些學科建設和教學中的應用進行不同層次的研究。而虛擬現實技術在體育運動項目教學方面的開發與應用也在逐漸興起，特別是在Golf項目的教學方面的作用開始呈現。本文旨在通過對高爾夫球虛擬現實技術的研究，將其運用到體育教學實踐中，對比分析這一虛擬現實技術在體育課堂中的運用對提升課堂教學效果、促進運動技能學習、提高學生學習興趣等方面是否有顯著的作用，并根據學校教學的特點、需求以及教學條件提出相關技術運用方面改進的意見和建議，為今后虛擬現實技術能夠更加切合實際的運用到學校體育課堂教學中來提供幫助。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象以基于VR技術的體育課堂教學實踐為研究對象。

1.2 研究方法

1.2.1 文獻資料法通過查閱CNKI、維普等相關數據庫，搜集有關書籍和論文，以“VR技術”、“體育課堂”、“高爾夫球教學”為關鍵詞進行搜索和篩選文獻20余篇。通過文獻資料的收集和整理，為課題研究提供可靠的理論依據，項目研究中所需的部分統計數據也從搜集的文獻資料中獲得。

1.2.2 專家訪談法對杭州市高校體協秘書長翁惠根教授、西湖國際高爾夫球高級教練佟麗、浙江省育英體育有限公司總經理吳子敬等相關體育部門、設備廠家、高爾夫球培訓機構的專家和人員通過訪談、座談等形式，針對課題中的VR技術在高爾夫球教學中運用的必要性、可能性、構建要素等環節廣泛收集有關意見和建議。

1.2.3 實驗法

1.2.3.1 實驗對象 選取浙江金融職業學院體育選項課中的80名從未練習過高爾夫球的在校學生作為實驗對象，其中男子40人，女子40人。隨機分為實驗組和對照組，每組40人，其中男子20人，女子20人。實驗時間從2015年9月到12月，實驗組和對照組課程學時都為36課時。

1.2.3.2 實驗儀器 Visualswing（虛擬現實技術）高爾夫球模擬器是目前較為先進的第4代高爾夫虛擬現實設備，主要由硬件和軟件系統2個部分構成。虛擬現實技術的硬件系統包括3D立體超高速實拍系統，利用3D立體超高速偵測技術和攝影追蹤技術，采用先進的三維高速成像還原方法測量同時抓取球桿及高爾夫球的各項參數。基本功能包括：1）100%還原擊球的真實性和準確性；2）能夠同時測量球桿和球的所有飛行參數，包括球的旋轉及起飛角等；3）全球160個巡回賽球場庫可供選擇；4）GPS技術和三維建模技術無差別地還原真實球場；5）圖形化顯示球道軌跡和揮桿數據；6）全面的揮桿數據分析及球桿統計；7）支持左右手同時擊球；8）強大的在線聯網功能，讓世界各地球手可以輕松在線比賽；9）多國語言自由切換。

另外，它的軟件系統包括GPS定位部分、3D全高清建模和數據分析部分。該系統運用GPS數據，獲取與真實球場完全一致的各項參數，然后通過3D擬真制圖技術實現三維模擬場景，并通過數據對比、慢速播放、畫線分析等全方位地對高爾夫球技術進行分析，達到真實情境的效果[3]。

1.2.3.3 實驗控制 將參與高爾夫球學習的學生分為對照組和實驗組，在相同的體育課程時間里，實驗組在教學過程中運用虛擬現實高爾夫球仿真模擬設備進行教學。每次課分為2個部分：1）學生通過VR高爾夫球技術進行虛擬現實的動作體驗，從感官上和實踐中體會教師所講的動作要領，3D演示中了解高爾夫球揮桿技術的特點，并經過數據的直觀體現來反思自身的問題所在；2）通過到普通場地上進行高爾夫球揮桿技術實訓，由教師對基本動作進行指導及糾錯。對照組由同1個教師采用傳統的體育課教學模式，授課內容和測試評價與實驗組相同。

1.2.3.4 實驗內容 實驗前對實驗對象進行與高爾夫球運動相關的身體基本運動能力素質測試，包括立定跳遠、50m跑、1min仰臥起坐、仰式平板支撐。實驗后再對實驗對象進行第2次相同素質項目的測試，同時邀請3位國家級高爾夫球專職教練作為評委，對每個學生動作運用的合理性和美觀度、擊球遠度和角度等技術動作進行評分，3位評委各自評判，以平均分為最終得分。為避免各種可能的干擾，評分過程中采取實驗組與對照組學生隨機出場的方式進行。評分項目為木桿開球、7號鐵桿的擊高遠球、推桿入洞。

1.2.4 數理統計法對通過實驗獲得的相關數據進行分類統計，為相關分析提供數據支撐，同時對搜集的數據資料、實踐總結進行綜合分析和條理化歸納，形成研究結論。

2 結果與分析

Visualswing的實戰仿真技術與體育課程的教學與訓練有著非常多的切合點，對身體基本能力、動作準度和穩定性等方面的數據進行實時采樣和分析，利用這些功能可以實現高爾夫球虛擬現實相結合的教與學，實現體育課程線上線下的融合，實現不同地區的學生可以通過虛擬現實技術進行異地切磋訓練，從而激發學生體育訓練的熱情，在不同的能力提升內容中，發揮出各不相同的促進作用。

2.1 高爾夫球虛擬現實技術對基本運動素質提升作用較小對照組與實驗組在體育課程高爾夫球項目的學習前和學習后所測得的基本身體素質相關數據分別見表1和表2。

表1 實驗前后對照組基本身體素質（x±s）

表2 實驗前后實驗組基本身體素質（x±s）

表1、表2數據顯示：通過高爾夫球課程的學習，2個組學生的基本運動素質如核心力量、速度、爆發力等方面都有不少的進步，說明高爾夫球項目的學習對學生身體素質的提升起到了促進作用。從2個組學生進步程度的對比上看，實驗組大于對照組，通過獨立樣本t檢驗驗證P＞0.05，差異不具有顯著性，說明高爾夫球虛擬現實技術的教學手段較傳統教學方法在體育課程教學實踐的過程中對于促進和改善學生基本運動素質能力方面沒有特別明顯的作用。

2.2 高爾夫球虛擬現實技術對揮桿擊球技術提高作用較大表3為實驗組與對照組的學生在練習高爾夫球后所測得的3個技術動作的得分數據。

表3 對照組與實驗組技術動作得分表（x±s）

表3數據顯示：實驗組技術評分均為8.14分，對照組技術評分均為7.71分，實驗組在技術運用的合理性、美觀度等方面的綜合得分明顯高于對照組。通過獨立樣本t檢驗顯示：實驗組與對照組在3個技術動作上得分的差異性有統計學意義，說明高爾夫球虛擬現實技術手段在教學過程的運用效果明顯優于傳統的技術動作教學方法，且在較為枯燥的揮桿擊球教學中效果尤為明顯。

通過對實驗組的座談，發現學生普遍對高爾夫球虛擬與現實相結合的授課方式感興趣，覺得這項技術的運用使高爾夫球課堂教學更加生動。被訪談的學生認為，通過運用Visualswing高爾夫球虛擬設備進行教學和練習，拓展了自主學習的空間，從而激發了學習的主觀能動性；在練習的過程中能夠更加準確地掌握關鍵知識和技術技能，對快速提升運動水平有很大的幫助。

由此可見，面向高爾夫球虛實結合的課堂教學是依據體育運動技能學習特點和認知規律而設計的一種交互式體驗教學方式，更多地注重學生的“自主學習”方式的養成和虛實結合的運動體驗（圖2），為體育教學實現“因材施教”、全面提高高爾夫球綜合技術能力提供了新的可能。

圖2 虛實結合自主學習方式的形成過程

2.3 高爾夫球虛擬現實技術對推桿技術穩定性的提高作用明顯通過對實驗組與對照組在完成課程內容學習之后，在同一條件下對完成10桿推球入洞的成績進行2輪測試對照，結果測得實驗組平均進球數為6.8個，而對照組的平均進球數只有4.6個，實驗組的平均成績明顯要優于對照組，而且實驗組的技術使用和力度把握整體較好。實驗中不難看出，將高爾夫球VR技術應用于體育課堂教學，實際上是利用該技術創建出一個虛擬的學習情境（圖3）。學生在練習過程中通過與虛擬真實情境的互動而獲得運動學習過程中的真實體驗，其過程實際上就是模擬仿真的實踐過程，相比于對知識簡單抽象的記憶，這種學習行為更能幫助學生建構知識模型，讓相關運動知識技能更加具象，從而提高運動成績。

圖3 虛實結合的學習路徑設計

3 結論與建議

3.1 結論

1）VR技術充分地運用到高爾夫教學實踐中，其人機互動功能可以增加學生的新奇體驗，激發學習興趣，使學生從“被動聽講”變為“主動學習”，有助于學生實現自我管理、自我評價，養成自主學習的習慣。

2）在不同的教學內容和教學設計過程中運用相適應的VR技術，設置不同的評價指標，有助于教學任務的完成和預期教學目標的實現，促進高爾夫教學效率的提升。

3）VR技術具有動畫虛擬現實的功能，可以在教學內容講解演示過程中，通過直觀的信息傳遞，把教學中抽象的概念、原理與真實的情景狀態生動形象地表現出來，有助于學生獲得直觀、具體的示范，從而更好地掌握技術要領。

3.2 建議

1）充分發揮VR技術對改善高爾夫教學環境、克服場地不足，優化教學設計等方面的潛在優勢，進一步加深系統技術與現實環境相匹配的系統研究。

2）學校在教學硬件設施建設過程中需加大投入，從設備選用、場館建設等方面加大投入。

3）合理安排課程內容設計，熟練掌握VR技術的功能，充分發揮高爾夫虛擬現實技術在實踐教學中的運用。

[1] 李學恒，裴晶晶.VR技術在體育教學中的應用[J].電腦編程技巧與護理，2006(6)：107-108.

[2] 姜學智，李忠華.國內外虛擬現實技術的研究現狀[J].遼寧工程技術大學學報，2004(23)：238-240.

[3] 董廣旭，譚敏敏.哈爾濱市室內高爾夫模擬器應用情況研究[J].當代體育科技，2014(20)：181-183.

[4] 劉衡，馮婷.基于虛擬現實技術的體育教學模式的實踐與思考[J].北京師范大學學報(自然科學版)，2013(6)：649-652.

[5] 朱曉蘭，程鵬，劉丼.基于虛擬現實技術的體育場景虛擬系統的研究[C]//中國體育科學學會運動生物力學分會.第十四屆全國運動生物力學學術交流大會論文集.北京：中國體育科學學會運動生物力學分會，2010.

[6] 余千春，杜世全.虛擬現實技術在體育教學中的應用叨[J].安徽體育科技，2005(4)：115-117.

Research on Sports Teaching Practice Based on the Technology of VR—Taking Golf as an Example

LU Jie
（Department of Physical Education and Military， Zhejiang Financial College， Hangzhou 310018，Zhejiang China）

With the progress of modern technology, the virtual reality (VR) technology rapid develops, and gradually plays a role in the field of physical education, which expands the curing of the traditional sports teaching of the thought, the sports classroom teaching from the original single mode to diversified teaching mode, make teaching means more rich diversity, drastically increased the efficiency and quality of physical education class teaching. In this paper, applying VR technology and physical education teaching practice, use of golf simulation simulator and golf combination of classroom teaching in teaching practice, through the divide into classes teaching, comparison and analysis, and VR technology to improve physical education class teaching quality and learning effect of the role of and advantages are discussed.

VR technology; virtual-reality fusion; sports classroom; golf sports; teaching practice

G807

A

1004 - 7662(2016 )08- 0036- 04

2016-06-25

盧劼，講師，碩士，研究方向：體育教育學。