VR技術應用于籃球裁判教學的可行性研究

歐陽浩 華南師范大學

二十一世紀以來，籃球運動的普及和發展達到了一個新的高度，籃球技戰術的發展形形色色，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展的，而高等院校體育學院恰恰具有這方面的優勢，為了進一步解決籃球裁判員的后備人才培養和管理。鑒于此，本文首先介紹VR技術的相關內容，提出如何將VR技術應用于籃球裁判教學，構建一套裁判教學的模擬系統，分析籃球裁判教學引入虛擬現實技術的必要性，深入探討VR技術在籃球裁判教學應用的可行性，對推進籃球裁判教學以及其他裁判領域的教學有著至關重要的作用。

一、高校籃球裁判培養的發展現狀

（一）籃球裁判培養的重視度不高

籃球裁判員作為籃球規則的管理者，執裁水平能夠清晰的反映學生學習籃球裁判技能的質量，它包括手勢、哨聲、基本走位、默記秒數和報號等，若球場上競爭激烈，對抗性強，優秀的裁判員還應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揮水平。在高校中，大多數的學生參與執裁的籃球比賽級別主要是校級比賽、業余比賽和地方舉辦的籃球聯賽，參加市級比賽和省級比賽的學生極少，其原因之一，由于高校里偏向籃球運動的培養，而疏忽了裁判技能的培養，導致優秀裁判員的流失，滯緩了裁判技術的發展。

整理文獻發現，在培養籃球裁判員方面，較多高等院校體育專業的學生缺乏籃球裁判理論的相關培訓，學校很少開展籃球裁判知識的培訓，不能夠滿足學生的需求，導致裁判基礎理論薄弱，雖然有的教師會在籃球課堂中講授一些關于籃球裁判的知識，但大多數體育專業學生都是通過自主參加籃球協會才得以進行培訓、學習。也就是說，學校領導不重視普遍存在。較為欣慰的是，學生對籃球裁判學習的興趣沒有減少，能主動地去查閱籃球裁判的相關資料和請教籃球專業的老師，這種現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討論和研究，很難從根本上提高學生的執裁水平，從而很大程度上抑制了裁判技術的發展

（二）學生的執裁機會少

執裁是進一步鞏固裁判理論知識和比賽規則的重要方式，只有在實踐中積累經驗，才能提高對比賽的閱讀和判斷能力，總結比賽的判罰尺度。從一個優秀裁判員的發展歷程來看，沒有豐富的執裁經歷，很難成為一個德才兼備的優秀裁判員。

在物質基礎方面，各個學校不定期會舉行籃球對抗賽，高校間的大學生籃球聯賽也不計其數，但是大部分的學生積累執裁經歷的邊界，都僅僅只是在校內的一些籃球比賽，校內比賽對學生執裁水平要求不高，盡管提供了良好的環境基礎，沒有高質量比賽經歷的積累，很難提高裁判員業務水平和心理素質，在高水平的比賽中，倘若受到外界條件的干擾，裁判員往往會出現錯誤判罰和漏判的現象，尤其是在決定比賽的關鍵時刻，使得裁判工作功虧一簣。

如今，高校里的裁判員數量遠遠不能滿足籃球運動的發展，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，這也側面反映了我國的籃球裁判呈金字塔形狀。

二、VR虛擬現實技術

（一）VR虛擬現實技術概述

虛擬技術簡稱VR技術，VR（Virtual Reality），是當前新型的融合信息、藝術、科學等多學科于一身的綜合性技術，虛擬現實技術是一種能夠創建和體驗虛擬世界的計算機仿真技術，它利用計算機生成一種交互式的三維動態視景，能夠實現多媒體的三維立體交互，其實體行為的仿真系統能夠使用戶沉浸到該環境中。虛擬技術VR技術被廣泛應用于各個領域，如醫學、設計、娛樂教育等領域之中，鑒于此，將VR技術應用于高校裁判領域的教學，利用仿真系統模擬球場、比賽，生成裁判培訓和考核的交互系統，設備迅速接受學生發出的數據給出反饋，學生能夠使用計算機直接虛擬操作，大大的克服了教學中出現的物質缺陷。

（二）VR虛擬現實技術特點

VR技術具有交互性、沉浸性和等特點。交互性是指通過對模擬環境內物體的可操作程度和環境得到反饋的自然程度，用戶可以借助一些傳感設備與模擬系統進行交互。例如：可以用觸感手套抓取模擬環境中虛擬的物體，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，感到虛擬環境里物體的真實存在；沉浸性的特點，VR設備通過計算創建的三維虛擬環境，能把學生帶進特定的三維學習空間，給予學生以身臨其境之感。

傳統教學是不可逆的，VR技術和一般視頻課程的相同之處在于其可以重復演示，但VR技術的獨特優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技術應用于教學是一種必然的趨勢，不僅有助于激發學生學習興趣、實施精細的動作教學，同時還可以自主選擇學習時間、學習地點、學習形式，學習動力更強、自主性也更高。

三、基于VR技術籃球裁判教學的交互程序設計理念

（一）虛擬場景，突破時間和空間的界限

傳統籃球裁判培訓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的開展，而相比傳統的培訓方式，VR技術更簡便、更智能。

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

基于VR技術的籃球裁判培訓，不再是傳統的“你聽我講”的教學方式，學生在老師指導下，自行穿戴VR設備進行執裁，能更多發揮學生的主體作用，發展學生的思維能力。更重要的是，VR設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

根據裁判的級別和比賽的激烈程度，生成不同級別裁判培訓和考核標準的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。學生通過選擇不同級別的籃球比賽進行執裁，在執裁過程中對判罰時機、犯規、為例、裁判手勢和裁判員場上的走位，生成特定的參數導入至VR設備中，VR數據庫對學生的判決與計算機預設的判決，輸出進行對比，得出結果，利用反饋功能對學生的錯誤判罰及時糾正，也可以選擇一整場比賽的模擬執裁，最后對總的判罰結果進行分析，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。

面對復雜激烈的比賽環境，裁判員會受到形式多樣的場外干擾，需要敏捷的反應能力和平穩的心理素質，否則將無法做出正確的判罰。因此，裁判員想要全面系統地學習籃球競賽和裁判規則的效應，必須通過臨場執裁才得以實現，恰好該系統能根據學生的需要自主選擇執裁的難度，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，得到全面的發展。

最后，籃球裁判考核的過程相對復雜，考核前需要積累大量有一定水平的執裁次數，才具備報考裁判員的考試資格，而通過VR虛擬現實技術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，規避作弊的風險。

（三）判決模塊，交互功能的實現

交互性功能是虛擬現實技術的靈魂，運用VR設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器配合設置，學生通過穿戴VR設備在虛擬空間進行模擬執裁，通過傳感設備對裁判員做出的手勢精確捕捉，再通過數據庫進行正誤對比處理，對裁判員做出的手勢與計算機預設的手勢對比，交互功能即時給出判決的正誤結果，對錯誤得判罰手勢給予指正，以此實現三維交互。

現如今，有的國家還把VR技術引入到高水平訓練中，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，可以分析學生判罰過程中的所做出的手勢，以及犯規后對記錄臺的報號手勢，通過反饋功能了解自己動作不規范之處，以此在判決的過程中提升自己。

四、籃球裁判教學引入虛擬現實技術的必要性

（一）彌補物質條件的不足

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

（二）跟蹤教學，自主優化

隨著籃球比賽強度和觀賞性的不斷提高，比賽規則也日益完善，對裁判員能力的要求也越來越高。隨著5G網絡的大步發展和WI-FI6.0的完善，加上VR技術的開發性特征，VR可以實時記錄教師的教學過程和學生的學習過程，有效地監控教學行為，對教學過程、學習過程等數據進行分析，也可根據國家體育總局頒布的關于籃球裁判規則的新文件，實時更新裁判規則，這也給裁判員提供了更新裁判知識的途徑，裁判知識的 學習就會如虎添翼，學習效率也會大大提高。

然而，現階段關于籃球裁判教學以及其他教學領域引入VR技術并不多見，有關該方面的技術研發也相對較少，隨著VR技術與裁判教學的結合不斷提升和完善，就可以將其充分的運用在教學過程當中，VR技術在裁判教學領域以及其他教學領域的普及率也將會顯著上升。

（三）籃球裁判教學觀念的轉變

目前在高校籃球專項課中，主要是通過教師在課堂中的講解來培養學生的籃球裁判技能，從最初的課本教學，到ppt課件的呈現，再到視頻播放，一步步拉近了籃球裁判理論學習和實踐教學的距離。盡管高校擁有相對完善的教學場地，但這些仍然不能很好地解決學生親身體驗不足的問題，關于籃球裁判課程的設置仍需要不斷地發展和完善。

虛擬現實技術和籃球裁判教學的結合，有助于促進籃球裁判教學內容的多樣性和體系的標準化，便于學生更直觀地、多角度地觀察賽場中出現的違例、違規情況，精確地理解和掌握籃球裁判規則。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生快速地融入到學習中。場上的對抗性特征又可以有效地對球員受傷的風險進行規避。

基于VR技術的籃球裁判模擬系統，打破了以往傳統籃球教學“理論+實踐”的局限，而且還有助于提升籃球裁判培訓和考核的質量，更重要的是開辟了VR技術應用于籃球裁判教學領域的先河。

五、結語

總而言之，科技必然會在未來體育領域得到廣泛的普及，隨著科技水平的提高，會使得VR設備的功能越發完善，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技術的籃球裁判教學的模擬系統，不僅為籃球裁判的培訓和考核提供了支持，還為我國其他裁判領域的學習開辟了道路，更是推動“VR+教學”的發展，讓虛擬現實課堂成為新型的教學課堂。

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