VR虛擬仿真技術在高校體育教學中的應用研究

劉剛 南昌大學科學技術學院

VR虛擬仿真技術是基于計算機軟件技術、硬件技術、傳感技術以及人工智能和行為心理學等技術領域出現的一種嶄新的人機交互手段。近些年，隨著VR技術的迅速發展與不斷優化，其與我們日常生活的關系越來越緊密，無論是在國防軍事領域，還是在醫學研究領域，甚至是在我們日常生活中常見的裝修設計和市場營銷領域等等，都出現了VR技術的應用案例。在這樣的背景下，VR虛擬仿真技術開始逐漸走入了公眾視野，其沉浸性、體驗性和交互性的特點，也引起了學校教育人士的關注，引發了關于VR虛擬仿真技術應用于學校教學的一系列討論。特別是在國家工信部頒布的《虛擬現實產業發展白皮書》中專門強調要加強VR技術在教育領域的實踐應用之后，VR虛擬仿真技術在教育領域的應用更成了當前的一個重要研究課題。鑒于此，本文就針對VR虛擬仿真技術在高校體育教學中的應用進行了研究。

一、VR虛擬仿真技術在高校體育教學中的應用價值

（一）有助于調動教學中學生的學練積極性

VR虛擬仿真技術具有沉浸性、體驗性和交互性等特點，在高校體育教學中進行應用時，能夠通過逼真地模擬各種不同場景，讓學生全方位的沉浸在學練活動之中，帶給學生“身臨其境”之感。而這些都是傳統體育教學設備和體育教學工具所具備的，會讓所開展的體育課堂教學變得更加新穎、有趣，也更能夠激發學生的參與熱情，提高學生開展體育學練活動的積極性。

（二）有助于提高教學中體育學練活動的便利性

高校體育教學是以身體活動和身體練習為主的一門學科，學生必須經過不斷地重復練習，才能夠實現所學體育運動知識和技能的真正掌握與內化。然而，不同體育運動項目對場地、器材的要求各不相同，在開展高校體育教學的過程中，難免會遇到場地器材不足、練習條件受限的情況。例如：沖浪運動作為一項自由、時尚、驚險刺激的體育運動項目，受到了很多高校學生的青睞與歡迎，在2020年被國際奧委會正式列為奧運會比賽項目之后，很多高校，尤其是很多南方地區高校開始關注沖浪運動，嘗試開展沖浪教學訓練活動。然而，由于沖浪運動對教學訓練場地的要求比較特殊，每次課都組織學生去海上開展學練活動顯然不夠便利，教學訓練場地就成了阻礙高校開設沖浪教學的一大阻礙。但是，在將VR虛擬仿真技術應用于高校體育教學之后，通過VR虛擬仿真技術就可以逼真的模擬海上沖浪的場景，學生并不需要每次上課都去海上，而是借助虛擬出的場景就可以在學校內方便地開展學練活動，獲得接近真實環境中的學練體驗。由此可見，VR虛擬仿真技術在高校體育教學中的應用，能夠有效提高體育學練活動的便利性，彌補體育教學訓練中場地器材受限的問題。

（三）有助于提高體育課堂教學的安全性

在開展對抗性較高的體育運動項目教學時，如：散打教學、拳擊教學，或者是潛在危險較多的體育教學活動時，如：跑酷、戶外拓展、野外生存等等，經常有可能會出現各種突發狀況，造成損傷事故。損傷事故一旦出現，不但影響教學活動的順利實施，還會危害學生的身心健康，挫傷學生的體育學習積極性，極端地情況下甚至還有可能引起校園糾紛。因此，很多學校不得不將這些運動項目和教學活動排除在高校體育教學的內容體系之外，以降低學生在體育教學中受傷的概率。然而，這樣的做法雖然在一定程度上避免了損傷事故的發生，但同時也使得學生喪失了學習這些體育運動項目機會，無異于“因噎廢食”。但是，在將VR虛擬仿真技術應用于高校體育教學之后，就可以利用VR虛擬仿真技術模擬這些項目和活動的場景，模擬學練過程中和參與過程中可能出現的各種突發狀況。這樣一來，即使訓練失敗，也不會在身體上對學生造成實質性的損傷，從而大大提高了高校體育教學的安全性，避免了損傷事故的發生，同時也為高校體育教學內容的設置提供了更多選擇。

（四）有助于優化高校體育教學反饋的質量

在將VR虛擬仿真技術應用于高校體育教學中時，不但能夠根據教學需求虛擬出各種不同的學練場景，同時在這個過程中，VR設備還能夠實時記錄教師在教學過程中和學生在學練活動中的具體表現，生成教師的體育教學數據和學生的體育學練數據，例如：學生的運動強度、運動負荷、運動量以及技術動作完成質量等各種學練行為數據等等，從而更加客觀、全面地的反饋教學效果，優化高校體育教學反饋的質量。

二、VR虛擬仿真技術在高校體育教學中的應用路徑

VR虛擬仿真技術在高校體育教學中的應用，目前仍處于摸索探索的階段，概括而言，現階段比較可行、比較具有可操作性的幾種應用路徑具體如下：

（一）利用VR虛擬仿真技術進行教學資源的制作

利用VR虛擬仿真技術進行教學資源的制作，主要指的是基于VR技術制作高校體育教學中使用的各類課件資源。基于VR技術制作的體育教學課件，不同于當前很多體育教師慣用的PPT課件，相較于教師和學生已經熟悉的PPT課件，其更逼真，也更具有沉浸性，不但能夠帶給學生更直觀、更生動的體驗，同時還能夠克服使用常規PPT課件，或者僅僅依靠教師語言講解、動作示范等方式進行教學時，學生觀察面的局限性，讓學生能夠更好地捕捉教學中各種精細的動作細節。因此，利用VR虛擬仿真技術進行體育教學資源的制作，是現階段VR虛擬仿真技術在高校體育教學中的主要應用方式之一。

（二）利用VR虛擬仿真技術開展線上體育教學

近些年，線上教學，特別是線上遠程教學，也逐漸走入了高校體育教學領域，成了高校體育教學領域的未來發展方向之一，并出現了諸如線上線下混合教學模式等與線上教學相關的新的體育教學組織模式。在這樣的背景下，利用VR虛擬仿真技術開展線上體育教學，也成了VR虛擬仿真技術在高校體育教學中的應用方式之一。在基于VR虛擬仿真技術開展線上體育教學時，由于VR技術具有沉浸性、體驗性和交互性等特點，所以通過對現實的逼真模擬，能夠有效彌補線上教學中學生因為“不在場”而出現的各種問題，帶給學生更好的線上學習體驗。

（三）利用VR虛擬仿真技術開展線下體育學練活動

利用VR虛擬仿真技術開展線下體育學練活動，是目前VR虛擬仿真技術在高校體育教學中最為主要的應用方式，也是本次課題研究中所采用的主要方式。在利用VR虛擬仿真技術開展線下體育學練活動時，虛擬環境的設置，能夠從視覺、聽覺、觸覺等多重感官入手，帶給學生更生動、更直接的體現，從而實現從感覺、到理解、再到鞏固內化的全過程（圖1），確保學生所學知識和技能的牢固掌握和運動能力的穩步提升。

圖1 VR虛擬仿真技術作用于線下體育學練活動示意圖

三、VR虛擬仿真技術在高校體育教學中的應用原則

在了解了VR虛擬仿真技術在高校體育教學中的應用價值和應用路徑之后，還要注意如下幾個要點問題，才能夠確保其在教學中的應用成效：

一是，重視“真實規范”的基本原則。也就是說，在利用VR虛擬仿真技術虛擬現實情景時，所模擬的運動場景，應盡量貼近現實，并且其中所設置的各種體育技能的使用場景和使用方法等應盡量準確、規范，只有這樣才能夠有效促進學生體育運動知識和技能的內化與提高。所以，在將VR虛擬仿真技術應用于高校體育教學時，應選用仿真度高的教學平臺。

二是，重視“科學有效”的基本原則。雖然VR虛擬仿真技術在高校體育教學中的應用，豐富了高校體育教學的教學手段，優化了高校體育教學的教學反饋，提高了高校體育教學的安全性。但是要注意，作為輔助高校體育教學的一種手段，VR虛擬仿真技術的運用應始終重視“科學有效”的基本原則，要符合高校體育教學的基本規律、學生技能學習的基本規律，并且VR虛擬仿真技術的運用要有一個明確目標，并且該目標應服務于高校體育教學目標的實現。

三是，重視“適時適度”的基本原則。雖然VR虛擬仿真技術具有諸多優勢，但卻并不意味著所有的教學內容或是所有的教學課時，都適合使用VR虛擬仿真技術。恰恰相反，很多簡單知識或基礎技能，使用VR虛擬仿真技術開展教學，甚至會因為設備和技術的繁瑣影響教學效率。所以，在將VR虛擬仿真技術應用于高校體育教學時，應明確運用VR虛擬仿真技術的教學內容和教學時機，并有選擇性地使用，優先選擇場地設施要求比較苛刻、技術難度比較復雜或者是安全風險較高的內容和時機進行應用。

綜上，VR虛擬仿真技術在高校體育教學中的應用具有多個方面的重要價值，但目前的應用路徑還有待拓寬，應用中的很多要點問題也有待明確，希望學校和教師能重視VR虛擬仿真技術，積極開展VR虛擬仿真技術在學校體育教學中的應用實踐！