“VR+體育教學”的應用探析

姜瑞婷

前言

國務院辦公廳于2019年印發《體育強國建設綱要》中提及科技與體育融合[1]。時代在進步，教育模式也在改革，基于學生的全面發展，結合國家頒布相關政策為理論依據，科學合理地在體育教學中使用虛擬技術，對學生的安全性提供良好保障，同時也要求教師具備超高專業水平和技術能力，以便更科學地指導學生使用設備[2]。當然，在教學中也要去其糟粕取其精華，優秀的教學方式要保留，伴隨著時代發展結合新的創新理念巧妙運用至體育課堂中。傳統的教學方式多為灌輸式教學，現如今在體育教學中融入虛擬技術，不僅在一定程度上提高體育教學的效果，還可促進學生的全面發展及個性發展。

1 虛擬技術相關研究

1.1 概念

虛擬現實技術(Virtual Reality，簡稱VR)，運用計算機技術進行操控，以其為核心通過設備模擬生成一個三維空間，將人的感官系統與專業設備互動，使人獲得某種程度的體驗感[3]，圖1。VR+體育教學，是將體育教學與虛擬技術結合，并依虛擬技術的特點更有效地推動體育教學方向的發展。

圖1 概念解釋模型圖

1.2 虛擬技術的特征

VR特征詳見表1。

表1 虛擬技術特征

1.3 虛擬技術存在的問題

1.3.1 設備眩暈

VR所創設的環境中，有時個體所表現的肢體運動與腦部神經活動不能達到一致性，大腦對視覺反射出的影像分析不全面，干擾大腦做判斷，使得使用者產生眩暈感[4]。日常中又將此現象稱為暈3D，嚴重者會產生疲勞甚至惡心等不利于身心健康的狀況。

1.3.2 資源短缺

虛擬技術所需的硬件、軟件設備仍需完善，這便對虛擬技術的開發團隊提出考驗，仍需努力擴大團隊[5]。體育教師大多只是聽說虛擬技術，對其的認識不全，僅停留于表層，并不能完全將VR和體育教學融合使用，更不用說如何靈活運用VR去開發體育教學的資源。

1.3.3 教學識別

由于虛擬技術是將計算機與互聯網結合使用，基于此，體育教師無法識別學生是否真在學習[6]，學生所表現出的行為不易被外界人員準確識別，無法科學評定其學習行為與結果，這也間接要求教師要具有較高的專業知識與技能水平，精準識別學生運用設備的學習表現。

1.3.4 削弱交流

面對面的交流是人與人交往的方式之一?，F如今，電子設備宛如一把雙刃劍，必須科學合理使用。VR對學生具有極大吸引力，如若不控制、加以引導學生，虛擬技術將作為一把利刃對學生產生消極影響。過度使用VR設備會降低學生之間的人際交流，不利于學生的身心發展[7]。

1.3.5 經濟條件

虛擬設備所需成本較高，致使售賣價格較高[8]。從學校的角度看，由于資金問題，大多學校選擇放棄購買此類設備，這也導致虛擬技術與體育教學結合發展的道路受到阻礙，使得VR+體育教學的進程舉步維艱。

2 “VR+體育教學”相關研究

2.1 “VR+體育教學”的優勢

2.1.1 優化學習環境，創新教學理念

傳統體育教學多為體育教師的示范講解，或采用掛圖方式呈現某一技術、動作，但遇較復雜、難以講述的動作時，教師很難敘述該重難點，學生也難于領悟。運用虛擬技術將動作及知識構建模型并以三維的形式表現出來，利于在腦海中構建表象記憶，便于學習和訓練。學生也可利用VR進行自主學習，著重強調學生學習的自主性[9]。體育教學中如若學生對某一動作掌握不牢固或未掌握，可運用VR設備進行練習。體育課堂中有學生身體不適請假，錯過當堂技能學習，后期該生可通過虛擬技術補課學習，根據個人特點自主練習，助于傳統教學的模式改革。

2.1.2 激發學習興趣，克服恐懼心理

學生對外界新奇事物多感好奇，將虛擬技術融入體育教學中，不僅讓學生的感官系統得以體驗，還利于激發學習興趣和動機。學生在課堂中保持較高興趣，不僅助于個人知識的學習，還可提高整節課的學習密度。體育課要學習各個項目，所以在教學中難免會由于個別項目技術要求嚴、難度大，致使學生會產生恐懼心理[10]，如跨欄。此類情況利用VR模擬該項目，調控學生心理，逐漸增加難度使學生進階練習該項目，直至其可完成該動作，克服對某一動作的恐懼感。

2.1.3 促進資源均衡，彌補條件不足

以我國為例，不同地域的教學資源分布并不均衡，包括師資力量、教學設備、受教育程度等各因素均有顯著差異[4]，可知我國體育教學仍需改進。將虛擬技術與體育教學融合，不僅可以緩解教育資源分化情況，還可將教育水平較高區的教師通過虛擬技術“走進”劣勢地區進行授課，逐步縮小教學差異，使學生感受教育平等。體育課多在操場授課，教學中多受天氣、場地等自然環境的影響，使課程無法開展或不開設。例：雨雪天使體育課無法開展；因場地限制或學生安全無法開展游泳課。虛擬技術與體育教學融合可彌補以上存在的問題，不僅使學生具有最真實的體驗，還促進學生全面發展。

2.1.4 提高教學安全，避免發生事故

體育課堂的教學中難免磕磕碰碰，發生危險的原因有：學生身體素質水平較低、體育老師專業能力欠缺等[10，11]。例如體操課單杠中的騎撐后倒掛膝上的動作，對肩部、髖關節等部位要求較高，完成整套動作具有危險性且必有保護者。日常的練習中必將學生的安全放在第一位，但在虛擬教學環境中，學生可有效避免受傷，放心去做好各個環節的動作。所以，將虛擬技術與體育教學融合，從學校層面看，可對學生身心予以安全保障，避免因完成動作而有意外的發生；從學生角度看，深入學習體育知識與技能，促進個人全面發展。

2.2 “VR+體育教學”的應用領域

2.2.1 理論課程學習

體育教學中要學習多門理論知識，如：運動生理學、運動解剖學等，只憑教師講解某一肌肉如何練習，需多少負荷等僅停留于書本知識及靠學生臆想的方式不僅無法使學生理解領悟，還會使學生的技能水平下降[12]，不利于學生知識習得與記憶。運用虛擬技術進行學習，使學生親身感受標準的動作及所承受負荷量大小，更利于學生對理論知識的理解和動作技能的掌握，理論知識融入主觀感受將加深對知識的掌握甚至形成正確的刻板印象，促進知識的吸收和鞏固。

2.2.2 專項技能訓練

除了學習理論知識，也要學習專業技能。體育教學包括：健美操、體操、武術、三大球、三小球等諸多項目。以健美操空中轉體360°為例，體育教師不僅要講授動作重難點，也要進行動作示范，像此類動作大多需學生在練習中領悟技巧和體會發力點，但實際中教師無法兼顧所有學生，致使部分學生無法充分體會該動作或者學到錯誤動作，不利于動作的習得。在VR創設的教學環境中，配以文字提示，學生更準確掌握發力點、順序等要點，更有利于學生充分體會動作的發力點，有助于動作的學習[11，13]。

2.2.3 加強心理訓練

在體育教學過程中難免會遇到復雜動作，致使學生產生怯場甚至恐懼的心理，對此現象，可在VR設備創造的情景基礎上使學生逐步、反復練習，提高心理適應和承受能力[3]。例如體操中的側空翻，教學中融入VR，先為學生建立初步技能表象，隨后學習側手翻，再逐步過渡到側空翻，此項目學習過程中仍需教師隨時進行保護與幫助，幫助學生克服困難，提高其心理素質水平。

2.3 “VR+體育教學”的影響

2.3.1 教學觀念

傳統的體育教學[14]多為教師灌輸式講授，以教師為主體，教師只作為知識的搬運工而學生只是知識的被動接收者，以往的教學只重視知識的學習并不強調學生學習的主動性和思維的發散性，當然，最終所獲得的教學效果也不理想。現將VR和體育教學相結合，VR所具有的種種特征不僅給予學生思維的發散性，開闊視野，還激發學生學習的積極性，充分調動學習的興趣，一改傳統的教學模式，重視學生的主動性學習，化被動為主動，虛擬技術的融入也將極具促進教學觀念的轉變。

2.3.2 目標過程

目前而言，各學校的體育教學體系仍需逐步完善，大多數學生無法完全掌握教學方法及全面學透各項技能，針對以上問題，教師可用現代先進技術輔助教學，便于學生更為直觀地了解教學目標和所授知識，使體育教學的過程更為合理[15，16]。虛擬技術的融入，使教學目標和過程也發生了相應的變化。在體育教學目標(包括知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀)上使學生體驗感更真切，更加強調學生的主體性；體育教學過程中，由于VR的融入，學生有了更明顯的自主選擇性，不僅減輕了體育教師的壓力，還提高了學生的學習效率。

2.3.3 教學評價

體育教學評價的傳統方式包括定性評價、相對評價等，雖然對學習效果有益但仍存在不足。VR融入體育教學后，體育教師可編制練習步驟使學生局部練習，隨后VR設備會對學生的學習情況進行判斷，系統評價不摻假個人情感，對學生相對公平[17]。將虛擬技術與體育教學結合，教師要具有專業知識儲備并針對性地對學生傳授技能，使學生通過VR設備更真切地感知各技能的具體分解動作。最后對教學的評價模式也要多元性，以學生為中心，全方位學習新技術，最終形成完善教學體系。

3 “VR+體育教學”的應用策略

3.1 制作教學課件

對任何學科進行授課前，首先要依據教學目標搜集資料再制作教學課件，其次將所收集體育教學內容的數據構建一個全方位的模型，最后進行教學實施。第一點，制作課件要搜集所需的素材，素材中必須凸顯體育授課過程中的重點和難點以及學生的動作技能展示。運用虛擬技術將所需信息進行數據處理，以此將所學的動作技能加之形象地呈現出來。如：培養競技健美操的后備人才，通過搜集優秀運動員大賽視頻中的動作解剖面及其技術動作進行細節慢放，對學生進行詳細講解，使學生頭腦中建立動作模型，明白如何練習。第二點，采用虛擬技術構建一個清晰的三維人體模型，靈活運用各感官系統，體育教師將構建的人體模型與搜集的優秀選手相關數據進行調整，便于后期將學生的真實水平與期待水平維持到平衡狀態。第三點，將制成的課件運用到教學中。由于虛擬技術具有交互性，既可以輸出信息又可予以反饋，所以在課堂教學中一方面利于體育教師控制體育課堂教學的進程，另一方面有助于學生正確習得動作技能，及時糾正錯誤。將虛擬技術與體育教學科學、適度結合，可促體育課堂教學更高效地開展[18，19]。結合虛擬技術的特點可知，其可以創造出栩栩如生的教學環境，并全面把握學生每個動作所練習的具體細節。體育教師借助虛擬技術制作教學課件，可建立體育教學中所有教學內容的數據總庫，有助于學生即時觀摩學習，樹立終身學習思想。

3.2 模擬教學情境

虛擬技術可創造一個三維空間，學生在虛擬環境中可進行體育活動或是體育訓練，這一層面保障了學生的身體安全[16，20]。傳統教學模式多為教師的教授和學生的接收，在此情景下難以調動學生的學習積極性，從而也凸顯出課程的乏味和無趣?，F將虛擬技術融入體育課程中進行教學，教學方式和環境具有多樣性和多元化，體育教師可擇其一對學生進行授課，也可根據學生的學習接受程度、動作領悟的快慢進行針對性地進行訓練和活動，因材施教。虛擬技術融入體育學習中，一方面可以觀摩到教學中易忽視的動作細節和變化，學生可以得到更加詳細、生動的學習資料，甚至可以擴充知識視野，學到更淵博的知識；另一方面在體育教學中融入虛擬技術可將乏味的理論知識變得形象和直觀化，在體育教師的指引下學生的學習效率更為高效，在某一特定情境下將理論與實踐相結合，學生的印象將更為深刻。例如虛擬技術在排球教學中的運用，體育教師講解動作技能并為學生建立初步動作框架后，學生可采用VR設備進行正確動作的練習，這樣不僅有利于學生對所學的理論內容進行鞏固和強化，還可使學生學習正確的擊球動作，并結合自身情況進行反復訓練，建立肌肉記憶。又或是在武術教學中，體育教師講解女子防身術、五步拳等內容，但是在課堂教學的環境下難以使學生產生危機感，此時運用VR設備創設相關情景：深夜的小巷、所乘坐的交通工具中等，以及對不同的人物進行模擬，將所學技能進行深入練習與鞏固。

3.3 進行遠程教學

虛擬技術是將計算機和互聯網相結合，可視為新型教學方式[20，21]。隨著現如今科學技術的進步和信息化社會的發展，虛擬技術越來越被人所知，我國也有高校開始應用虛擬技術盡心學習和訓練。通過互聯網虛擬技術進而實現體育的遠程教學，此方法不僅節省部分時間還可以滿足學生的好奇心并激發其興趣，提高學生的學習效率。VR不僅使體育教師不再受到時間和空間的限制，還可以使教師隨時隨地地挖掘教學中的細枝末節，更專心地投身到教育事業的研究中；采用遠程教學模式也會使學生更積極地學習某一動作技能，更便于與體育教師、同學們隨時進行溝通和互動。互聯網是一個龐大的系統，容納諸多已知與未知的信息，基于此，VR可以實現遠程的體育教學，達到體育微課堂授課的設想，進一步改進體育教學的觀念和手段。例如：某一高校采用遠程網絡進行體育教學，不僅可以使該校的體育課的結構更優化，便于后期更完善的進行體育教學，還可以間接提高該校的知名度，吸引更多的生源。根據虛擬技術的特點進行遠程教學，達到交互性學習的目的，有效地促進學生對知識的汲取及加深知識的鞏固，遠程教學可依據自身對知識的需要進行有目的、有計劃地學習，進一步打破體育教學的瓶頸，使學生學習不受時間約束和空間限制。

3.4 開展學術交流

以往開展學術探討多為開會或是查閱期刊，即體育教師或者相關學者統一約定某一時間及地點進行學術交流，此方法不僅消耗時間還占據物資，關鍵在于進行學術探討的對象較局限，并非來自全國各地。如：我國某個省份召開體育教學方向的學術交流大會，由于地域差異，外省專家要乘坐交通工具提前到達會議所在地，或是由于開會所需場地要提前預約，進行會議的布置等諸多因素均會占用、消耗部分時間。通過使用虛擬技術，不僅節省時間還可以實現資源共享，采用VR設備可以提供圖、文等信息，并通過高科技表達出體育教學工作者的思想[10，22]，其所呈現的三維虛擬空間和三維影像將體育教學中所教授的動作進行可視化分析，VR不受時空限制，且對于進行學術交流的人群不做要求，無論是專業體育教師還是業余學者又或是學生均可發表見解，突破傳統的學術交流的種種限制，集思廣益，實現體育教學研究進度的資源共享，為體育教學的完善奠定堅實的基礎。通過VR可建立體育教學的理論平臺，結合現代高科技的技術軟件，模擬教學環境，建立體育教學的理論模型，甚至不需要面對面教學與交流，也為體育教學交流平臺的建設提供完善的資料，有利于體育教師以及相關愛好者進行學習和鉆研，運用先進的技術促進體育領域的學術交流，為體育事業的開展指引方向。

4 總結與展望

在當今信息化高速發展的新時代，虛擬現實技術融入體育課堂教學中可營造安全的學習情境。從學校角度分總結，VR融入教學中不僅可以逐步優化教學結構，還可間接提高學校知名度，擴招生源；從教師角度總結，VR的融入將更加明確教學目標及豐富教學內容，制作體育教學所用的課件，不受時空約束進行遠程教學及學術交流，對學生進行因材施教；從學生角度總結，助于激發學習積極性，充分習得動作技能，加強心理技能訓練，減少傷害事故的發生，促進個體的全面發展。從學校實際情況思考，并非所有學校都可將VR與體育教學結合進行授課，在此希望相關部門可以考慮自主研發虛擬技術，降低設備所需成本。依據VR特點及體育教學的規律，培養所需人才和創設實用價值。展望未來體育教學的發展道路，逐步實現科學技術與教育領域的完美融合，促使我國體育事業的蓬勃發展。