虛幻引擎技術在冰壺課程中的應用研究

王曉冬

摘要：隨著我國冰雪運動的普及，越來越多的高校都開設了冰雪課程。但是在實際教學過程中，由于冰壺運動的特殊性，其教學方法還存在很多不足之處。虛擬現實技術作為一種新興的技術，被廣泛應用于多個領域，比如軍事模擬、醫學研究、科學計算等，而虛擬現實技術與冰壺運動相結合，既能讓學生了解冰壺運動的相關知識，也能為學生提供一個全新的學習平臺。本文主要研究了虛幻引擎技術，及其應用于冰壺課程中的意義，并將冰壺游戲引入到高校體育課堂中來。分析了虛幻引擎技術應用于冰壺課程中的架構整體架構，分析了虛幻引擎技術在冰壺課程中的應用研究。通過虛擬現實技術將冰壺運動及相關知識點、技能及知識模擬出來，使學生對冰壺運動有更加深入的認識，同時也可以鍛煉學生的空間思維能力和動手能力。

關鍵詞：虛擬現實技術;冰壺課程;虛幻引擎

近年來，隨著國家對冰雪運動的重視，我國冰雪運動迎來了爆發式的發展，全國各地高校都開設了冰雪運動課程。在這樣的背景下，冰雪運動的普及與推廣就顯得尤為重要。因此，各大高校都在積極地探索、開發適合本校學生的冰雪教學模式，其中冰壺運動就是很多高校積極探索的體育課程之一。雖然目前高校在冰壺課程中，引入虛擬現實技術已經成為一種趨勢，但是在實際的應用過程中，還存在著一些問題，如冰壺游戲的畫面效果和交互體驗感不夠完美，游戲過程中還存在卡頓等情況，因此虛擬現實技術在冰壺課程中的應用研究非常必要。本文采用虛幻引擎技術，以冰壺運動為題材，把冰壺游戲搬到校園，建立一個逼真的、可交互的、具有真實體驗感的虛擬游戲世界。

一、虛幻引擎技術

虛幻引擎（ Unreal Engine）是一種用于構建3D 虛擬世界的軟件，它為學生提供了一個模擬真實世界中物體的運動和交互方式，讓學生能夠沉浸其中進行互動，并且通過不同的視角和動作可以獲得不同的體驗效果。

虛幻引擎是基于微軟 Windows 系統開發的一款3D 引擎軟件，一個用來建立3D 虛擬世界和物體交互系統的軟件。它通過使用一組標準程序來創建逼真、沉浸和交互式體驗。其中，虛幻引擎有許多核心模塊，包括物理、圖形、聲音和學生界面它支持將物理、圖形和學生界面集成到一個單獨的模塊中，以創建更真實的交互體驗。

虛幻引擎的主要功能模塊包括：場景創建模塊、碰撞檢測模塊、光照模塊、物理模擬模塊、粒子系統和物理碰撞檢測模塊。其中場景創建模塊是用于構建3D 虛擬世界的核心，它包括了物理模擬、材質貼圖和渲染過程。碰撞檢測是用于檢測場景中的物體間碰撞和物體間的交互作用，如物體相互碰撞會導致物體間的交互作用發生改變;材質貼圖用于為場景中的物體提供顏色和材質效果，它可以使場景更加真實。

二、虛幻引擎技術在冰壺課程中應用研究的意義

隨著我國經濟社會的不斷發展，科學技術的不斷進步，人們對教育事業也越來越重視，而虛擬現實技術作為一種重要的教學手段，對于高校體育教學具有十分重要的意義。

（一）虛擬現實技術的引入，可以豐富體育課堂教學內容，提高學生學習興趣

在傳統的體育課堂教學中，教師只能通過自己的講解，讓學生掌握一定的技術動作要領，但是由于場地、時間、環境等因素限制，往往不能將每個動作都進行演示。

而虛擬現實技術具有非常強的交互性，能夠把抽象的技術動作變得生動形象，使學生更好地掌握技術要領。

（二）虛擬現實技術可以彌補傳統體育課堂教學中的不足，提高學生參與體育課程的積極性

傳統的體育課堂教學內容比較單一，以學生學習技術為主，學生學習積極性不高，而虛擬現實技術可以對體育課程的內容進行模擬，讓學生通過觀看視頻、模擬比賽等形式，提高學生對運動項目的理解，從而提高學生對體育課程的興趣。

（三）虛擬現實技術可以豐富體育教學手段，為學生提供更加直觀形象、生動活潑的體育課堂教學環境，從而提高課堂效率

虛擬現實技術在體育教學中的應用，可以使學生感受到更加直觀形象的運動場景，從而使學生可以更好地掌握體育動作要領，避免了因運動技巧和動作要領掌握不熟練而導致的運動損傷，從而提高學生的參與度，使體育教學效果得到提升。

（四）虛擬現實技術可以為學生提供真實而又直觀、生動、形象的體育運動場景，有利于培養學生的動手能力和創新精神

虛擬現實技術的虛擬體育場景可以幫助學生們更好的理解冰壺運動，在練習的過程中不斷總結經驗，使自己的冰壺技術不斷提高，從而培養了學生們的動手能力和創新精神，這對于高校體育教學有著十分重要的意義。

三、研究內容

本文以冰壺運動的玩法和比賽規則為依據，在 VR 虛擬現實技術的基礎上，在系統中以圖像、圖形、聲音、位置、姿勢、力反饋、觸覺等為依據，建立了一個虛擬的冰壺訓練場地。通過視覺、聽覺、觸覺、力覺等多種感官的互動，達到“身臨其境”的境界。在冰壺運動教學中，可以對技術動作進行逼真的演示，也可以用三維交互的形式來替代傳統的技術動作錄像，將完整的推冰壺技術和刷冰的技術環節以及教學中的輔助手段在技術動作的過程中進行展現，體會身體各部位發力的力度、順序以及動作的幅度，從而產生運動共感。通過這種方式，既能讓學生學會正確的操作方式，又能讓他們對發球時肌肉的用力狀態有一個清晰的認識，在這種不斷地、身臨其境地感受之后，他們就能更快速、更精確地掌握技術動作。從多個角度、多個距離地排練多個技術動作，并最終實現掌握技術動作的目的。

在大學里開設冰雪課程，不能太過單調，要想讓他們的學習興趣得到充分的體現，因此，尋找冰雪類的課余活動就顯得十分必要。這一課題的研究屬于教育改革中的一種創新，屬于對教育方法進行改進，要持續增加大眾性、趣味性的冰雪運動課程，以此來調動學生的學習熱情，從而提升教育的質量，并將課程資源的優點充分利用起來。

可以利用虛擬現實技術，對實際不具備的設施場地條件進行仿真，以協助體育項目來進行訓練和教學，但這只是一種輔助教學手段，用這個技術手段可以提高學生的學習興趣，以及提高學習的硬件條件，進而幫助學生在真正的體育項目訓練中取得更好的學習效果。冰壺是一項對運動員技術、戰術、心理和個人綜合素質要求較高的體育運動，而室內冰壺對青少年的身心健康有著很好的作用，在中國，利用室內冰壺可以培養他們的新的技能和社交技能，這對于他們未來的發展有著很大的好處。采用 VR 的方式來實現的體育競技類游戲，之所以推出這款游戲，其主要目的是利用VR 技術的交互方式，讓玩家在游戲中更好地感受到這款體育運動。在游戲中，玩家可以利用 HT ive 等 VR 設備，感受到自己在虛擬世界中探索的樂趣，還可以選擇不同的國家和不同的隊伍來進行對抗賽。這款游戲是一款 VR 競技游戲，它完全還原了冰壺比賽的全過程，讓玩家對這項比賽有一個全面的認識。這項工作是以出色的發動機制造工藝、技巧、動作的真實性、圖像的真實性等為基礎，全面地再現了冰壺項目。