虛擬現實技術在體育訓練中的應用研究

摘要：隨著國民經濟的不斷增長，科學技術的不斷創新，我國體育訓練教學水平得到了顯著提升。虛擬現實技術創新應用作為現代體育訓練教學中的重中之重，是一項不可或缺的關鍵內容，直接關系到體育訓練效果的全面提升，以及能否有效激發學生的感官認知和思維模式。因此，現代體育教師要及時革新自身的教學理念，注重結合訓練內容與學生學習需求，合理引進應用虛擬現實技術，創新完善體育訓練內容與方式，以此來充分保障體育訓練的質量和效果。本文將進一步對虛擬現實技術在體育訓練中的應用展開分析與探討，旨在為相關從業者提供科學參考意見。

關鍵詞：虛擬現實技術" 體育訓練" 實踐應用

引言

當前是一個教育創新時代，我國體育訓練教學發展要與時俱進，跟上時代前進的腳步。虛擬現實技術作為一種全新的實用技術，被廣泛應用在各個行業領域中，創造出了眾多現實價值。體育教師通過將訓練教學活動與虛擬現實技術有機結合在一起，能夠為學生提供更為真實完善的體育訓練教學環境，促使學生獲取不同感官體驗，從而激發他們的體育學習興趣和欲望，有效發揮出他們學習的主觀能動性，這樣有利于推進各個教學環節有條不紊的進行。在體育訓練中創新應用虛擬現實技術，能夠有效將專業運動知識與技能轉化為數字信息，直觀清晰地呈現在學生視野面前，幫助學生提升對基礎知識與技能的學習理解水平，及時糾正他們的體育運動技術動作，促進他們體育學習的全面發展。

1、虛擬現實技術及其特征

虛擬現實技術又被稱之為VR技術，其作為一項集計算機網絡技術、仿真技術、傳感技術、多媒體技術以及人工智能技術等的綜合新興技術，如今已經演變成為一個新的科學技術領域，受到了社會各界人士的關注。虛擬現實技術有著以下幾種關鍵技術：（1）虛擬空間建模。在計算機技術輔助下，虛擬現實技術能夠在虛擬環境中有效生成具有真實世界物理特性的各種物體，給用戶帶來身臨其境的感覺；（2）聲音定位。虛擬現實技術的聲音定位能夠根據不同聲音源的具體傳輸特點和人類左右耳在辨別聲音時的相位差和強度，實現對聲音方向的精準確認；（3）視覺與空間追蹤。該項技術的融入應用能夠讓受眾用戶在虛擬現實世界中獲取到各種感官認知，其主要是通過利用先進的視頻攝像機設備實時獲取到投影，同時準確計算出跟蹤對象的實際位置信息；（4）感覺反饋。在虛擬現實環境中，受眾用戶能夠運用反饋操縱桿、反饋手套等設備切身體驗感受到手指上傳來的作用力，進而產生相對應的力覺、觸覺等方面的感知，這樣一來用戶就能夠直觀清晰地掌握到作用力的具體大小和方向；（5）語音交互。虛擬現實技術本身有著明顯的交互性，虛擬現實系統營造出來的環境能夠聽懂理解人類的簡單語言，并完成與用戶之間的實時交互，提示用戶合理規范操作設備。綜合來說，虛擬現實技術能夠有效生成一種多維立體的逼真圖像環境，向用戶展現該環境下的各類事物實時動態，能夠給用戶提供視覺、聽覺、觸覺以及力覺等多方面的感知內容，并實時響應不同用戶的具體行為動作。

虛擬現實技術的特征主要體現在以下幾點；（1）沉浸性。虛擬現實技術在不同行業領域中的實踐應用，能夠依據不同用戶對于不同場景的搭建需求，有效滿足受眾用戶與虛擬環境實時交互的體驗需求。在虛擬現實技術輔助應用下，能夠為受眾用戶搭建出生動逼真的現實社會場景，促使用戶沉浸其中獲取到各種感官體驗感受；（2）多感知性。與傳統計算機技術相比較，虛擬現實技術的創新研發應用能夠為市場用戶提供視覺、聽覺、觸覺、力覺、味覺以及嗅覺等多方面感知。之所以能夠產生多感知性，是因為虛擬現實技術的應用能夠快速準確采集到用戶具體行為動作信息，并對其進行處理分析，最終以數字信號或者圖譜形式等將分析結果呈現出來，以此來讓用戶獲取到系統傳遞出來的感知信息結果；（3）交互性。在傳統三維技術運行下，用戶只能夠被動的接收信息，而虛擬現實技術的應用則能夠有效打破現狀，其可以讓用戶結合自身需求操作使用反饋設備控制虛擬環境物體，同時還可以與虛擬場景進行互動交流。用戶在虛擬現實環境中，能夠對各項事物進行改造與評價，并反饋出自身的需求信息，而虛擬顯示技術系統則能夠根據用戶反饋的信息進行互動，這是一種近乎自然的實時交互。

2、虛擬現實技術在體育訓練中應用的重要意義

2.1、降低體育訓練帶來的意外傷害

在體育訓練過程中，由于不同學生有著不同的身體素質，當部分身體素質偏低的學生在進行較高難度的體育訓練活動時，會容易發生意外傷害情況，致使他們處于危險之中，這樣無疑會打擊到他們的學習自信心，同時不利于他們的身心健康發展。針對于此，體育教師可以通過在實踐訓練教學課堂上合理引進應用虛擬現實技術，為學生科學有效地打造出超現實體育訓練環境，指導他們與虛擬環境中的各項事物進行接觸互動，這樣不僅能夠提升學生在課堂上的各種感官體驗感受，激發學生對體育專業知識內容與技能的學習興趣和欲望，還可以最大程度降低高難度體育訓練帶來的意外傷害。在虛擬現實技術應用下，體育教師可以利用虛擬專業運動員向學生演示各種具有一定危險系數的專業技術動作，先讓學生對該技術動作有著直觀清晰的認識，然后教師再帶領他們進行安全可靠的練習，從而有效降低體育訓練的安全風險。在虛擬環境中進行體育訓練，每個學生都可以徹底放開自己的手腳，不會太顧忌是否會傷到身邊的人，從而能夠大大提升體育訓練的安全系數與訓練效率。

2.2、彌補體育設施設備不夠專業完善的缺陷

在體育訓練實踐活動中，由于受到場地基礎設施不夠專業完善的限制，教師無法組織學生開展多樣化的高質量體育訓練活動，有效滿足不同層次學生的體育訓練學習需求，從而會影響到體育訓練效果。一些學校由于自身辦學條件有限，無法持續性投入大量資金用于采購各項最新的體育設施設備，亦或者建立相關的專業運動場所，這樣一來就會造成學校不得已放棄各種體育項目。而在虛擬現實技術的引進應用下，體育教師可以引領學生在虛擬現實環境中進行多樣化的體育訓練活動，即便是沒有現實中的專業運動場地與體育設施設備，同樣可以為學生提供豐富有趣的體育訓練學習內容與方式，從而為學生的體育素質提升打下良好的基礎。

2.3、提升體育訓練準確性和針對性

在體育訓練實踐工作中，教師通過合理規范使用虛擬現實技術，能夠成功捕捉到每個學生的具體運動行為軌跡，有效形成一個體育運動數據系統，從而方便教師去觀察分析學生的實際訓練動作是否與標準動作保持高度吻合，根據學生實際情況有針對性的優化改進體育訓練內容與方式，不斷提高學生技術動作使用的規范標準水平。比如，在籃球運動訓練教學中，體育教師可以借助虛擬現實技術記錄收集好每個學生的投籃訓練動作，觀察分析不同學生的投籃動作細節情況，這樣能夠方便教師個性化的進行一對一指導，及時高效糾正學生的技術動作。此外，教師還可以通過運用虛擬現實技術模擬出學生所喜愛的專業籃球運動員，讓知名運動員帶領學生進行訓練，這樣不僅能夠提高籃球訓練質量和效率，還可以培養學生良好的體育訓練興趣，充分保障體育訓練的準確性。

3、虛擬現實技術在體育訓練中的應用途徑

3.1、獲取學生體育訓練的三維信息

在體育訓練教學活動中，體育教師可以合理借助虛擬現實技術構建出人體三維運動，這樣就能夠方便獲取到學生在體育訓練運動中的三維立體信息。首先，教師需要規范操作運用多套視頻捕捉設備對各個學生的訓練運動過程展開實時動態捕捉作業；其次，教師需要操作使用專業計算機軟件對捕捉的視頻信息展開技術整理和力學分析工作，以便能夠有效生成不同運動軌跡節點的實際參數數據信息，從而為學生訓練運動的三維立體仿真提供科學參考，同時也能夠為虛擬現實環境中的學生技術動作的動態生成提供有益參考。

3.2、構建學生仿真訓練運動的數字人體模型

在體育訓練實踐中，教師可以通過利用虛擬現實技術完成從肌肉層、皮膚層以及骨架層等結構層的數字人體模型構建工作。在該數字人體模型構建中，其不同部位之間都會預留一定的運動活動空間，確保其能夠圍繞不同人體關節展開一定自由度的訓練運動。此時，還需要運用到相關圖形學和人體運動學知識，準確計算分析出數字人體模型的各部位運動軌跡方向和位置，以此來科學規范數字人體模型的各種姿勢，最大程度提升人體模型體育運動行為動作的形象性和逼真性。

3.3、搭建超現實的虛擬化訓練場景

在體育訓練實踐活動中，教師能夠借助虛擬現實技術有效模擬出不同的具有沉浸感的體育訓練場景，有效滿足不同層次學生的體育訓練學習需求，刺激他們的神經系統，充分保障體育訓練的質量效果。體育教師要想提升學生在訓練過程中的沉浸感，可以通過使用虛擬現實技術生成三維立體影像，這樣能夠讓學生從不同角度觀察專業體育訓練內容，并快速有效適應超現實環境，準確掌握了解到現實環境和虛擬環境之間的空間關系，方便他們在體育訓練運動狀態下也能夠完成動態定位。與此同時，當體育教師在組織學生進行體育運動賽前訓練時，同樣可以采用虛擬現實技術模擬主場環境，讓學生能夠充分發揮出主場優勢，鼓舞他們的賽前士氣。

3.4、實現體育技術動作的虛實對比

在體育訓練教學中，教師能夠通過運用虛擬現實技術構建出仿真計算機系統，該系統的構建運行能夠直觀清晰呈現出學生在運動訓練過程的行為動作瑕疵，促使每個學生都能夠及時準確掌握了解到自己訓練的不足之處，同時也方便體育教師進行有針對性的優化改進訓練教學，幫助學生提高自身的體育訓練水平和綜合素質。體育教師可以通過在仿真計算機系統中加入標準動作，并采用相關技術展開標準動作的分解，引導學生沉浸于虛擬世界中觀看各項標準技術動作，促使他們能夠對課堂所需要學習的標準動作有一個全面的認知，加深他們的學習印象。接著體育教師可以組織學生在虛擬環境中進行訓練，并有效生成相對應的三維立體影像，利用虛擬現實技術展開對比分析工作，明確找出學生在訓練中使用標準動作的不足之處，促使教師能夠進行因材施教。

3.5、實現異地交互訓練

在體育訓練實踐中，虛擬現實技術的合理應用能夠為實現多人異地交互訓練提供極大可能。針對高校體育訓練科目存在著交叉情況，體育教師完全可以借助虛擬現實技術對比本校體育訓練過程和其他學校體育訓練過程，以此來揚長避短，不斷提高本校體育訓練教學水平，為學生提供更為專業完善的體育訓練學習內容與方式，促進學生體育學習的全面發展進步。與此同時，體育教師還可以借助虛擬現實技術創新傳統體育競技科目訓練，引領學生展開先進體育科目的訓練活動，這樣有利于調動起全體學生參與體育訓練的積極性，充分保障體育訓練教學效果。

4、虛擬現實技術在體育訓練中的應用實踐

4.1、虛擬現實技術在蹦床運動訓練中的應用

蹦床運動作為一種技巧類的體育運動項目，學生在參與該運動項目訓練時會面臨一定的安全風險，對于他們提出更高的專業能力與素質要求。因此，為了能夠幫助學生建立起良好的蹦床運動學習自信心，同時有效降低蹦床運動訓練風險，切實保障好每個學生的生命安全。體育教師需要借助虛擬現實技術構建出三維蹦床運動模擬與仿真系統，輔助學生展開蹦床運動科學訓練。三維蹦床運動模擬與仿真系統的構建是以數字化三維人體運動的計算機仿真技術、人體運動生物力學數據和真實人體運動數據為基礎，并以三維立體方式設計模擬出各項標準技術動作，同時輔以人體運動的動力學原理驗證、分析技術動作。體育教師可以利用虛擬現實技術觀察分析學生在實際訓練中的動作表現內容，并與三維立體模型生成的標準動作進行對比，最終得出不同學生的訓練不足之處，指導他們加以改正，從而有效提高他們的蹦床運動能力與素質。

4.2、虛擬現實技術在健美操運動訓練中的應用

健美操不只是一項體育運動，同時還有藝術表演的性質，教師要想提升學生在健美操訓練學習中動作表現的藝術性和協調性，就必須打破傳統教學模式的弊端。在傳統健美操運動訓練教學中，體育教師更多是以自身作為課堂主體位置，單方面向學生灌輸講解關于健美操運動的理論知識和技巧動作，大多數學生都是處于一種被動學習狀態，無法有效發揮出他們學習的主觀能動性，提升他們對于健美操專業知識的學習理解水平。除此之外，部分健美操知識內容教師無法通過簡單的語言進行較好的描述，從而會加大學生在課堂上對于該部分知識內容的學習記憶理解。為了擺脫該種運動的訓練教學現狀，體育教師可以利用虛擬現實技術科學有效地模擬出仿真運動數字人體模型，基于該數字人體模型向學生直觀清晰展現出各個健美操標準技術動作的細節，并可以對統一技術動作進行反復回放，這樣不僅能夠集中學生在課堂上的學習注意力，提高健美操運動訓練教學的質量和效率，還可以讓學生進行自主觀察學習和自我領悟，有效培養學生良好的自主學習意識和能力。

4.3、虛擬現實技術在籃球運動訓練中的應用

籃球作為一種深受我國青少年群體所喜愛的大球運動，體育教師在組織學生進行籃球運動訓練時，同樣可以借助虛擬現實技術展開訓練教學。比如，體育教師可以通過運用虛擬現實技術完成對不同學生運球動作、傳球動作以及投籃動作等具體行為的捕捉工作，然后根據系統收集反饋的信息科學分析出不同學生籃球訓練學習水平和不足之處，從而針對性地指導學生糾正籃球技術動作，幫助他們不斷提高自己的籃球運動水平，樹立起良好的學習自信心。除此之外，體育教師還可以借助虛擬現實技術對籃球的技戰術配合訓練進行三維立體演示，教師可以在視頻中重點標記好各個技戰術配合動作的細節要點內容，方便學生能夠對各個技戰術運動細節進行認真觀察分析，加深他們對于籃球技戰術配合的學習理解與記憶程度。

4.4、計算機虛擬技術在跳水運動訓練中的應用

在我國體育事業建設發展中，跳水運動是我國主要優勢型體育項目之一，培養出了眾多出色的跳水運動健將。因而跳水運動也成為了我國眾多體育迷所喜愛的體育項目，越來越多人開始嘗試學習跳水運動。在跳水運動訓練中，為了能夠幫助初學者打好學習基礎，體育教師可以通過先運用虛擬現實技術將優秀運動員跳水過程中各項標準技術動作的細節進行直觀清晰展示，同時使用三維立體坐標展開準確標注工作，這樣一來就能夠構建出關于跳水運動的三維立體運動數據處理系統。教師還可以運用虛擬現實技術對學生進行跳水時的具體動作進行實時動態捕捉，并將其與標準的三維立體跳水動作坐標展開對比分析，從各個細節總結分析出不同學生對于各項跳水技術動作的學習掌握情況，讓學生能夠清楚掌握了解到自己跳水訓練學習的不足之處，從而有針對性地進行強化訓練，在教師指導下不斷提高自身的跳水運動能力，促使能夠規范使用好各項標準技術動作。

5、結束語

綜上所述，在體育項目教學中，訓練是開展體育項目活動的重要方式，其能夠幫助學生提高自身的體育項目專業學習能力與素質，促進他們體育學習的全面發展。體育教師要想充分發揮出體育訓練的作用，有效培養學生良好的體育運動能力和綜合素養，就必須創新完善體育訓練內容與方式。因此，體育教師需要合理引進應用現代虛擬現實技術，優化改善體育教學環境與訓練過程，確保能夠滿足不同層次學生對于體育訓練內容的學習需求，從而有效激發他們的學習興趣，全面提升體育訓練學習的實效性。

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