计算机辅助技术在体育技能提升中的应用

丁斌

（黑龙江八一农垦大学军事体育部，大庆 163319）

1 计算机辅助技术在体育教学中的作用

1.1 为学生提供直观且形象的感受

在传统的教学方式之下，往往就是教师对相关的动作要点进行讲解，之后，再通过自身的示范来把教学完成，但是，在教师对学生进行讲解的这一过程当中，学生往往会由于这些理论知识内容的枯燥、学习内容的抽象而不能够把精神集中。而在教师向学生进行示范的这一过程当中，很多动作通常就是转瞬即逝，学生要想完全记清楚就是十分困难了，更别说是学会了，在这样的情况之下，必然会对教学的质量产生消极的影响。但是，采用多媒体辅助技术的教学，教师可以把所要讲解和示范的内容全部制作成为多媒体课件，在课堂上，教师通过把课件播放给学生，通过视频加上教师自身讲解，来把比较抽象的理论变得具体化和形象化，在这之后再传授给学生，必然要有效得多，这样也能够促使学生注意力集中[1]。而在进行存在有难度的动作的示范的时候，采用多媒体视频示范的方式，来反复地把视频做出回放，就能够促使学生对每一个动作都能把握好，这样一来，必然能够有效地使学生体育技能的提升[2]。

1.2 激发学生兴趣，提升学习状态

通过多媒体的教学，通过大量声音、文字以及图像的综合使用，来为学生带来新的课堂体验，使学生不仅仅能够在传统教学的枯燥乏味得到摆脱，而且还能够对多媒体当中所蕴含的丰富的信息进行充分的利用，来促使学生在不知不觉中把相应的知识掌握好。从而能够有效地把学生的积极性和兴趣调动起来，从而帮助学生在具体的学习过程当中能够最大限度地把自己的想象力发挥出来。由于多媒体技术作用能够实现随时随地的把目前体育方面的最新消息把握好，而通过这些信息的掌握，不仅能够使得学生的知识面得到拓宽，而且还能够促使学生综合素质的不断提升[3]。

1.3 促进学生正确动作概念的树立

和一般的文化教学不同的是，体育教学在动作上面有着十分高的要求，而对于这些动作的讲解，教师都需要通过动作的分解来完成，这样一来，就存在一个问题，那就是对于那些需要在一瞬间完成的动作，对于那些结构比较复杂的动作，教师必然是很难能够将其分解开来的，所以，对于这些动作，教师示范比较困难，毫无疑问学生就很难能够有效掌握好。加上教师在进行动作的示范的这一过程当中，是很容易受到外来因素的干扰的，这样一来，每一次向学生示范的动作都是或多或少存在差异的，这就在一定程度上更加加深了教学的困难。而通过运用计算机辅助技术，来把课堂上标准的动作向学生示范，在这样的情况下，配之以教师的有效讲解，就能够把上述说到的限制因素排除，学生在这样标准的动作之下，就能够对自己动作的准确性进行保证[4]。

2 计算机辅助技术在体育技能提升中的应用

2.1 计算机辅助技术在体育技能提升中应用的功能要求

首先，就是要把虚拟训练的场景构建起来。按照运动项目对训练场景的相关要求，来把模型建立起来。

其次，就是要进行运动数据的获取。这一点就是要通过传感器跟踪设备，来直接把运动实体的运动数据记录下来，通过所记录的运动数据，来把计算机动画生成[5]。从这一方式的优点上面来看，最大的优点就是可以把学生真实的运动数据捕捉到，这样所形成的画面就会异常逼真，从而对其科学性也进行了有效保障。

第三，就是要进行生理生化以及心理数据的采集。对于生理生化以及运动员的心理等来讲，可以说这三者是运动员所处的竞技状态的一个重要的反映，当然，对于不同的运动项目来讲，都是能够通过各种传感器以及智能化的仪器，来对运动员的生理生化的数据以及心理的数据实现采集。

第四，就是要进行动作的重演和展现。对于这里所说的动作的重演和展现，实际上就是建立在计算机辅助仿真系统的要求上面的，对于传统的摄像手段来讲，要想把这些动作的再现以及重演等等实现是存在很大的困难的。这一点，举个例子来讲，对于体操这一体育项目来讲，教练员通过对体操运动员实行模型的建立，在此基础上进行重新的编排，从而来促使其产生新的技术动作，以此来把体操运动员的动作重现出来，这样一来，运动员就能够在完全虚拟的环境当中，仿佛身临其境般的体验和感受，这样一来，就能够实现对运动员技术的动作的改进以及创新等等，最终促使运动员技能的提升。

第五，就是要对图示化的训练效果做出分析。对于这一分析方式来讲，所指的就是要通过图示，来把误差分析的结果表示出来，这样的评估方式，主要包括两种，分别是在线式评估方法以及离线式评估方法。

2.2 计算机辅助技术在体育技能提升中应用的关键技术

（1）获取人体运动参数

对于人体运动参数的获取来讲，也就是要详细的对运动员的运动做出分析和描述，并对运动员的行为做出理解，以此来把各种运动员运动参数获得。对于这一点，主要可以分成两个部分来讲：

第一，快速且精确地把人体轮廓提取出来。对于这一技术来讲，虽说困难但又十分重要的问题，之所以这么说是因为要想在动态的环境当中，把图像准确地捕获时会受到诸多因素的影响，这些因素包括了大气的变化、光照条件的变化、背景的混乱干扰、运动目标的影子以及物体和环境之间的遮挡等等。这一系列的因素，都在一定程度上使得人体轮廓的准确获取存在一定的困难[6]。在进行人体轮廓的提取这一基础之上，我们还能够进一步对动作全景图的合成进行研究，能够实现不同动作的叠加播放。对于动作全景图来讲，它在对运动员以及教练员进行动作的分析以及整体动作的完成等等的情况方面存在很大的帮助。对于实现不同动作的叠加播放来讲，它能够把各种不同的动作全部叠加到一起，放在同一个背景之下进行播放，这样一来，对于运动员以及教练员在进行动作的分析的时候，把微小的差别找出来。

第二，准确地捕获运动员运动数据。对于运动捕获技术来讲，它主要就是通过对传感器以及三维形式的充分利用，来把真实人体的动作记录下来，在这之后，计算机就能够按照所记录的数据来对屏幕上的虚拟人产生驱动。对于这一方式来讲，从其优点来看，最主要就是它是主体人运动的一个复制品，正是因为此，它的效果才十分的逼真，同时还能够把许多比较复杂的运动生成。这一方法，比较典型的运动捕获的设备包括：光学式设备、电磁式设备以及机械室设备。从运动捕获这一工作的具体流程上面来看，它主要包括了规划、原始数据的获取、跟踪、辨识、骨架转换以及对虚拟角色的映射等等的过程。从运动捕获的数据处理方式上面来看，主要包括了运动的信号处理、运动的偏移映射、运动的混合、运动物理以及运动图等等。

（2）物理和生理建模

对于目前所说的计算机辅助技术体育仿真系统当中的人体建模来讲，它所指的往往就是以人体物理特征和生理特性为基础的模型的建立，需要指出的是，这里所说的人体物理特性所指的主要就是人体形态、人体结构、人体素质、人体运动能力以及人体适应能力等等。这里所说的生理特性所指的主要就是人体的脉搏、血压以及肺活量等等，是生理上新陈代谢的指标，也是器官以及各个系统的机能指标。具体来讲，这一点主要包括了两个方面。

第一，虚拟人动画。这一技术主要是从上个世纪的80年代开始的，一直发展至今，共经历了四个发展阶段，这四个阶段：运动学控制阶段、动力学控制阶段、基于控制器的运动控制以及运动捕获，在这四个阶段当中，运动捕获技术所具有的特点就是高效，并且真实感比较强[7]。

第二，实时绘制以及交互。我们知道，对于模型的建立来讲，它主要是涉及到的虚拟场景以及虚拟人等的问题，并且还包括了具体的虚拟人参与到虚拟体育仿真环境当中，在这样的情况之下，进行实时绘制和交互就异常重要了。从实时绘制交互技术的分类上面来看，主要可以分成可见性判断绘制技术、层次细节绘制技术以及基于图像的绘制技术。另外，需要指出的就是，这里所说的交互指的就是运动员通过计算机辅助技术当中的交互识别，和系统产生相互的作用。这里所说的计算机辅助技术交互设备，主要包括了电磁跟踪设备、摄像机、触觉设备、三维导航设备以及口头通讯设备等等。这里所说的交互，是通过交互这样的方式，来进行人体物理特性以及生理特性等等参数的选择[8]。

3 计算机辅助技术在体育技能提升中的应用效果分析——以跳远为例

随机选取了某学校的学生40名，将其分成两组，每组20人，即对照组和实验组，对实验组实行的是计算机辅助技术进行教学，而对照组则使用普通的教学方法教学，在实验完之后，采用SPSS14.0软件来对其结果进行对比和分析。在经过统计和分析之后，得出以下的结论：

首先，从实验组和对照组运动学习情况来看（表1）。

表1 实验组和对照组运动学习情况Table 1 Motor learning status of experimental group and control group

从上述表格可以看出，实验组在运动学习量表前后侧差值平均数的得分是0.23，而对照组仅仅只是-1.35，要明显高于对照组，在运动认知分量表、在运动情感分量表以及在运动技能分量表等等上面的平均数，实验组都要比对照组来的高。在经过了t的检验之后，对大学生学习的影响有着明显的差异，并且这一差异是趋于整体的，只有在技能分上面，两者之间的差距比较小。从中可以知道，采用计算机辅助技术进行体育教学，是具有明显效果的，也就是说，计算机辅助技术在体育技能提升当中有着积极作用[9]。

其次，从实验组和对照组在学习前后测差异的 差值检验上面来看（表2）。

表2 实验组和对照组在学习前后测差异的差值检验Table 2 Differences test of experimental group and control group difference measured before and after learning

从上表当中我们可以看出，t=-4.72，p=0.01<0.05，所以可以判断出差异比较显著，另外，从认知和情感这两个分量表上面来看，可以说都是达到了比较明显的水平，只有在技能分量表上面，并没有达到比较显著的差异，从中可以得出这样的结论：在技能方面并不会由于计算机辅助技术的使用而得到提升，但是在其他方面都能够有所提升。

第三，从实验组运动学习量表前后测差异上面来看（表 3）。

表3 实验组运动学习量表前后差异Table 3 Differences of experimental group pretest and posttest in motor learning scale

从上表当中，我们可以看出，对实验组的差异实行了t的检验之后，在运动学习、情感以及技能上面都达到了显著的水平，从中可以得出这样的结论：在学生经过了计算机辅助教学之后，在情感以及技能等等上面都会得到提升，这一教学方式是能够对学生的技能学习产生重要的影响的。

4 结语

主要研究了计算机辅助技术在体育技能提升当中的有效应用的问题，针对这一技术在体育教学中的作用以及这一技术在体育技能提升中的关键性技术以及功能要求等进行了详细的分析[10]。从中可以知道，把多媒体技术和体育教学有机地结合起来，不仅能够有效提升学生的知识面，而且还能促使学生对教学内容的理解更加深刻，对教学技术动作的掌握更加牢固，最终有效提升学生的体育技能，是一种值得推广的技术。

［1］李宏强.普通高校体育教师怎样利用多媒体进行体育教学［J］.考试周刊，2009，34：11-13.

［2］李平，孟跃华.多媒体在体育教学中的应用［J］.中国信息技术教育，2009，16：25-34.

［3］童燕.多媒体环境下高校体育专业体操教学方法的研究［D］.长沙：湖南师范大学，2009.

［4］徐士韦，谭小勇，陶应军.多媒体技术在体育教学中的应用探析［J］.山西体育科技，2009（3）：19-25.

［5］袁鹏.多媒体课件在体育教学中的理论研究与探索［J］.企业科技与发展，2010（12）：46-56.

［6］刘永祥，吴进新，胥凡.多媒体课件在高校太极拳教学中的优势作用［J］.西昌学院学报:自然科学版，2008（4）：78-79.

［7］张勇.浅谈多媒体技术在体育教学中的应用［J］.内江科技，2010（6）：11-12.

［8］李航.高校体育多媒体教学应用的现状分析［J］.内江科技，2009（8）：65-66.

［9］姚艳雅.浅谈多媒体在体育教学中的运用［J］.中国信息技术教育，2009，14：23-26.

［10］张伟东，孟凡会，白海军，等.普通高校体育教辅开放平台的设计与应用［J］.黑龙江八一农垦大学学报，2012，24（4）88-91.