计算机虚拟现实技术在高校体育训练中的应用研究

白海军，高云丽

（1.黑龙江八一农垦大学军事体育部，大庆 163319；2.黑龙江八一农垦大学信息技术学院）

1 虚拟现实技术的概念

虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）现在成为了计算机业界高级人机界面的高端技术的新名词，它致力于网络的交互性、沉浸性和构想性的建设，它目前达到了成功使用户拥有一种如临其近的惊人体验。它综合运用了人工智能、计算机网络技术、计算机图形学和多传感技术等多种高端技术。计算机虚拟技术在体育教学中的应用一直被看作是教育技术的一次革命性发展。它创造了一个“自我学习”的环境，改变传统的教习，促进学习新的方式来学习知识和技能，通过信息环境的相互作用的方式为学习者提供学习模式的转换[1]。利用计算机虚拟技术创建一个虚拟的体育器材，其中大多数的场景是虚拟的，可以在任何时间，根据对新设备的需求不断更新的培训内容，使培训跟上技术的发展。同时，虚拟现实的交互性极强，使学生能够发挥在虚拟环境中的角色作用，并全身心进入的环境，这是非常有利于学生的技能训练。虚拟训练系统无任何危险，学生们可以实现反复练习直到学会为止[2]。

2 虚拟现实技术在体育训练中实施的必要性

2.1 规避体育训练中的意外

对于很多对抗性很强的运动项目，诸如跆拳道、拳击等，往往在现实中进行训练时是无法避免一些伤害意外的，这也让非常多的高校放弃了这些项目的课程设置。如果学生在体育课堂上能够利用计算机虚拟技术进行这些危险性较高的体育项目练习的话,就能很好得规避训练中的伤害事故过多产生[3]。在这种非真的模拟环境下, 学生可以放开手脚进行练习，不必担忧可能会产生手上或者其他的事故。不但如此，计算机虚拟环境还能够对学生的动作进行测评，及时纠正学生在训练过程中的不足，提高训练的质量和效率[4]。

2.2 规避高难动作的运动伤害

近年来体育技术不断发展，各种对抗性的体育项目中的技术难度也越来越大，这就意味着有很多的学术在进行这些项目的训练时会因为难度过高而受伤，而事实证明在现实的体育训练中确实如此[5]。运用计算机虚拟技术则可以很好得规避这一点，利用虚拟现实技术进行虚拟动作实验，这样就可以非常全面的回避高难度和复杂的技术动作给学生所带来的运动伤害。参与者在虚拟实验环境中，可以放心地去做各种高难度的动作[6]。

2.3 改变物质条件不足的缺陷

在现实的体育训练教学中，由于物质条件不能完全满足运动训练的需求，各个学校不得不在经费允许的状况下购置器材建设训练场[7]。如此以来，很多的运动项目训练由于经费的问题而不得不取消。运用计算机虚拟技术，便可以很好得改变这一现状。学生完全可以通过计算机进行体育项目训练，获得丰富的感官享受，而不需要真正架设起庞大的训练场地[8]。

3 虚拟现实技术在体育领域的各个应用分析

计算机虚拟技术在体育教学中的使用，无疑会带给课堂风暴式的变化。它将使体育课堂从单一的教授转变为体育项目的综合训练，体育教学工作也将从教师与学生之间训练经验的口口相传走向高科技的训练，竞技运动的单调趋势也将因此而发生改变[9]。虚拟现实技术在各行各业都得到了不同程度的发展。在体育教学训练中的应用主要有以下几方面，如图1 所示：

图1 虚拟现实技术在体育各个领域中的应用Fig.1 The application of virtual reality technology in all sports fields

3.1 在健美操教学中的应用

健美操是融体操、舞蹈、音乐于一体的追求人体健与美的运动项目，具有高度的艺术性。健美操教学中，不仅使学生获得动作的协调性和灵活性的训练，还要让学生的思维能力也得到培养和开拓。在传统的教学中，有些内容是老师难以用语言描述、学生难以理解而又必须掌握的内容[10]。而虚拟现实多媒体技术的应用可以把基本动作转化为视频的信息，配以注释，根据教学的需要对所授的动作重复播放、讲解，加上教师的正确的示范，学生的大脑中会立即形成清晰完整的技术动作，对动作要领便能直观理解，掌握动作也就更快，练习起来会更有劲、更主动。并能够及时的发现错误，讨论产生错误动作的原因，对症下药，进行纠正[11]。

3.2 在排球教学中的应用

传统的排球教学过程主要是通过教师的讲解示范来进行，学生对技术的掌握受到多种因素的影响。教师对学生掌握技术的情况是通过肉眼观察，这就使教学效果受到了很大的影响。而虚拟现实技术可以为整个教学过程提供一个新的环境，如在讲解正面上手发球技术动作时，学生可以利用虚拟现实技术可以边观察虚拟情形下的技术动作，边与虚拟人体进行肢体语言的交流，感受身体各部位的发力的力度、顺序以及动作的幅度，产生运动共感[12]。

3.3 在篮球教学中的应用

传统的篮球教学主要是通过教师的讲解和示范来进行，随着科技的进步虚拟现实技术也运用到篮球教学中的课件制作和课堂教学中。这样不仅可以完成知识的教授，而且可以完成动作和技能的教授。主要需建立好模拟库再通过适当的仪器输出，学生便能够通过计算机模拟出的虚拟场景完成整个过程的训练。因为整个训练过程全程都是计算机监控，因此学生完全可以根据自我的情况进行速度、进度等的调节。因材施教，真正实现个性化教学和差异化培养[13]。

4 虚拟现实技术与体育训练

计算机虚拟技术是通过计算机对运动技术进行量化分析而将结果运用图形的方式表现出来。这一分析包含了技术动作的速度、位移等具体的分析要素，确保对运动过程的全面分析。计算机会在分析的结果基础上，更深层得对学生的每一个动作与标本运动的差异。将学生的技术动作与计算机中的模型的标准动作放在一起进行对比分析，有利于学生对其自身技术缺点的改进, 更有利于老师直观系统地把握和分析学生的学习状况，对整体提高学生的体育素质与体育能力有非常重要的推进作用。

计算机虚拟技术在新的运动项目方面的使用，将是给体育学习者开辟新的学习天地。各种体育领域的虚拟技术的主要奥运体育系统和体育娱乐项目，都会极大的减少运动训练的危险性。危险的体育项目，比如高山滑雪、赛车、登机运动等实现在室内进行密集的训练或比赛，就不会出现由于雪崩造成人员伤亡等意外的发生。运动员在成长和比赛前的训练中，提高人身的安全性。计算机虚拟技术可以创造客观环境因素无法达到的境界。为了训练的运动员适应比赛对象的比赛模式，计算机虚拟技术可以将比赛对象虚拟为陪训者，如此一来，无疑会极大的提高运动员的赢率。地区、国家等限制因素，无法完成的训练，而运动员也无法到达对手的水平，计算机虚拟技术可以很好的解决这个难题。它可以创建一个和现实中完全一样的虚拟运动员，甚至著名运动员一支球队，他们的技术特点、外貌、性格仿真程度极高，这样一来运动员可以接受到一个非常有针对性的培训。运用虚拟现实技术来模拟各种自然场地，让生活在现代都市的人们可以随心地拥抱大自然。不但如此，计算机虚拟技术也可以模仿驾驶场地，模拟攀登场馆，模拟滑雪，这种新的训练模式的选择将为运动员的训练负伤问题画上句号。

计算机虚拟技术日趋完整，已广泛应用于现代社会的各个角落。结果证明，利用计算机虚拟技术给人类带来了极大改变，方便了人们的生活、工作和学习。计算机虚拟技术将运动训练与体育教育相结合，为体育训练带来了革命性的变化。高校运动训练，将是一个影响巨大的教学模式和教学体系的载体，承载着加速运动训练的科学化和促进发展竞技体育水平的重任。计算机虚拟技术，可以很好的改善大学生体育训练器材场地不足、科学性不强、教师的技能水平参差不齐等实际问题，从而提高高校运动教学的质量和效率。提高技术和战术的训练水平，更好地促进中国竞技体育储备人才的培养。这也意味着，计算机技术和体育教育培训相结合的高校体育未来的发展的一个重要的方向。虚拟现实体育是计算机虚拟技术在体育运动的各种应用中的重要作用后产生的体育方式，是竞技体育领域的一个重大革新。这对于扩展的运动发展具有重要意义，同时，它也有力的说明体育运动训练需要计算机虚拟技术的支撑才能更好的发展[14]。

5 小结

总而言之，虚拟现实多媒体技术的应用可以把基本动作转化为视频的信息，配以注释，根据教学的需要对所授的动作重复播放、讲解。这样不仅可以完成知识的教授，而且可以完成动作和技能的教授。因此，虚拟现实技术在体育领域各个项目的教学和训练中都可以很好的应用。

［1］ 徐兰君.虚拟现实技术及其在排球教学中的应用展望[A].2006 年全国体育仪器器材与体育系统仿真学术报告会论文集［C］. 杭州：中国体育科学学会体育仪器器材分会、中国系统仿真学会体育系统仿真专业委员会，2006.

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［4］ 陈健，姚颂平.虚拟现实技术在体育运动技术仿真中的应用［J］.体育教学，2006，26（9）：34-39.

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［9］ 王宏宇. 谈在体育训练仿真中虚拟现实技术的应用［J］.吉林体育学院学报，2007，23（2）：61-62.

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［13］ 王茂昌.体育教学中教师应具备的素质［J］. 科技致富向导，2011（21）：74.

［14］ 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.