基于VR技术的体育课堂教学实践研究——以高尔夫球项目为例

卢 劼

（浙江金融职业学院体育军事部，浙江 杭州 310018）

基于VR技术的体育课堂教学实践研究
——以高尔夫球项目为例

卢 劼

（浙江金融职业学院体育军事部，浙江 杭州 310018）

将VR技术应用于体育教学实践，利用高尔夫球仿真模拟器与高尔夫球课堂教学相结合开展虚实结合的教学实践，采用实验法、问卷调查法、数据统计法等方法，通过分班教学、对比分析，就VR技术对提升体育课堂教学质量和学习效果方面的作用和优势进行研究，结果证明：VR技术有助于体育课堂教学从原来的单一模式向多元化教学模式转化，使教学手段更加丰富多样，对改善高尔夫教学环境、克服场地不足、优化教学设计、实现虚实结合、提高教学质量和运动成绩等方面有着巨大的优势和发挥余地。

VR技术；虚实结合；体育课堂；高尔夫球；教学实践

随着课堂教学改革的深入和现代科技的快速发展，应运而生的计算机互动技术已在运动训练和体育课堂教学中发挥着重要的作用。而虚拟现实技术（Virtual Reality）是在多媒体技术发展的基础上出现的又一种新型的教学媒体应用技术，是由计算机生成的、模拟人类感知世界的实时情境呈现，有时也被称为虚拟环境。这里的“世界”是指具有真实感的立体图形，它既可以是某种特定现实世界的真实再现，也可以是构想的世界[1]。参与者可以通过自身的感官体验与之交互，如触觉、听觉和视觉等方面，从而实现情境重现和数据分析，因此VR技术为人机交互、虚实结合的教学情境提供了交互媒介和新的支持平台（见图1）。虚拟现实技术作为一种全新的教学媒体，不仅能让参与者获得真实情境中的真实感受和体验，还能通过系统反馈体验者的相关技术数据以及感知信息，并进行储存和优化分析，帮助体验者纠正不足，发挥优势，促使其进步和提高。

图1 基于虚拟现实的教学系统的基本构成

目前，国外已有研究将VR技术实验运用于不同体育项目的教学过程中，并根据项目的特点建立了不同的虚拟现实系统，如VR Baseball、VR Tennis和VR Snow等。有些国家还将VR技术引入到了高水平运动队的日常训练和成绩测试环节，如美国国家雪橇队运用仿真雪橇装置进行赛前仿真赛道的体验，测算运动心理状态和比赛成绩等[2]。在使用虚拟现实技术之后，相应的运动成绩在不同程度上都得到了一定的提高。

近几年，虚拟现实在国内很多高校已成为热点话题，不少高校对虚拟现实技术在一些学科建设和教学中的应用进行不同层次的研究。而虚拟现实技术在体育运动项目教学方面的开发与应用也在逐渐兴起，特别是在Golf项目的教学方面的作用开始呈现。本文旨在通过对高尔夫球虚拟现实技术的研究，将其运用到体育教学实践中，对比分析这一虚拟现实技术在体育课堂中的运用对提升课堂教学效果、促进运动技能学习、提高学生学习兴趣等方面是否有显著的作用，并根据学校教学的特点、需求以及教学条件提出相关技术运用方面改进的意见和建议，为今后虚拟现实技术能够更加切合实际的运用到学校体育课堂教学中来提供帮助。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象以基于VR技术的体育课堂教学实践为研究对象。

1.2 研究方法

1.2.1 文献资料法通过查阅CNKI、维普等相关数据库，搜集有关书籍和论文，以“VR技术”、“体育课堂”、“高尔夫球教学”为关键词进行搜索和筛选文献20余篇。通过文献资料的收集和整理，为课题研究提供可靠的理论依据，项目研究中所需的部分统计数据也从搜集的文献资料中获得。

1.2.2 专家访谈法对杭州市高校体协秘书长翁惠根教授、西湖国际高尔夫球高级教练佟丽、浙江省育英体育有限公司总经理吴子敬等相关体育部门、设备厂家、高尔夫球培训机构的专家和人员通过访谈、座谈等形式，针对课题中的VR技术在高尔夫球教学中运用的必要性、可能性、构建要素等环节广泛收集有关意见和建议。

1.2.3 实验法

1.2.3.1 实验对象 选取浙江金融职业学院体育选项课中的80名从未练习过高尔夫球的在校学生作为实验对象，其中男子40人，女子40人。随机分为实验组和对照组，每组40人，其中男子20人，女子20人。实验时间从2015年9月到12月，实验组和对照组课程学时都为36课时。

1.2.3.2 实验仪器 Visualswing（虚拟现实技术）高尔夫球模拟器是目前较为先进的第4代高尔夫虚拟现实设备，主要由硬件和软件系统2个部分构成。虚拟现实技术的硬件系统包括3D立体超高速实拍系统，利用3D立体超高速侦测技术和摄影追踪技术，采用先进的三维高速成像还原方法测量同时抓取球杆及高尔夫球的各项参数。基本功能包括：1）100%还原击球的真实性和准确性；2）能够同时测量球杆和球的所有飞行参数，包括球的旋转及起飞角等；3）全球160个巡回赛球场库可供选择；4）GPS技术和三维建模技术无差别地还原真实球场；5）图形化显示球道轨迹和挥杆数据；6）全面的挥杆数据分析及球杆统计；7）支持左右手同时击球；8）强大的在线联网功能，让世界各地球手可以轻松在线比赛；9）多国语言自由切换。

另外，它的软件系统包括GPS定位部分、3D全高清建模和数据分析部分。该系统运用GPS数据，获取与真实球场完全一致的各项参数，然后通过3D拟真制图技术实现三维模拟场景，并通过数据对比、慢速播放、画线分析等全方位地对高尔夫球技术进行分析，达到真实情境的效果[3]。

1.2.3.3 实验控制 将参与高尔夫球学习的学生分为对照组和实验组，在相同的体育课程时间里，实验组在教学过程中运用虚拟现实高尔夫球仿真模拟设备进行教学。每次课分为2个部分：1）学生通过VR高尔夫球技术进行虚拟现实的动作体验，从感官上和实践中体会教师所讲的动作要领，3D演示中了解高尔夫球挥杆技术的特点，并经过数据的直观体现来反思自身的问题所在；2）通过到普通场地上进行高尔夫球挥杆技术实训，由教师对基本动作进行指导及纠错。对照组由同1个教师采用传统的体育课教学模式，授课内容和测试评价与实验组相同。

1.2.3.4 实验内容 实验前对实验对象进行与高尔夫球运动相关的身体基本运动能力素质测试，包括立定跳远、50m跑、1min仰卧起坐、仰式平板支撑。实验后再对实验对象进行第2次相同素质项目的测试，同时邀请3位国家级高尔夫球专职教练作为评委，对每个学生动作运用的合理性和美观度、击球远度和角度等技术动作进行评分，3位评委各自评判，以平均分为最终得分。为避免各种可能的干扰，评分过程中采取实验组与对照组学生随机出场的方式进行。评分项目为木杆开球、7号铁杆的击高远球、推杆入洞。

1.2.4 数理统计法对通过实验获得的相关数据进行分类统计，为相关分析提供数据支撑，同时对搜集的数据资料、实践总结进行综合分析和条理化归纳，形成研究结论。

2 结果与分析

Visualswing的实战仿真技术与体育课程的教学与训练有着非常多的切合点，对身体基本能力、动作准度和稳定性等方面的数据进行实时采样和分析，利用这些功能可以实现高尔夫球虚拟现实相结合的教与学，实现体育课程线上线下的融合，实现不同地区的学生可以通过虚拟现实技术进行异地切磋训练，从而激发学生体育训练的热情，在不同的能力提升内容中，发挥出各不相同的促进作用。

2.1 高尔夫球虚拟现实技术对基本运动素质提升作用较小对照组与实验组在体育课程高尔夫球项目的学习前和学习后所测得的基本身体素质相关数据分别见表1和表2。

表1 实验前后对照组基本身体素质（x±s）

表2 实验前后实验组基本身体素质（x±s）

表1、表2数据显示：通过高尔夫球课程的学习，2个组学生的基本运动素质如核心力量、速度、爆发力等方面都有不少的进步，说明高尔夫球项目的学习对学生身体素质的提升起到了促进作用。从2个组学生进步程度的对比上看，实验组大于对照组，通过独立样本t检验验证P＞0.05，差异不具有显著性，说明高尔夫球虚拟现实技术的教学手段较传统教学方法在体育课程教学实践的过程中对于促进和改善学生基本运动素质能力方面没有特别明显的作用。

2.2 高尔夫球虚拟现实技术对挥杆击球技术提高作用较大表3为实验组与对照组的学生在练习高尔夫球后所测得的3个技术动作的得分数据。

表3 对照组与实验组技术动作得分表（x±s）

表3数据显示：实验组技术评分均为8.14分，对照组技术评分均为7.71分，实验组在技术运用的合理性、美观度等方面的综合得分明显高于对照组。通过独立样本t检验显示：实验组与对照组在3个技术动作上得分的差异性有统计学意义，说明高尔夫球虚拟现实技术手段在教学过程的运用效果明显优于传统的技术动作教学方法，且在较为枯燥的挥杆击球教学中效果尤为明显。

通过对实验组的座谈，发现学生普遍对高尔夫球虚拟与现实相结合的授课方式感兴趣，觉得这项技术的运用使高尔夫球课堂教学更加生动。被访谈的学生认为，通过运用Visualswing高尔夫球虚拟设备进行教学和练习，拓展了自主学习的空间，从而激发了学习的主观能动性；在练习的过程中能够更加准确地掌握关键知识和技术技能，对快速提升运动水平有很大的帮助。

由此可见，面向高尔夫球虚实结合的课堂教学是依据体育运动技能学习特点和认知规律而设计的一种交互式体验教学方式，更多地注重学生的“自主学习”方式的养成和虚实结合的运动体验（图2），为体育教学实现“因材施教”、全面提高高尔夫球综合技术能力提供了新的可能。

图2 虚实结合自主学习方式的形成过程

2.3 高尔夫球虚拟现实技术对推杆技术稳定性的提高作用明显通过对实验组与对照组在完成课程内容学习之后，在同一条件下对完成10杆推球入洞的成绩进行2轮测试对照，结果测得实验组平均进球数为6.8个，而对照组的平均进球数只有4.6个，实验组的平均成绩明显要优于对照组，而且实验组的技术使用和力度把握整体较好。实验中不难看出，将高尔夫球VR技术应用于体育课堂教学，实际上是利用该技术创建出一个虚拟的学习情境（图3）。学生在练习过程中通过与虚拟真实情境的互动而获得运动学习过程中的真实体验，其过程实际上就是模拟仿真的实践过程，相比于对知识简单抽象的记忆，这种学习行为更能帮助学生建构知识模型，让相关运动知识技能更加具象，从而提高运动成绩。

图3 虚实结合的学习路径设计

3 结论与建议

3.1 结论

1）VR技术充分地运用到高尔夫教学实践中，其人机互动功能可以增加学生的新奇体验，激发学习兴趣，使学生从“被动听讲”变为“主动学习”，有助于学生实现自我管理、自我评价，养成自主学习的习惯。

2）在不同的教学内容和教学设计过程中运用相适应的VR技术，设置不同的评价指标，有助于教学任务的完成和预期教学目标的实现，促进高尔夫教学效率的提升。

3）VR技术具有动画虚拟现实的功能，可以在教学内容讲解演示过程中，通过直观的信息传递，把教学中抽象的概念、原理与真实的情景状态生动形象地表现出来，有助于学生获得直观、具体的示范，从而更好地掌握技术要领。

3.2 建议

1）充分发挥VR技术对改善高尔夫教学环境、克服场地不足，优化教学设计等方面的潜在优势，进一步加深系统技术与现实环境相匹配的系统研究。

2）学校在教学硬件设施建设过程中需加大投入，从设备选用、场馆建设等方面加大投入。

3）合理安排课程内容设计，熟练掌握VR技术的功能，充分发挥高尔夫虚拟现实技术在实践教学中的运用。

[1] 李学恒，裴晶晶.VR技术在体育教学中的应用[J].电脑编程技巧与护理，2006(6)：107-108.

[2] 姜学智，李忠华.国内外虚拟现实技术的研究现状[J].辽宁工程技术大学学报，2004(23)：238-240.

[3] 董广旭，谭敏敏.哈尔滨市室内高尔夫模拟器应用情况研究[J].当代体育科技，2014(20)：181-183.

[4] 刘衡，冯婷.基于虚拟现实技术的体育教学模式的实践与思考[J].北京师范大学学报(自然科学版)，2013(6)：649-652.

[5] 朱晓兰，程鹏，刘丼.基于虚拟现实技术的体育场景虚拟系统的研究[C]//中国体育科学学会运动生物力学分会.第十四届全国运动生物力学学术交流大会论文集.北京：中国体育科学学会运动生物力学分会，2010.

[6] 余千春，杜世全.虚拟现实技术在体育教学中的应用叨[J].安徽体育科技，2005(4)：115-117.

Research on Sports Teaching Practice Based on the Technology of VR—Taking Golf as an Example

LU Jie
（Department of Physical Education and Military， Zhejiang Financial College， Hangzhou 310018，Zhejiang China）

With the progress of modern technology, the virtual reality (VR) technology rapid develops, and gradually plays a role in the field of physical education, which expands the curing of the traditional sports teaching of the thought, the sports classroom teaching from the original single mode to diversified teaching mode, make teaching means more rich diversity, drastically increased the efficiency and quality of physical education class teaching. In this paper, applying VR technology and physical education teaching practice, use of golf simulation simulator and golf combination of classroom teaching in teaching practice, through the divide into classes teaching, comparison and analysis, and VR technology to improve physical education class teaching quality and learning effect of the role of and advantages are discussed.

VR technology; virtual-reality fusion; sports classroom; golf sports; teaching practice

G807

A

1004 - 7662(2016 )08- 0036- 04

2016-06-25

卢劼，讲师，硕士，研究方向：体育教育学。