虚拟仿真技术在传统射艺教学中的应用研究

宋 伟，陈 艳，张建生

(通化师范学院 体育学院 吉林 通化 134002)

随着科学技术的快速发展，大数据时代的到来，高校教育模式与理念也在不断地改变，传统的教育模式已不能适应新时代社会对人才的要求，一定程度上限制了学生创新和实践能力的培养。因此，从“0BE”教学理念出发，加快推进现代信息技术与教育教学深度融合，已成为新时期教学改革的重要方向。2019年，教育部高等教育司在《教育部高等教育司2019年工作要点》中指出，要大力发展“互联网+”“智能+”教育，建设优质开放共享的一流课程，虚拟仿真“金课”将作为推进“智能+”教育的创新一招。虚拟仿真是一种集多种科学技术于一体的新兴技术[1]，将其运用于体育课堂教学是对现有教学方式方法的有效补充，大大提高学生的参与热情和教学质量。

近年来，作为我国民族传统体育项目的传统射艺逐渐走进了人们的视野，大众参与度日渐攀升，并且得到了各高校的广泛关注。目前，已有一部分高校开设了传统射艺课程，建立了射艺社团和训练队，但受课时、场地、环境等因素的限制，这项运动要在高校大力推广可谓困难重重。因此，如何解决课时、场地、师资等受限问题则成为传统射艺教学改革和推广的重点。2018年，教育部高等教育司吴岩司长在其“建设中国金课”的报告中指出，金课要具有高阶性、创新性和挑战度。所以，把传统射艺课程与虚拟仿真技术结合完全符合这一要求，是深化射艺教育教学改革的新思路、新途径。

1 虚拟仿真技术的内涵

对于虚拟仿真技术的内涵，不同的学者对其有不同的理解。有的学者认为，虚拟仿真技术即是虚拟现实技术[2]，也有的学者指出虚拟仿真技术是虚拟现实与系统仿真技术的总称[3-4]。虽然说法多样，但其核心意义相同。虚拟仿真技术整合了仿真技术与虚拟现实技术的优点，是集图形变化、几何造型、真实图形、真实感图形的实时描绘、人机交互、动画生成等多种技术于一体的新型的综合性信息技术[5]，具有沉浸性、交互性、虚幻性和逼真性等特点，它能够为使用者提供一种与真实情景相似的场景，使人有种“身临其境”的感觉，通过与虚拟对象的互动，使实践者更好地去体会操作过程，进而更好地掌握相关技术。目前，虚拟仿真技术已被广泛应用于航空、医学、生物学、军事、教育等多个领域[3-7]，并取得了较好的使用效果。

2 高校开设传统射艺课程的意义

(1)丰富课程思政教育。传统射艺在形成和发展的过程中，受到地域、习俗、道德观念等传统文化形态的影响，融入了许多文化元素，因此它已不再单纯是一项体育运动，更是体育、艺术与传统文化的统一体。先秦时期，礼射是学生必学的一项技能，国家则通过相关的礼射考核来选拔人才，其本身就是教育体系中的一部分。因此，相对于其他体育项目，传统射艺具有浓厚的历史文化背景，更加注重礼仪。“礼射”讲究谦和、礼让、庄重，提倡“发而不中、反求诸己”，崇尚德行，讲究平等，体现了其对射者品德修养的要求和人人平等思想的重视。高校开设射艺课程即融入了儒家“主敬”思想，是对中国传统文化的传承与保护。学生在学习射艺的同时，加深了对中华民族优秀传统文化的认知，提升了品德修为[8]，这无疑是对当前课程思政内容与形式的有益补充与实践。

(2)促进学生身心健康发展。当前，大学生在不断提升专业能力的同时，更应注重身体素质和心理素质的发展。传统射艺是动与静结合的有氧运动，是非对抗性运动，其真正意义在于不断战胜自己、不断提高自己，具有正心正己、修身修德的功效。习射过程中对动作一致性要求极高，射者要遵循射法，即静心与自信、站立、搭箭、握弓、勾弦、转头与举弓、开工、靠弦、瞄准、撒放、动作暂留、收势等[9]。为此，射者需要根据射法的不同阶段来调整呼吸和分配肌肉力量，从而使心肺机能和相关肌肉力量得到锻炼。

另外，随着生活节奏的加快，社会竞争力的加大，越来越多的学生表现出专注力差、无耐心、鲁莽、粗心、好胜、浮躁等心理问题，而这些性格特点、处事态度在习射过程中均会有所体现。

3 影响传统射艺在高校开展的因素

(1)师资不足。师资是高校传统射艺教学与推广的保障，然而传统射艺在1957年的全国射箭锦标赛之后，便销声匿迹，至2009年中国第一届传统射箭研讨会在北京召开，才又走进了人们的视野，这期间经历了几十年的断层，导致了师资的极度匮乏[9-10]，严重阻碍了射艺在高校的发展步伐。目前，虽然很多高校已经开设了传统射艺课程，但从教的教师数量少，几乎没有专项教师，甚至接受过专项培训的教师都很少。[11-12]

(2)场地和器材数量不足。射艺场地和器材是保证射艺教学顺利开展的必备条件。射艺具有一定的危险性，在进行教学过程中无法与其他运动项目同时使用一块场地，需要独立的场馆方能保证正常教学训练。因此，尽管很多高校为进行体育教学改革有意尝试开设传统射艺课程，但受场地和器材限制，无法保证正常教学，这也在一定程度上制约了传统射艺在高校的推广。

(3)教学资源短缺。2013年，西南大学开设传统射艺课程，开启了射艺进课堂的新篇章。随后，徐州工程学院、中国矿业大学、江苏建筑职业技术学院、江苏师范大学、清华大学、通化师范学院、东北师范大学等多所高校也相继开设传统射艺课程[9]。课程的基础是教材，只有以优质、权威性高的教材为蓝本从事教学，才能更好保证教学质量。然而，目前很多高校都处于缺少教材的状态，课程内容大多来源于教师的培训资料，教学大纲与进度也都是以此为基础编写的，且每个学校都有所不同。基于这一现状，清华大学中国礼学研究中心承担起《礼射》教材编写任务，该教材分初级、中级和高级三本，分别从文化、技法、器物、规则四个方面对礼射进行了阐述。2016年，国内第一本高校礼射教材——《礼射初阶》诞生，这本书的出版终结了传统射艺无教材可循的时代，为高校开展射艺课程提供了基本保障。但就射艺技术教学方面而言，其中可参考的内容还很有限，仍需要相关学者和教师不断地探索、挖掘、整理与研究。

4 虚拟仿真技术应用于传统射艺教学中的优势

4.1 对中华传统文化的情景再现

传统射艺发展到今天历经几千年，从最初的一门生存技能逐渐发展成为一项富有人文内涵，兼具教化功能的教育活动，并对中华文化的传播产生了深远的影响。射艺文化大发展始于周代[9]，史前时期的岩画和古籍中均有关于射箭活动、射艺场所、习射用弓、射礼等方面记载和介绍。建设虚拟仿真课程，可以把这些在平时很难见到的岩画、古代弓箭、射礼等图片和难以理解的知识等置于虚拟仿真系统中，通过仿真技术构建出传统射艺场景，给学生一种视觉上的冲击，使其产生身临其境的感觉，置身于当时的时代，体验感、沉浸性、互动性等大大增强，使教学充满了趣味性，激发了学生的学习兴趣，提升了教学效果。[5]

4.2 解决师资、教学资源和课时不足等问题

传统射艺教学既要涵盖礼仪文化教学，又要有射艺技术教学。因师资、场地、课时等方面的限制，若要在有限的课堂时间内将这些内容全部完成是不现实的。若将射艺教学中的礼仪、器材、射艺场所、基本技法等构建成虚拟仿真项目，通过互联网时时学习、训练，可使师资、课时等不足问题得到极大缓解。其优势在于：第一，可以收录许多射艺专家和教师的教学视频，丰富教学资源，对于没有开设射艺课程的高校而言，学生能够通过这些视频进行学习，也可作为教师培训的资源；第二，学生可以利用课余时间学习虚拟仿真教学内容，这将节省教师关于礼仪等基础知识教学的时间，使教师能够把更多的课时用于指导学生的技术、纠正错误动作等环节，从而保证学生有更多的时间去实践，其学习效果会明显好于单纯的课堂教学。

4.3 不受时间和空间限制，规避运动风险

随着信息技术的发展，传统体育课堂的授课模式已不能满足现代体育教学的需求。因此，将计算机、互联网、云服务、图形处理等技术结合，构建虚拟仿真教学模式，实现在教室中便可以展示原来仅能够在射箭场馆进行的教学活动，而且还不受天气等因素的影响[12]。教学训练中也不再会受场地、器材、环境等限制，学生可随时随地进行射艺学习和模拟练习，能够增强师生之间的互动，使课堂教学变得更加生动有趣，有助于学生学习积极性的提高和课后知识的巩固。

4.4 有助于学生充分理解技术动作

从技术动作角度来讲，传统射艺动作的关键在于控制好核心发力，其中包括动力性力量和静力性力量。实践教学中这一技术动作并不容易被学生理解和掌握，教学过程中，教师往往是凭借观察和自身的技术经验来指导学生，学生出现错误动作时，很难深入分析其原因并给予针对性指导。若将虚拟仿真技术应用于教学之中便可以使这一问题得到有效解决。首先，我们可以在教学中运用动作捕捉系统，获得学生技术动作的姿态、技术参数等信息，例如，射艺过程的不同阶段各关节的角度、肌肉发力的顺序、大小等，将这些信息进行量化分析，以图形的方式呈现在计算机系统中，学生则可以直观地观察到自身的技术动作，再将其与“标准”动作进行对比，便能发现自身存在的不足和差异，教师也可以更清晰地了解学生的问题所在并予以针对性纠正，从而保证动作的规范性，提高运动成绩[13]；其次，学生在学习新技术动作时，教师可提前引导学生观察虚拟状态下示范者的动作，然后进行讨论并厘清相关技术要点，这样既可以锻炼学生的自主学习能力，促进学生对技术动作的深入理解，同时还能规避一些因技术难度大等原因带来的意外运动损伤，降低运动风险[14]；第三，将生动多样的多媒体素材与虚拟环境结合，可使传统射艺技术动作、理论知识、易犯错误等得到完整、有效的呈现，尤其能更好地展示技术动作的细节，变抽象为具体，有助于提高教学效果。

总之，传统射艺不仅仅是一项体育运动，更是一种文化表现形式。在高校开设传统射艺课程既可以丰富体育课堂教学内容，提高大学生身体素质，也是对中华优秀传统文化的传承与弘扬。[6]教学中，构建传统射艺虚拟仿真教学项目，体现了现代信息技术与教育教学的深度融合，能够充实、活化传统射艺授课内容，加深学生对相关技术、礼仪等知识技能的理解与认识，符合新时代“创新性发展、创造性继承”总要求，[7]必将对传统射艺在高校的推广，以及教学效果的提升起到积极的促进作用。同时，也将为其他体育运动项目的教学改革与创新开辟新路径、提供新经验。[8]