虚拟现实技术与高校体育结合的SWOT分析

（华东理工大学体育科学与工程学院 上海 200237）

虚拟现实技术，即VR，本质上是通过设备仪器，覆盖了使用者的部分感官，使得对现实生活的感应产生偏离，以达到沉浸于虚拟世界的一种手段，VR技术最初始的目的在于方便进行军事训练，但随时代发展，技术已经可以涉及多种领域。在当前时代，VR技术被大量应用于游戏开发，游戏中设定的虚拟世界框架可以完全由VR技术呈现。在教育领域也存在巨大潜力，例如，可以通过设计虚拟实验室来模仿真实实验。在体育教育中也存在可以应用的诸多途径，但目前高校的体育种类繁多，并不是每一种体育项目都可以完美契合，是否合适在高校体育教育普遍应用VR技术需要反复的测试和研究。VR技术与高校体育结合，其中的价值与未来的潜力任然需要不断深入探究。

1、虚拟现实技术的定义与特征

虚拟现实技术，是通过利用场景设计，交互流程设计，视觉设计，声音设计等技术构建出虚拟的场景，让使用者沉浸在虚拟环境中，使用者可以与虚拟环境中的要素进行互动，因此体验到相对真实的全新世界。VR系统具有沉浸式，自然交互，虚拟构建特征。沉浸式特征是指因为VR隔断了部分感官与外界的联系，能更好让使用者相信自己身处于VR系统设计的环境，因此使用者可以更好的投入于虚拟世界，沉浸其中。自然交互特征是指真实世界中与物体元素的互动方式能够在VR系统中尽可能得到还原。虚拟构建特征是指因为VR系统的虚拟性所以不受真实世界社会规则，物理法则约束，设计者可以根据想象构建完全虚拟的世界。目前，虚拟现实技术已经广泛应用到了教育、旅游、医学、航天、游戏、媒体等各行业中。特别是在游戏行业中，因为非常真实的场景构建，能更多的给玩家带来新鲜刺激的体验而广受好评。体育运动从某些方面来看具有游戏的部分特征，因此将VR系统与体育教育结合具有一定的可行性。

2、虚拟现实技术在体育训练中的应用

2.1、VR在武术训练的应用

中国武术是重要的文化遗产，优秀的教学方式能更好帮助学习，武术训练主要以套路学习为主，即训练规定的动作，即便如此，在对练，以及进行高难度动作学习时，不可避免会出现意外，同时也限制了教练教授内容的范围。因此，使用VR技术能够尽量避免事故发生，同时加强学生实战能力，减少训练难度并且扩大学习武术的学生数量，通过VR模拟比赛环境还能减少比赛时的紧张感。目前还没有将VR武术作用于高校的先例，但是国外却有VR拳击训练的先例，考虑到高校体育很少有拳击项目，因此武术可以项目可以借鉴VR拳击，针对自己的训练套路进行开发完善。

2.2、VR在篮球训练中的应用

VR技术在篮球训练主要在于裁判的培训，基本功投篮训练以及战术理论学习。相对于其他体育项目，篮球在VR技术拓展方面较为成熟。在进行裁判培训时不再需要复杂的安排，只需要用VR模拟即可完成考核与测试，且真实度还原度较高。在进行投篮训练方面由于已经有技术开发和讨论，对使用VR提高投篮命中率有相当高的肯定，同时还可以培养学生的专注度和信心。在战术理论学习方面，教师可以根据仪器捕捉到学生的动作给予改进，同时也可与学生一起在虚拟环境中进行战术演练，还可以配合录制，帮助学生反复学习巩固理论知识。

2.3、VR在足球训练中的应用

VR技术在足球训练上表现于重新设置教学方向，更加强调学生自己在课余时间利用VR拓展学习内容，在三维虚拟环境下结合理论丰富自己的理论知识，控场战术，控球技术。简化了过去复杂的教学，通过VR虚拟演示将课本上的二维图示转变为三维立体演示方便学习与学生对动作的理解，更加强调基本功。同时对学生的心理素质也存在锻炼作用，在沉浸式封闭式的环境下训练，能够比在普通条件下有更强的愉悦感，思维也会更活跃，更能专注于足球训练。同时VR也能融入其他学生，在虚拟环境下培养团结精神，一起体验参加虚拟球赛更能帮助社交。目前已经已有中小学学生接受VR足球体验测试，因此在高校推广存在合理性。

3、虚拟现实技术与高校体育结合的SWOT分析

3.1、优势因素（strengths）

（1）利用互联网实现远程授课。

无论是由于特殊时期亦或是其他原因导致被迫停止线下授课，都可以使用互联网＋VR技术完成线上授课，现在已有技术将人物形象虚拟化置入虚拟空间，可由此实现学生与教师操纵的虚拟人物完成线上对接，一方面在趣味性上远超普通的视频授课，学生更愿意投入精力；另一方面也打破了空间上的限制，哪怕学生教师身隔两地，在虚拟空间内也仿佛近在身边，实现面对面交流。

（2）拓宽授课内容。

使用VR技术能够拓宽体育训练范围，在进行体育训练时不可避免的会发生身体上的损伤，VR的出现会极大的降低在训练时出现意外状况，提高安全性，在进行高难度动作训练时会降低风险，学生的心理负重减轻，危险性降低，因此可以适当调高教学难易度，提高训练的强度，根据学生的薄弱环节有更好的针对性，利用VR技术提高训练效率与质量。作为教练一般会对非专业运动员的训练教学会有所顾忌，使用VR技术可以让学生大胆尝试新动作，也能帮助在摆脱VR训练后，在现实训练高难度动作有更好的提前适应。

（3）适应未来趋势。

虚拟现实技术属于科技前沿，同时也是未来发展的趋势，学校也应该与科技接轨，首先可以让学生享受高科技带来的便利，由于学生具有极强的创造力和想象力，在新环境下的学习更能激发学生的学习动力与学习热情，在旧环境下许多学生因为压力或其他因素很难表现自我，但在虚拟环境下能够畅所欲言，踊跃学习，将来的学习环境也会有趋向于线上学习的可能性。其次为将来科技进入校园完成铺垫，提前适应未来趋势，学校在有一定技术基础的前提下会更好融入新的技术。

3.2、劣势因素(weaknesses)

（1）依赖性提升。

不论是学生还是教师，如果长时间使用VR都容易产生依赖。从学生的视角来看，如果沉溺于VR技术，依然只会停留在理论层面，不利于学生发展，虚拟环境与现实依然会存在一定的差别，VR更多的是只能带来动作上的教学，学生还要结合实际做到融会贯通，综合各方面的学习经验，这样在进行比赛或者考核时在发生意外的情况下也能发挥出最好的水平。从教师的视角来看，教师也会对VR产生依赖，因为VR的理论知识库齐备从而放宽对学生指导，然而VR还无法做到针对个人因素进行调整，学生之间的差异在性别、体重、身高、惯用手等可视细节，性格、反应、思考方式等不可视细节体现，VR无法对一些不可测量的细节作出反应，因此，任然需要教练在旁细心指导，根据学生不同的情况调整学生的学习进度与学习状态。

（2）项目限制。

局限首先在于VR更适合理论课程且受运动项目限制，大多数运动是可以与VR技术完成对接，然而部分运动，例如，小口径步枪射击很难使用VR技术，使用VR技术需要佩戴VR仪器，然而小口径步枪射击的瞄准动作导致仪器可能会与瞄准镜或者枪身碰撞，除非改变VR眼镜的设计或者使用改良的运动枪支，又如游泳，VR技术利用听觉视觉让使用者感觉置身水中，一般用来克服恐惧，而很难用于训练，因为许多水上运动不是仅靠视觉和听觉就能模仿的，重要的是还有皮肤与水的触觉，与水的熟悉度也是提高成绩的关键，VR也不适合入水，这样会损坏仪器。虽然在国外已有开发特殊传感外衣，让使用者有更真实的体验，但由于专利技术问题价格昂贵难以在我国量产。

（3）用户体验。

VR使用者的体验因人而异，许多年轻学生有VR晕动的现象，换言之对VR技术的耐受和适应很重要，而且也有不少VR用户表示体感一般。另外，有3D眩晕的使用者却有可能在使用VR时得到缓解，原因是普通3D设备由于在转动视角时无法带动身体导致失衡，而VR技术却能让身体与视觉呈现同步。但使用VR装置依旧需要使用者进行适应，适应的时间则按照不同人体质上的差异。

（4）资金成本。

一些外部客观因素，消费的资金与成本也通常影响项目开发的进程，例如，VR技术开放所需要大量人才，针对不同体育项目软件开发也需要不同的人才技术，而且开发和购置VR技术都需要巨大的成本和资金，对普通高校而言使用VR仅仅只能作为体验，要推广使用意味着要承受巨大的经济压力。

3.3、机会因素（opportunities）

（1）市场需求。

根据2020年发布的 《IDC全球增强与虚拟现实支出指南》得知：AR与VR相关市场上的支出总量预计达到188亿美元，且相较于2019年增长幅度约为78.5%。可以看出2020年以来对于AR与VR的需求达到了剧烈式的激增，其中，中国投资达到57.6亿美元，占据全球虚拟现实支出市场榜首，支出量接近全部的三分之一，美国占据第二，投资近51亿美元。中国具有如此强大的市场需求一方面因为中国人均消费水平的提高，追求更高质量的生活；另一方面，消费者在VR游戏以及视频领域占据较大的市场规模，同时在教育培训等商用领域也占据相当的比重。据预测，未来虚拟现实增长趋势将趋于稳定，但未来用于虚拟现实设备的支出还会持续增长。这意味着将来VR在教育上的研究以及支出比例将会逐步提高。

（2）政府扶持。

为鼓励VR及AR产业在国内发展，政府出台了众多文件决定扶持。教育部2019年出台《职业院校全面开展职业培训，促进就业创业行动计划》，其中行动措施包括提出了培训资源建设的改革，要求积极建设培训开发数字化教学项目，包括使用VR，慕课等进一步完善补充教育资源，增强教育资源的普及。2019年国务院印发《国家职业教育改革实施方案》，为追求高质量教学，促进新时代教育水平现代化，鼓励大批本科高等学校转型，除此之外，目标2022年完成教育标准现代化，教育水平国际化的全覆盖，与此同时建设拥有领导作用的高水平产教融合实训基地。中共浙江省委，浙江省人民政府提出《关于全面实施高等教育强省战略的意见》，其中要求努力探索VR（虚拟现实）与AR（增强现实）潜力，为教育管理提供数字化能力，努力为学生提供沉浸式学习环境。

（3）人才培养。

由于政策的扶持，VR行业开始重视人才培养，建设VR技术培训公司。在教育方面，学校可以通过与企业合作，输送技术人才至学校讲解VR技术与VR开发，同时学生也会得到前往企业实习的机会，进一步学习VR相关知识，随后再为校园数字化建设提供帮助。从学校层面来看，不同的科目与VR结合也会产生不同的效益，体育类VR技术开发也需要体育专业的学生提供帮助，企业与学校的合作可以更好的帮助体育专业的学生实习，寻找就业岗位，从而更好的辅助数字化建设走进校园。

3.4、威胁因素（threats）

（1）与裁判冲突。

VR技术无法测量不可视细节，首先VR很难为所有体育项目动作给出评估，哪怕结合AI。有些体育项目，例如，篮球、跑步、乒乓球、网球等评价指标简单，VR技术可以简单根据完成的速度，比分的差距进行评估。而有些体育项目，例如，武术、健美操、跳水其评价较为复杂，需要复数的裁判员，且裁判员对运动项目的理解以及审美需要具有一定的要求，然而理解与审美在不同的教练员与裁判中也因人而异，因此VR很难代表专业教练裁判给出技术评估。

（2）与教练冲突。

VR很难具有人性化功能，无法与学生进行情感交流，表现在有些学生只有被严厉训斥才能做到集中，有些学生则需要鼓励开导才能提升成绩，因此功能方面很难代替成熟且有经验的教练。此外，由于VR设备仅仅只是机器，所以学生很难遵从VR设备的指示，因为即使不按照指示也不会受到指责与惩罚。VR的使用依旧无法脱离教练员或教师从旁指导。

（3）与视频软件冲突。

VR的主要功能就是提供教程，以及利用三维信息捕捉学生运动过程，这些都存在可替代性，例如，使用视频教学利用多角度切换主视角也能做到全方位的观察和学习，例如，在进行动作剖析时逐步分析学生录像中的动作。VR配合动态捕捉分析虽然可以提供很好的运动数据，但因为还需要其他技术装备辅助支持很难让大多数学生完成体验，大多数技术装备都会选择流向专业运动队，而不是普通高校学生。高校学生不能尽早体验VR技术很大程度归于其功能未能根据高校情况拓展，功能未能根据体育项目不同产生变化。如果VR的适用功能没有超过教练或者其他替代品，那么高校引入VR则毫无意义。

4、虚拟现实与高校体育结合的建议

4.1、拓宽项目开发

目前可用于体育教育的VR系统依然只占了少数，主要的开发集中在篮球，足球，网球等主流体育项目，为了更好的推进校园数字化进程，针对不同的体育项目开发不同的VR系统是非常有必要的，同时也能够让选修不同体育项目的学生都能够体验到最先进的教学体系。

4.2、完善人才培养体系

VR技术在国内依旧处于起步的阶段，各方面能力都不成熟，此时应利用好政策优势将重心更多放在人才技术的培养，规范好人才培养体系。学校方面也应该加强与社会企业的合作沟通，让更多高校学生有机会接触到虚拟技术的世界，同时利用好学生的专业优势配合VR系统的设计与开发。

4.3、逐步进入高校

基于目前国内的形式和VR开发现状建议分阶段推进VR技术进入高校，首先可以在合适的高校试运行几项与VR技术契合度高的体育项目，例如，足球、篮球、武术，与此同时，国家也应该大力推广支持，投入更多的人力物力深入开发VR新系统，完善VR技术的不足；其次，再慢慢推进其他的VR体育项目进入高校，实现稳步推进。

4.4、开发更多功能

VR功能需要更多的拓展，拓展开发出更多不同于体育教练，体育裁判的独有优势，这样更能够帮助VR技术在高校立足生存，而不是因为功能与其他工具相似被放弃使用，这样才能让高校学生有更多的机会接触VR教育，让高校师生接受VR教育。

5、结语

虚拟现实技术在体育训练方面已经逐步成型，越来越多的程序和技术能够和体育教育产生联系，也有许多理论设想支持VR进入高校，VR能够帮助人们夸大视野，在进入体育教育的同时配合AI、AR等技术扩大教学范围，进入全新的数字化教育领域。VR技术具有跨空间沟通能力，极强的趣味性，操作容易，减少意外事故等诸多优点，同时还是与时代发展并行的科学技术，使用VR技术教学符合未来发展的趋势，但同时也要注意VR技术目前的上限和缺陷，不能过度依赖于VR体育教育，此外VR技术成本过高，不够人性化，其功能依旧存在拓展空间。但不能否认目前国内政策扶持，虚拟现实技术拥有足够良好的潜力，只有不断学习和发展尖端技术，才能够得到巨大的回馈。