虚拟仿真技术进入高校体育专业术科课堂教学实验研究

熊静梅 谭 进

吉首大学体育科学学院，湖南 吉首 416000

虚拟仿真是以计算机技术为核心生成的具有视、听、触等多种感知的虚拟环境，使用者利用匹配的设备进行人机交互联系，使人产生身临其境的体验。虚拟仿真技术作为教学现代信息化技术应用到教育教学的有效载体，以其主题鲜明、问题聚焦以及交互性强等特征，正在被普遍应用到诸多学科的教育教学中。在5G技术的推动下，本研究主要采用实验法，以高校体育专业学生创新创业能力为出发点，将现有大学生培养模式进行扩展，以学生的创新能力培养为重点，以虚拟仿真实践教学为载体，从多层次和多方面设计体育专业技术教学实验方案，将虚拟仿真技术与体育专业术科课堂教学相结合，改变多媒体课件制作目的不明确、教学方式枯燥、教学效果不理想的状况，以弥补教学和训练条件不足，解决教学形式单一等问题，让学生能更亲密地接触和体验体育运动带来的乐趣，达到提高学生运动技能、增强学生学习兴趣、改善课堂教学效果的目的。

1 相关概念简介

1.1 虚拟仿真相关介绍

随着5G技术的诞生，加大了网络速度要求较高技术领域发展的空间。虚拟仿真是以计算机技术为核心制成的具有多种感知的虚拟世界，使人产生真实的体验。该技术集合了计算机仿真、计算机图形、人工智能、数字图像处理、多媒体技术、传感、网络及显示等多个领域技术的综合性信息技术。[1]虚拟仿真技术被引入实训教学环境中，打破了传统枯燥乏味的教学方式，且以有效提高学生发展创新思维为目标。

1.2 课堂教学

课堂教学是在各种教学模式中普遍使用的一种教学手段。它是指在法定的一次课中，按照教学大纲和教学计划规定的内容，由教师给学生传授知识和技能的全过程，它主要包括讲解、示范、问答、解惑等教学活动以及所使用的各种教具。通常把年龄或知识程度相近的人群，聚集在固定的班级，按统一的教学大纲内容，选择适当的教学方法，并在固定的时间内，向学生教授教学内容的组织形式。[2]

2 实验对象与方法

2.1 实验对象

以吉首大学体育教育专业2017级足球专项班24名学生为实验对象（男生18人，女生6人），其基础条件基本相同，并随机分成两组，进行实验前后的教学效果测试。

2.2 实验方法

将学生随机分成实验组、对照组，每组各12人。对实验组学生进行为期8周，每周2次课，每次课2学时，共32学时的足球基本技术教学。运用环屏足球模拟分析系统，对实验组学生的技术动作进行诊断和纠正，并运用无线实时动作捕捉系统采集学生的动作数据，且进行比较分析。两组学生在课余时间均不进行附加练习，教学内容为足球绕杆射门技术。实验前后对学生的绕杆射门速度、运球稳定性与射门落点准确性进行测试，并对测试结果进行数据对比分析，最后得出实验结论。

2.3 统计分析

对获取的有效实验信息采用SPSS19.0进行数据的录入、统计和分析，计算实验前后学生测试的数据均数比较采用t检验，运球的稳定性和射门准确性的频率比较采用χ2检验。

3 实验结果与分析

本实验将虚拟仿真技术运用于实验组的足球课堂教学中，与传统教学模式（对照组）的教学效果进行对比分析。实验效果评估主要包括绕杆射门速度、运球稳定性与射门落点准确性三个方面。

3.1 实验组与对照组绕杆射门速度差异情况对比分析

实验前后两组对比：由数据统计结果可见，实验前实验组与对照组学生测试数据进行组间比较，差异性检验p值均大于0.05（见表1），表明实验前两组之间没有显著性差异，即足球专项学生在绕杆射门的速度上不存在显著性差异，且可说明所选实验对象的技术水平是在同一水平的群体。如果在实验后组间学生绕杆射门速度发生变化，则可认为虚拟仿真技术引起了学生速度的变化，即实验结果具有可靠性和可信性。同时，实验后实验组学生绕杆射门速度平均值比对照组低，表明实验组学生绕杆射门速度比对照组学生快，且速度差异具有高度显著性（p<0.01）。由此说明虚拟仿真技术进入足球课堂教学对实验组学生绕杆射门速度提高具有积极的促进作用。

表1 实验组与对照组实验前后绕杆射门速度对比统计表

实验前后组内对比：通过虚拟仿真技术进入足球课堂后实验组速度数据比实验前要低，验证了实验后实验组学生绕杆射门速度水平有所上升，且前后差异具有高度显著性（p<0.01）。另外,实验过程中对照组学生在传统课堂教学方式进行教学的情况下，其实验前后速度变化不明显，且差异不具有显著性。

3.2 实验组与对照组运球稳定性情况对比分析

由表2可见，实验前两组学生运球失误球个数和失误率比较结果显示：差异性检验p值均大于0.05，表明在实验前两组之间没有显著性差异。通过32学时的虚拟仿真进入课堂教学后，实验组与对照组之间学生运边球失误率比较出现高度显著性差异（p<0.01），且对照组学生的运球失误率明显高于实验组，说明通过虚拟仿真课堂教学增强了实验学生的运球稳定性，降低了学生的运球失误率。

表2 实验前后实验组与对照组运球稳定性数据对比统计表

实验前后组内对比：实验后实验组学生的运球失误个数有所减少，失误率8.33%明显低于实验前，且差异具有高度显著性（p<0.01），验证了通过虚拟仿真教学实验组学生运球稳定性得到改善。同时可见，对照组学生在没有进行教学方法干预的情况下，其运球失误率仍较高，数据变化不大，且前后差异不具有显著性。

3.3 实验组与对照组射门准确性情况对比分析

实验前后两组对比：在实验前规定了射门落点的前提下，实验前两组学生射门落点的准确率均偏低，其之间的差异不具有显著性（p＞0.05）。实验后实验组学生射门落点准确率提升到88.48%，与对照组（50.74%）的数据相比差距较大，且差异具有高度显著性（p<0.01），可见通过32学时的实验教学，实验组学生对射门落点准确性的把握得到了很大的提升。

表3 实验组与对照组实验前后射门落点准确性数据对比统计表

实验前后组内对比：实验前后实验组学生在射门落点准确率上发生了较大的变化，通过虚拟仿真实验教学后实验组学生击球落点准备率与实验前（40.44%）相比差异具有高度显著性（p<0.01），表明虚拟仿真技术进入足球课堂教学有利于提高学生射门落点的准确性。而实验后对照组学生的射门落点准确率仍较低，其数据显示变化不大，且差异不具显著性（p＞0.05）。

4 讨论

在体育术课课堂教学中将虚拟仿真技术作为老师的一种辅助教学手段和方法[3]，以达到提高教学效果的目标，是切实可行并具有一定实践意义的。通过对实验结果分析得出：虚拟仿真技术进入足球专项课堂教学中，对提高学生绕杆射门速度、运球稳定性与射门落点准确性具有明显的效果。实验后实验组学生绕杆速度平均值比对照组要低，且差异具有显著性（p<0.01）。可见，学生使用多个单个技术动作的连贯性，即学生在运球绕杆并完成射门组合动作的用时缩短，说明虚拟仿真教学有利于提高学生的运球速度。学生在学习足球基本动作的初期，技术动作形成的过程仅仅通过主观感觉和肌肉记忆，教师的客观指导对学生的干预有限，学生缺乏对自己技术动作直观、定量的认知，不仅不利于学生运球过程触球动作的动力定型，且组合动作的连贯性也很难得到改善。[4]

采用无线实时动作捕捉系统能有效改善学生动作的准确性、连贯性，同时，量化学生技术动作与优秀运动员之间的细微差距，为教师指导学生、学生自主练习时提供准确的数据参考。[5]通过32学时的教学后，实验组学生运球稳定性和射门准确性得到明显改善并优于对照组，且差异具有显著性（p<0.01），说明运用无线实时动作捕捉系统进行辅助教学有利于学生运球技术稳定性和射门准确性的提升，对学生动作学习的过程进行有效指控，能让学生更直观地认识技术动作的幅度、方向、触球时机、发力均衡度等。

在运用无线实时动作捕捉系统进行辅助教学时，教师可帮助学生分析技术动作中存在的不足，并在练习中反复强调，既培养了学生有针对性学习的好习惯，又达到了预期的教学效果，并为今后其他技战术的学习打下坚实基础。

5 建议

足球专项学生在动作学习与动力定型时期，可引入虚拟仿真技术进入课堂教学。运用无线实时动作捕捉系统进行辅助教学，并与优秀运动员动作数据进行对比分析，有利于学生体会和巩固动作，形成动力定型，更有利于提高学生学习积极性。根据掌握基本技术的实际情况，可要求提高运球和射门质量，加强运球的稳定性，减少射门失误率的同时还应提高射门落点的准确性，最终达到提高运动技能的效果。教师应对教学环节进行有效把控，可加大教学要求，既能增强学生体能，磨练学生意志，又能提高学生的运动技能。