“VR+体育教学”的应用探析

姜瑞婷

前言

国务院办公厅于2019年印发《体育强国建设纲要》中提及科技与体育融合[1]。时代在进步，教育模式也在改革，基于学生的全面发展，结合国家颁布相关政策为理论依据，科学合理地在体育教学中使用虚拟技术，对学生的安全性提供良好保障，同时也要求教师具备超高专业水平和技术能力，以便更科学地指导学生使用设备[2]。当然，在教学中也要去其糟粕取其精华，优秀的教学方式要保留，伴随着时代发展结合新的创新理念巧妙运用至体育课堂中。传统的教学方式多为灌输式教学，现如今在体育教学中融入虚拟技术，不仅在一定程度上提高体育教学的效果，还可促进学生的全面发展及个性发展。

1 虚拟技术相关研究

1.1 概念

虚拟现实技术(Virtual Reality，简称VR)，运用计算机技术进行操控，以其为核心通过设备模拟生成一个三维空间，将人的感官系统与专业设备互动，使人获得某种程度的体验感[3]，图1。VR+体育教学，是将体育教学与虚拟技术结合，并依虚拟技术的特点更有效地推动体育教学方向的发展。

图1 概念解释模型图

1.2 虚拟技术的特征

VR特征详见表1。

表1 虚拟技术特征

1.3 虚拟技术存在的问题

1.3.1 设备眩晕

VR所创设的环境中，有时个体所表现的肢体运动与脑部神经活动不能达到一致性，大脑对视觉反射出的影像分析不全面，干扰大脑做判断，使得使用者产生眩晕感[4]。日常中又将此现象称为晕3D，严重者会产生疲劳甚至恶心等不利于身心健康的状况。

1.3.2 资源短缺

虚拟技术所需的硬件、软件设备仍需完善，这便对虚拟技术的开发团队提出考验，仍需努力扩大团队[5]。体育教师大多只是听说虚拟技术，对其的认识不全，仅停留于表层，并不能完全将VR和体育教学融合使用，更不用说如何灵活运用VR去开发体育教学的资源。

1.3.3 教学识别

由于虚拟技术是将计算机与互联网结合使用，基于此，体育教师无法识别学生是否真在学习[6]，学生所表现出的行为不易被外界人员准确识别，无法科学评定其学习行为与结果，这也间接要求教师要具有较高的专业知识与技能水平，精准识别学生运用设备的学习表现。

1.3.4 削弱交流

面对面的交流是人与人交往的方式之一。现如今，电子设备宛如一把双刃剑，必须科学合理使用。VR对学生具有极大吸引力，如若不控制、加以引导学生，虚拟技术将作为一把利刃对学生产生消极影响。过度使用VR设备会降低学生之间的人际交流，不利于学生的身心发展[7]。

1.3.5 经济条件

虚拟设备所需成本较高，致使售卖价格较高[8]。从学校的角度看，由于资金问题，大多学校选择放弃购买此类设备，这也导致虚拟技术与体育教学结合发展的道路受到阻碍，使得VR+体育教学的进程举步维艰。

2 “VR+体育教学”相关研究

2.1 “VR+体育教学”的优势

2.1.1 优化学习环境，创新教学理念

传统体育教学多为体育教师的示范讲解，或采用挂图方式呈现某一技术、动作，但遇较复杂、难以讲述的动作时，教师很难叙述该重难点，学生也难于领悟。运用虚拟技术将动作及知识构建模型并以三维的形式表现出来，利于在脑海中构建表象记忆，便于学习和训练。学生也可利用VR进行自主学习，着重强调学生学习的自主性[9]。体育教学中如若学生对某一动作掌握不牢固或未掌握，可运用VR设备进行练习。体育课堂中有学生身体不适请假，错过当堂技能学习，后期该生可通过虚拟技术补课学习，根据个人特点自主练习，助于传统教学的模式改革。

2.1.2 激发学习兴趣，克服恐惧心理

学生对外界新奇事物多感好奇，将虚拟技术融入体育教学中，不仅让学生的感官系统得以体验，还利于激发学习兴趣和动机。学生在课堂中保持较高兴趣，不仅助于个人知识的学习，还可提高整节课的学习密度。体育课要学习各个项目，所以在教学中难免会由于个别项目技术要求严、难度大，致使学生会产生恐惧心理[10]，如跨栏。此类情况利用VR模拟该项目，调控学生心理，逐渐增加难度使学生进阶练习该项目，直至其可完成该动作，克服对某一动作的恐惧感。

2.1.3 促进资源均衡，弥补条件不足

以我国为例，不同地域的教学资源分布并不均衡，包括师资力量、教学设备、受教育程度等各因素均有显著差异[4]，可知我国体育教学仍需改进。将虚拟技术与体育教学融合，不仅可以缓解教育资源分化情况，还可将教育水平较高区的教师通过虚拟技术“走进”劣势地区进行授课，逐步缩小教学差异，使学生感受教育平等。体育课多在操场授课，教学中多受天气、场地等自然环境的影响，使课程无法开展或不开设。例：雨雪天使体育课无法开展；因场地限制或学生安全无法开展游泳课。虚拟技术与体育教学融合可弥补以上存在的问题，不仅使学生具有最真实的体验，还促进学生全面发展。

2.1.4 提高教学安全，避免发生事故

体育课堂的教学中难免磕磕碰碰，发生危险的原因有：学生身体素质水平较低、体育老师专业能力欠缺等[10，11]。例如体操课单杠中的骑撑后倒挂膝上的动作，对肩部、髋关节等部位要求较高，完成整套动作具有危险性且必有保护者。日常的练习中必将学生的安全放在第一位，但在虚拟教学环境中，学生可有效避免受伤，放心去做好各个环节的动作。所以，将虚拟技术与体育教学融合，从学校层面看，可对学生身心予以安全保障，避免因完成动作而有意外的发生；从学生角度看，深入学习体育知识与技能，促进个人全面发展。

2.2 “VR+体育教学”的应用领域

2.2.1 理论课程学习

体育教学中要学习多门理论知识，如：运动生理学、运动解剖学等，只凭教师讲解某一肌肉如何练习，需多少负荷等仅停留于书本知识及靠学生臆想的方式不仅无法使学生理解领悟，还会使学生的技能水平下降[12]，不利于学生知识习得与记忆。运用虚拟技术进行学习，使学生亲身感受标准的动作及所承受负荷量大小，更利于学生对理论知识的理解和动作技能的掌握，理论知识融入主观感受将加深对知识的掌握甚至形成正确的刻板印象，促进知识的吸收和巩固。

2.2.2 专项技能训练

除了学习理论知识，也要学习专业技能。体育教学包括：健美操、体操、武术、三大球、三小球等诸多项目。以健美操空中转体360°为例，体育教师不仅要讲授动作重难点，也要进行动作示范，像此类动作大多需学生在练习中领悟技巧和体会发力点，但实际中教师无法兼顾所有学生，致使部分学生无法充分体会该动作或者学到错误动作，不利于动作的习得。在VR创设的教学环境中，配以文字提示，学生更准确掌握发力点、顺序等要点，更有利于学生充分体会动作的发力点，有助于动作的学习[11，13]。

2.2.3 加强心理训练

在体育教学过程中难免会遇到复杂动作，致使学生产生怯场甚至恐惧的心理，对此现象，可在VR设备创造的情景基础上使学生逐步、反复练习，提高心理适应和承受能力[3]。例如体操中的侧空翻，教学中融入VR，先为学生建立初步技能表象，随后学习侧手翻，再逐步过渡到侧空翻，此项目学习过程中仍需教师随时进行保护与帮助，帮助学生克服困难，提高其心理素质水平。

2.3 “VR+体育教学”的影响

2.3.1 教学观念

传统的体育教学[14]多为教师灌输式讲授，以教师为主体，教师只作为知识的搬运工而学生只是知识的被动接收者，以往的教学只重视知识的学习并不强调学生学习的主动性和思维的发散性，当然，最终所获得的教学效果也不理想。现将VR和体育教学相结合，VR所具有的种种特征不仅给予学生思维的发散性，开阔视野，还激发学生学习的积极性，充分调动学习的兴趣，一改传统的教学模式，重视学生的主动性学习，化被动为主动，虚拟技术的融入也将极具促进教学观念的转变。

2.3.2 目标过程

目前而言，各学校的体育教学体系仍需逐步完善，大多数学生无法完全掌握教学方法及全面学透各项技能，针对以上问题，教师可用现代先进技术辅助教学，便于学生更为直观地了解教学目标和所授知识，使体育教学的过程更为合理[15，16]。虚拟技术的融入，使教学目标和过程也发生了相应的变化。在体育教学目标(包括知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观)上使学生体验感更真切，更加强调学生的主体性；体育教学过程中，由于VR的融入，学生有了更明显的自主选择性，不仅减轻了体育教师的压力，还提高了学生的学习效率。

2.3.3 教学评价

体育教学评价的传统方式包括定性评价、相对评价等，虽然对学习效果有益但仍存在不足。VR融入体育教学后，体育教师可编制练习步骤使学生局部练习，随后VR设备会对学生的学习情况进行判断，系统评价不掺假个人情感，对学生相对公平[17]。将虚拟技术与体育教学结合，教师要具有专业知识储备并针对性地对学生传授技能，使学生通过VR设备更真切地感知各技能的具体分解动作。最后对教学的评价模式也要多元性，以学生为中心，全方位学习新技术，最终形成完善教学体系。

3 “VR+体育教学”的应用策略

3.1 制作教学课件

对任何学科进行授课前，首先要依据教学目标搜集资料再制作教学课件，其次将所收集体育教学内容的数据构建一个全方位的模型，最后进行教学实施。第一点，制作课件要搜集所需的素材，素材中必须凸显体育授课过程中的重点和难点以及学生的动作技能展示。运用虚拟技术将所需信息进行数据处理，以此将所学的动作技能加之形象地呈现出来。如：培养竞技健美操的后备人才，通过搜集优秀运动员大赛视频中的动作解剖面及其技术动作进行细节慢放，对学生进行详细讲解，使学生头脑中建立动作模型，明白如何练习。第二点，采用虚拟技术构建一个清晰的三维人体模型，灵活运用各感官系统，体育教师将构建的人体模型与搜集的优秀选手相关数据进行调整，便于后期将学生的真实水平与期待水平维持到平衡状态。第三点，将制成的课件运用到教学中。由于虚拟技术具有交互性，既可以输出信息又可予以反馈，所以在课堂教学中一方面利于体育教师控制体育课堂教学的进程，另一方面有助于学生正确习得动作技能，及时纠正错误。将虚拟技术与体育教学科学、适度结合，可促体育课堂教学更高效地开展[18，19]。结合虚拟技术的特点可知，其可以创造出栩栩如生的教学环境，并全面把握学生每个动作所练习的具体细节。体育教师借助虚拟技术制作教学课件，可建立体育教学中所有教学内容的数据总库，有助于学生即时观摩学习，树立终身学习思想。

3.2 模拟教学情境

虚拟技术可创造一个三维空间，学生在虚拟环境中可进行体育活动或是体育训练，这一层面保障了学生的身体安全[16，20]。传统教学模式多为教师的教授和学生的接收，在此情景下难以调动学生的学习积极性，从而也凸显出课程的乏味和无趣。现将虚拟技术融入体育课程中进行教学，教学方式和环境具有多样性和多元化，体育教师可择其一对学生进行授课，也可根据学生的学习接受程度、动作领悟的快慢进行针对性地进行训练和活动，因材施教。虚拟技术融入体育学习中，一方面可以观摩到教学中易忽视的动作细节和变化，学生可以得到更加详细、生动的学习资料，甚至可以扩充知识视野，学到更渊博的知识；另一方面在体育教学中融入虚拟技术可将乏味的理论知识变得形象和直观化，在体育教师的指引下学生的学习效率更为高效，在某一特定情境下将理论与实践相结合，学生的印象将更为深刻。例如虚拟技术在排球教学中的运用，体育教师讲解动作技能并为学生建立初步动作框架后，学生可采用VR设备进行正确动作的练习，这样不仅有利于学生对所学的理论内容进行巩固和强化，还可使学生学习正确的击球动作，并结合自身情况进行反复训练，建立肌肉记忆。又或是在武术教学中，体育教师讲解女子防身术、五步拳等内容，但是在课堂教学的环境下难以使学生产生危机感，此时运用VR设备创设相关情景：深夜的小巷、所乘坐的交通工具中等，以及对不同的人物进行模拟，将所学技能进行深入练习与巩固。

3.3 进行远程教学

虚拟技术是将计算机和互联网相结合，可视为新型教学方式[20，21]。随着现如今科学技术的进步和信息化社会的发展，虚拟技术越来越被人所知，我国也有高校开始应用虚拟技术尽心学习和训练。通过互联网虚拟技术进而实现体育的远程教学，此方法不仅节省部分时间还可以满足学生的好奇心并激发其兴趣，提高学生的学习效率。VR不仅使体育教师不再受到时间和空间的限制，还可以使教师随时随地地挖掘教学中的细枝末节，更专心地投身到教育事业的研究中；采用远程教学模式也会使学生更积极地学习某一动作技能，更便于与体育教师、同学们随时进行沟通和互动。互联网是一个庞大的系统，容纳诸多已知与未知的信息，基于此，VR可以实现远程的体育教学，达到体育微课堂授课的设想，进一步改进体育教学的观念和手段。例如：某一高校采用远程网络进行体育教学，不仅可以使该校的体育课的结构更优化，便于后期更完善的进行体育教学，还可以间接提高该校的知名度，吸引更多的生源。根据虚拟技术的特点进行远程教学，达到交互性学习的目的，有效地促进学生对知识的汲取及加深知识的巩固，远程教学可依据自身对知识的需要进行有目的、有计划地学习，进一步打破体育教学的瓶颈，使学生学习不受时间约束和空间限制。

3.4 开展学术交流

以往开展学术探讨多为开会或是查阅期刊，即体育教师或者相关学者统一约定某一时间及地点进行学术交流，此方法不仅消耗时间还占据物资，关键在于进行学术探讨的对象较局限，并非来自全国各地。如：我国某个省份召开体育教学方向的学术交流大会，由于地域差异，外省专家要乘坐交通工具提前到达会议所在地，或是由于开会所需场地要提前预约，进行会议的布置等诸多因素均会占用、消耗部分时间。通过使用虚拟技术，不仅节省时间还可以实现资源共享，采用VR设备可以提供图、文等信息，并通过高科技表达出体育教学工作者的思想[10，22]，其所呈现的三维虚拟空间和三维影像将体育教学中所教授的动作进行可视化分析，VR不受时空限制，且对于进行学术交流的人群不做要求，无论是专业体育教师还是业余学者又或是学生均可发表见解，突破传统的学术交流的种种限制，集思广益，实现体育教学研究进度的资源共享，为体育教学的完善奠定坚实的基础。通过VR可建立体育教学的理论平台，结合现代高科技的技术软件，模拟教学环境，建立体育教学的理论模型，甚至不需要面对面教学与交流，也为体育教学交流平台的建设提供完善的资料，有利于体育教师以及相关爱好者进行学习和钻研，运用先进的技术促进体育领域的学术交流，为体育事业的开展指引方向。

4 总结与展望

在当今信息化高速发展的新时代，虚拟现实技术融入体育课堂教学中可营造安全的学习情境。从学校角度分总结，VR融入教学中不仅可以逐步优化教学结构，还可间接提高学校知名度，扩招生源；从教师角度总结，VR的融入将更加明确教学目标及丰富教学内容，制作体育教学所用的课件，不受时空约束进行远程教学及学术交流，对学生进行因材施教；从学生角度总结，助于激发学习积极性，充分习得动作技能，加强心理技能训练，减少伤害事故的发生，促进个体的全面发展。从学校实际情况思考，并非所有学校都可将VR与体育教学结合进行授课，在此希望相关部门可以考虑自主研发虚拟技术，降低设备所需成本。依据VR特点及体育教学的规律，培养所需人才和创设实用价值。展望未来体育教学的发展道路，逐步实现科学技术与教育领域的完美融合，促使我国体育事业的蓬勃发展。