计算机仿真技术在大学体育教学中的应用

河南艺术职业学院 赵兮

运用计算机仿真技术模拟现实场景教学的模式，将学生引入虚拟场景进行学习，无论是提高学生学习兴趣，还是加强学生体育竞技比赛的适应性都是一种新的教学模式。计算机仿真技术能够模拟教师的活动机能和学生的活动机能，能够将教学和学生的学引入一个虚拟的空间进行融合，为大学体育教学工作带来新的体验。

随着当前科学技术随着时代迅速的发展，在高校里各个文化课和专业课都开展了计算机仿真的相关课程，并且很多的课程都使用上了交互式的可视化多媒体教学设备。体育课作为一种传统的教学课程，主要的教学方式就是依靠体育教师手把手的教学和学生的学和课堂上的练习。但是千篇一律的教学方式和当今大学生强烈的追求新鲜事物的心理无法融合在一起，学生感觉体育课学习是一种负担，体育教师觉得学生对体育课教学不够重视，高强度的体育训练和学生们有限的身体素质之间缺乏一种更科学、更合理和更新颖的教学模式来使之相结合。因此，传统的体育课程的教学模式需要创新，也就需要一种更科学、更合理和更新颖的教学模式来提高学生的身体素质和学习体育的兴趣[1]。

1 当前在体育教学工作中开展计算机仿真技术研究的目的和意义

随着当前科学技术随着时代迅速的发展，计算机仿真技术作为计算机科学技术领域中的一个重要的组成部分已经被广泛应用于农业、工业、医疗等各个行业，为国家经济建设事业的发展做出了重要的贡献。在高校里各个文化课和专业课都开展了计算机仿真的相关课程，并且很多的课程都使用上了交互式的可视化多媒体教学设备。

在体育教学过程中，教师的教学技能、学生的学习积极性和学习效果、教学场所和教学器材是体育教学的主要组成部分。这几个部分的有效结合，才能达到有效的学习效果。由于学生和学生之间也存在着差异，兴趣爱好、身体素质、特长、适应能力也都不一样，所以对于体育教师而言如何了解学生的学习特点、身体素质的强弱、适应能力等都是在体育教学中非常重要的。

大学生作为高校体育教学的主体部分，如何系统了解和训练学生是很重要的。传统的体育教学都是体育教师自主的教学，学生被动的接受。一堂体育课下来，学生如果只是认为体育课在身心上是一种摧残，没有本质上的收获，课堂教学质量就很难得到体现。在这样的情况下，就需要改进这种教学方法，找到一种新的能够提高教学质量的方法。

玩过“FIVA”“足球经理”“实况足球”“NBA”这类体育竞技游戏的人应该都清楚，这些游戏完全模拟了足球比赛的一些场景，这些游戏操作都是在模拟真实的比赛和训练的场景，游戏玩家能够切身的感受到球员们精湛的技术和奋力拼搏的精神还有模拟的现场观众的呐喊声，真的是热血沸腾如亲临感受。对于喜欢体育项目和体育竞技游戏的玩家而言，虽然自身没有机会参加现实中的体育竞技比赛，也可以在游戏中操控根据虚拟的球员和虚拟的游戏场景来亲身体验一下体育竞技带来的乐趣，感受一下虚拟的体育竞技场面。一些相关的部门也定期会举办一些体育竞技游戏比赛，让更多的玩家参与其中，既宣传了游戏项目，又宣传了体育竞技项目[2]。

2 计算机仿真技术相关案例

在查阅计算机仿真文献资料的过程中，本人还查阅到了利用计算机仿真的一些相关的案例。

以鄂州体育中心新区的规划设计为研究对象，进行了可视化的计算机三维仿真。利用航空照片取得鄂州体育中心新区的数字高程模型数据建立三维地面模型；结合处理后的卫星照片正射影像图作为贴图附于地形表面，模拟体育中心的地形、地貌。运用建模动画及后期制作软件构建了体育中心规划设计的三维动态仿真。结果表明计算机三维仿真在规划设计中的运用比传统图纸和模型的形式更加适合与公众进行交流并得到更加真实、直观的反馈。

北京市体育产业发展模式定义为按照目前的发展趋势继续发展的模式进行仿真模拟分析。把符合2008-2012年北京体育产业系统情况的相关数据输入仿真模型，体育组织管理投入比例为0.17，体育健身休闲投入比例为0.13，体育场馆管理投入比例为0.04，体育服务活动投入比例为0.15，体育用品制造投入比例为0.08，体育用品销售投入比例为0.35，体育场馆建筑投入比例为0.07，用以北京市体育产业发展系统模型仿真[3]。

吕坤如[4]《计算机仿真人体二维运动图解设计技术在体育中的应用》；房洁[5]《运用计算机仿真技术对乒乓球碰撞的研究》；朱雄军[6]等《运动生物力学诊断中可视化计算机仿真的应用研究》等论文，都说明了计算机仿真系统在体育教学和体育训练中能起到很大的作用。鉴于以上的例子，高校的体育教学在通过传统的教师教学和学生的训练的基础上，还可以适当的运用一些计算机仿真的设备和手段来辅助体育教学的课堂效果。

3 体育教学中的计算机仿真系统的基本特点

体育教学分为理论教学和实践教学，实践教学就是在室外进行实际的体育训练。理论教学就可以利用计算机仿真系统来模拟理论上的教学方法，通过模拟人在运动训练过程中的一些动作，来加深学生从理论上的理解。计算机仿真系统在体育教学过程中可以有效的把教师和学生引进一个“真实”的空间，这个“真实”的空间虽然是个虚拟的，但是这个虚拟的空间能够更好的达到真实的效果，传统的体育教学方式很难将学生引入正常的教学轨道上，体育教师一味的教，学生的水品参差不齐和兴趣爱好各不相同，成绩好坏差别也很大，这个时候找到一种新的教学方法，将体育教学引入计算机仿真系统，用虚拟的教学方式增强教师和学生的互动，让体育课的授课模式如同玩电竞游戏，这样在一定程度上可以提高体育课的上课效果，教师和学生都可以受益。比如说太极拳，学生通过理论教学了解太极拳的一招一式如何来做，要达到一个什么样的效果。这时候就可以通过计算机仿真系统来了解太极拳的详细的招式。这个时候就需要计算机仿真系统模拟一个或若干个人体打太极拳的模型，这个模型能够很真实并非常准确的模拟人在打太极拳的一招一式，并且能够反复的演练，来加深学生们的印象，这是在户外训练达不到的效果。这样，学生们通过这种反复的观看和反复的演练，甚至在计算机仿真系统里可以模拟一个或若干个对手，学生们可以和它们“对打”，找到自己的不足。通过从理论上加深理解，然后将这些理论知识予以实践，起到理论和实践相结合的效果。

体育教师在给学生示范动作的时候，由于每个教师都有各自不同的特点，年轻教师和年长教师在示范体育教学动作的时候也会存在着差异，比如武术、太极拳、羽毛球等，这个时候需要对学生有一个统一的动作标准，在此就需要用计算机仿真系统能够准确的模拟体育教师标准的教学姿势，需要准确的数学模型模拟人的动作，同时也是要求人的动作的准确性，比如：动作是否到位，姿势是否正确，有没有变形，同时在数学模型里反应人体动作的各项数据的准确性，以达到仿真的准确性，之后是要求能够准确展示给学生们，让学生了解动作要领以达到教学的目的。比如，在武术教学过程中学生每做过的一个动作的准确性，计算机仿真系统要能够做出反馈，来提醒学生武术动作做的是否到位。之后针对羽毛球、乒乓球等技巧型技能教学而言，学生需要领会如何准确地做到发球和接球，还有发球和接球的准确性，打球质量的好坏都需要仿真系统给出准确的数据和结论。

在学生对体育教学项目学习之后，教师可以让学生进入实战阶段，可以用计算机仿真系统模拟一些如体育达标测试的场景对学生进行考试，对于乒乓球、羽毛球、篮球、足球、排球、网球等体育项目而言，需要培养体育比赛型选手时，可以在平时教学中对学生进行实战模拟演练，可以用计算机仿真系统建立一个虚拟现场比赛的场所，引导学生在平时的教学和训练环境中就能够感受到体育比赛的现场氛围，以便能够提升学生的学习兴趣，也可感受到模拟比赛场景的刺激，通过平时的模拟训练，就可以让学生在现实的比赛环境中不会过于紧张而影响比赛发挥，真正做到功夫下在平时。针对学生的身体健康状况，计算机仿真系统也能够给出准确的信息反应。如果学生在体育课上出现了受伤状况，需要及时了解受伤部位的情况，计算机仿真系统也能够根据系统模拟信号给出受伤部位的模拟图像，让教师和学生了解其受伤的严重程度以及是否还能继续比赛等状况。

4 体育教学中的计算机仿真技术的几个关键部分

4.1 建立模型

建立模型是计算机仿真的基础，首先要运用二维或三维软件将要仿真的模型加以建立，包括运动员，运动员的每个身体关节的运动情况动，运动场地的真实情况，包括天气（什么季节、是否下雪、下雨、刮风等）、温度（正常、偏冷、偏热等）、训练环境（普通训练、国内比赛、世界大赛等），此类型的仿真都要能够涉及到，然后在模型中插入声音，使其更加逼真。

4.2 通过实际训练得到运动数据

在建立模型的基础上，我们需要把模型导入到仿真软件中给模型输入参数，这些参数来源于真实的比赛训练。这就需要在实际的比赛中根据实际情况用专业的动作捕捉摄影摄像设备进行获取，在获取过程中要根据专业需要得到人体每个部位如何活动，活动的具体范围是多少，活动的是否到位，有没有错误，是不是很准确，能不能代表一般普通人的水平，同时还要注意获取数据的人群的类型，年轻人、老人、小孩、男人、女人等，这是在获得数据时很重要的地方。将这些数据输入计算机仿真系统进行数据分析，进行数据分析后要形成准确的仿真运动动态图像，通过仿真运动动态图像最终形成运动仿真曲线。

4.3 对计算机仿真结果进行实际检验

我们需要根据实际情况和计算机仿真的结果进行实际分析，得出学生训练或比赛时的动作的准确性和计算机仿真的准确性，是否存在误差及误差是多少。因为计算机仿真只是一个理想状态中的仿真，众所周知在体育训练过程中的环节是很复杂的，只有通过计算机仿真和实际训练或比赛的真实结果进行对比分析，才能最终得出真实结论。

4.4 计算机仿真软件应用中应该注意的事项

虽然计算机仿真软件能够帮助教师们在教学过程中解决很多问题，但是得到的信息和数据往往是一种理想状态下的情况，但是在某些特殊情况下，下雨、刮风或者下雪天，还包括体育器材是否老化影响使用，学生和教师的身体素质和疲劳强度等都存在着差异，所以有些测试数据和信息是否准确，可能还需要教师团队们来进行数据分析，看是否存在问题，最终得出结果的还得是教师自己。所以在仿真设备投入使用前，一定要仿真试验和真实试验相结合，确定没有问题了再投入使用，最终靠任课教师自己得出结论才是比较准确的。

5 结语

现如今，体育竞技比赛已经不再单纯的是依靠吃苦耐劳就能够取得成功，而是需要更科学、更合理、更人性化的技术手段去完成，体育教育行业也是如此。计算机仿真技术在高校开展还有一定难度，需要具备一定的计算机仿真技术的人力、物力和更适合仿真技术运用的场所，为了提高高校的科学的体育教育和体育技能竞赛的成绩，同时也为了科学的培养体育技术人才，我们一定要努力提高科学技术，努力培养计算机仿真技术的人才，让计算机产业和体育教育产业能够结合起来以达到共赢的目的。