虚幻引擎技术在冰壶课程中的应用研究

王晓冬

摘要：随着我国冰雪运动的普及，越来越多的高校都开设了冰雪课程。但是在实际教学过程中，由于冰壶运动的特殊性，其教学方法还存在很多不足之处。虚拟现实技术作为一种新兴的技术，被广泛应用于多个领域，比如军事模拟、医学研究、科学计算等，而虚拟现实技术与冰壶运动相结合，既能让学生了解冰壶运动的相关知识，也能为学生提供一个全新的学习平台。本文主要研究了虚幻引擎技术，及其应用于冰壶课程中的意义，并将冰壶游戏引入到高校体育课堂中来。分析了虚幻引擎技术应用于冰壶课程中的架构整体架构，分析了虚幻引擎技术在冰壶课程中的应用研究。通过虚拟现实技术将冰壶运动及相关知识点、技能及知识模拟出来，使学生对冰壶运动有更加深入的认识，同时也可以锻炼学生的空间思维能力和动手能力。

关键词：虚拟现实技术;冰壶课程;虚幻引擎

近年来，随着国家对冰雪运动的重视，我国冰雪运动迎来了爆发式的发展，全国各地高校都开设了冰雪运动课程。在这样的背景下，冰雪运动的普及与推广就显得尤为重要。因此，各大高校都在积极地探索、开发适合本校学生的冰雪教学模式，其中冰壶运动就是很多高校积极探索的体育课程之一。虽然目前高校在冰壶课程中，引入虚拟现实技术已经成为一种趋势，但是在实际的应用过程中，还存在着一些问题，如冰壶游戏的画面效果和交互体验感不够完美，游戏过程中还存在卡顿等情况，因此虚拟现实技术在冰壶课程中的应用研究非常必要。本文采用虚幻引擎技术，以冰壶运动为题材，把冰壶游戏搬到校园，建立一个逼真的、可交互的、具有真实体验感的虚拟游戏世界。

一、虚幻引擎技术

虚幻引擎（ Unreal Engine）是一种用于构建3D 虚拟世界的软件，它为学生提供了一个模拟真实世界中物体的运动和交互方式，让学生能够沉浸其中进行互动，并且通过不同的视角和动作可以获得不同的体验效果。

虚幻引擎是基于微软 Windows 系统开发的一款3D 引擎软件，一个用来建立3D 虚拟世界和物体交互系统的软件。它通过使用一组标准程序来创建逼真、沉浸和交互式体验。其中，虚幻引擎有许多核心模块，包括物理、图形、声音和学生界面它支持将物理、图形和学生界面集成到一个单独的模块中，以创建更真实的交互体验。

虚幻引擎的主要功能模块包括：场景创建模块、碰撞检测模块、光照模块、物理模拟模块、粒子系统和物理碰撞检测模块。其中场景创建模块是用于构建3D 虚拟世界的核心，它包括了物理模拟、材质贴图和渲染过程。碰撞检测是用于检测场景中的物体间碰撞和物体间的交互作用，如物体相互碰撞会导致物体间的交互作用發生改变;材质贴图用于为场景中的物体提供颜色和材质效果，它可以使场景更加真实。

二、虚幻引擎技术在冰壶课程中应用研究的意义

随着我国经济社会的不断发展，科学技术的不断进步，人们对教育事业也越来越重视，而虚拟现实技术作为一种重要的教学手段，对于高校体育教学具有十分重要的意义。

（一）虚拟现实技术的引入，可以丰富体育课堂教学内容，提高学生学习兴趣

在传统的体育课堂教学中，教师只能通过自己的讲解，让学生掌握一定的技术动作要领，但是由于场地、时间、环境等因素限制，往往不能将每个动作都进行演示。

而虚拟现实技术具有非常强的交互性，能够把抽象的技术动作变得生动形象，使学生更好地掌握技术要领。

（二）虚拟现实技术可以弥补传统体育课堂教学中的不足，提高学生参与体育课程的积极性

传统的体育课堂教学内容比较单一，以学生学习技术为主，学生学习积极性不高，而虚拟现实技术可以对体育课程的内容进行模拟，让学生通过观看视频、模拟比赛等形式，提高学生对运动项目的理解，从而提高学生对体育课程的兴趣。

（三）虚拟现实技术可以丰富体育教学手段，为学生提供更加直观形象、生动活泼的体育课堂教学环境，从而提高课堂效率

虚拟现实技术在体育教学中的应用，可以使学生感受到更加直观形象的运动场景，从而使学生可以更好地掌握体育动作要领，避免了因运动技巧和动作要领掌握不熟练而导致的运动损伤，从而提高学生的参与度，使体育教学效果得到提升。

（四）虚拟现实技术可以为学生提供真实而又直观、生动、形象的体育运动场景，有利于培养学生的动手能力和创新精神

虚拟现实技术的虚拟体育场景可以帮助学生们更好的理解冰壶运动，在练习的过程中不断总结经验，使自己的冰壶技术不断提高，从而培养了学生们的动手能力和创新精神，这对于高校体育教学有着十分重要的意义。

三、研究内容

本文以冰壶运动的玩法和比赛规则为依据，在 VR 虚拟现实技术的基础上，在系统中以图像、图形、声音、位置、姿势、力反馈、触觉等为依据，建立了一个虚拟的冰壶训练场地。通过视觉、听觉、触觉、力觉等多种感官的互动，达到“身临其境”的境界。在冰壶运动教学中，可以对技术动作进行逼真的演示，也可以用三维交互的形式来替代传统的技术动作录像，将完整的推冰壶技术和刷冰的技术环节以及教学中的辅助手段在技术动作的过程中进行展现，体会身体各部位发力的力度、顺序以及动作的幅度，从而产生运动共感。通过这种方式，既能让学生学会正确的操作方式，又能让他们对发球时肌肉的用力状态有一个清晰的认识，在这种不断地、身临其境地感受之后，他们就能更快速、更精确地掌握技术动作。从多个角度、多个距离地排练多个技术动作，并最终实现掌握技术动作的目的。

在大学里开设冰雪课程，不能太过单调，要想让他们的学习兴趣得到充分的体现，因此，寻找冰雪类的课余活动就显得十分必要。这一课题的研究属于教育改革中的一种创新，属于对教育方法进行改进，要持续增加大众性、趣味性的冰雪运动课程，以此来调动学生的学习热情，从而提升教育的质量，并将课程资源的优点充分利用起来。

可以利用虚拟现实技术，对实际不具备的设施场地条件进行仿真，以协助体育项目来进行训练和教学，但这只是一种辅助教学手段，用这个技术手段可以提高学生的学习兴趣，以及提高学习的硬件条件，进而帮助学生在真正的体育项目训练中取得更好的学习效果。冰壶是一项对运动员技术、战术、心理和个人综合素质要求较高的体育运动，而室内冰壶对青少年的身心健康有着很好的作用，在中国，利用室内冰壶可以培养他们的新的技能和社交技能，这对于他们未来的发展有着很大的好处。采用 VR 的方式来实现的体育竞技类游戏，之所以推出这款游戏，其主要目的是利用VR 技术的交互方式，让玩家在游戏中更好地感受到这款体育运动。在游戏中，玩家可以利用 HT ive 等 VR 设备，感受到自己在虚拟世界中探索的乐趣，还可以选择不同的国家和不同的队伍来进行对抗赛。这款游戏是一款 VR 竞技游戏，它完全还原了冰壶比赛的全过程，让玩家对这项比赛有一个全面的认识。这项工作是以出色的发动机制造工艺、技巧、动作的真实性、图像的真实性等为基础，全面地再现了冰壶项目。