虚拟仿真技术在运动生理学实验中的应用探析

顾亚婷

摘 要：随着科技的迅速发展，虚拟仿真技术已经已经成功实现并运用于诸多领域之中。虚拟仿真技术是一种集合计算机技术、人机传感交互技术、人工智能技术等多种技术于一体的高科技技术，它能通过模拟出人们现实生活中的环境和物体，让人感觉犹如真实场景，将之应用于运动生理学实验中，可以加深学生对于试验的理解，得到真实化的技能训练，提高学习效率。

关键词：虚拟仿真技术 运动生理学 实验

中图分类号：G804.2 文献标识码：A 文章编号：2095-2813（2018）12（a）-0042-02

运动生理学实验中运用虚拟仿真技术可以加深学生对于实验所研究的内容和意义的理解，丰富教学模式，提高学生对于运动生理学试验的学习激情，实验的教学效果得到充分的展示。运动生理学的主要研究目的是研究人体在通过体育活动和运动训练之后，人体的各项机能的变化，总结变化规律，从而得到有效提高体育活动成绩和训练效果的训练计划。人体在经过长期的体育活动和运动训练之后，机体会发生明显变化，这是日积月累所展现出的成果，机体变化产生的动态数据是研究运动生理学的最好材料，这种数据具有动态变化和不确定的属性，是人们研究过程中的重点难点，很难正确把握，学习起来较为抽象不易理解。教学过程中若是单纯依靠书本上讲述的知识，书本提供的数据，这样学生很难把握学科的精要，教学老师也很难说服学生，书本数据不足以支撑学科的真实性。运动生理学实验成为了人们理解运动生理学知识的主要方式，但是运动生理学实验的教学过程较为复杂，实验需要的标本采集受到时间地点的限制，实验器材设备较为复杂，教师的实验准备不够充分等原因导致运动生理学实验的开展效果达不到预期效果，实验开展需要花费的人力物力财力较多，但收获却与之匹配不上，学生对于运动生理学的理解受到限制。

很多学校为了能够节约教学成本，运动生理学实验的开展次数达不到教学要求，仅仅只是开展较为传统的实验课程，实验较为简单，学生也能够轻松理解，但是这些实验已经不能满足当前社会对于本学科学生的要求，最新的研究理论学生接触不到，实验虽然容易理解但也容易遗忘，学生对于实验的印象并不深刻。实验不能刺激学生主动研究的学习积极性，运动生理学的应用毫无头绪。为了解决当前运动生理学的难题，运动生理学在新技术的虚拟仿真技术中找到突破口，将运动生理学与虚拟仿真技术结合，降低了学校的教学成本，实验的效益得到提升。新技术的应用引起学生的学习积极性，学生愿意花时间主动去研究运动生理学涵盖的内容，让学生获得专业方便的专业技能训练，学生通过虚拟仿真技术自主获取的数据让学生不在对学科充满迷茫与疑问，激起学生的探析欲望。虚拟仿真技术的应用解决了运动生理学面临的困难。

1 虚拟仿真技术简介

虚拟仿真技术是最近几年才开始出现在大众的视野中，它在多个领域种应用，又称之为虚拟现实技术。虚拟仿真技术通过计算机系统进行模仿实现人机交互体验，将人体投入虚拟仿真技术制造出的空间中，人体会有“身临其境”的感觉，人体可以在虚拟空间中进行操作，并且虚拟空间还能根据人体在虚拟空间中的动作做出相应的回应，这可以让运动生理学实验的实验结果以虚拟数据的形式展现在学生眼前，虽然是虚拟数据，但学生能够充分的感受到实验带来的感悟，实验效果良好。

经过长时间的发展，虚拟仿真技术得到提升，虚拟仿真技术可以通过虚拟环境集成控制模拟器实体，使用一些简单的数学模型，實体与虚拟环境相互作用，实现客观世界的真实特性，这种发展前景满足了人们对于虚拟仿真技术的期望。虚拟仿真技术将仿真引擎代替了人们现实生活中的物体，进行运动生理学实验的过程之中，学生不需要反复消耗实验药剂与实验标本来验证课本上的理论，可以用仿真引擎模拟出实验药剂与实验标本，实验完成之后也不需要清理实验垃圾；学生也不会因为学校因为资金的缺乏导致实验器材的不足而影响实验的进行，也不需要害怕因为实验操作不当损坏实验设备和实验失败带来的危害，学生可以反复试验，在实验过程中总结经验，减少实验误差，不需要考虑别的因素，学生的身体安全可以得到保证，这可以增强学生的实验操作经验和动手能力。虚拟仿真技术已经渐渐走向成熟，在实验过程中，学生可以根据自己的想法，扩展实验，走出课本框架，不会受到实验材料的限制，自主专研运动生理学学科，大大提升学生的的学习积极性。在实验完成之后，虚拟仿真系统会根据学生的实验过程做出综合评定，给学生的实验打分，让学生的实验得到肯定，提高学生的学习成就感。

2 运动生理学实验与虚拟仿真技术相结合

虚拟仿真技术还未在运动生理学实验中应用之前，学校对于运动生理学实验主要是通过课本知识进行试验，将课本理论知识传授给学生，通过使用小白鼠、青蛙等动物代替人体进行试验，这种实验方式单一无趣，小白鼠、青蛙等动物与人体相差过大，实验结果并不能让学生信服。基本学生所学习到的运动生理学理论知识都来自于对小白鼠、青蛙等动物的研究，通过它们进行体育活动或者运动训练之后，身体机能的变化来分析得到的结论，这结论在放到人体实验之后，效果较差，与小白鼠、青蛙等动物的表现有着较大的差异，导致很多实验结论在进行验证之后，相关性不大，实验做完没有效益。虚拟仿真技术的应用让运动生理学的实验的深度得到提高，较多现实实验室中难以完成的实验通过虚拟仿真技术都可以去做，学生可以感受到学习更加的轻松，对于运动生理学实验的结果记忆更加深刻。虚拟仿真技术在运动生理学实验中应用是通过将现代教学技术与传统教学模式创造性的结合，实现运动生理学教学的跨越式发展。

虚拟仿真技术应用在运动生理学实验中可以大致分为三个阶段。在第一阶段过程中，学生对于虚拟仿真技术的了解不够，学生刚开始接触虚拟仿真系统，里面的功能都不知道该如何使用，老师需要同时实际操作教导学生使用，引导学生学习使用，收集学生对于虚拟仿真系统的意见，然后对系统加以修改，尽力满足学生的要求。在第二阶段过程中，学生对于虚拟仿真系统已经有了初步的了解，虚拟仿真系统已经使用多次，这时老师可以根据学生的学习进度，合理安排运动生理学实验，让学生使用虚拟仿真系统完成实验，将当前的新知识融入到学生的实验中，提升学生的能力。在第三个阶段中，学生对于虚拟仿真系统使用已经较为熟悉，对于运动生理学也已经有了自己的理解，课本上的知识也已经学完，这时学生可以根据自身的理解，探究人体的运动产生的动态数据，这个过程是一个较为开放的过程，没有标准的正确答案，学生已经走出老师的教学框架。

学生们在课本上学习知识，单一的文字表述或者表格图形对比，学生可以很直观的看出数据的变化，但是体现在人体中的动态变化学生却不能感受得到。学生可以通过虚拟仿真空间体验，通过观看人体运动视频，体会观察出人体从静态到运动状态中各项机能的连续变化过程，学生将实验结论与自身感觉器官相互关联，得出实验结论的真实性。

3 现状与前景展望

运动生理学实验一定要重视学生的参与度，实验教学要完全以学生主体，调动学生的学习积极性，让学生主动研究。学生在研究過程中获得的知识才会完全属于他们的知识，通过老师的传输，学生知识被动的在学习，记忆不深刻，容易忘记。现在人们对于运动健身已经越来越重视，运动生理学就是为了让人们在运动之时，有优秀的运动技巧与方法，不会因为运动技巧不当导致身体受到损害，这需要运动生理学的学生学习过运动生理学之后，对运动生理学做出补充，完善运动生理学，得出科学的理论，知道人们进行运动，增强人们运动带来的效益。人们进行运动之时，会有针对性的锻炼自身的薄弱之处，这时可以运用运动生理学知识，人们可以通过何种运动技巧来锻炼，这样可以达到最大收益。运动健身受到重视，运动生理学也会越来越受到重视，虚拟仿真技术在运动生理学实验中的应用的发展前景十分可观，虚拟仿真技术是在近几年才开始出现在大众的视野中，它在多个领域种应用，又称之为虚拟现实技术。虚拟仿真技术通过计算机系统进行模仿实现人机交互体验，将人体投入虚拟仿真技术制造出的空间中，人体会有“身临其境”的感觉，这可以提高学生学习运动生理学的学习效率，一定能够让运动生理学迎来新的生机和活力。

4 结语

运动生理学是一门实践与理论相结合的学科，人们越来越重视运动生理学的发展。运动生理学实验是运动生理学教学过程中最为重要的一门，它可以加深学生对运动生理学的理解。但是由于多种因素的影响，运动生理学实验取得的效果并不理想，为了解决当前运动生理学实验面对的难题，运动生理学在新技术的虚拟仿真技术中找到突破口，将运动生理学与虚拟仿真技术结合，降低了学校的教学成本，实验的效益得到提升。新技术的应用引起学生的学习积极性，学生愿意花时间主动去研究运动生理学涵盖的内容，让学生获得专业方便的专业技能训练，学生通过虚拟仿真技术自主获取的数据让学生不在对学科充满迷茫与疑问，激起学生的探析欲望。运动生理学实验中运用虚拟仿真技术可以加深学生对于实验所研究的内容和意义的理解，丰富教学模式，提高学生对于运动生理学试验的学习激情，实验的教学效果得到充分的展示。通过对虚拟仿真技术在运动生理学实验中的应用探析，了解应用虚拟仿真技术的益处，总结需要改善之处，提高学生学习运动生理学的学习效率。

参考文献

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[3] 陈玉平，李战华，徐玉明.虚拟仿真技术在体能评定类实验教学中的应用[J].体育研究与教育，2017（1）：68-71.