VR虚拟现实技术对篮球定点投篮训练的应用研究

2019-02-25宋志刚闵伟凡

少年体育训练 2019年12期

宋志刚，闵伟凡

（北京体育大学中国篮球运动学院，北京 100084）

随着科学技术的不断进步，越来越多的先进设备被引进体育运动项目中，不同的设备用来变换训练场景提升运动员的训练质量和训练效果。同时运动员为了获取更好的成绩也需要一些新科技设备来完成更加艰苦的训练，由于训练时间和训练量的增加加速了运动员身体疲劳和心理疲劳的出现，影响运动员技战术的学习和发挥，从而造成比赛成绩的下降甚至是运动损伤的出现。

VR虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景，其实身体行为的仿真系统能够使用户沉浸到该环境中。利用虚拟现实技术建立起来的虚拟实训基地，其“设备”与“部件”多是虚拟的，可以根据需要随时生成新的设备。教学内容可以不断更新，使实践训练及时跟上技术的发展。同时，虚拟现实的沉浸性和交互性，使学生能够在虚拟的学习环境中扮演一个角色，全身心地投入到学习环境中去，这非常有利于学生熟练掌握一项运动技术，其中包括军事作战技能、外科手术技能、教学技能、体育技能、汽车驾驶技能、电器维修技能等各种职业技能的训练。由于虚拟的训练系统无任何危险相同环境重复性强，学生可以不厌其烦地反复练习，直至掌握操作技能为止。

当前国内外VR虚拟现实技术已被世界上多个运动项目引入，用来提升运动员的技战术水平，在国内关于VR虚拟现实技术在篮球训练中的应用鲜有研究。本研究利用VR HTC VIVE新型的设备对北京体育大学篮球专项班学生进行实验研究，以期为今后VR虚拟现实技术在篮球训练中的应用提供实践依据。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

VR虚拟现实技术设备对篮球项目定点投篮训练的应用。

1.2 研究方法

1.2.1 文献资料法通过中国知网查阅有关VR虚拟现实技术、篮球训练、运动心理学等文献资料，为本研究提供科学的理论与方法依据。

1.2.2 实验法（1）实验对象。选取北京体育大学教育学院篮球专项班20名大一男学生为实验对象。将实验对象随机分成2组，每组10名队员，一组为对照组，一组为实验组。实验组进行为期4周、每周3次、每次5min的VR设备训练干预；对照组不进行干预，所有受试者每周正常训练。在实验前对所有队员进行1次定点投篮测试；实验后再次对所有队员进行定点投篮测试和问卷调查。（2）实验设备。VR虚拟现实技术硬件设备采用了HTC VIVE的设备；软件选取VR Sports软件，VR Sports是一款集7款运动内容于一体的VR运动类软件，包含篮球、足球、保龄球等运动，其中篮球训练定点投篮，投篮过程中会自动切换投篮站位，且有不同难易程度可以选择。（3）测试指标及方法。投篮测试：根据VR Sports中的投篮位置，选择在三分线外2个0°、2个45°、90°定点投篮，每个点5个球，记录进球数。专注度测量：在实验过程中对所有受试者佩戴脑电测试设备并记录数据。训练兴趣及积极性：采用简式POMS（心境状态量表）在实验结束后进行问卷填写。简式POMS量表,被认为是一种研究情绪状态及情绪与运动效能之间的一种良好的工具,其中紧张、愤怒、疲劳、抑郁和慌乱为消极情绪指标而精力和自尊代表积极的一面,这2种虽然不能直接测量的潜在变量之间也存在一定的关系。POMS是评价运动员潜能的有效工具,也是预测运动成绩的良好手段。

1.2.3数理统计法主要运用Excel、SPSS软件对实验前后的数据进行统计学处理。

2 结果与分析

2.1 投篮命中率对比

从表1中可以看出来，VR组前测投篮平均命中率为43.2%，后测投篮平均命中率为47.2%。通过配对样本t检验可以看出，4周实验后VR组投篮命中率显著提高（P=0.023＜0.05）。对照组前测投篮平均命中率为45.2%，后测投篮平均命中率为47.6%。通过配对样本t检验可以看出，4周实验后对照组投篮命中率没有显著性变化（P=0.239＞0.05）。图1中可以看出，VR组实验后投篮命中率比实验前命中率高4%，而对照组实验后命中率比实验前命中率仅高2.4%，VR组命中率提升幅度更明显一些，说明VR训练对篮球定点投篮训练有积极影响。

图1实验组和对照组前后测投篮命中率对比

从综上所述，使用VR设备进行训练的组实验虽然投篮命中率有显著性提高，但是延长训练时间后的效果仍需要通过长期实验后进行检验。VR设备这种新颖的训练手段目前从整个体育训练完整过程来看，其功能暂时只能作为辅助性工具，对创新性地进入体育训练还需要通过5G网络提高交互性和实时的传输。另外，最佳使用单次时间和阶段性时间也需要进一步研究。

2.2 心境状态量表评测对比

心境状态量表被认为是一种研究情绪状态及情绪与运动效能之间的一种良好的工具,其中紧张、愤怒、疲劳、抑郁和慌乱为消极情绪指标，而精力和自尊代表积极的一面。从表2可以看出，VR组心境状态量表平均得分为81.9，对照组平均得分为98.8。根据心境状态量表评分标准，得分越低，受试者训练结束后情绪越积极。因此可以看出，VR组比对照组情绪更积极,对篮球定点投篮训练的热情度更高，且组间差异显著（P=0.039＜0.05）。

心境状态量表是评价运动员潜能的有效工具,也是预测运动成绩的良好手段。本次实验中心态量表的评价主要是相对可观的评价受试者和对照组每次在完成试验前的心理准备状态，以确保实验的有效性和真实性。从表2数据可以看出，虽然实验组的表现优于对照组，但是还不能排除新形势的VR设备的出现是否有一定影响，仍需要用长期实验来证明。

表1 实验组和对照组前后测投篮命中率对比

表2 实验组和对照组心境状态量表评价对比

2.3 专注度对比

训练的专注度是影响运动员更好、更快完成训练目标的关键因素之一。通过EEG设备检测到运动员在VR干预条件下，大脑处于更高的专注状态。从图2可以看出，VR组平均初始值为53.9，平均实验值为59.6，专注度提升了5.7个单位值（单位值指由EEG设备读取的微电压值傅里叶变换之后获得的测得范围在0～100之间的读数）；对照组平均初始值为54.7，平均实验值为56.2，专注度仅提升了1.4个单位值。这说明VR训练更能使运动员的专注度得到提升。另外，从图3可以看出，实验期间，VR组专注度始终比对照组高，且波动较小。根据配对样本t检验结果看，2组间存在显著性差异（P=0.002＜0.05）。综上所述，VR 设备在定点投篮的训练中的确提高了队员专注度，使得训练效果和专注度的数据成正比。