VR技术在高校体育课程中的应用研究综述

牛健壮，于少勇，牛 峥，任祥钰，刘 洁，于雪梅，邵妮娜，高妮娜

(1.西安电子科技大学 体育部，陕西西安 710071；2.西安财经大学 体育部，陕西西安710100；3.西安医学院 体育部，陕西西安 710021)

随着科学技术的进步，数字化不断的加速，科学技术对人们的生活、经济、出行等影响逐渐加速。通过查阅资料，近年来，信息技术的发展在很大程度上推动着虚拟现实市场的扩容。据虚拟现实产业联盟统计，2017年我国虚拟现实产业市场规模已经达到160亿元，同比增长164%。在市场的快速发展下，相关技术也得到了多项突破。

目前，虚拟现实技术已广泛应用于室内设计、航空航天、医学、娱乐、房地产开发、地产建筑表现、工业仿真、应急推演、文物古迹、游戏、道路桥梁、教育等多领域。虚拟现实技术应用于教育是一种趋势，也是教育技术发展的一个新突破。

1. 虚拟现实技术

当前，虚拟现实技术正在逐步走向成熟，与制造业、文化娱乐、科技教育、医疗健康等行业快速融合，应用普及愈加广泛深入。可以说，我国VR产业整体得到了大发展。虚拟现实技术特点主要有三点，分别是：构想性、沉浸性、交互性。

2. VR技术在体育运动项目中的应用

2.1 VR技术在冬季体育运动项目中的应用

通过查阅文献，得到VR技术可用于捕捉运动员表现最好的瞬间，记录与分析运动员身体数据，有利于纠正姿势，提高练习效率。如记录冰球运动员击球角度、力度和速度。在训练结束后，运动员戴上特制的VR技术头盔，沉浸式回顾、学习、记忆、强化技术动作要领。

2.2 VR技术在体育赛事中的应用

2015年随着体育产业快速的发展，人们对体育赛事转播要求的提高，常规的体育赛事转播已满足不了人们的需求，越来越多的赛事主办方和赛事转播平台开始寻求新技术进行直播，VR技术应用到体育赛事的直播中为人们提供了一种全新的观看方式。

2.3 VR技术在学校体育课堂的应用

2.3.1 国内学校教育中VR技术的应用现状

随着教学理念创新改革和计算机技术的飞速发展，现代科技已经融入到各个体育领域，计算机技术的应用对体育教学培训的发展起到了重要作用。例如：北京微酷科技有限公司将VR技术有效地整合到课堂教学中，自主研发了“IES”沉浸式课程体系，为国内在学校教育教学中进行进行VR应用提供经验。新东方和乐视将VR技术引用到英语教室进行虚拟教学；百度公司在2017年对贫困山区的学校建设了VR教室；厦门创壹软件开发了虚拟现实3D互动在线教育云平台。综上所述，VR技术已经逐渐走入人们的生活。不仅在游戏领域，而且在教育、医药等领域也会获得越来越多的应用。2016年4月15日，在南京理工大学学术交流中心举办了虚拟现实(VR2.0)及虚拟仿真实践教学信息技术应用研讨会。本次会议中，上海曼恒数字技术股份有限公司的多位专家作了专题报告，主要内容包括：1、创新与改变-VR2.0及应用价值；2、DVS3D虚拟现实软件引擎现状；3、虚拟现实在教学中的实践应用；4、虚拟现实头盔及多人协同技术在仿真实践教学中的应用。会后在南京理工大学工程训练中心安排了虚拟现实现场体验环节，使与会教师对于虚拟现实技术的发展现状有了全面深刻的亲身体验，有利于促进虚拟现实技术在仿真教学中的应用。这也意味着VR技术将在教育领域有更广阔的发展空间。

体育课是收获运动技能、培养人们意志力、发展身体素质、塑造人格的启迪课程。体育课是从小学到大学伴随着人们最美好的童年和关键的青春年华。但是就是这样一门课程却处于一种尴尬的地位，甚至不受待见。在教育全球化和信息化的背景下，慕课、翻转课堂等新教学模式的出现，使得传统的教学模式已不能适应时代的发展。学校体育是体育的重要组成部分，是学校教学中必修课程。在传统体育课程教学中，教师只是单纯的进行教学，学生则是机械的去模仿老师的技术动作，学生对运动项目的技术了解不够深入，师生之间互动性不够。学生在体育课堂中缺乏积极思考的能力、自主性和空间感。

3. VR技术应用在高校体育课程的影响

3.1 VR技术的交互性使得教学观念产生了转变

传统教学的组织形式主要以班级授课的形式为主，授课采用的方法主要是课堂讲授法，以教师的教为中心，其教学内容、结构、方式、方法以及教学进度都是由教师决定的。在传统教学中，学生始终是处于被动的学习环境中，随着教学改革的提出，现代化教学方法的出现就要求教师在教学中做到引导式教学，要追求教与学的合作化，以讲授为引导思维，以教导激发情感，赋予学生学习的自主性。利用VR技术进行体育教学有利于创造教学的新环境，以学生为中心的教学和在教学环境中自我探究的学习模式将得以实现。VR技术正是在现代教育思想的指导下，使用新技术改进教学方法的尝试，逼真的虚拟环境可提供良好的人机交互功能，改变学生的“被动听讲”为“主动学习”，由“要我学”转变为“我要学”，教材也将由传统的“教材控制”转变为“学习者控制”，教学内容由“单一形式”转变为“多样形式”并且外在的主动化和内在的结构化将更加紧密地结合起来。VR技术将极大地促进教学观念的转变。

3.2 VR技术的交互性提高了学生的学习兴趣

VR技术的交互性应用到高校体育教学课堂中，使得教学不再是传统教学课堂中的你听我讲，更多的是发挥学生的主体作用，让学生自觉学习，充分发挥学生的自主性、积极性和主动性。VR技术能够提供更直观、更形象的教学环境内容，能够刺激学生的感官，激发学生的学习思维。

3.3 VR技术的构想性使得突破时空限制

由于东西部发展不平衡，我国的很多高校发展差距较大，这也造成很多高校的体育教学场地、场馆建设差距较大，因此学校的教学条件也受到限制，而通过VR技术可以把运动场景制作成三维图像，然后输入到VR设备中，学生可通过VR设备模拟的运动场景进行学习以此来解决场地和空间的限制，从而弥补教学条件中的不足。例如：南方的高校可以通过VR进行模拟滑雪课程教学，学生通过佩戴VR眼镜看到滑雪场地、身着滑雪装备的模拟教师的完整教学动作、分解动作以及动作模仿同步分析等。简单、方便、真实性和可操作性等优势大大突破了时空的限制。

3.4 数字化学习，实时监控学习行为

通过对VR技术进行程序设计和教学内容开发，结合VR设备和辅助的硬件设备，在教学中实现数字化教学和学习，数字化教学即模拟教学场景。实时记录教师教学过程，跟踪教学数据，有效地监控教师的教学行为。数字化学习即学生通过模拟的教学场景，根据自身的学习需求改变教师的教学形式和视角，通过VR设备记录学生的学习过程，跟踪学生的学习数据，有效地监控学生的学习行为。通过教师的教学过程、教学数据和学生的学习过程、学习行为等数据，可以有效地反馈学习效果。

3.5 教学改革和发展为VR技术提供了良好的契机

图1 2017Q2全球VR硬件厂商出货量及市场份额

工业和信息化部发表关于加快推进虚拟现实产业发展的指导意见﹝2018﹞276号，意见中提出：推进重点行业应用，引导和支持“VR+”发展，推动虚拟现实技术产品在制造、教育、文化、健康、商贸等行业领域的应用，创新融合发展路径，培育新模式、新业态，拓展虚拟现实应用空间。推进虚拟现实技术在高等教育、职业教育等领域和物理、化学、生物、地理等实验性、演示性课程中的应用，构建虚拟教室、虚拟实验室等教育教学环境，发展虚拟备课、虚拟授课、虚拟考试等教育教学新方法，促进以学习者为中心的个性化学习，推动教、学模式转型。打造虚拟实训基地，持续丰富培训内容，提高专业技能训练水平，满足各领域专业技术人才培训需求。促进虚拟现实教育资源开发，实现规模化示范应用，推动科普、培训、教学、科研的融合发展。VR技术的发展和“互联网+”的大力带动，为体育事业、产业以及整个教育事业带来了长足的发展。VR技术在教育领域的应用，一方面对我国传统教学模式带来理念和模式上的冲击，潜移默化地影响今后的教学发展方向；另一方面随着教学改革的深入和经验的累积慢慢趋向合理和成熟。

4. VR技术应用在高校体育课程的不足

4.1 VR技术的成本制约了在教育领域的发展

VR技术已经被提出很多年了，但是发展比较缓慢。VR技术属于电子科技产品，研发成本较高，更新换代快。通过(图1.2017Q2全球VR硬件厂商出货量及市场份额)可知，制造VR设备的都是有实力的大公司，如：三星、索尼、HTC等，他们的产品价格昂贵，但是用户体验较好。而一些实力较弱的公司推出的廉价VR设备，实际体验效果较差。昂贵的制造成本在一定程度上阻碍了VR技术在教育领域的发展，这也成为制约VR技术在学校发展和普及的重要因素。

4.2 VR技术在教育领域中的程序和内容开发不成熟

在2017年中国虚拟现实市场规模达到52.8亿元(图2.2016-2020年中国虚拟现实(VR)行业市场规模及增长走势)，虽然虚拟现实技术的逐渐成熟，资本逐渐进入，市场规模将进一步扩大，但是在教育领域中的应用较为匮乏，更多的应用在电子竞技领域。

图2 2016-2020年中国虚拟现实(VR)行业市场规模及增长走势

4.3 人们对VR技术的认识不够全面

VR技术作为近年来快速发展的一项新技术，目前发展还没有普及。VR技术应用到高校中，高校教师担心引入后，学生会沉迷于当中，不能够帮助学生完成学业，还会影响学生的学习。再者就是昂贵的价格和高昂的投入能否获得有效的回报，也是学校有关部门需要考虑的问题。

5. 结语

虽然VR技术在教育领域中的发展不够成熟，高昂的价格阻碍了在教育领域的发展和普及，但是VR技术作为一种新兴技术，它的理念是先进的，具备强大的优势和潜能，相信随着科学技术的发展，软硬件设备的不断完善，其成本逐渐会下降。在未来的教学当中发挥着重要的作用，对提高教师的教学训练水平、改善教学环境、优化教学过程、培养有创意和创新能力的体育人才和团队起到推动作用。