VR技术辅助健美操教学的初探

杨静

摘  要：目前从小学到大学都普遍开展有健美操，不管是比赛，还是教学都得到学校重视，也深受广大师生的喜欢。但通过网上查找相关文献及实地调查，发现目前健美操的教学模式大多是传统的讲解示范法，但单一、固定的教学模式难以满足现代化教学的需要，本文旨在通过理论分析、探讨VR技术引入健美操教学，从而改变健美操传统的教与学，对推动健美操教学及改革具有重要作用和意义。

关键词：虚拟现实技术  健美操  教学应用

中图分类号：G807                                  文献标识码：A                         文章编号：2095-2813（2019）02（b）-0121-03

1  虚拟现实技术的基本内涵

Virtual Reality，虚拟现实技术，简称VR即使用者佩戴先进眼镜，手套等仪器，利用计算机创造的虚拟技术，可以感受运动、对话， 错觉上产生肌肉产生触觉，VR主要工作原理是运用一系列技术加工，使到达人们原有视觉输入被阻断，综合运用计算机仿生系统，结合计算机仿生系统的功能利用非真实的影像光线占据体验者全部视觉，使现实人体与虚拟影像得到交互，以产生虚拟环境从而达到欺骗大脑沉浸其中的效果。虚拟现实技术的应用领域十分广泛，例如产品开发、医疗卫生、公共服务、休闲娱乐、科学创造、教育培训等众多领域，尤其是体育教育领域，由此可以预见到在不久的将来虚拟现实技术对健美操教学方式的影响是十分巨大的，

1.1 虚拟现实技术的主要特征

VR的主要特征有存在感、多感知性、交互性、自主性4个特征，如表1所示。

1.2 虚拟现实技术应用于健美操健美操教学实践教学的前景优势

VR技术结合计算机能虚拟成像、时空同步、逻辑处理、感观表达，还能高性能处理、大容量储存、高清图像展示等。它利用多种手段，可以虚拟现实环境，让一切都可以“真实”地看、摸、听，具有很强的目的性，同时还有较高交互性让技术动作完美的呈现出来，打破在健美操教学过程中多用声音、图片、文字、影片等二维资料，实现慢速、各方位、各角度教学，最后是它能高效激发学生学习健美操兴趣的优势。

1.2.1 目的性强

健美操教学中，许多示范面不能同时在同一个时间段展示，有些动作学生无法捕捉，缺乏完整的认识，VR可以利用沉浸式虚拟现实技术结合各种计算机设备根据收集的信息数据有针对性的建立相应的模型，进行动态模拟，创造出一个立体、全景、可交互、可三维的虚拟环境，让学生体会健美操技术动作，从而在教學过程中，让教师根据教学和实战训练的具体情况选择内容，确定顺序，最大程度地提高学生学习健美操技术动作、提高效率，以便充分发挥学生的主观能动性。

1.2.2 交互性高

VR具有传统多媒体无法比拟的优越性，许大多数健美操教学关键技术的示范动作在课上难以展现，比如一些健美操难度动作文森俯卧撑、旋转后劈、倒立配合等， VR可以在计算机上模拟演示，将动作每个侧面表现得淋漓尽致，让师生间双向的学习活动具有完整性， 技术动作概念表达更加形象生动。

1.2.3 突破时空限制

VR利用计算机进行数据处理，虚拟成像形成了一个完整的系统，弥补传统健美操教学方式在连贯性、力度感、多角度等方面的缺陷，显示技术优越性，比如不同侧面大踢腿、高空跳跃组合，各种快速旋转技术的教学，教师在讲解时一般需要多位学生协同配合才能完成，然而通过VR学生可以更直观的感受，方便教学的同时减少了教学难度，突出教学重难点。

1.2.4 学生兴趣高效性

VR可以改变传统健美操教学方式，增添现代技术教学内容，让学生体验不一样的健美操教学课程模式，在教学中，教师只需在计算机控制端设置虚拟环境以及教学动作，学生亲身体验，感受动作，在很到程度上提高教学效率，帮助学生学习动作，促进有成就的教学方式，从而激发学生学习兴趣。

2  VR虚拟现实技术辅助健美操教学应用

健美操教学中运用VR技术可以突破传统教学的限制，有其无法比拟的优越性。

2.1 制作教学课件

健美操教学中首先考虑课件的制作，课件制作要根据健美操教学内容数据的收集情况，其次根据收集的数据构建一个多方面的数据模型，为教学提供标准参数，最后结合数据参数与环境设计达到交互性效果。

首先，在于媒体素材收集。课件中素材的收集是所有工作之本，是十分重要的因素。它必须体现健美操教学的技术重难点，并且能够简单明了的表达。除了采用一些文字和声音的展现外，还需要运动员动作的演示，运用感知系统将各种需要的动作加以数字化，建立模型，这样就可以将一个学习的动作真实的表现出来，比如收集一些健美操优秀选手比赛视频的基本动作结构解剖面、技术动作快慢放等，在教学中就可以比较清晰简洁的对学生进行基本动作的讲解，学生就能更明白该学什么，如何学和如何练，将收集的资料保存以便以后查找和使用。

其次，依靠技术模型构建。VR是利用现代计算机构建的虚拟场景模型，使用者与虚拟现实技术之间能够建立起一种交互关系，VR可以灵活的 将二维，三维图形，声响音乐等多种效果融合在一起，在进行构建人体三维模型后与收集的健美操运动员数据进行对比修改更正，使健美操学生实际技术水平与预期水平能够得到一个平衡。

最后，达到交互性程序设计。VR即有输入又有输出，能够进行互动反馈，使健美操技术动作重现，虚拟环境中技术动作可以真实的通过感觉器官反馈，加深对学习事物的概念认识从而产生思考解决现实应用难题，建立技术展示的虚拟模型，实现交互性功能。虚拟现实技术有利于教师在健美操技术教学中控制教学的进度，有利于学生重复学习、角度转换、接受语言提示，甚至在学生模仿的过程中给与建议去纠正错误。

2.2 虚拟技术健美操教学训练

与传统健美操教学相比在健美操教学中利用VR不但可以创设虚拟教学环境，还能够创建虚拟教学活动，使学生在教学中真实体会到健美操技术动作，比如单人托举、双人旋转配合等，另外还可以进行训练过程监控，反馈学习及练习情况，创编技术动作，促进技术提高。

其一，在于创设训练活动。教师可以根据教学自主安排创设训练活动，引导学生进行学习。通过VR创设各种训练活动，在虚拟训练中，能够弥补传统健美操教学知识结构的缺陷，VR有利于解决许多标准技术动作无法为学生演示的困境，以及学生不能掌握标准的技术动作，无法领会技术动作要领的问题，学生通过视觉、触觉、声音等三维更能发挥自身优势，教师以便适应训练大纲，完成教学任务。

其二，在于监控训练过程。VR能够按照运动员信息的采集，进行分析，从而建立虚拟现实模型，使虚拟健美操模拟体精确无误的重现健美操运动的技术动作，帮助健美操运动练习者熟练细化技术。根据现实情况创设接近实战的训练环境，在该情境里学生可以获得更加逼真的技术动作信息，从而增强表现能力。

其三，在于创编技术动作。我国相关研究者通过建立人体运动模型，从头部，颈部，肩部，胸部等36个独立部件建立网点、网面，结合现代相关计算机系统能够有效的构造动态分析图，利用虚拟现实技术可以在健美操教学动作创编中预设动态模型，创造新动作，并能结合实际情况演练动作的可能性提高总体美感和整体效果，不仅满足教师教学趣味性，还满足学生学习健美操自主性，达到教学大纲的教学目标。

2.3 虚拟健美操教学实战

健美操实战能够卓有成效的提高运动员现有竞技技术，促使健美操练习者提高难度技巧熟练度，获得较稳定的技术能力，VR虚拟现实技术可以根据实战比赛数据分析，创设合适的比赛对手，模拟实战比赛的情景，为参与者提供良好的预设应对方案以获取比赛胜利取得理想成绩。

一方面可以创设合适的比赛对手。VR依据重大比赛中主要对手的比赛特点，创设虚拟的比赛对手。结合学生实际技术情况，根据教学安排，自主创设训练活动，对健美操技术动作进行优化，演练实战比赛，让学生适应比赛对手，提高比赛适应压迫的能力。

另一方面能够模拟实战比赛情景。利用VR可以模拟出现场观众、赛场气氛、比赛对象等。根据以往数据信息，参照具体的实战环境，应用虚拟现实技术让学生体会到比赛的氛围与紧张感，从而提高学生比赛过程中灵活应对能力，对训练中出现的问题有较目的性的开展实战训练。

2.4 实现健美操网络远程教学

利用计算机网络技术，VR虚拟现实技术能够实现远程网络学习，达到健美操教学微课教学的设想，各教师也能进行交互性教学，进一步改进教学观念和教学手段。

（1）利用微课教学。当今太多高校都希望通过远程网络来实现远程教学，从一个侧面来讲既可以扩大知名度，又可以提高学校教学结构优化，运用虚拟现实技术进行远程微课教学，不但将健美操教学由课堂而且还可以扩展到课外的家庭，社区等任何信息都可以扩展到的地方，提高体育教育社会化程度而且人们也可以根据自身，在不同时期的不同需要利用VR有目的、有计划的进行学习，动作学习技能过程反复回放，使得運动教学和运动学习突破时空限制。

（2）达到交互性学习。VR把文字图像，影像声音，动画和其他多媒体教学软件的先进技术有机融合在一起，可以模拟现实环境，有效的促进学生对所学知识的获取以及长期记忆，虚拟现实技术效果优于单一的多媒体教学方式，有的教学过程师生无需见面就可以进行实践，同时学生可以将技术动作进行分解，结合多个立体面和多个动作环节慢放，体会动作在不同瞬间的画面，弥补自身视觉与动作时间误差，让技术动作的姿态，行走路线，运动的幅度，运动的速度及方向等显示出来。

2.5 开展健美操学术交流

目前健美操学术都是在同一个时间和地点进行交流，不但耗费人力物力，同时使交流的对象容量有限，利用虚拟现实技术可以在减少成本的条件下实现健美操教学研究成果资源共享，而搭建的健美操理论平台也可以实现专家、教师、学生间的互动应用成果资源共享。由于VR不受时间空间的限制，健美操教学实践知识共享变得更加容易与及时，突破传统健美操学术交流范围限制，无论是专业人员还是感兴趣的其他人都可以用自己的视角分享自己关于健美操教学的观点，在一定程度上促进健美操教学课程的传播，实现健美操教学研究成果资源共享，在一定基础上为健美操理论和实践的完善奠定基础。

建立健美操教学理论平台。书面文字、静态图画、动态声光影等结合多种现代多媒体教学软件，模拟现实环境， 建立理论模型，甚至师生无需见面就可以进行教学，计算机将VR虚拟现实技术和理论数据相结合，对健美操经典的技术动作经进行整理，为健美操教学理论平台的搭建提供良好的资料处理来源，有利于所有健美操爱好者都进行学习和研究，更深一步促进健美操理论深化。

3  结语

VR运用一系列技术手段，通过阻断人们视觉输入系统，运用计算机仿生系统用虚拟影像光线占据全部视觉，达到“欺骗”大脑效果。创兴的新时代，VR虚拟现实技术拥有目的性强，交互性高，突破时空限制的突出的优势，为新时代教育工作者运用虚拟现实技术结合健美操教学实践的需要提供了依据。同时VR在运用过程中可以制作课件、进行训练、训练实战以及网络远程教学和健美操学术交流等利用环境虚拟真实性，不但可以提高技术动作的感知能力，还能在训练与教学中促进动作表现力的充分展现。在健美操教学过程中要注意提高学生学习现代技术的能力，教师要合理利用虚拟现实技术的优势。

根据现有情况具体问题具体分析。

参考文献

[1] BLOODE Emest B.Device for Quantitatively Measuring the Relative Position and Orientation of TwoBodies in the Presence of Metals Utilizing Direct Current Magnetic Fields：US，4849692[P].1989-07-18.

[2] 郭汉，宋耀伟，张森木.基于计算机视觉的虚拟现实技术在体育教学中的应用研究[J].西北工业大学学报：社会科学版，2016，36（2）：92-96.

[3] 陈浩磊，邹湘军，陈燕，等.虚拟现实技术的最新发展与展望[J].中国科技论文在线，2011，6（1）：1-5，14.

[4] 陈健，姚颂平.虚拟现实技术在体育运动技术仿真中的应用[J]，体育科学，2006（9）：34-40.