VR虚拟仿真技术在高校体育教学中的应用研究

刘刚 南昌大学科学技术学院

VR虚拟仿真技术是基于计算机软件技术、硬件技术、传感技术以及人工智能和行为心理学等技术领域出现的一种崭新的人机交互手段。近些年，随着VR技术的迅速发展与不断优化，其与我们日常生活的关系越来越紧密，无论是在国防军事领域，还是在医学研究领域，甚至是在我们日常生活中常见的装修设计和市场营销领域等等，都出现了VR技术的应用案例。在这样的背景下，VR虚拟仿真技术开始逐渐走入了公众视野，其沉浸性、体验性和交互性的特点，也引起了学校教育人士的关注，引发了关于VR虚拟仿真技术应用于学校教学的一系列讨论。特别是在国家工信部颁布的《虚拟现实产业发展白皮书》中专门强调要加强VR技术在教育领域的实践应用之后，VR虚拟仿真技术在教育领域的应用更成了当前的一个重要研究课题。鉴于此，本文就针对VR虚拟仿真技术在高校体育教学中的应用进行了研究。

一、VR虚拟仿真技术在高校体育教学中的应用价值

（一）有助于调动教学中学生的学练积极性

VR虚拟仿真技术具有沉浸性、体验性和交互性等特点，在高校体育教学中进行应用时，能够通过逼真地模拟各种不同场景，让学生全方位的沉浸在学练活动之中，带给学生“身临其境”之感。而这些都是传统体育教学设备和体育教学工具所具备的，会让所开展的体育课堂教学变得更加新颖、有趣，也更能够激发学生的参与热情，提高学生开展体育学练活动的积极性。

（二）有助于提高教学中体育学练活动的便利性

高校体育教学是以身体活动和身体练习为主的一门学科，学生必须经过不断地重复练习，才能够实现所学体育运动知识和技能的真正掌握与内化。然而，不同体育运动项目对场地、器材的要求各不相同，在开展高校体育教学的过程中，难免会遇到场地器材不足、练习条件受限的情况。例如：冲浪运动作为一项自由、时尚、惊险刺激的体育运动项目，受到了很多高校学生的青睐与欢迎，在2020年被国际奥委会正式列为奥运会比赛项目之后，很多高校，尤其是很多南方地区高校开始关注冲浪运动，尝试开展冲浪教学训练活动。然而，由于冲浪运动对教学训练场地的要求比较特殊，每次课都组织学生去海上开展学练活动显然不够便利，教学训练场地就成了阻碍高校开设冲浪教学的一大阻碍。但是，在将VR虚拟仿真技术应用于高校体育教学之后，通过VR虚拟仿真技术就可以逼真的模拟海上冲浪的场景，学生并不需要每次上课都去海上，而是借助虚拟出的场景就可以在学校内方便地开展学练活动，获得接近真实环境中的学练体验。由此可见，VR虚拟仿真技术在高校体育教学中的应用，能够有效提高体育学练活动的便利性，弥补体育教学训练中场地器材受限的问题。

（三）有助于提高体育课堂教学的安全性

在开展对抗性较高的体育运动项目教学时，如：散打教学、拳击教学，或者是潜在危险较多的体育教学活动时，如：跑酷、户外拓展、野外生存等等，经常有可能会出现各种突发状况，造成损伤事故。损伤事故一旦出现，不但影响教学活动的顺利实施，还会危害学生的身心健康，挫伤学生的体育学习积极性，极端地情况下甚至还有可能引起校园纠纷。因此，很多学校不得不将这些运动项目和教学活动排除在高校体育教学的内容体系之外，以降低学生在体育教学中受伤的概率。然而，这样的做法虽然在一定程度上避免了损伤事故的发生，但同时也使得学生丧失了学习这些体育运动项目机会，无异于“因噎废食”。但是，在将VR虚拟仿真技术应用于高校体育教学之后，就可以利用VR虚拟仿真技术模拟这些项目和活动的场景，模拟学练过程中和参与过程中可能出现的各种突发状况。这样一来，即使训练失败，也不会在身体上对学生造成实质性的损伤，从而大大提高了高校体育教学的安全性，避免了损伤事故的发生，同时也为高校体育教学内容的设置提供了更多选择。

（四）有助于优化高校体育教学反馈的质量

在将VR虚拟仿真技术应用于高校体育教学中时，不但能够根据教学需求虚拟出各种不同的学练场景，同时在这个过程中，VR设备还能够实时记录教师在教学过程中和学生在学练活动中的具体表现，生成教师的体育教学数据和学生的体育学练数据，例如：学生的运动强度、运动负荷、运动量以及技术动作完成质量等各种学练行为数据等等，从而更加客观、全面地的反馈教学效果，优化高校体育教学反馈的质量。

二、VR虚拟仿真技术在高校体育教学中的应用路径

VR虚拟仿真技术在高校体育教学中的应用，目前仍处于摸索探索的阶段，概括而言，现阶段比较可行、比较具有可操作性的几种应用路径具体如下：

（一）利用VR虚拟仿真技术进行教学资源的制作

利用VR虚拟仿真技术进行教学资源的制作，主要指的是基于VR技术制作高校体育教学中使用的各类课件资源。基于VR技术制作的体育教学课件，不同于当前很多体育教师惯用的PPT课件，相较于教师和学生已经熟悉的PPT课件，其更逼真，也更具有沉浸性，不但能够带给学生更直观、更生动的体验，同时还能够克服使用常规PPT课件，或者仅仅依靠教师语言讲解、动作示范等方式进行教学时，学生观察面的局限性，让学生能够更好地捕捉教学中各种精细的动作细节。因此，利用VR虚拟仿真技术进行体育教学资源的制作，是现阶段VR虚拟仿真技术在高校体育教学中的主要应用方式之一。

（二）利用VR虚拟仿真技术开展线上体育教学

近些年，线上教学，特别是线上远程教学，也逐渐走入了高校体育教学领域，成了高校体育教学领域的未来发展方向之一，并出现了诸如线上线下混合教学模式等与线上教学相关的新的体育教学组织模式。在这样的背景下，利用VR虚拟仿真技术开展线上体育教学，也成了VR虚拟仿真技术在高校体育教学中的应用方式之一。在基于VR虚拟仿真技术开展线上体育教学时，由于VR技术具有沉浸性、体验性和交互性等特点，所以通过对现实的逼真模拟，能够有效弥补线上教学中学生因为“不在场”而出现的各种问题，带给学生更好的线上学习体验。

（三）利用VR虚拟仿真技术开展线下体育学练活动

利用VR虚拟仿真技术开展线下体育学练活动，是目前VR虚拟仿真技术在高校体育教学中最为主要的应用方式，也是本次课题研究中所采用的主要方式。在利用VR虚拟仿真技术开展线下体育学练活动时，虚拟环境的设置，能够从视觉、听觉、触觉等多重感官入手，带给学生更生动、更直接的体现，从而实现从感觉、到理解、再到巩固内化的全过程（图1），确保学生所学知识和技能的牢固掌握和运动能力的稳步提升。

图1 VR虚拟仿真技术作用于线下体育学练活动示意图

三、VR虚拟仿真技术在高校体育教学中的应用原则

在了解了VR虚拟仿真技术在高校体育教学中的应用价值和应用路径之后，还要注意如下几个要点问题，才能够确保其在教学中的应用成效：

一是，重视“真实规范”的基本原则。也就是说，在利用VR虚拟仿真技术虚拟现实情景时，所模拟的运动场景，应尽量贴近现实，并且其中所设置的各种体育技能的使用场景和使用方法等应尽量准确、规范，只有这样才能够有效促进学生体育运动知识和技能的内化与提高。所以，在将VR虚拟仿真技术应用于高校体育教学时，应选用仿真度高的教学平台。

二是，重视“科学有效”的基本原则。虽然VR虚拟仿真技术在高校体育教学中的应用，丰富了高校体育教学的教学手段，优化了高校体育教学的教学反馈，提高了高校体育教学的安全性。但是要注意，作为辅助高校体育教学的一种手段，VR虚拟仿真技术的运用应始终重视“科学有效”的基本原则，要符合高校体育教学的基本规律、学生技能学习的基本规律，并且VR虚拟仿真技术的运用要有一个明确目标，并且该目标应服务于高校体育教学目标的实现。

三是，重视“适时适度”的基本原则。虽然VR虚拟仿真技术具有诸多优势，但却并不意味着所有的教学内容或是所有的教学课时，都适合使用VR虚拟仿真技术。恰恰相反，很多简单知识或基础技能，使用VR虚拟仿真技术开展教学，甚至会因为设备和技术的繁琐影响教学效率。所以，在将VR虚拟仿真技术应用于高校体育教学时，应明确运用VR虚拟仿真技术的教学内容和教学时机，并有选择性地使用，优先选择场地设施要求比较苛刻、技术难度比较复杂或者是安全风险较高的内容和时机进行应用。

综上，VR虚拟仿真技术在高校体育教学中的应用具有多个方面的重要价值，但目前的应用路径还有待拓宽，应用中的很多要点问题也有待明确，希望学校和教师能重视VR虚拟仿真技术，积极开展VR虚拟仿真技术在学校体育教学中的应用实践！