虚拟现实技术在游泳教学课中的应用探索

文/兰 青

游泳项目作为一项在水环境中进行的体育运动，在特殊的技能学习环境中，学习者的视觉和听觉作用都受到了很大的限制。由于游泳在水中进行的特殊性，相较于其他陆上体育项目，对教学质量提出更高的要求。在传统的游泳技术教学中，教师多以讲解、示范及图片、视频等形式方法进行，但是直观性教学并不能完全“直观”且都相应存在一定的局限性。此外，由于游泳教学场馆开放性的特点，对学习者注意力的集中也存在一定干扰和影响。针对在游泳技术教学中存在的问题，利用虚拟现实技术(Virtual Reality，简称“VR”）手段，弥补传统游泳技术教学中的不足，以计算机虚拟环境带给人的沉浸感和全角度的观看体验，加强学习者对游泳技术的学习和理解，激发学习兴趣，为教学提供新的思路与方法。

一、当前游泳教学中存在的问题

（一）传统

科技发展日新月异，学生的眼界与思想越来越开阔，而游泳教学手段与方法仍较为传统。虽然教师不断钻研与探索，在练习方法与形式上进行创新，但与现代科技接轨的信息化教学只能为传统的图片与视频。由于游泳教学环境的特殊性，使得传统信息化教学存在一定制约与限制，教学活动缺乏新的活力。

（二）局限

游泳学练点较多，水中的教师示范具有视觉盲区。如学生陆上站位观看，只能对教师示范的水面上的动作进行直观的学习与观察；水下动作的观察学习，通常采用教学视频展示，而教学视频的选择或制作对于教师也是一项专业素质能力的考验，同时视频展现的角度或观者的角度不同都会对技术动作造成偏差。

（三）专注

游泳场馆具有开放性的特点，在同时有多人或多组练习的情况下，教师的语言指导比较费力，同时青少年的神经特点决定了他们的专注力不易集中，一旦缺乏兴趣，或被其他因素干扰与吸引，更易被转移。在精讲多练的教学背景环境下，不仅对学生的专注听讲提出了更高的要求，对教师的控场能力也极具严苛的考验。在教学过程中，教师如果不能有效地抓住学生的关注点，一个教学难点或重点的学习就会被学生丢失，进而影响学习的进度理解与掌握。

二、VR技术在游泳教学课中的应用探索

对于初接触游泳的学习者来说，传统游泳教学中采用的教学方法存在一定局限性，在教学过程中，学生对于教师教学语言的理解存在一定反应时与理解偏差，教师多采用讲解+示范、多媒体+讲解的手段进行教学，因此本文提出VR技术应用于游泳学练的实施框架（图1）。

图1 虚拟现实辅助教学的实施框架

（一）实现“全角度”观摩，提升直观教学

VR游泳技术展示操作界面友好，易于控制。根据界面的语言指示，利用配套手柄的上下左右等变向选择，即可进入到所需页面；进入所选页面后，即可观看到三维模型展示出的相关泳姿技术动作，页面内配备背景解说及字幕，图文并茂；VR技术视觉界面可实现360°全角度视觉观摩，可加深并突出对泳姿技术点的认识和理解。

在实际应用中，以蛙泳腿教学为例。教师通过引导，利用其全角度的观摩学习，帮助学生建立蛙泳腿的全面直观认识和理解，将传统灌输式教学趋向引导启发式教学，首先引导学生观察，然后师生共同概括梳理蛙泳腿的特点与要点，加深学生对蛙泳腿的理解与记忆（图2）。

图2 屏显侧视蛙泳腿

（二）突出“沉浸感”体验，助力专注课堂

在应对多人教学环境时，教师可选用电脑端的教学环境页面展示讲解，教师通过鼠标操作即可实现视频界面的任意角度选择，进行有选择有针对性角度的学习与讲解；针对个体学习，可使用体验感更强的VR头显，使其具备较高的沉浸感和主体感体验，在学习观看过程中，可有效规避与降低游泳场馆的环境嘈杂等对学习的影响与干扰，进而提高学生学习专注度，进一步增强学习效果与反馈。

例如在蛙泳手腿配合的学习中，教学讲解后仍会有部分学生不易理解，或者对概念不清晰，下水后对自我身体的控制与上下肢的协调配合出现问题。对此，学生佩戴VR头显，一方面进行视觉上的不断输入与刺激，加深对上下肢动作配合的理解与认识，建立完整的动作概念；另一方面可随着三维模型动作进行模仿练习，达到行知合一（图3）。

图3 头显前视蛙泳配合

（三）体现“个性化”学习，弥补学习差异

界面设计动作循环速度的快慢调节功能，教学可针对技术教学重难点或根据个人需求进行快、慢速调节或反复观看，便于有针对性的强化技术点的学习。

例如在仰泳进阶教学过程中，仰泳划臂的水下划水路线相对复杂，较难理解，学习者的理解能力具有一定差异性。因此，在教学过程中，通过VR技术可提供给学生观摩仰泳划臂任意角度以及对该角度的快慢播放速度的调整操作，学生可充分理解与认识仰泳各阶段手臂的对水角度、手形的变化等。在达到一定的认知基础后，学生可随合适速率的三维模型动作一起进行模仿、比对练习，实现技术教学的促进与巩固，为水下良好技术的完成奠定基础（图4）。

图4 侧视仰泳速率调整界面

（四）融合“数字化”教学，开放学习视野

青少年学习记忆特点为：感兴趣的内容记得快，具体、直观的内容易记住，同时模仿能力较强，因此采用VR教学模式与青少年的学习记忆特点可达到有效契合。青少年对科技新事物的兴趣，则会产生最大注意力。在爬泳学习的过程中，学习难度上升，特别是在初学阶段，要想习得并掌握连贯流畅的技术动作，需要有爬泳游进时的良好节奏。而要想掌握较为理想的爬泳节奏，从游泳技术的层面来讲，可分为手腿的配合节奏以及呼吸的时机。其中，对节奏影响最大的是呼吸，如果呼吸掌握不好，就会打乱爬泳的动作循环节奏，从而影响技术完成的实效性。

在针对爬泳呼吸的教学中，一方面需要教师具有较强的教学功底，例如清晰易懂的语言讲解、新颖有趣的辅助练习方法等，另一方面则可借助现代数字化科技的力量，根据教学情况，选择合适的手段在恰当的教学时机以补偿常规教学课堂中的不足，提高教学氛围，提升学习兴趣。游泳与科学融合，传统与现代合力，让科技的力量协助学习者更快更好地掌握技能，同时体验科技的发展与进步（图5）。

图5 爬泳配合演示

三、结论

虚拟现实技术应用于游泳教学，能够使游泳教学摆脱以往长期的教学困境，游泳虚拟现实教学的真实性、适时性、可扩展性、丰富性等特点，能有效解决传统游泳教学存在的水中视觉障碍、陆上示范隔靴搔痒、错误动作定位模糊、肢体动作无法比对自知等问题。在游泳教学中通过计算机运用虚拟现实技术可以准确、多角度地再现游泳技术动作细微环节，在动态的虚拟游泳环境中随时根据教师的意图进行演示，并通过学习者的自然技能（五官和四肢）与这个环境进行交互，实时进行正误动作虚实对比、直观纠错。将现代计算机图形图像技术与体育教学结合，提升技术学习效率与效果，开拓体育科技视野，同时也将拓宽VR技术的多领域发展。