盧 劼

（浙江金融職業(yè)學(xué)院體育軍事部，浙江 杭州 310018）

基于VR技術(shù)的體育課堂教學(xué)實(shí)踐研究
——以高爾夫球項(xiàng)目為例

盧 劼

（浙江金融職業(yè)學(xué)院體育軍事部，浙江 杭州 310018）

將VR技術(shù)應(yīng)用于體育教學(xué)實(shí)踐，利用高爾夫球仿真模擬器與高爾夫球課堂教學(xué)相結(jié)合開(kāi)展虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)實(shí)踐，采用實(shí)驗(yàn)法、問(wèn)卷調(diào)查法、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)法等方法，通過(guò)分班教學(xué)、對(duì)比分析，就VR技術(shù)對(duì)提升體育課堂教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效果方面的作用和優(yōu)勢(shì)進(jìn)行研究，結(jié)果證明：VR技術(shù)有助于體育課堂教學(xué)從原來(lái)的單一模式向多元化教學(xué)模式轉(zhuǎn)化，使教學(xué)手段更加豐富多樣，對(duì)改善高爾夫教學(xué)環(huán)境、克服場(chǎng)地不足、優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合、提高教學(xué)質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)成績(jī)等方面有著巨大的優(yōu)勢(shì)和發(fā)揮余地。

VR技術(shù)；虛實(shí)結(jié)合；體育課堂；高爾夫球；教學(xué)實(shí)踐

隨著課堂教學(xué)改革的深入和現(xiàn)代科技的快速發(fā)展，應(yīng)運(yùn)而生的計(jì)算機(jī)互動(dòng)技術(shù)已在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練和體育課堂教學(xué)中發(fā)揮著重要的作用。而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality）是在多媒體技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上出現(xiàn)的又一種新型的教學(xué)媒體應(yīng)用技術(shù)，是由計(jì)算機(jī)生成的、模擬人類(lèi)感知世界的實(shí)時(shí)情境呈現(xiàn)，有時(shí)也被稱(chēng)為虛擬環(huán)境。這里的“世界”是指具有真實(shí)感的立體圖形，它既可以是某種特定現(xiàn)實(shí)世界的真實(shí)再現(xiàn)，也可以是構(gòu)想的世界[1]。參與者可以通過(guò)自身的感官體驗(yàn)與之交互，如觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和視覺(jué)等方面，從而實(shí)現(xiàn)情境重現(xiàn)和數(shù)據(jù)分析，因此VR技術(shù)為人機(jī)交互、虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)情境提供了交互媒介和新的支持平臺(tái)（見(jiàn)圖1）。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種全新的教學(xué)媒體，不僅能讓參與者獲得真實(shí)情境中的真實(shí)感受和體驗(yàn)，還能通過(guò)系統(tǒng)反饋體驗(yàn)者的相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)以及感知信息，并進(jìn)行儲(chǔ)存和優(yōu)化分析，幫助體驗(yàn)者糾正不足，發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，促使其進(jìn)步和提高。

圖1 基于虛擬現(xiàn)實(shí)的教學(xué)系統(tǒng)的基本構(gòu)成

目前，國(guó)外已有研究將VR技術(shù)實(shí)驗(yàn)運(yùn)用于不同體育項(xiàng)目的教學(xué)過(guò)程中，并根據(jù)項(xiàng)目的特點(diǎn)建立了不同的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，如VR Baseball、VR Tennis和VR Snow等。有些國(guó)家還將VR技術(shù)引入到了高水平運(yùn)動(dòng)隊(duì)的日常訓(xùn)練和成績(jī)測(cè)試環(huán)節(jié)，如美國(guó)國(guó)家雪橇隊(duì)運(yùn)用仿真雪橇裝置進(jìn)行賽前仿真賽道的體驗(yàn)，測(cè)算運(yùn)動(dòng)心理狀態(tài)和比賽成績(jī)等[2]。在使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)之后，相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)成績(jī)?cè)诓煌潭壬隙嫉玫搅艘欢ǖ奶岣摺?/p>

近幾年，虛擬現(xiàn)實(shí)在國(guó)內(nèi)很多高校已成為熱點(diǎn)話題，不少高校對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在一些學(xué)科建設(shè)和教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行不同層次的研究。而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在體育運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目教學(xué)方面的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用也在逐漸興起，特別是在Golf項(xiàng)目的教學(xué)方面的作用開(kāi)始呈現(xiàn)。本文旨在通過(guò)對(duì)高爾夫球虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究，將其運(yùn)用到體育教學(xué)實(shí)踐中，對(duì)比分析這一虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在體育課堂中的運(yùn)用對(duì)提升課堂教學(xué)效果、促進(jìn)運(yùn)動(dòng)技能學(xué)習(xí)、提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣等方面是否有顯著的作用，并根據(jù)學(xué)校教學(xué)的特點(diǎn)、需求以及教學(xué)條件提出相關(guān)技術(shù)運(yùn)用方面改進(jìn)的意見(jiàn)和建議，為今后虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠更加切合實(shí)際的運(yùn)用到學(xué)校體育課堂教學(xué)中來(lái)提供幫助。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象以基于VR技術(shù)的體育課堂教學(xué)實(shí)踐為研究對(duì)象。

1.2 研究方法

1.2.1 文獻(xiàn)資料法通過(guò)查閱CNKI、維普等相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)，搜集有關(guān)書(shū)籍和論文，以“VR技術(shù)”、“體育課堂”、“高爾夫球教學(xué)”為關(guān)鍵詞進(jìn)行搜索和篩選文獻(xiàn)20余篇。通過(guò)文獻(xiàn)資料的收集和整理，為課題研究提供可靠的理論依據(jù)，項(xiàng)目研究中所需的部分統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)也從搜集的文獻(xiàn)資料中獲得。

1.2.2 專(zhuān)家訪談法對(duì)杭州市高校體協(xié)秘書(shū)長(zhǎng)翁惠根教授、西湖國(guó)際高爾夫球高級(jí)教練佟麗、浙江省育英體育有限公司總經(jīng)理吳子敬等相關(guān)體育部門(mén)、設(shè)備廠家、高爾夫球培訓(xùn)機(jī)構(gòu)的專(zhuān)家和人員通過(guò)訪談、座談等形式，針對(duì)課題中的VR技術(shù)在高爾夫球教學(xué)中運(yùn)用的必要性、可能性、構(gòu)建要素等環(huán)節(jié)廣泛收集有關(guān)意見(jiàn)和建議。

1.2.3 實(shí)驗(yàn)法

1.2.3.1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象 選取浙江金融職業(yè)學(xué)院體育選項(xiàng)課中的80名從未練習(xí)過(guò)高爾夫球的在校學(xué)生作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，其中男子40人，女子40人。隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，每組40人，其中男子20人，女子20人。實(shí)驗(yàn)時(shí)間從2015年9月到12月，實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組課程學(xué)時(shí)都為36課時(shí)。

1.2.3.2 實(shí)驗(yàn)儀器 Visualswing（虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)）高爾夫球模擬器是目前較為先進(jìn)的第4代高爾夫虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，主要由硬件和軟件系統(tǒng)2個(gè)部分構(gòu)成。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的硬件系統(tǒng)包括3D立體超高速實(shí)拍系統(tǒng)，利用3D立體超高速偵測(cè)技術(shù)和攝影追蹤技術(shù)，采用先進(jìn)的三維高速成像還原方法測(cè)量同時(shí)抓取球桿及高爾夫球的各項(xiàng)參數(shù)?；竟δ馨ǎ?）100%還原擊球的真實(shí)性和準(zhǔn)確性；2）能夠同時(shí)測(cè)量球桿和球的所有飛行參數(shù)，包括球的旋轉(zhuǎn)及起飛角等；3）全球160個(gè)巡回賽球場(chǎng)庫(kù)可供選擇；4）GPS技術(shù)和三維建模技術(shù)無(wú)差別地還原真實(shí)球場(chǎng)；5）圖形化顯示球道軌跡和揮桿數(shù)據(jù)；6）全面的揮桿數(shù)據(jù)分析及球桿統(tǒng)計(jì)；7）支持左右手同時(shí)擊球；8）強(qiáng)大的在線聯(lián)網(wǎng)功能，讓世界各地球手可以輕松在線比賽；9）多國(guó)語(yǔ)言自由切換。

另外，它的軟件系統(tǒng)包括GPS定位部分、3D全高清建模和數(shù)據(jù)分析部分。該系統(tǒng)運(yùn)用GPS數(shù)據(jù)，獲取與真實(shí)球場(chǎng)完全一致的各項(xiàng)參數(shù)，然后通過(guò)3D擬真制圖技術(shù)實(shí)現(xiàn)三維模擬場(chǎng)景，并通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比、慢速播放、畫(huà)線分析等全方位地對(duì)高爾夫球技術(shù)進(jìn)行分析，達(dá)到真實(shí)情境的效果[3]。

1.2.3.3 實(shí)驗(yàn)控制 將參與高爾夫球?qū)W習(xí)的學(xué)生分為對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組，在相同的體育課程時(shí)間里，實(shí)驗(yàn)組在教學(xué)過(guò)程中運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)高爾夫球仿真模擬設(shè)備進(jìn)行教學(xué)。每次課分為2個(gè)部分：1）學(xué)生通過(guò)VR高爾夫球技術(shù)進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)的動(dòng)作體驗(yàn)，從感官上和實(shí)踐中體會(huì)教師所講的動(dòng)作要領(lǐng)，3D演示中了解高爾夫球揮桿技術(shù)的特點(diǎn)，并經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)的直觀體現(xiàn)來(lái)反思自身的問(wèn)題所在；2）通過(guò)到普通場(chǎng)地上進(jìn)行高爾夫球揮桿技術(shù)實(shí)訓(xùn)，由教師對(duì)基本動(dòng)作進(jìn)行指導(dǎo)及糾錯(cuò)。對(duì)照組由同1個(gè)教師采用傳統(tǒng)的體育課教學(xué)模式，授課內(nèi)容和測(cè)試評(píng)價(jià)與實(shí)驗(yàn)組相同。

1.2.3.4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)前對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行與高爾夫球運(yùn)動(dòng)相關(guān)的身體基本運(yùn)動(dòng)能力素質(zhì)測(cè)試，包括立定跳遠(yuǎn)、50m跑、1min仰臥起坐、仰式平板支撐。實(shí)驗(yàn)后再對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行第2次相同素質(zhì)項(xiàng)目的測(cè)試，同時(shí)邀請(qǐng)3位國(guó)家級(jí)高爾夫球?qū)Ｂ毥叹氉鳛樵u(píng)委，對(duì)每個(gè)學(xué)生動(dòng)作運(yùn)用的合理性和美觀度、擊球遠(yuǎn)度和角度等技術(shù)動(dòng)作進(jìn)行評(píng)分，3位評(píng)委各自評(píng)判，以平均分為最終得分。為避免各種可能的干擾，評(píng)分過(guò)程中采取實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組學(xué)生隨機(jī)出場(chǎng)的方式進(jìn)行。評(píng)分項(xiàng)目為木桿開(kāi)球、7號(hào)鐵桿的擊高遠(yuǎn)球、推桿入洞。

1.2.4 數(shù)理統(tǒng)計(jì)法對(duì)通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)統(tǒng)計(jì)，為相關(guān)分析提供數(shù)據(jù)支撐，同時(shí)對(duì)搜集的數(shù)據(jù)資料、實(shí)踐總結(jié)進(jìn)行綜合分析和條理化歸納，形成研究結(jié)論。

2 結(jié)果與分析

Visualswing的實(shí)戰(zhàn)仿真技術(shù)與體育課程的教學(xué)與訓(xùn)練有著非常多的切合點(diǎn)，對(duì)身體基本能力、動(dòng)作準(zhǔn)度和穩(wěn)定性等方面的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣和分析，利用這些功能可以實(shí)現(xiàn)高爾夫球虛擬現(xiàn)實(shí)相結(jié)合的教與學(xué)，實(shí)現(xiàn)體育課程線上線下的融合，實(shí)現(xiàn)不同地區(qū)的學(xué)生可以通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行異地切磋訓(xùn)練，從而激發(fā)學(xué)生體育訓(xùn)練的熱情，在不同的能力提升內(nèi)容中，發(fā)揮出各不相同的促進(jìn)作用。

2.1 高爾夫球虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)基本運(yùn)動(dòng)素質(zhì)提升作用較小對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組在體育課程高爾夫球項(xiàng)目的學(xué)習(xí)前和學(xué)習(xí)后所測(cè)得的基本身體素質(zhì)相關(guān)數(shù)據(jù)分別見(jiàn)表1和表2。

表1 實(shí)驗(yàn)前后對(duì)照組基本身體素質(zhì)（x±s）

表2 實(shí)驗(yàn)前后實(shí)驗(yàn)組基本身體素質(zhì)（x±s）

表1、表2數(shù)據(jù)顯示：通過(guò)高爾夫球課程的學(xué)習(xí)，2個(gè)組學(xué)生的基本運(yùn)動(dòng)素質(zhì)如核心力量、速度、爆發(fā)力等方面都有不少的進(jìn)步，說(shuō)明高爾夫球項(xiàng)目的學(xué)習(xí)對(duì)學(xué)生身體素質(zhì)的提升起到了促進(jìn)作用。從2個(gè)組學(xué)生進(jìn)步程度的對(duì)比上看，實(shí)驗(yàn)組大于對(duì)照組，通過(guò)獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)驗(yàn)證P＞0.05，差異不具有顯著性，說(shuō)明高爾夫球虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的教學(xué)手段較傳統(tǒng)教學(xué)方法在體育課程教學(xué)實(shí)踐的過(guò)程中對(duì)于促進(jìn)和改善學(xué)生基本運(yùn)動(dòng)素質(zhì)能力方面沒(méi)有特別明顯的作用。

2.2 高爾夫球虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)揮桿擊球技術(shù)提高作用較大表3為實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的學(xué)生在練習(xí)高爾夫球后所測(cè)得的3個(gè)技術(shù)動(dòng)作的得分?jǐn)?shù)據(jù)。

表3 對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組技術(shù)動(dòng)作得分表（x±s）

表3數(shù)據(jù)顯示：實(shí)驗(yàn)組技術(shù)評(píng)分均為8.14分，對(duì)照組技術(shù)評(píng)分均為7.71分，實(shí)驗(yàn)組在技術(shù)運(yùn)用的合理性、美觀度等方面的綜合得分明顯高于對(duì)照組。通過(guò)獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)顯示：實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組在3個(gè)技術(shù)動(dòng)作上得分的差異性有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說(shuō)明高爾夫球虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)手段在教學(xué)過(guò)程的運(yùn)用效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的技術(shù)動(dòng)作教學(xué)方法，且在較為枯燥的揮桿擊球教學(xué)中效果尤為明顯。

通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)組的座談，發(fā)現(xiàn)學(xué)生普遍對(duì)高爾夫球虛擬與現(xiàn)實(shí)相結(jié)合的授課方式感興趣，覺(jué)得這項(xiàng)技術(shù)的運(yùn)用使高爾夫球課堂教學(xué)更加生動(dòng)。被訪談的學(xué)生認(rèn)為，通過(guò)運(yùn)用Visualswing高爾夫球虛擬設(shè)備進(jìn)行教學(xué)和練習(xí)，拓展了自主學(xué)習(xí)的空間，從而激發(fā)了學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性；在練習(xí)的過(guò)程中能夠更加準(zhǔn)確地掌握關(guān)鍵知識(shí)和技術(shù)技能，對(duì)快速提升運(yùn)動(dòng)水平有很大的幫助。

由此可見(jiàn)，面向高爾夫球虛實(shí)結(jié)合的課堂教學(xué)是依據(jù)體育運(yùn)動(dòng)技能學(xué)習(xí)特點(diǎn)和認(rèn)知規(guī)律而設(shè)計(jì)的一種交互式體驗(yàn)教學(xué)方式，更多地注重學(xué)生的“自主學(xué)習(xí)”方式的養(yǎng)成和虛實(shí)結(jié)合的運(yùn)動(dòng)體驗(yàn)（圖2），為體育教學(xué)實(shí)現(xiàn)“因材施教”、全面提高高爾夫球綜合技術(shù)能力提供了新的可能。

圖2 虛實(shí)結(jié)合自主學(xué)習(xí)方式的形成過(guò)程

2.3 高爾夫球虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)推桿技術(shù)穩(wěn)定性的提高作用明顯通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組在完成課程內(nèi)容學(xué)習(xí)之后，在同一條件下對(duì)完成10桿推球入洞的成績(jī)進(jìn)行2輪測(cè)試對(duì)照，結(jié)果測(cè)得實(shí)驗(yàn)組平均進(jìn)球數(shù)為6.8個(gè)，而對(duì)照組的平均進(jìn)球數(shù)只有4.6個(gè)，實(shí)驗(yàn)組的平均成績(jī)明顯要優(yōu)于對(duì)照組，而且實(shí)驗(yàn)組的技術(shù)使用和力度把握整體較好。實(shí)驗(yàn)中不難看出，將高爾夫球VR技術(shù)應(yīng)用于體育課堂教學(xué)，實(shí)際上是利用該技術(shù)創(chuàng)建出一個(gè)虛擬的學(xué)習(xí)情境（圖3）。學(xué)生在練習(xí)過(guò)程中通過(guò)與虛擬真實(shí)情境的互動(dòng)而獲得運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)過(guò)程中的真實(shí)體驗(yàn)，其過(guò)程實(shí)際上就是模擬仿真的實(shí)踐過(guò)程，相比于對(duì)知識(shí)簡(jiǎn)單抽象的記憶，這種學(xué)習(xí)行為更能幫助學(xué)生建構(gòu)知識(shí)模型，讓相關(guān)運(yùn)動(dòng)知識(shí)技能更加具象，從而提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)。

圖3 虛實(shí)結(jié)合的學(xué)習(xí)路徑設(shè)計(jì)

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

1）VR技術(shù)充分地運(yùn)用到高爾夫教學(xué)實(shí)踐中，其人機(jī)互動(dòng)功能可以增加學(xué)生的新奇體驗(yàn)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生從“被動(dòng)聽(tīng)講”變?yōu)椤爸鲃?dòng)學(xué)習(xí)”，有助于學(xué)生實(shí)現(xiàn)自我管理、自我評(píng)價(jià)，養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣。

2）在不同的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程中運(yùn)用相適應(yīng)的VR技術(shù)，設(shè)置不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)，有助于教學(xué)任務(wù)的完成和預(yù)期教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，促進(jìn)高爾夫教學(xué)效率的提升。

3）VR技術(shù)具有動(dòng)畫(huà)虛擬現(xiàn)實(shí)的功能，可以在教學(xué)內(nèi)容講解演示過(guò)程中，通過(guò)直觀的信息傳遞，把教學(xué)中抽象的概念、原理與真實(shí)的情景狀態(tài)生動(dòng)形象地表現(xiàn)出來(lái)，有助于學(xué)生獲得直觀、具體的示范，從而更好地掌握技術(shù)要領(lǐng)。

3.2 建議

1）充分發(fā)揮VR技術(shù)對(duì)改善高爾夫教學(xué)環(huán)境、克服場(chǎng)地不足，優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)等方面的潛在優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步加深系統(tǒng)技術(shù)與現(xiàn)實(shí)環(huán)境相匹配的系統(tǒng)研究。

2）學(xué)校在教學(xué)硬件設(shè)施建設(shè)過(guò)程中需加大投入，從設(shè)備選用、場(chǎng)館建設(shè)等方面加大投入。

3）合理安排課程內(nèi)容設(shè)計(jì)，熟練掌握VR技術(shù)的功能，充分發(fā)揮高爾夫虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在實(shí)踐教學(xué)中的運(yùn)用。

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Research on Sports Teaching Practice Based on the Technology of VR—Taking Golf as an Example

LU Jie
（Department of Physical Education and Military， Zhejiang Financial College， Hangzhou 310018，Zhejiang China）

With the progress of modern technology, the virtual reality (VR) technology rapid develops, and gradually plays a role in the field of physical education, which expands the curing of the traditional sports teaching of the thought, the sports classroom teaching from the original single mode to diversified teaching mode, make teaching means more rich diversity, drastically increased the efficiency and quality of physical education class teaching. In this paper, applying VR technology and physical education teaching practice, use of golf simulation simulator and golf combination of classroom teaching in teaching practice, through the divide into classes teaching, comparison and analysis, and VR technology to improve physical education class teaching quality and learning effect of the role of and advantages are discussed.

VR technology; virtual-reality fusion; sports classroom; golf sports; teaching practice

G807

A

1004 - 7662(2016 )08- 0036- 04

2016-06-25

盧劼，講師，碩士，研究方向：體育教育學(xué)。