李客容

计算机信息技术与体育教学的资源整合

李客容

（西安体育学院,陕西西安,710068）

本文主要阐述了计算机仿真技术在篮球教学、训练中应用与设计，使用三维动画模型模拟篮球教学活动中的各类动作技术和战术配合，从而提高体育教学的课堂效果。

计算机信息技术；仿真技术；篮球教学

0 引言

课程整合是改革技术教育教学模式、教学方式与手段的重要途径，计算机信息技术与体育教学的整合实际上则是对教学要素与教学资源进行有机的结合，计算机信息技术是体育教学中一个必不可少的重要组成部分。因而，本文主要针对现有的先进的计算机信息技术如何在体育教学中最大程度地应用进行探究，从而解决传统教学仅通过教师的讲解让学生获取知识的单一手段。

1 计算机仿真技术基本理论及其在教学中的应用

所谓计算机仿真技术实际上就是建立仿真模型与进行仿真实验的技术。仿真是对现实系统的某一层次抽象属性的模仿，人们为了获取所需的各类信息，利用这样的模型进行试验，解决人们对现实世界的某一层次的问题。计算机仿真是一个相对概念，在教育领域具有其他媒体不可比拟的“真实性”优势，仿真技术具有安全、高效、受外界条件约束较少、可灵活改动时间比例尺等优点。仿真最本质的特征是使用者对虚拟场景的沉浸，逼真体验的技术与方法能够为体育教学带来意想不到的效果。

2 计算机仿真的三要素及基本步骤

1984年，Oren——给出了仿真的基本概念框架“建模－实验－分析”。计算机仿真是通过建立研究系统的模型，结合实际或模拟的条件进行实验分析和研究的方法，主要要素包括：系统——研究的对象；模型——系统的抽象；计算机——工具与手段。计算机仿真三要素之间的关系可用三个基本活动来描述，祥见图1。

图1 计算机仿真三要素关系图

图2 现代计算机仿真程序流程

在传统的仿真技术中“系统建模”属于系统辨识技术范畴，“仿真建模”主要是这对不同形式的系统模型研究其求解算法，而“仿真实验”主要是对“仿真程序”检验、分析并与实际系统的行为进行比较的。然而，在现代仿真技术中不仅能够将仿真活动扩展到上述三个方面，同时将各方面统一到了同一环境中，图2所示即现代计算机仿真程序流程图。

3 计算机仿真技术在篮球教学中的应用

现代篮球运动最大的运动特征在于它的运动方式是围绕高空的球篮和篮球而展开集体攻守对抗，篮球运动员除了具备超出常人的体能，更需要掌握多种复杂的技术动作，单纯凭借蛮力、身体的优势不再是现代篮球运动制胜的法宝了。现代篮球运动中，“高”是篮球竞技的运动目标，“准”是篮球运动的目的，对于篮球运动员而言，在高速度、高强度的对抗条件下赢得比赛的胜利，离不开前期训练阶段先进科学技术的辅助教学。

在平时的篮球教学或是训练中，普通教师和教练员无法对较难技巧的动作进行课堂示范，有些战略战术复杂多变用语言难以简单表达，造成教学内容无法顺利展开。而计算机仿真技术作为一种崭新的科学技术为现代篮球教学和训练提供了崭新的理念和教学平台，通过3D仿真动画捕捉运动员的动作、发球技巧等，为体育教学和训练提供一个更为理想的环境。

3.1 三维篮球运动员模型的建立

3dmax是制作建筑效果图和动画制作的专业工具，具备了较为全面的功能，是目前最为流行的三维图形和动画软件。无论是建筑设计效果图，还是三维动画制作，3dmax强大的功能和灵活性都是实现创造力的最佳选择。而曾荣获美国电影艺术与科学学院奖项的Maya软件则是世界上最强大的整合3D建模、动画、效果和渲染解决方案，在很多电影中我们能够看到Maya的超凡功能。在篮球教学中，借用Maya软件，我们能够制作出不同形体和模样的篮球运动员，并利用Maya强大的仿真技术将运动员的毛发和衣着布料设计完整，服装的花边色彩也可通过服装的UV坐标轻松地实现。如图3所示。

图3 三维篮球运动员模型

3.2 骨骼与关节功能的建立

篮球运动员模型的建立只是整个设计的开始，若想没有生命的运动员真正的运动起来，需要通过骨骼和关节能来实现。首先，以运动员模型作为模板分别建立上肢、躯干以及下肢的骨骼，然后将上肢骨连接在躯干的胸颈骨间，将下肢骨连接在躯干根骨上，形成一具完整的人体骨架。然后，建立膝关节和肘关节的动力学IK关节联动手柄，对前脚掌、指、腕等进行屈伸约束，创建膝、肘关节定位器和主要关节的操作器并移出人体模型外，详见图2.

图4 篮球运动员骨骼与关节能建立

3.3 运动员技术模拟

篮球运动员技术的模拟主要是利用运动捕捉系统将运动员动作轨迹捕捉、记录，并将动作轨迹付给人物模型，以此来实现运动员技术的仿真动画。本文主要是采用非线性编辑将运动员短小的技术动作片段进行组合编辑，即可创造出完整复杂的技术动作，更为突出的优点是非线性编辑的动画片段能够重复与不同片段组合。例如篮球运动员做出运球跑的动作，设计者只需制作一个跑动周期动画片段，便可在编辑时按需要任意扩展循环周期，如图5所示。

图5 篮球运动员技术模拟

3.4 篮球比赛战术的模拟

任何的球类比赛都要讲究战略战术，篮球运动也不例外。篮球战术篇共设了进攻与防守基础配合、半场整体进攻与防守四大类三十二项内容与战术动画，每一项分类中的讨论程序中球与十个队员的形式可以任意摆放、移动，以便教师针对不同战术方法加以阐述。

4 结语

虽然计算机仿真技术作为一项新兴的科学技术在体育教学领域中的应用刚刚起步，但它在科研、辅助教学设计、模拟与分析等方面显示出它巨大的潜力，亟待我们的体育工作者开发、研究。计算机仿真技术在现代体育教学中的应用将有着广阔的空间和不可估量的影响。

参考文献

[1] 罗倩,刘桂礼,刘国忠,赵双琦,王晓飞.仿真技术在电子类课程教学中的实践和研究[J].中国现代教育装备.2010(13)

李客容，性别：男，出生年：1979，籍贯（省市）：陕西西安，目前职称：工程师，状况和主要研究方向：计算机技术；

3 计算机技术在体育竞赛当中的应用

科技的发展，使得原本的体育竞技的统计变得越来越细。而其最直接的体现就是信息化的发展。信息技术的飞跃发展，使得现代竞技体育中从成绩统计、运动竞技管理等都变得越来越精细和准确。如传统的终点线的计算是通过秒表来完成的，但是，现代的长跑时间统计则通过摄像仪以每秒扫描2000次的频率来进行统计，并可将时间的准确度提高到千分之一秒的差距；而针对起跑线上的百分之一秒的抢跑差距也可以通过计算机技术准确的推算出来，如针对游泳池抢拍所设计的终点触摸屏技术，可将触摸到信号在很短时间内传递到计算机，并将其时间精确打扫毫秒内；激光测距仪可以在很短的时间内测试出铅球等的投掷距离，并让卷尺等成为历史；通过雷达测速可当场显示出运动员在击球的时候的速度；通过摄像仪器可准确度推算出网球、足球在未来一段时间内的准确的落点；马拉松运动员脚底安装的小芯片，可对运动员是否跑完全场进行监督。

4 计算机技术在体育管理中的应用

计算机技术在体育管理当中的应用，主要体现在如国民体质监测系统、体育产业信息服务管理系统等方面。通过这些系统的应用和推广，使得我国的体育的发展进入了规范化和系统化的发展阶段。而计算机在竞技管理方面的运用则体现在成绩信息处理系统、监控指挥系统等。当运动员在进行体育比赛的同时，如场地的预赛、决赛等的安排和分工等，都可通过这些系统对比赛进行，从而使得比赛能高效率的完成；同时系统可对运动员比赛期间的食宿、通讯等进行统一协调管理分配；大量的健身管理系统被应用到民众当中，使得我国的体育管理变得越来越规范化。

同时大量的数据开始被采集，并被存储到国民身体素质数据库中。通过这些数据，计算机数据挖掘技术则开始变得异常火热。通过对这些数据的分析使得对我国国民或者是运动员的相关数据的分析变得越来越客观化和真实化。如通过对数据的挖掘，可获知一个地区当中老百姓对身体的差异以及营养知识的缺乏问题。同时和结合医学可判断出人们的健康状态，并对非健康因素进行分析和总结。

5 计算机技术在体育领域的应用前景分析

未来竞技体育的发展，将以科技体育为主导。同时随着计算机技术的发展，未来竞技体育自动化、信息化将成为未来竞技体育的发展趋势。如未来通过信息化管理系统可实现对体育管理的办公自动化；利用仿真系统可实现对数据的收集处理，以及实现对运动员相关数据的分析和总结，并提出可行的训练方案；未来通过计算机多媒体处理技术，可实现对比赛的分解处理、科学分析，从而找到对手在训练中存在的技术失误，更好的赢得比赛。因此，未来的计算机技术的应用将是一门综合性学科的应用，具有很大的市场前景。

Zhang Jiewei.The Analysis of modern information technology in our country sports field.Friend of Science Amateurs,2010,11:8 - 9.(in Chinese).

作者简介

王华，男，1978年5月，陕西咸阳人，目前职称状况和主要研究方向；讲师.体育教育与运动训练

Integration of the resources of computer information technology and physical education.

Li Kerong
(Xi'an Physical Education University,Shaanxi Xi'an,710068)

This paper mainly describes the computer simulation technology in basketball teaching, training and application design, the use of three-dimensional animation model to simulate the basketball teaching activities in the various action techniques and tactics, so as to improve the effect of classroom teaching of sports.

computer information technology;simulation technology;basketball teaching