张守冬 赵来安

[摘           要]  在教育部要求打造金课的背景下，利用文献资料法和专家考证法研究虚拟现实技术在体育教学手段创新应用的可行性，探究应用虚拟现实技术体育教学的特征及体育教学手段的创新形式，同时基于虚拟现实技术对体育教学面临的困难和挑战，学校体育、教育信息技术及相关领域进行深化研究，推动学校虚拟教育领域平台的建设，引起学校体育变革创新及学校教育体系的完善。

[关    键   词]  虚拟现实;体育教学;手段

[中图分类号]  G642                    [文献标志码]  A                  [文章编号]  2096-0603（2021）40-0020-02

一、引言

教育部在新时代全国高校本科教育工作会议上要求，“学校要全面梳理课程教学内容，打造金课，淘汰水课，所谓金课的标准就是高阶性、创新性、挑战度。创新性体现在教的先进性、互动性与学的探究性、个性化”[1]。打造金课应重视课堂教学主阵地，营造课堂教学氛围，开辟“智能+教育”的新途径。工业和信息化部提出推进虚拟现实技术在高等教育、职业教育等领域的应用，构建虚拟教育教学环境，开发虚拟现实教育资源，推动科普培训、教学科研融合发展[2]。

二、基于虚拟现实技术的教育领域应用研究

（一）虚拟现实技术

虚拟现实简称VR（Virtual Reality），指综合利用计算机图形系统和各种控制等接口设备，以沉浸式、交互式和构想式为特征的计算机高级人机界面技术[3]。VR技术融合应用多媒体、传感器、新型显示、互联网和人工智能等领域，通过与虚拟情境交互，进而获得对现实世界的认知[4]。

（二）虚拟现实技术在教育领域的应用

在游戏方面应用VR技术较为成熟，注重实时性和交互性的同时提高逼真度和沉浸感。以现代信息技术为手段的教育技术是教育过程中重要的研究内容，2020年我国教育领域VR技术的风险投资市场规模已达到156亿美元[5]。VR技术在教育领域中的应用将会飞跃式发展，推动学校教育技术创新发展，由传统学习方式转为学生体验虚拟环境，交互感知教材，塑造学习运用环境。VR技术在学校医学教育、康复教育等专业领域的应用，通过虚拟人体模型让学生了解器官结构并在虚拟实验室进行解剖实践，提高动手实践及感知能力。

三、基于虚拟现实技术的体育教学创新

（一）沉浸式体验模式

心理学家Trechler研究发现，通过视觉、听觉、触觉获得的知识量分别是83%、11%、1.5%[6]，可以看出获取教学知识与身体感官体验存在很高的相关性，沉浸感主要由环境的塑造达到结果的体验，在体育竞赛表演领域借助VR技术来观看体育赛事，美国篮球职业联盟在2016年篮球明星科比·布莱恩特退役赛事首次采用虚拟现实直播，美国职业棒球联赛通过虚拟现实技术让现场球迷同步看到统计数据，享受沉浸式观看赛事的体验。

在学校教学过程中应重视学生沉浸式体验环境的塑造，很多学校在教学实践过程中积极应用VR技術，如北京航空航天大学的飞行模拟应用、浙江大学的建筑虚拟规划设计、清华大学的临场感研究等[7]。体育教学是掌握运动技能、提高运动素质、体验运动乐趣的过程[8]。在运动训练学、运动解剖学、运动生理学等相关理论的基础上，在VR技术的支持下，充分发挥体育教学各要素的作用，以沉浸式体验为核心，提高体育教学主体的主动性、能动性，创造自由发展的教学环境。在以学生为主体、以现代教学理念指导下，VR技术在激发学生锻炼动机、增强学生运动体验、创设心理沉浸感、实现情境学习等方面存在明显优势[9]。

（二）基于虚拟现实技术的体育教学特征

体育教学手段是教师与学生为了实现教学目标而进行教学活动的，作用于体育教学对象的具有信息的、形态的、功能特征的媒体[10]。体育教学过程体现了学生在体育教师的指导下进行学习与训练，掌握基本运动方法与技能，达成接受和理解体育教学内容的过程。

（1）仿真性。VR技术对运动过程身体参数化改造，结合动作捕捉交互设备获取身体运动的实时反馈，对运动技术学习过程进行分析及虚拟显示，利于学生加深和强化体育技能实践能力。（2）沉浸感。VR技术让参与者通过视觉、听觉等感觉沉浸虚拟世界并参与活动。篮球媒体人苏群先生在2019NBA全明星周末用PICO G2 VR一体机体验篮球赛事，感觉“仿佛在现场那样看NBA比赛”。在体育运动技术教学过程中，通过VR技术的应用，打破体育教学空间限制，促使学生与虚拟学习内容进行沟通与反馈，提高参与性和操控性，促使学生对所学专业技术知识进行更好理解和感触，通过塑造运动技术教学过程产生实践模拟场景空间，勾勒出体育专项发展及变化的运动过程及空间，在VR空间中获取运动过程的所有感知功能，产生深刻的、直观性的印象。（3）自主性。学生根据自身情况进行学习评估，通过视频界面进行动作捕捉，增强运动参与的沉浸感。强调学生自主学习、与实践相结合学习成为教育改革发展的必然趋势。培养学生自主锻炼习惯是体育教学的主要目标，体育教学融合VR技术可以促使学生自主学习及锻炼，构建不同的虚拟运动环境，使运动信息资源呈现出多样化，及时获得各种反馈数据[11]。

（三）虚拟现实技术在体育教学中的应用

VR技术能够使学生直观地感受并操控学习对象，从而获取自身认知。建构主义认为学习应与情境化的社会实践活动相结合，激发学生的学习积极性，动作是认识源泉也是思维基础，运动认知是认知和行为之间的联系纽带，强调身体和体验过程。体育教学关注学生的学习效果，同时虚拟体育教学可以推动学生与虚拟环境交互，从互动中建立动作认知，体验动作效果，获得与现实相近的运动认知。

通过对学生身体特征及体育教学课程相互关系的分析，通过动作捕捉仪等输入设备将体育教学内容及技术要点数据传入计算机，依据计算机输出指令为学生群体制定科学有效的技能学习及锻炼活动方案，系统指导教学内容指标，并从输出反馈得到视听感官等多种反饋。

（四）基于虚拟现实技术的体育教学手段创新

体育教学创新，充分体现在体育教学内容、体育教学观念以及体育教学手段的创新。体育教学手段的创新是发展学校体育、提高体育教学质量以及提升学生身体素质的必然途径，虚拟现实技术与传统教学手段相结合，建构多重交互、合作学习、资源共享等学习环境，提高学习主动性。VR技术打破了时空界限，为学生“自主学习”创造条件，满足学生的不同需求。体育教学应用虚拟现实技术将会成为发展趋势[12]。

四、基于虚拟现实技术的体育教学面临的挑战

从VR技术在医疗和娱乐等方面的运用效果来看，VR技术在体育教学手段创新推广方面，开发技术是成熟的，面临的挑战是VR技术在体育教学手段使用过程中涉及多门学科的理论与技术，精细制作以视频和动画为素材的体育教学内容，虚拟现实教学制作技术不成熟而且技术难度高，同时研发技术人员精通智能、体育等多学科知识。如何为学生提供应用体验还存在技术局限性，大范围移动的行为会被各种虚拟现实装备束缚，阻碍学生与虚拟教学之间的交流。VR技术下的体育教学手段在传授知识、发展智力、身体体验等方面具有优势，而在筛选教学信息、品德教育、情感交往等教学环节缺乏实践。

五、结语

虚拟现实技术领域应用发展推动虚拟教育领域平台的建设，引起了学校教育创新变革，促使学校教育观念转变，带来教学手段创新的同时也使学校教育体系得到完善。将虚拟现实技术运用到体育教学领域需要学校体育及相关领域人员去研究，教育技术与学校体育领域专家组建团队，围绕教学目标，发挥专业优势，创新虚拟备课授课等教学手段，设计开发真正适合学生的体育教学资源。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.关于狠抓新时代全国高等学校本科教育工作会议精神落实的通知[R].教高函〔2018〕8号。

[2]工业和信息化部.工业和信息化部关于加快推进虚拟现实产业发展的指导意见[Z].电子信息司，（2018）276号.

[3]吴卿，王冬梅，周心澄，等.基于虚拟现实的分类模板定义技术在水土保持遥感调查中的应用[J].中国水土保持科学，2006（6）：60-64.

[4]刘勉，张际平.虚拟现实视域下的未来课堂教学模式研究[J].中国电化教育，2018，376（5）：30-37.

[5]陈美玲.教育中的技术研究[N].中国日报，2018-01-03：42.

[6]魏登云，陈斌.新课改背景下影视在中学历史教学中的运用[J].遵义师范学院学报，2009（1）.

[7]秦丹红.Second Life环境下英语口语的学习活动设计与应用研究[D].重庆：西南大学，2013.

[8]毛振明.体育教学论[M].3版.北京：高等教育出版社，2017.

[9]刘德建，刘晓琳.VR技术教育应用的潜力、进展与挑战[J].开放教育研究，2016，22（4）：25-31.

[10]李笋南，彭小伟，杨国庆.对体育教学手段的本质、内涵及特征的再认识[J].成都体育学院学报，2010， 36（10）：77-80.

[11]钟志贤，谢云.基于信息技术的自主学习[J].中国电化教育，2004（11）：16-18.

[12]茅洁.基于VR、AR、MR技术融合的大学体育教学应用研究[J].武汉体育学院学报，2017，51（9）：76-80.

编辑 薛直艳