導(dǎo)語(yǔ)：體育教學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)踐一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1虛擬現(xiàn)實(shí)相關(guān)技術(shù)

利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)科學(xué)的模擬虛擬教學(xué)環(huán)境，需要多種相應(yīng)技術(shù)作為支撐．從體育教學(xué)的角度分析，實(shí)物虛化、虛物實(shí)化和高效能計(jì)算機(jī)信息處理是實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)的3個(gè)主要內(nèi)容．實(shí)物虛化是將真實(shí)世界的多維信息映射到計(jì)算機(jī)的數(shù)字空間，從而生成相應(yīng)的虛擬空間．它主要包括三維圖形模型構(gòu)建、模型驅(qū)動(dòng)技術(shù)、立體聲合成技術(shù)、視覺跟蹤和視點(diǎn)感應(yīng)等關(guān)鍵技術(shù)，這些技術(shù)可以讓使用者操作虛擬環(huán)境中的物體，突破物理空間與時(shí)間的限制，實(shí)現(xiàn)“超越現(xiàn)實(shí)”的虛擬性．1）三維圖形建模技術(shù)．它是生成虛擬現(xiàn)實(shí)世界的基礎(chǔ)，它將真實(shí)世界的對(duì)象物體在相應(yīng)的三維數(shù)字空間中重構(gòu)，并根據(jù)系統(tǒng)和應(yīng)求需要映射部分物理屬性，不同的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)和虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)有不同的建模要求．例如，虛擬體育比賽場(chǎng)地，每項(xiàng)體育比賽對(duì)場(chǎng)地要求會(huì)有所不同；采用氣象數(shù)據(jù)建模，生成虛擬環(huán)境中的各種氣象情況，如陰天、雨天、晝夜等等．2）模型驅(qū)動(dòng)技術(shù)．模型驅(qū)動(dòng)軟件通常是一個(gè)軟件開發(fā)包，提供訪問(wèn)三維模型的接口，通過(guò)接口的調(diào)用實(shí)現(xiàn)三維模型的加載、刪除、移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、放大等控制，完成力量檢測(cè)、地形匹配、視場(chǎng)角調(diào)整、特效顯示等功能．這樣虛擬場(chǎng)景就在各類輸入數(shù)據(jù)的控制下運(yùn)作起來(lái)，并實(shí)時(shí)向使用者傳送各類信息．3）立體聲合成技術(shù)．是向使用者提供逼真聽覺感受的一項(xiàng)基本技術(shù)．如在不同距離、方向上聲音的衰減以及聲音的位置變化，造成使用者雙耳感受到的效果不相同．4）視覺跟蹤與視點(diǎn)感應(yīng)技術(shù)．使用從視頻攝像機(jī)到X－Y平面陣列，利用環(huán)境光或者由位置跟蹤光源發(fā)出的光在圖像平面不同時(shí)刻和不同位置上的投影，計(jì)算被跟蹤對(duì)象的位置和方向．視覺跟蹤的實(shí)現(xiàn)必須考慮精度和操作范圍之間的權(quán)衡選擇．視點(diǎn)感應(yīng)必須與顯示技術(shù)相結(jié)合，采用多種定位方法確定使用者在某一時(shí)刻的視線．較為常見的視點(diǎn)感應(yīng)方法有眼罩定位、頭盔顯示、遙視技術(shù)和基于眼肌的感應(yīng)技術(shù)［2］．虛物實(shí)化是將計(jì)算機(jī)生成的虛擬空間中的事物和作用反饋到真實(shí)世界中．虛物實(shí)化能讓使用者感知產(chǎn)生于虛擬空間的各種逼真刺激，并產(chǎn)生等同親臨真實(shí)環(huán)境的“沉浸”感．高效能計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)主要包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、聲音空間化技術(shù)、數(shù)據(jù)壓縮及數(shù)據(jù)庫(kù)生成技術(shù)等．

2體育教學(xué)中運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的意義

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于體育教育是體育教育界發(fā)展的一個(gè)飛躍．就教育理論而言，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了人的臨場(chǎng)化，使用者與虛擬環(huán)境是互相聯(lián)系的一個(gè)整體的兩個(gè)方面，它營(yíng)造了“自主學(xué)習(xí)”的環(huán)境，由傳統(tǒng)的“以教促學(xué)”的學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變?yōu)椤敖换ナ健保▽W(xué)生通過(guò)自身與信息和環(huán)境的相互作用來(lái)得到知識(shí)、技能）的新型學(xué)習(xí)方式［3］．體育教學(xué)中運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有以下幾方面的意義：1）符合現(xiàn)代化科技教育學(xué)習(xí)理念．虛擬現(xiàn)實(shí)能夠滿足教育者的人本主義理想．虛擬環(huán)境的創(chuàng)設(shè)，為現(xiàn)代體育教學(xué)方式提供了嶄新的平臺(tái)，為多種體育理論的融合提供了理想的舞臺(tái)．虛擬環(huán)境的刺激與反饋，具有強(qiáng)大的沖擊力，能給學(xué)生的內(nèi)部需要和動(dòng)機(jī)能產(chǎn)生強(qiáng)烈的滿足感，使學(xué)生獲得對(duì)客觀事物的各種感性或理性認(rèn)識(shí)，有助于激發(fā)學(xué)生的形象思維和創(chuàng)造性思維，從而深化概念和建造新的構(gòu)想與創(chuàng)意．2）改善教學(xué)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)教學(xué)場(chǎng)景真實(shí)化．利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以使物體的變化過(guò)程合乎理想地展現(xiàn)出來(lái)，時(shí)間和空間可以擴(kuò)大和縮小，自然事件可以加速或延緩，學(xué)生可以將器材、場(chǎng)地甚至天氣搬進(jìn)教室，浸入虛擬環(huán)境進(jìn)行觀察、學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)足不出戶就能真實(shí)體驗(yàn)各種運(yùn)動(dòng)技能，并自主決策技戰(zhàn)術(shù)方案，切實(shí)感受實(shí)景操作．3）提高教學(xué)效率．教師在虛擬教學(xué)中可以根據(jù)教學(xué)需求迅速創(chuàng)設(shè)出相應(yīng)的教學(xué)場(chǎng)景、外部環(huán)境、各類人物形象等多種教材資源，將動(dòng)作重難點(diǎn)、技戰(zhàn)術(shù)和環(huán)境真實(shí)清晰地展現(xiàn)在學(xué)生面前，使更多的學(xué)生有機(jī)會(huì)零距離、多角度地進(jìn)行虛擬練習(xí)，使學(xué)生由單純的印象記憶變成視覺記憶和文字記憶的結(jié)合，有利于學(xué)生的正確理解和掌握．學(xué)生獨(dú)自練習(xí)時(shí)可以進(jìn)行反復(fù)的模擬訓(xùn)練，可大大提高教學(xué)的效率．4）優(yōu)化體育教學(xué)過(guò)程．通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)、多媒體及現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)教育等技術(shù)的綜合應(yīng)用，可以優(yōu)化教學(xué)過(guò)程，展現(xiàn)出傳統(tǒng)體育教學(xué)模式無(wú)法實(shí)現(xiàn)的教學(xué)方式．在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中學(xué)生可以實(shí)現(xiàn)各種假設(shè)模型，并通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)直觀地觀察到這一假設(shè)所產(chǎn)生的結(jié)果或效果，還可以進(jìn)行實(shí)物虛化，虛擬世界上體育明星、教練員等各種人物形象，創(chuàng)設(shè)一個(gè)人性化的學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)生能夠在自然、親切的氣氛中進(jìn)行交流、學(xué)習(xí)，開展啟發(fā)式教學(xué)．5）開創(chuàng)新型現(xiàn)代化體育教學(xué)模式．虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，變革了傳統(tǒng)體育教學(xué)過(guò)程的特征，使教師由知識(shí)的傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)榻虒W(xué)活動(dòng)的指導(dǎo)者和組織者，學(xué)生由知識(shí)的被動(dòng)接受者轉(zhuǎn)變?yōu)橹R(shí)的主動(dòng)探究發(fā)現(xiàn)者．教學(xué)媒體由教師的教輔手段、教學(xué)工具轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生的認(rèn)知工具，教學(xué)過(guò)程由“教師講、學(xué)生聽”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皠?chuàng)設(shè)情景，教學(xué)雙方互動(dòng)、探索、討論和意義建構(gòu)”．

3虛擬體育教學(xué)與情境認(rèn)知

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠利用計(jì)算機(jī)生成各種虛擬的體育器材模型及各類不同的氣候環(huán)境，學(xué)生可以通過(guò)虛擬的環(huán)境來(lái)獲得近乎真實(shí)的感受，從而解決教學(xué)資源缺乏、教學(xué)手段單一的難題．其一個(gè)優(yōu)勢(shì)就是交互性，系統(tǒng)通過(guò)信息的輸入和反饋裝置，能夠達(dá)到學(xué)生與環(huán)境互動(dòng)的效果，從而變單向教學(xué)為互動(dòng)教學(xué)．利用情境認(rèn)知理論，通過(guò)分析虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)如何應(yīng)用于體育教學(xué)，能夠?yàn)樘摂M教學(xué)的有效設(shè)計(jì)和開發(fā)提供有力的理論支撐，彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)模式的局限性．情境認(rèn)知理論認(rèn)為，知識(shí)是情境化的，是個(gè)體與環(huán)境互動(dòng)過(guò)程中建構(gòu)的一種交互狀態(tài)，并通過(guò)活動(dòng)或者實(shí)踐不斷向前發(fā)展［1］．該理論運(yùn)用于教學(xué)的方法之一就是給學(xué)生提供可參與和互動(dòng)的情境，促使學(xué)生通過(guò)與學(xué)習(xí)相關(guān)的活動(dòng)在情境中構(gòu)建知識(shí)的意義，從而形成一種開放、自主的教學(xué)方式．將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于體育教學(xué)，實(shí)質(zhì)上就是利用該技術(shù)構(gòu)建一種虛擬的學(xué)習(xí)情境．學(xué)生通過(guò)可視化操作與環(huán)境進(jìn)行交互，獲得近乎真實(shí)的體驗(yàn)，這將是一種有效的學(xué)習(xí)行為．學(xué)生與虛擬環(huán)境互動(dòng)的過(guò)程實(shí)際上就是實(shí)踐的過(guò)程，相比于對(duì)知識(shí)信息的簡(jiǎn)單記憶，這種學(xué)習(xí)情境能夠幫助學(xué)生動(dòng)態(tài)的建構(gòu)與組織知識(shí)，從而促進(jìn)學(xué)習(xí)和理解。在虛擬學(xué)習(xí)情境中，學(xué)生通過(guò)角色扮演能融入到學(xué)習(xí)環(huán)境中，主動(dòng)去感受、理解和體驗(yàn)各類運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，將運(yùn)動(dòng)技能、情緒體驗(yàn)與實(shí)踐活動(dòng)融為一體，增強(qiáng)體育項(xiàng)目學(xué)習(xí)過(guò)程中的趣味性，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性．認(rèn)知理論強(qiáng)調(diào)知與行是交互的，在虛擬環(huán)境中學(xué)生通過(guò)視覺、聽覺、觸覺等多種感覺去完成這種交互，比如多角度觀察教學(xué)內(nèi)容、討論動(dòng)作技術(shù)要點(diǎn)，還能體驗(yàn)不同運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目所帶來(lái)的真實(shí)感受，從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)手法多樣化．（本文來(lái)自于《北京師范大學(xué)學(xué)報(bào)·自然科學(xué)版》雜志?！侗本煼洞髮W(xué)學(xué)報(bào)·自然科學(xué)版》雜志簡(jiǎn)介詳見.）

4基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的體育教學(xué)模式

體育教學(xué)模式在體育教學(xué)理論中占據(jù)著無(wú)比重要的地位．如何應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，構(gòu)建新型體育教學(xué)模式，發(fā)揮虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，提高體育教學(xué)質(zhì)量，正是我國(guó)體育教學(xué)的發(fā)展新方向．基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的體育教學(xué)模式是依據(jù)體育學(xué)習(xí)的情感特點(diǎn)和認(rèn)知規(guī)律而設(shè)計(jì)、構(gòu)建的教學(xué)過(guò)程的結(jié)構(gòu)模式．強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生“自主學(xué)習(xí)”方式和情感的體驗(yàn)（圖2）．該模式是針對(duì)傳統(tǒng)體育教學(xué)中單一化、公式化的被動(dòng)體育教學(xué)模式，在教學(xué)思想上從虛擬情境教學(xué)入手，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)使體育教學(xué)的認(rèn)知規(guī)律和情感體驗(yàn)規(guī)律達(dá)到有機(jī)整合，從而建立一種明確而益于自主學(xué)習(xí)的教學(xué)機(jī)制；在教學(xué)方法上強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的思維創(chuàng)造能力，促進(jìn)學(xué)生綜合體育能力的形成，增加學(xué)生的自主選擇性，從而使學(xué)生更深刻地體驗(yàn)運(yùn)動(dòng)和學(xué)習(xí)的樂趣［4］．基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的體育教學(xué)模式，能有效的彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)的不足之處，化抽象為具體，把難以理解的內(nèi)容或是不容易觀察到的技術(shù)動(dòng)作更形象、直觀的展現(xiàn)出來(lái)，全方位的剖析教學(xué)重、難點(diǎn)，提高教學(xué)效率．這種教學(xué)模式還有利于發(fā)揮學(xué)生的積極性、創(chuàng)造性，給學(xué)生思考問(wèn)題和創(chuàng)造性能力的培養(yǎng)留空間，有利于形成積極、生動(dòng)、趣味性強(qiáng)的教學(xué)氣氛，使學(xué)生能夠互幫互學(xué)，邊學(xué)邊練，自定目標(biāo)，自選場(chǎng)景，自我評(píng)價(jià)，在學(xué)習(xí)中充分體會(huì)多種運(yùn)動(dòng)樂趣，并能增強(qiáng)體育鍛煉能力．基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的體育教學(xué)模式在教學(xué)指導(dǎo)思想上，促進(jìn)學(xué)生個(gè)性的發(fā)展，引導(dǎo)學(xué)生逐步與終身體育接軌．在教學(xué)目標(biāo)上，培養(yǎng)學(xué)生的運(yùn)動(dòng)能力、主動(dòng)學(xué)習(xí)能力、問(wèn)題解決能力、思考與創(chuàng)造力和體育實(shí)踐能力．在教學(xué)過(guò)程中，讓學(xué)生充分體驗(yàn)運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)中的樂趣，滿足學(xué)生的個(gè)體需要，使學(xué)生逐步形成一定的運(yùn)動(dòng)習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣．在教學(xué)方法上，以主體性教學(xué)觀為視野，提供個(gè)別化和個(gè)性化的教學(xué)方法［2］．在教學(xué)評(píng)價(jià)上，要以學(xué)生生動(dòng)活潑的學(xué)習(xí)、個(gè)性充分發(fā)展、興趣習(xí)慣能力養(yǎng)成、主要學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成為基準(zhǔn)．總之，基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的體育教學(xué)模式，使學(xué)生從科學(xué)與藝術(shù)相融的視覺信息中感知抽象、理解復(fù)雜，有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的所有感官功能，全身心地投入學(xué)習(xí)，從而達(dá)到傳統(tǒng)教學(xué)無(wú)法達(dá)到的特殊效果，實(shí)現(xiàn)教學(xué)的最佳目的．

5體育教學(xué)中運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)存在的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將會(huì)給現(xiàn)代體育教學(xué)中產(chǎn)生巨大影響，其優(yōu)勢(shì)無(wú)可否認(rèn)，但虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于體育教學(xué)中仍存在著許多尚未解決的理論問(wèn)題和尚未克服的技術(shù)障礙．

5．1存在的問(wèn)題

1）虛擬設(shè)備“貴族化”．普通意義上的虛擬現(xiàn)實(shí)需要昂貴的外部設(shè)備，無(wú)論是高分辨率頭盔、立體投影顯示器、空間定位器、還是光纖數(shù)據(jù)手套的價(jià)格都不菲，其基本費(fèi)用在7萬(wàn)美元左右［2］．要想功能更強(qiáng)，設(shè)備更優(yōu)，則其費(fèi)用還需增加，一般的教育單位可能會(huì)望而卻步，資金不足嚴(yán)重制約著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用．2）硬件設(shè)備還有待擴(kuò)展．目前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相關(guān)的設(shè)備普遍存在使用不方便，效果不佳等情況，難以達(dá)到虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)所需的要求，如中心計(jì)算機(jī)的處理速度還不足于滿足在虛擬世界中巨大數(shù)據(jù)量處理實(shí)時(shí)性的需要，對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力也不足，基于嗅覺、味覺的設(shè)備還沒有成熟及商品化．3）虛擬現(xiàn)實(shí)的效果還有待加強(qiáng)．虛擬現(xiàn)實(shí)的表示側(cè)重于幾何表示，缺乏逼真的物理、行為模型，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在感知方面，真實(shí)性與實(shí)時(shí)性不足，其虛擬的效果還需要進(jìn)一步加強(qiáng)．4）虛擬環(huán)境與真實(shí)環(huán)境的差異．學(xué)生在虛擬的環(huán)境中學(xué)習(xí)，與在真實(shí)環(huán)境中進(jìn)行運(yùn)動(dòng)技能訓(xùn)練畢竟不同，如果僅考慮交互的真實(shí)性，那么無(wú)論如何身臨其境，真正動(dòng)手操作機(jī)器的效果都要強(qiáng)于任何媒體教學(xué)．因此，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不能完全代替具體真實(shí)的操作，它只能在一定程度上實(shí)踐某些危險(xiǎn)動(dòng)作的教學(xué)過(guò)程，而不能完全代替實(shí)踐教學(xué)［5］．

5．2采取的應(yīng)對(duì)措施

目前計(jì)算機(jī)的速度不能滿足完全建模情況下體育教學(xué)的虛擬現(xiàn)實(shí)，所以只能使用貼圖的方式來(lái)模擬其中的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景，使用一張?zhí)幚砗玫膱?chǎng)景，就能在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中用一個(gè)面來(lái)表現(xiàn)一個(gè)場(chǎng)景，雖然在真實(shí)度方面會(huì)有一定的損失，但相對(duì)于完全建模所需的上百萬(wàn)個(gè)面來(lái)說(shuō)，這種損失是值得的［5］．在1997年6月召開的ED—MEDIA世界大會(huì)上，出現(xiàn)了一種全新的稱作快速虛擬的系統(tǒng)，其優(yōu)異的性價(jià)比令人驚異．快速虛擬技術(shù)與普通的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在使用的原理上有很大不同，它不是利用頭盔和數(shù)據(jù)手套這類硬件來(lái)產(chǎn)生幻覺，而是使用360°全景攝影技術(shù)所拍攝的高質(zhì)量圖像來(lái)生成逼真的虛擬環(huán)境，允許用戶在支持計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)或是Macintosh微機(jī)操作系統(tǒng)的普通微機(jī)上只利用一個(gè)鼠標(biāo)和一個(gè)鍵盤就能真實(shí)地感受到和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中一樣的虛擬情景，無(wú)需用高檔的圖形工作站，無(wú)需戴頭盔和數(shù)據(jù)手套，從而擺脫了繁重的設(shè)備，降低了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的成本．但此技術(shù)能否為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的大眾化鋪平道路，以優(yōu)質(zhì)價(jià)廉的全新面貌普及到體育教育領(lǐng)域，甚至進(jìn)入體育課堂，還需要政府部門積極響應(yīng)．盡管虛擬現(xiàn)實(shí)過(guò)程中還缺乏情感交流、缺少實(shí)物感和可操作性等不足之處，但利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)學(xué)生進(jìn)行虛擬情景教學(xué)，根據(jù)所要教授的內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)的虛擬處理，學(xué)生無(wú)論是在知識(shí)學(xué)習(xí)、能力創(chuàng)新，還是在運(yùn)動(dòng)能力、技能訓(xùn)練等方面都可以收到意想不到的效果．而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)突破時(shí)間、空間的限制和傳統(tǒng)教學(xué)思維方式局限性，它必將帶來(lái)體育教學(xué)上新的閃光點(diǎn)．伴隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，教材內(nèi)容、教學(xué)手段、教學(xué)模式都將發(fā)生深刻的變革，傳統(tǒng)的體育教學(xué)模式將向著教學(xué)內(nèi)容與虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)踐相結(jié)合的新型教學(xué)模式發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)必將譜寫應(yīng)用性、創(chuàng)造性人才培養(yǎng)的新篇章，開創(chuàng)教育發(fā)展的新未來(lái)．

作者：劉衡馮婷工作單位：重慶大學(xué)體育學(xué)院