宋志剛， 閔偉凡

（北京體育大學(xué)中國(guó)籃球運(yùn)動(dòng)學(xué)院，北京 100084）

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，越來(lái)越多的先進(jìn)設(shè)備被引進(jìn)體育運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目中，不同的設(shè)備用來(lái)變換訓(xùn)練場(chǎng)景提升運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練質(zhì)量和訓(xùn)練效果。同時(shí)運(yùn)動(dòng)員為了獲取更好的成績(jī)也需要一些新科技設(shè)備來(lái)完成更加艱苦的訓(xùn)練，由于訓(xùn)練時(shí)間和訓(xùn)練量的增加加速了運(yùn)動(dòng)員身體疲勞和心理疲勞的出現(xiàn)，影響運(yùn)動(dòng)員技戰(zhàn)術(shù)的學(xué)習(xí)和發(fā)揮，從而造成比賽成績(jī)的下降甚至是運(yùn)動(dòng)損傷的出現(xiàn)。

VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，它利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境，是一種多源信息融合的、交互式的三維動(dòng)態(tài)視景，其實(shí)身體行為的仿真系統(tǒng)能夠使用戶沉浸到該環(huán)境中。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立起來(lái)的虛擬實(shí)訓(xùn)基地，其“設(shè)備”與“部件”多是虛擬的，可以根據(jù)需要隨時(shí)生成新的設(shè)備。教學(xué)內(nèi)容可以不斷更新，使實(shí)踐訓(xùn)練及時(shí)跟上技術(shù)的發(fā)展。同時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)的沉浸性和交互性，使學(xué)生能夠在虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境中扮演一個(gè)角色，全身心地投入到學(xué)習(xí)環(huán)境中去，這非常有利于學(xué)生熟練掌握一項(xiàng)運(yùn)動(dòng)技術(shù)，其中包括軍事作戰(zhàn)技能、外科手術(shù)技能、教學(xué)技能、體育技能、汽車駕駛技能、電器維修技能等各種職業(yè)技能的訓(xùn)練。由于虛擬的訓(xùn)練系統(tǒng)無(wú)任何危險(xiǎn)相同環(huán)境重復(fù)性強(qiáng)，學(xué)生可以不厭其煩地反復(fù)練習(xí)，直至掌握操作技能為止。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)外VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已被世界上多個(gè)運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目引入，用來(lái)提升運(yùn)動(dòng)員的技戰(zhàn)術(shù)水平，在國(guó)內(nèi)關(guān)于VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在籃球訓(xùn)練中的應(yīng)用鮮有研究。本研究利用VR HTC VIVE新型的設(shè)備對(duì)北京體育大學(xué)籃球?qū)ｍ?xiàng)班學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，以期為今后VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在籃球訓(xùn)練中的應(yīng)用提供實(shí)踐依據(jù)。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)設(shè)備對(duì)籃球項(xiàng)目定點(diǎn)投籃訓(xùn)練的應(yīng)用。

1.2 研究方法

1.2.1 文獻(xiàn)資料法通過中國(guó)知網(wǎng)查閱有關(guān)VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、籃球訓(xùn)練、運(yùn)動(dòng)心理學(xué)等文獻(xiàn)資料，為本研究提供科學(xué)的理論與方法依據(jù)。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)法（1）實(shí)驗(yàn)對(duì)象。選取北京體育大學(xué)教育學(xué)院籃球?qū)ｍ?xiàng)班20名大一男學(xué)生為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。將實(shí)驗(yàn)對(duì)象隨機(jī)分成2組，每組10名隊(duì)員，一組為對(duì)照組，一組為實(shí)驗(yàn)組。實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行為期4周、每周3次、每次5min的VR設(shè)備訓(xùn)練干預(yù)；對(duì)照組不進(jìn)行干預(yù)，所有受試者每周正常訓(xùn)練。在實(shí)驗(yàn)前對(duì)所有隊(duì)員進(jìn)行1次定點(diǎn)投籃測(cè)試；實(shí)驗(yàn)后再次對(duì)所有隊(duì)員進(jìn)行定點(diǎn)投籃測(cè)試和問卷調(diào)查。（2）實(shí)驗(yàn)設(shè)備。VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)硬件設(shè)備采用了HTC VIVE的設(shè)備；軟件選取VR Sports軟件，VR Sports是一款集7款運(yùn)動(dòng)內(nèi)容于一體的VR運(yùn)動(dòng)類軟件，包含籃球、足球、保齡球等運(yùn)動(dòng)，其中籃球訓(xùn)練定點(diǎn)投籃，投籃過程中會(huì)自動(dòng)切換投籃站位，且有不同難易程度可以選擇。（3）測(cè)試指標(biāo)及方法。投籃測(cè)試：根據(jù)VR Sports中的投籃位置，選擇在三分線外2個(gè)0°、2個(gè)45°、90°定點(diǎn)投籃，每個(gè)點(diǎn)5個(gè)球，記錄進(jìn)球數(shù)。專注度測(cè)量：在實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)所有受試者佩戴腦電測(cè)試設(shè)備并記錄數(shù)據(jù)。訓(xùn)練興趣及積極性：采用簡(jiǎn)式POMS（心境狀態(tài)量表）在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行問卷填寫。簡(jiǎn)式POMS量表,被認(rèn)為是一種研究情緒狀態(tài)及情緒與運(yùn)動(dòng)效能之間的一種良好的工具,其中緊張、憤怒、疲勞、抑郁和慌亂為消極情緒指標(biāo)而精力和自尊代表積極的一面,這2種雖然不能直接測(cè)量的潛在變量之間也存在一定的關(guān)系。POMS是評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)員潛能的有效工具,也是預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)成績(jī)的良好手段。

1.2.3數(shù)理統(tǒng)計(jì)法主要運(yùn)用Excel、SPSS軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)前后的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 投籃命中率對(duì)比

從表1中可以看出來(lái)，VR組前測(cè)投籃平均命中率為43.2%，后測(cè)投籃平均命中率為47.2%。通過配對(duì)樣本t檢驗(yàn)可以看出，4周實(shí)驗(yàn)后VR組投籃命中率顯著提高（P=0.023＜0.05）。對(duì)照組前測(cè)投籃平均命中率為45.2%，后測(cè)投籃平均命中率為47.6%。通過配對(duì)樣本t檢驗(yàn)可以看出，4周實(shí)驗(yàn)后對(duì)照組投籃命中率沒有顯著性變化（P=0.239＞0.05）。圖1中可以看出，VR組實(shí)驗(yàn)后投籃命中率比實(shí)驗(yàn)前命中率高4%，而對(duì)照組實(shí)驗(yàn)后命中率比實(shí)驗(yàn)前命中率僅高2.4%，VR組命中率提升幅度更明顯一些，說(shuō)明VR訓(xùn)練對(duì)籃球定點(diǎn)投籃訓(xùn)練有積極影響。

圖1實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組前后測(cè)投籃命中率對(duì)比

從綜上所述，使用VR設(shè)備進(jìn)行訓(xùn)練的組實(shí)驗(yàn)雖然投籃命中率有顯著性提高，但是延長(zhǎng)訓(xùn)練時(shí)間后的效果仍需要通過長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行檢驗(yàn)。VR設(shè)備這種新穎的訓(xùn)練手段目前從整個(gè)體育訓(xùn)練完整過程來(lái)看，其功能暫時(shí)只能作為輔助性工具，對(duì)創(chuàng)新性地進(jìn)入體育訓(xùn)練還需要通過5G網(wǎng)絡(luò)提高交互性和實(shí)時(shí)的傳輸。另外，最佳使用單次時(shí)間和階段性時(shí)間也需要進(jìn)一步研究。

2.2 心境狀態(tài)量表評(píng)測(cè)對(duì)比

心境狀態(tài)量表被認(rèn)為是一種研究情緒狀態(tài)及情緒與運(yùn)動(dòng)效能之間的一種良好的工具,其中緊張、憤怒、疲勞、抑郁和慌亂為消極情緒指標(biāo)，而精力和自尊代表積極的一面。從表2可以看出，VR組心境狀態(tài)量表平均得分為81.9，對(duì)照組平均得分為98.8。根據(jù)心境狀態(tài)量表評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，得分越低，受試者訓(xùn)練結(jié)束后情緒越積極。因此可以看出，VR組比對(duì)照組情緒更積極,對(duì)籃球定點(diǎn)投籃訓(xùn)練的熱情度更高，且組間差異顯著（P=0.039＜0.05）。

心境狀態(tài)量表是評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)員潛能的有效工具,也是預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)成績(jī)的良好手段。本次實(shí)驗(yàn)中心態(tài)量表的評(píng)價(jià)主要是相對(duì)可觀的評(píng)價(jià)受試者和對(duì)照組每次在完成試驗(yàn)前的心理準(zhǔn)備狀態(tài)，以確保實(shí)驗(yàn)的有效性和真實(shí)性。從表2數(shù)據(jù)可以看出，雖然實(shí)驗(yàn)組的表現(xiàn)優(yōu)于對(duì)照組，但是還不能排除新形勢(shì)的VR設(shè)備的出現(xiàn)是否有一定影響，仍需要用長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)來(lái)證明。

表1 實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組前后測(cè)投籃命中率對(duì)比

表2 實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組心境狀態(tài)量表評(píng)價(jià)對(duì)比

2.3 專注度對(duì)比

訓(xùn)練的專注度是影響運(yùn)動(dòng)員更好、更快完成訓(xùn)練目標(biāo)的關(guān)鍵因素之一。通過EEG設(shè)備檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)員在VR干預(yù)條件下，大腦處于更高的專注狀態(tài)。從圖2可以看出，VR組平均初始值為53.9，平均實(shí)驗(yàn)值為59.6，專注度提升了5.7個(gè)單位值（單位值指由EEG設(shè)備讀取的微電壓值傅里葉變換之后獲得的測(cè)得范圍在0～100之間的讀數(shù)）；對(duì)照組平均初始值為54.7，平均實(shí)驗(yàn)值為56.2，專注度僅提升了1.4個(gè)單位值。這說(shuō)明VR訓(xùn)練更能使運(yùn)動(dòng)員的專注度得到提升。另外，從圖3可以看出，實(shí)驗(yàn)期間，VR組專注度始終比對(duì)照組高，且波動(dòng)較小。根據(jù)配對(duì)樣本t檢驗(yàn)結(jié)果看，2組間存在顯著性差異（P=0.002＜0.05）。綜上所述，VR 設(shè)備在定點(diǎn)投籃的訓(xùn)練中的確提高了隊(duì)員專注度，使得訓(xùn)練效果和專注度的數(shù)據(jù)成正比。

圖2 腦電值對(duì)比

圖3 實(shí)驗(yàn)期間腦電變化

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié) 論

3.1.1 通過VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)員的投籃命中率、訓(xùn)練積極性及自信心得到顯著性提升。

3.1.2 通過VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)員的時(shí)效性、互動(dòng)性和客觀監(jiān)測(cè)的配套手段應(yīng)該更加豐富準(zhǔn)確，進(jìn)而證明VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)體育訓(xùn)練存在的意義。

3.1.3 在本次VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)驗(yàn)中，由于場(chǎng)景單一，難度層級(jí)區(qū)分布明顯，在實(shí)際訓(xùn)練中可能無(wú)法滿足高水平運(yùn)動(dòng)技術(shù)訓(xùn)練的要求。

3.2 建 議

3.2.1 VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)頭戴設(shè)備及其他輔助設(shè)備需更加輕便實(shí)用，便于攜帶及操作并提高傳輸速度增強(qiáng)交互性。

3.2.2 對(duì)VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)用于技戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練的有效性仍需要大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)證明，更需要其他輔助設(shè)備配合VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在一個(gè)相對(duì)客觀的環(huán)境下進(jìn)行合理實(shí)驗(yàn)。

3.2.3 VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)用于技戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練的軟件需要更多大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，編制更貼合實(shí)際訓(xùn)練或比賽的場(chǎng)景，用于籃球技術(shù)訓(xùn)練軟件仍需要更好地符合本運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目難易結(jié)構(gòu)的內(nèi)容。