周鴻雁 郭玉鳳

摘要：運動人體科學(xué)課程是體育專業(yè)學(xué)生的專業(yè)理論課程，其實驗教學(xué)在整個體育專業(yè)教學(xué)中占有非常重要的地位。通過探索虛擬仿真技術(shù)在運動人體科學(xué)實驗課程中的應(yīng)用，分析在運動人體科學(xué)實驗課中引入虛擬仿真技術(shù)的必要性，以及運用虛擬仿真技術(shù)的具體優(yōu)勢，旨在營造虛實結(jié)合、理實結(jié)合的實驗教學(xué)環(huán)境，對體育專業(yè)理論課程的實驗教學(xué)改進提供一定的思路與幫助。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真技術(shù) 運動人體科學(xué)實驗 理實融合

中圖分類號：G807? 文獻標(biāo)識碼：A? 文章編號：1009—5349（2019）21—0224—02

近年來，隨著信息技術(shù)的不斷更新與進步，虛擬仿真技術(shù)被越來越多的人關(guān)注并應(yīng)用到各行各業(yè)，其應(yīng)用價值也日漸凸顯。虛擬仿真技術(shù)，它是通過相關(guān)計算機設(shè)備和軟件系統(tǒng)構(gòu)建出的虛擬三維環(huán)境，模擬現(xiàn)實世界，并通過技術(shù)手段與虛擬場景發(fā)生交互，讓人產(chǎn)生一種身臨其境的感覺。而虛擬仿真實驗是在虛擬仿真技術(shù)基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，已成為高等教育信息化建設(shè)和實驗教學(xué)示范中心建設(shè)的重要內(nèi)容之一，是專業(yè)建設(shè)與信息技術(shù)深度融合的產(chǎn)物。[1]主要依托多媒體、人機交互、虛擬現(xiàn)實、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等手段，構(gòu)建出高度仿真的虛擬實驗場景和實驗對象，讓學(xué)生在虛擬情境中開展實驗。[2]其目的是營造虛實結(jié)合、理實結(jié)合的實驗教學(xué)環(huán)境，使實驗不再局限于有形的實驗室中，從而為學(xué)生提供多元化的實驗環(huán)境，一方面激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，另一方面提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。

一、虛擬仿真技術(shù)運用于運動人體科學(xué)課程實驗中的必要性

1.實驗條件受限

運動人體科學(xué)課程是高等院校體育專業(yè)的理論課程，其中大部分為專業(yè)必修課程。課程內(nèi)容多，而且開設(shè)班級比較多，這樣就給實驗教學(xué)的安排帶來了一定的壓力。一方面開設(shè)班級多，教學(xué)人員不足，同時實驗設(shè)備也不能滿足，無法保證所有學(xué)生參與到實驗操作中，教學(xué)效果不明顯;另一方面，實驗場地受限制，難以容納所有學(xué)生同時進行實驗操作，有些實驗還有一定的危險性，這些都對實驗教學(xué)效果有一定的影響。

2.實驗費用高昂

運動人體科學(xué)實驗課的學(xué)習(xí)以學(xué)生為主，通過實驗（實踐）活動學(xué)習(xí)專業(yè)知識和技能。在具體實驗（實踐）執(zhí)行過程中，就會存在實驗動物的飼養(yǎng)問題、生物安全問題、儀器設(shè)備成本上漲問題、實驗經(jīng)費緊張等一系列問題，這些都制約著實驗教學(xué)的開展，同時實驗器材損耗嚴(yán)重、儀器設(shè)備更新?lián)Q代速度快、維修費用高昂等都將影響實驗教學(xué)的進行和實驗教學(xué)的效果。

3.理論與實踐脫節(jié)

運動人體科學(xué)是體育專業(yè)的專業(yè)理論課程，對于體育專業(yè)的學(xué)生來說，存在著重技術(shù)輕理論的現(xiàn)象，同時由于專業(yè)特點，學(xué)生上完專業(yè)技術(shù)課后很難集中注意力來學(xué)習(xí)理論，因此很難把理論與實踐很好地結(jié)合起來，使兩者相互促進。而虛擬仿真實驗的應(yīng)用就能很好地彌補這些不足，且不受時間空間的限制，隨時隨地都可學(xué)習(xí)，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性也會因虛擬仿真這一特殊的教學(xué)手段而得到極大提升，不再認為理論學(xué)習(xí)是個枯燥乏味的事情。

二、虛擬仿真實驗應(yīng)用于運動人體科學(xué)課程實驗的獨特優(yōu)勢

1.運用虛擬仿真技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力

運動人體科學(xué)專業(yè)課程實驗教學(xué)使用虛擬仿真技術(shù)，可以避免在傳統(tǒng)實驗中的許多不足，比如遇到困難就問老師，老師有時代替操作，有些實驗比如運動解剖學(xué)，實驗中解剖浸制標(biāo)本的浸泡液對人身體健康有危害，而且標(biāo)本數(shù)量有限，導(dǎo)致參與人數(shù)相對較少，同時標(biāo)本是靜止的，不能完全替代實物，有些大型標(biāo)本難以移動等。而采用虛擬仿真技術(shù)，通過電腦操作，進入虛擬界面，學(xué)生可以自己獨立觀察，分析問題，解決問題，可以重復(fù)練習(xí)，可以在任何時間選取學(xué)習(xí)內(nèi)容進行學(xué)習(xí)，不用擔(dān)心實驗不成功而畏手畏腳，還可以根據(jù)個人的學(xué)習(xí)興趣自由掌控學(xué)習(xí)進度和實驗流程，不斷地去摸索，反復(fù)地去練習(xí)，為學(xué)生提供充足的實踐機會。還可以有效地規(guī)范學(xué)生的操作行為，同時也使學(xué)生逐漸形成了自主學(xué)習(xí)的好習(xí)慣。

2.探究式的虛擬仿真實驗?zāi)芗ぐl(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

虛擬仿真技術(shù)因是人機互動操作，有其虛幻性、直觀性、逼真性等特點，大大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，而且可以反復(fù)操作，不斷總結(jié)實驗方法與步驟，舉一反三，能增強學(xué)生的自信心，使實驗教學(xué)向更深層次發(fā)展。傳統(tǒng)實驗課程的學(xué)習(xí)中，學(xué)生學(xué)習(xí)后僅能停留在較淺層次的記憶層面，對整個實驗流程無法產(chǎn)生更深刻的記憶，而虛擬仿真實驗給學(xué)生提供了“身臨其境”的感覺，給予學(xué)生豐富的感官體驗，方便學(xué)生多次反復(fù)地體驗、記憶，從而達到熟練掌握整個實驗操作流程的目的，同時加深對理論知識的理解和把握。

3.運用虛擬技術(shù)，實現(xiàn)“理實融合”的教學(xué)理念

運動人體科學(xué)是體育專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，而體育是一門實踐性很強的學(xué)科，但是在日常專業(yè)學(xué)習(xí)中，往往存在著理論與實踐脫節(jié)的情況。而且學(xué)生大多重技術(shù)（實踐）、輕理論，因而對于專業(yè)學(xué)習(xí)很不利，不利于體育、健康教育向科學(xué)化、專業(yè)化發(fā)展。運動人體科學(xué)虛擬仿真實驗是基于理論課堂內(nèi)還原運動場景的教學(xué)需求而開發(fā)，真實地再現(xiàn)了體育運動的真實場景;通過虛擬人，達到替代部分人體組織，降低實驗教學(xué)成本，提高實驗教學(xué)效率，延伸教學(xué)時間和空間，輔助實體標(biāo)本操作，創(chuàng)建虛實結(jié)合、理實融合的教學(xué)新模式的目的。

三、運動人體科學(xué)虛擬仿真實驗課程資源建設(shè)的前景展望

1.實驗方案設(shè)計思路

運動人體科學(xué)實驗課程虛擬仿真實驗，通過與基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、生物信息學(xué)與臨床專家合作建設(shè)的中國數(shù)字化可視人數(shù)據(jù)庫（數(shù)字人）、虛擬解剖實驗室（虛擬人）和虛擬切片技術(shù)（顯微人），把傳統(tǒng)的以教師為中心、以課堂為中心和以教材為中心的教學(xué)理念逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心[3]，并通過提升網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和虛擬仿真技術(shù)輔助實體實驗教學(xué)，充分發(fā)揮優(yōu)勢教學(xué)資源和特色，虛實結(jié)合、理實融合，實現(xiàn)自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的目的。

2.實驗教學(xué)方法

創(chuàng)設(shè)新的虛實相結(jié)合實驗教學(xué)模式（虛擬實驗+實體操作），對于運動人體科學(xué)專業(yè)實驗的特殊研究對象（人）就更為適合。因為它屬于無損操作，又具有能反復(fù)練習(xí)的優(yōu)勢，還保留了傳統(tǒng)實驗課直觀、真實的優(yōu)點，使它們優(yōu)勢互補、揚長避短;教學(xué)方法也隨著教學(xué)模式的改變相應(yīng)地發(fā)生改變，把教師從講授者、傳輸者，轉(zhuǎn)變成學(xué)生學(xué)習(xí)活動的組織者、指導(dǎo)者，也即教師的教學(xué)方法從“施教”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩?dǎo)學(xué)”，創(chuàng)設(shè)教學(xué)情景，激發(fā)學(xué)生的潛在學(xué)習(xí)動機，培養(yǎng)學(xué)習(xí)積極性。[4]通過虛擬仿真技術(shù)改革實驗教學(xué)方法，加深學(xué)生對知識點的理解，培養(yǎng)學(xué)生主動思考、學(xué)習(xí)、歸納、總結(jié)的能力，從而有效地提高了教學(xué)效果，提升了教學(xué)質(zhì)量。

3.傳統(tǒng)教學(xué)的延伸與拓展

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中，學(xué)生主動參與意識不強，虛擬課堂就為學(xué)生創(chuàng)設(shè)了一個靈活的實驗環(huán)境，動手操作實踐的空間都得到了最大限度的延伸，極大地提高了學(xué)生的參與意識。而且虛擬網(wǎng)絡(luò)可以24小時開放運行，學(xué)生隨時隨地可以上線操作和學(xué)習(xí)，并安排教師實時答疑，并對學(xué)生的學(xué)習(xí)行為加以正確引導(dǎo)。同時學(xué)生也可以開放的思維把自己收集或積累的一些資源與他人相互分享，因而也培養(yǎng)了學(xué)生團結(jié)合作意識和創(chuàng)新能力。

四、結(jié)語

運動人體科學(xué)實驗課程中運用虛擬仿真技術(shù)，無需實驗動物和儀器設(shè)備，利用計算機模擬整個實驗操作流程，為教學(xué)過程營造一種身臨其境的感覺，將使實驗教學(xué)更加生動有趣，不僅能提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，還能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深對體育專業(yè)理論知識的領(lǐng)悟，這將是對傳統(tǒng)教學(xué)的有益補充。隨著社會的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進步，虛擬仿真將在體育領(lǐng)域得到更加廣泛和深入的應(yīng)用。

參考文獻：

[1]王琛，于嘉浩，陸紅紅，等.基于快速成型技術(shù)的中國古典家具模型制作工藝研究[J].家具，2018，39（6）：40-44.

[2]耿冰茹.虛擬仿真技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)教育教學(xué)中的應(yīng)用價值探究[J].智庫時代，2019（7）：271-272.

[3]王琛，于嘉浩，訾然，等.虛擬仿真技術(shù)在工業(yè)設(shè)計綜合實驗中的應(yīng)用探索[J].技術(shù)科技，2019（7）：54.

[4]周鴻雁.研究性教學(xué)模式下《運動解剖學(xué)》課程教學(xué)改革[J].現(xiàn)代交際，2018（19）：31-32.

責(zé)任編輯：趙慧敏