李偉龍

（開(kāi)平市開(kāi)僑中學(xué) 廣東 江門 529300）

引言

教育部印發(fā)《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2010-2020年）》與《教育信息化“十三五”規(guī)劃》中提到，深入推進(jìn)教育信息化，積極開(kāi)展數(shù)字化教學(xué)應(yīng)用研究，提升學(xué)生自我學(xué)習(xí)能力。廣東省教育廳印發(fā)《廣東省教育發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中提到，加快推進(jìn)廣東省教育現(xiàn)代化，推動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)等新技術(shù)在基礎(chǔ)教育教學(xué)的應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)亦稱為VR技術(shù)，于20世紀(jì)末誕生，由計(jì)算機(jī)建模、多媒體、數(shù)字圖像處理與傳感器相融合與一體，構(gòu)建出接近真實(shí)情況的場(chǎng)景。VR技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域中都有較好應(yīng)用，但在足球或體育的其他項(xiàng)目暫且為剛起步的階段。歐美足球強(qiáng)國(guó)的一些職業(yè)足球俱樂(lè)部將球隊(duì)技戰(zhàn)術(shù)布置、競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的分析、體能訓(xùn)練等場(chǎng)景進(jìn)行計(jì)算機(jī)建模，通過(guò)還原真實(shí)的場(chǎng)景幫助球員更有針對(duì)性地制定訓(xùn)練計(jì)劃與規(guī)程。足球教學(xué)是中學(xué)教育教學(xué)過(guò)程中一項(xiàng)非常重要的內(nèi)容，將VR融入教學(xué)過(guò)程，讓學(xué)生在針對(duì)性的場(chǎng)景下進(jìn)行學(xué)習(xí)與訓(xùn)練，可迅速提高教學(xué)品質(zhì)與效果。

1、VR技術(shù)的特點(diǎn)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)包含三特點(diǎn)：沉浸感（Immersion）、交互性（Interaction）與想象性（Imagination）。

1.1、沉浸感

圖形系統(tǒng)與各種控制接口設(shè)備組成了沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)，在計(jì)算機(jī)上生成具有沉浸感覺(jué)且可交互的現(xiàn)實(shí)世界模擬仿真。以電腦為載體模擬生成三維空間的虛擬世界，給予用戶一個(gè)集視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)與觸覺(jué)等感官的現(xiàn)實(shí)世界虛擬環(huán)境。用戶佩戴頭戴顯示設(shè)備（VR頭盔）身臨其境，進(jìn)入洞穴狀自動(dòng)虛擬環(huán)境 (the Cave Automatic Virtual Environments，CAVE)，感受三圍空間的大小，周圍環(huán)境的質(zhì)感與聲音的反饋，即使是虛擬的環(huán)境依然有真實(shí)客觀的感受，此為VR技術(shù)的沉浸性，亦稱為沉浸感，故沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)亦稱為沉浸式多媒體。

1.2、交互性

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的交互性也是其特點(diǎn)之一，用戶利用一些傳感設(shè)備通過(guò)計(jì)算機(jī)生成的虛擬環(huán)境進(jìn)行交互，盡可能接近真實(shí)客觀世界，如，用腳去踢虛擬環(huán)境中的足球時(shí)，腳就有踢球的真實(shí)感受，而且可感覺(jué)到踢球的力度。這種交互性對(duì)于VR技術(shù)尤為重要，從視覺(jué)、觸感等方面體會(huì)接近真實(shí)的感受。用戶與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間的通信構(gòu)建了VR的交互性，這是人與計(jì)算機(jī)之間通過(guò)各種符號(hào)與動(dòng)作雙向進(jìn)行信息交換，VR的交互被定義為一種信息交換，即通信。

1.3、想象性

VR技術(shù)的想象性也是其重要組成部分，用戶沉浸在計(jì)算機(jī)生成的虛擬環(huán)境中，提高感性，理性學(xué)習(xí)并獲得新知識(shí)，所學(xué)概念的升華并萌發(fā)新的聯(lián)想，啟發(fā)了人的創(chuàng)造性思維，這就是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的想象性。想象性即是想象空間，VR技術(shù)可以使大腦里產(chǎn)生一種學(xué)習(xí)聯(lián)想，并對(duì)現(xiàn)實(shí)教學(xué)進(jìn)行相應(yīng)的反饋。

2、VR技術(shù)在中學(xué)足球教學(xué)中技術(shù)運(yùn)用

中學(xué)足球教學(xué)VR環(huán)境的構(gòu)建，是對(duì)以往足球課程對(duì)場(chǎng)地與安全等諸多因素限制的突破，讓學(xué)生獲得接近于真實(shí)環(huán)境的體驗(yàn)，更好地在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中參與練習(xí)并提高相應(yīng)的技戰(zhàn)術(shù)能力，達(dá)到教學(xué)目的和預(yù)期的教學(xué)效果。

2.1、系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)分析

足球教學(xué)場(chǎng)景的建立是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在中學(xué)足球教學(xué)中應(yīng)用的關(guān)鍵所在，其包含足球教學(xué)虛擬場(chǎng)景模型、人體交互模型、運(yùn)動(dòng)人體模型與碰撞檢測(cè)模型。足球技術(shù)作為一種變化的、動(dòng)態(tài)的運(yùn)動(dòng)，其復(fù)雜程度借助計(jì)算機(jī)三維圖像復(fù)原可以更好地發(fā)揮VR技術(shù)的作用，由此需創(chuàng)建適合的足球技術(shù)虛擬環(huán)境。

應(yīng)中學(xué)足球教學(xué)的指導(dǎo)要求，通過(guò)足球場(chǎng)景與動(dòng)態(tài)技戰(zhàn)術(shù)有機(jī)結(jié)合，利用計(jì)算機(jī)完成足球教學(xué)動(dòng)態(tài)建模。足球教學(xué)虛擬場(chǎng)景的建設(shè)包含足球、球場(chǎng)、球門、球員、燈光與場(chǎng)景等主要因素。皮膚、肌肉與骨架的三層次人體結(jié)構(gòu)可以較為真實(shí)地還原球員的場(chǎng)景，劃分人體層次結(jié)構(gòu)主要是為了區(qū)分不同隊(duì)伍、不同運(yùn)動(dòng)員，以更好地完成虛擬場(chǎng)景的建立，層次愈豐富效果愈明顯，運(yùn)動(dòng)人體模型的效果決定了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用效果。中學(xué)生好奇心較強(qiáng)，在VR系統(tǒng)里是人機(jī)交互模型使學(xué)生在虛擬環(huán)境中自由地學(xué)習(xí)與操作。而碰撞檢測(cè)模型則是讓學(xué)生可以在虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中感受到真實(shí)碰撞，以作出及時(shí)反應(yīng)應(yīng)對(duì)突發(fā)場(chǎng)景，讓較為平淡的中學(xué)足球教學(xué)具備真實(shí)感。

總得來(lái)說(shuō)，VR技術(shù)呈現(xiàn)的中學(xué)足球教學(xué)過(guò)程如圖1所示，在VR系統(tǒng)中編程所有足球課程的學(xué)習(xí)模塊。第一步，計(jì)算機(jī)根據(jù)教師設(shè)置的中學(xué)足球教學(xué)模塊處理生成實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的3D圖像，以此為基礎(chǔ)構(gòu)建逼真的虛擬場(chǎng)景；第二步，參加足球教學(xué)的學(xué)生佩戴VR頭盔及相關(guān)的交互設(shè)備，進(jìn)入足球教學(xué)虛擬場(chǎng)景；第三步，學(xué)生在虛擬現(xiàn)實(shí)一體機(jī)上通過(guò)視、聽(tīng)、觸等真實(shí)感受來(lái)進(jìn)行足球課的學(xué)習(xí)與體驗(yàn)，體會(huì)足球相關(guān)技戰(zhàn)術(shù)的演練；第四步，VR系統(tǒng)智能生成學(xué)生的體驗(yàn)數(shù)據(jù)，作為教師和學(xué)生的反饋，學(xué)生根據(jù)生成的數(shù)據(jù)直觀分析動(dòng)作的錯(cuò)與對(duì)，彌補(bǔ)自身技術(shù)的不足，而教師根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容的側(cè)重點(diǎn)，以更好達(dá)到教學(xué)效果。

圖1 VR技術(shù)呈現(xiàn)足球教學(xué)過(guò)程示意圖

2.2、足球教學(xué)目標(biāo)的優(yōu)化

中學(xué)足球教學(xué)課程的指導(dǎo)思想是通過(guò)足球課程的教學(xué)培養(yǎng)且提高中學(xué)生對(duì)于足球的興趣與愛(ài)好，使其養(yǎng)成自覺(jué)鍛煉的習(xí)慣，培養(yǎng)終生體育的目標(biāo)。中學(xué)生處于青春萌動(dòng)期，對(duì)于新鮮事物有較為強(qiáng)烈的好奇心，而VR技術(shù)應(yīng)用于足球教學(xué)中，可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，激發(fā)其好奇心，提高學(xué)生對(duì)足球的興趣，優(yōu)化課程的教學(xué)目標(biāo)。VR技術(shù)呈現(xiàn)的中學(xué)足球教學(xué)目標(biāo)設(shè)定上以教師為引導(dǎo)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的主導(dǎo)作用，拓展教學(xué)目標(biāo)讓學(xué)生在教師輔助的情況下的空間學(xué)習(xí)。中學(xué)足球教學(xué)目標(biāo)強(qiáng)調(diào)足球基本的技戰(zhàn)術(shù)掌握，VR技術(shù)拓寬學(xué)生的足球技術(shù)空間視野，豐富足球戰(zhàn)術(shù)的縱深環(huán)節(jié)，三維視野下對(duì)于足球知識(shí)的掌握與熟練，是重構(gòu)學(xué)生足球技戰(zhàn)術(shù)的空間思維能力。

2.3、足球教學(xué)過(guò)程的優(yōu)化

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在學(xué)習(xí)某些足球技術(shù)知識(shí)的時(shí)候可顯現(xiàn)出其優(yōu)勢(shì)，即現(xiàn)實(shí)教學(xué)中不易操作或較難實(shí)現(xiàn)的場(chǎng)景，這是VR技術(shù)解決教學(xué)問(wèn)題的關(guān)鍵。中學(xué)生的運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)較為薄弱，對(duì)于一些難度較高的足球教學(xué)內(nèi)容無(wú)法理解，但是通過(guò)VR技術(shù)進(jìn)行關(guān)鍵點(diǎn)的教學(xué)講解后，效果顯著且很大部分學(xué)生能充分理解教師教授的內(nèi)容，在充分理解的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)踐就節(jié)省了講解與示范實(shí)踐，使得教學(xué)效率獲得極大提高。

中學(xué)生安全問(wèn)題是教師和家長(zhǎng)極為關(guān)心的，而室內(nèi)進(jìn)行VR技術(shù)足球教學(xué)在很大程度保護(hù)了學(xué)生，保障了學(xué)生的安全，如守門員的撲救技術(shù)危險(xiǎn)系數(shù)較高，VR技術(shù)可以幫助學(xué)生模擬練習(xí)，避免因動(dòng)作不規(guī)范而受傷。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以將一些技術(shù)難度較大的內(nèi)容先通過(guò)虛擬環(huán)境呈現(xiàn)給學(xué)生直觀的感受，讓學(xué)生充分地學(xué)習(xí)后再付之于實(shí)踐。

2.4、足球技術(shù)的VR模擬

足球技術(shù)的掌握與應(yīng)用是中學(xué)足球教學(xué)的重要內(nèi)容，以足球顛球?yàn)槔龑?duì)足球技術(shù)的VR模擬進(jìn)行說(shuō)明。準(zhǔn)備階段需運(yùn)用全景攝像機(jī)、平衡車等基礎(chǔ)設(shè)備，在DetuStitch軟件編程文字解釋。語(yǔ)音講解與視頻交互等基本功能，制定詳細(xì)的足球教學(xué)計(jì)劃和內(nèi)容安排。在足球顛球技術(shù)的拍攝階段，為保證足夠的清晰度，以顛球示范者作為中心設(shè)定8個(gè)視點(diǎn)進(jìn)行全景拍攝。攝像機(jī)置于平衡車上拍攝，拍攝范圍包括以顛球者為中心的半徑2m的周圍勻速拍攝。通過(guò)Premiere軟件合成圖像，制作具備語(yǔ)音講解、文字字幕與視點(diǎn)跳轉(zhuǎn)功能無(wú)縫銜接的全景視頻。制作完成后由教師進(jìn)行內(nèi)部測(cè)試，測(cè)試通過(guò)后即可投入足球教學(xué)課程中。通過(guò)對(duì)足球顛球技術(shù)的VR模擬，可以使得學(xué)生快速理解足球顛球的技術(shù)要點(diǎn)與要領(lǐng)，對(duì)顛球技巧的掌握更為快捷。

3、足球?qū)W習(xí)環(huán)境的重構(gòu)

3.1、足球教育與智慧學(xué)習(xí)

5G引領(lǐng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)日益影響教育信息化的繁榮發(fā)展，智慧教育借助技術(shù)的衍生不斷蓬勃，教學(xué)效果的不斷提升也讓體育教師們不斷探索新型教學(xué)方式方法，以面對(duì)日益發(fā)展的教學(xué)需要，而學(xué)生的學(xué)習(xí)環(huán)境也由于技術(shù)的日益增進(jìn)發(fā)生著極大的變化。智慧教育圍繞互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能化與智慧化而構(gòu)建，在教學(xué)目標(biāo)指引下，教學(xué)模式、教學(xué)結(jié)構(gòu)與學(xué)習(xí)環(huán)境的顯著變化，進(jìn)而促進(jìn)教學(xué)體系的嬗變。學(xué)習(xí)環(huán)境在智慧教育背景下出現(xiàn)重構(gòu)，物理性學(xué)習(xí)空間與信息化學(xué)習(xí)空間有機(jī)結(jié)合，在信息技術(shù)發(fā)展的今天，將傳統(tǒng)的足球需場(chǎng)地學(xué)習(xí)的行為與信息技術(shù)無(wú)縫對(duì)接，足球教育與智慧學(xué)習(xí)有機(jī)結(jié)合，有效結(jié)合搭建生態(tài)的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境。

3.2、智慧學(xué)習(xí)環(huán)境與精準(zhǔn)教學(xué)

虛擬現(xiàn)實(shí)與大數(shù)據(jù)的出現(xiàn)，讓智慧學(xué)習(xí)環(huán)境更加豐富，將VR融入足球教學(xué)，讓足球?qū)W習(xí)者的感知邊界和學(xué)習(xí)興趣充分提高，提高學(xué)習(xí)興奮點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)虛擬與現(xiàn)實(shí)的結(jié)合，將想象學(xué)習(xí)融合實(shí)踐學(xué)習(xí)，優(yōu)化學(xué)習(xí)環(huán)境。足球的學(xué)習(xí)方式從傳統(tǒng)過(guò)渡至“在線學(xué)習(xí)—移動(dòng)學(xué)習(xí)—實(shí)踐學(xué)習(xí)”的新方式模式上。大數(shù)據(jù)、VR等新興技術(shù)結(jié)合足球教學(xué)的過(guò)程中，需要注重智慧學(xué)習(xí)與現(xiàn)代技術(shù)的協(xié)調(diào)與發(fā)展，學(xué)習(xí)環(huán)境的重構(gòu)需要相應(yīng)的大數(shù)據(jù)支持、先進(jìn)技術(shù)的智能工具作為媒介，在多媒體環(huán)境下?tīng)I(yíng)造新型足球?qū)W習(xí)方式與教學(xué)方法，推動(dòng)智慧學(xué)習(xí)環(huán)境與精準(zhǔn)教學(xué)生態(tài)融合，構(gòu)建新型的學(xué)習(xí)環(huán)境。

3.3、拓展教師視野和素養(yǎng)

教學(xué)設(shè)計(jì)是教學(xué)的關(guān)鍵，面對(duì)日新月異的信息技術(shù)，體育教師更應(yīng)該不斷提升自身的專業(yè)素養(yǎng)與能力，充分利用好大數(shù)據(jù)帶來(lái)的便利與革新。足球教育教學(xué)與大數(shù)據(jù)相互促進(jìn)、互相融合，變更思維方式方法，設(shè)計(jì)全新的足球課堂內(nèi)容，以VR技術(shù)為契機(jī)，強(qiáng)化學(xué)生的學(xué)習(xí)氛圍，以課前—課中—課后的生態(tài)知識(shí)環(huán)節(jié)鏈為依據(jù)，構(gòu)建精準(zhǔn)、緊湊且人機(jī)結(jié)合的先進(jìn)足球教學(xué)設(shè)計(jì)。體育教師要充分利用好信息技術(shù)帶來(lái)的紅利，數(shù)據(jù)庫(kù)與相關(guān)資源的合理運(yùn)用，為學(xué)生構(gòu)建新型學(xué)習(xí)環(huán)境與個(gè)性化發(fā)展，拓寬體育教師的視野與素養(yǎng)。

3.4、自我學(xué)習(xí)的環(huán)境構(gòu)建

中學(xué)生在學(xué)習(xí)足球的過(guò)程中，要充分利用現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展帶來(lái)的便捷，學(xué)會(huì)應(yīng)用新型互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)優(yōu)化自身的學(xué)習(xí)環(huán)境，提高學(xué)習(xí)效果，提升自我學(xué)習(xí)的能動(dòng)性與主動(dòng)性，滿足日益增長(zhǎng)的教育需求。當(dāng)今教學(xué)以學(xué)生為主體，學(xué)生應(yīng)強(qiáng)化智慧學(xué)習(xí)環(huán)境系統(tǒng)的要素與要點(diǎn)。教師組建VR學(xué)習(xí)平臺(tái)并非只是實(shí)踐教學(xué)的輔助，而是鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)搭建的足球教學(xué)信息與共享平臺(tái)，對(duì)自身足球知識(shí)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化深化，形成牢固的足球技戰(zhàn)術(shù)體系。

4、結(jié)語(yǔ)

體育領(lǐng)域中VR技術(shù)確實(shí)尚未普及，但作為中學(xué)足球教學(xué)中的應(yīng)用，這是一種全新的教學(xué)方式，且隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展，教學(xué)手段將不斷深化改革，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就不僅僅知識(shí)輔助足球項(xiàng)目的教學(xué)，而也會(huì)在其他體育領(lǐng)域得到更為廣泛的結(jié)合與使用。時(shí)代的發(fā)展造就體育信息化教育不斷向前推進(jìn)，隨著互聯(lián)網(wǎng)+智慧+體育的不斷整合與深入，中學(xué)足球教學(xué)，或中學(xué)體育教學(xué)的智能化與智慧化將成為新型的教學(xué)方式方法，教師未來(lái)的足球教學(xué)環(huán)境，學(xué)生未來(lái)的學(xué)習(xí)環(huán)境也將發(fā)生重大變革與發(fā)展。需要突出中學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的主體作用，既要滿足學(xué)生不斷追求學(xué)習(xí)效果，也要加強(qiáng)引導(dǎo)學(xué)生從傳統(tǒng)學(xué)習(xí)模式的框架中蛻變，以VR為突破口，與自身學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)主體進(jìn)行生態(tài)融合，達(dá)到智慧學(xué)習(xí)的目標(biāo)，提升學(xué)習(xí)效果，達(dá)到教育教學(xué)目標(biāo)要求。