康厚良

(蘇州市職業(yè)大學 體育部, 江蘇 蘇州 215000)

習近平總書記強調,體育強國的基礎在于群眾體育,體育興則國興,體育強則國強。黨的十八大以來,全民健身受到前所未有的高度重視——全民健身上升為國家戰(zhàn)略,我國明確提出廣泛開展全民健身活動、加快推進體育強國建設的目標[1]。高校體育教學在向學生傳授體育知識、為學生樹立正確的體育鍛煉理念與實踐方面一直扮演著重要角色。但是,體育課程內容貧乏、體育場館和設施資源有限、學生技戰(zhàn)術掌握不全面、學生在鍛煉過程中存在安全隱患等問題一直阻礙著高校體育的健康發(fā)展。隨著信息技術和互聯網技術的不斷發(fā)展,體育翻轉課堂、虛擬體育課堂、體育慕課、體育微課等教學模式與手段推陳出新,在一定程度上改善了高校體育課程所面臨的問題[2],學生的學習積極性和主動性得到了一定程度的提高。但是,高校體育課程內容幾乎囊括了從競技體育到休閑、傳統(tǒng)養(yǎng)生等的所有項目類別,加之眾多體育課程對場地、器材要求比較高(例如高爾夫、壁球、網球、棒壘球、籃球、排球等)[3],使得信息技術與高校體育教學的融合難以深入[4],所涉獵的運動項目也非常局限,很難實現在眾多項目中的有效推廣。

近年來,線上教學的需求空前增長,僅2020年在線學習的學生人數就突破3億[5],在線教育得到大規(guī)模的推廣與運用,也引發(fā)了人們對信息技術時代高校體育教與學的新思考[6]。當今大學生的“宅”現象越來越嚴重[7],學生外出的時間變少,更加消減了學生運動的積極性。因此,若要實現高校體育線上課程的有效教學,除了應和線下教學一樣,完成所涵蓋體育項目的教學內容、有效監(jiān)督學生的學習情況和運動成效之外,還需要有效提高學生居家鍛煉的積極性,增強學生的身體素質。上述目標如果僅僅依托傳統(tǒng)信息技術與體育教學的融合是無法實現的。以虛擬現實、增強現實、虛擬世界、數字孿生為代表的視覺沉浸技術[8],特別是元宇宙的提出,為高校體育教學注入了新的活力。通過構建體育教學元宇宙,能夠實現體育教學和體育鍛煉在時間和空間上的完全跨越,使學生的學習自由度和鍛煉空間得到巨大提升。

1 元宇宙的概念及特征

元宇宙(Metaverse)是視覺沉浸技術發(fā)展的最新階段,其本質是一個平行于現實世界的在線數字空間,核心是由虛擬現實技術所構建的虛擬世界。視覺沉浸技術至今已經歷了四個階段的演化,第一階段為桌面式虛擬現實,以基于互聯網的三維虛擬世界Second Life為代表;第二階段為沉浸式虛擬現實,以Oculus和HTC Vive等公司的VR終端設備及其應用為代表;第三階段為擴展現實和數字孿生,以虛擬現實(VR)、增強現實(AR)、混合現實(MR)和數字孿生技術的應用為代表;第四階段為元宇宙初級階段,以VR/AR/MR、5G網絡、人工智能、區(qū)塊鏈、云計算等新興技術的融合應用為代表[9]。作為視覺沉浸技術發(fā)展的最新階段,元宇宙包括四個方面的特征:虛擬與現實的深度融合、智能數字化技術的集合、線上和線下一體化關系、加深用戶思維的表象化[10]。其中,“虛擬與現實的深度融合”要求虛擬世界既是現實世界的數字化復制品,又包含虛擬世界的自主創(chuàng)造物,可以為用戶的活動提供更大的空間自由度。

智能數字化技術的集合,表示元宇宙是一個極致開放、自由、復雜與巨大的綜合系統(tǒng)[9],它的組建依托VR/AR/MR、區(qū)塊鏈、通信技術、云計算、物聯網與人工智能等數字技術。

線上和線下一體化關系,意味著元宇宙中虛擬與現實的界限將不再清晰,用戶可以依據個性化需求在虛擬與現實世界中隨意轉換,完成學習、工作、生活等社會活動。

加深用戶思維的表象化,指的是元宇宙能夠讓用戶利用海量資源和技術工具實現“可見即可感知”“可想即可嘗試”等抽象思維表象化的過程。

綜上所述,元宇宙四方面的特征非常適用于高校的教學過程,特別是適用于項目類型眾多、場地、器材,甚至是對季節(jié)、氣候都有特殊要求的高校體育教學。依托元宇宙,體育教學可以真正擺脫教學過程在時間和空間上的限制,原來在很多高校都無法實地開設的體育項目(例如射擊、跳傘、賽車等),以及對場地要求較高(例如馬術、龍舟、帆船等)、季節(jié)性較強的體育項目(例如沖浪、高山滑雪、冰壺等),也可以輕松加入實際的體育教學中,最大限度保障了學生對于多種體育項目的體驗需求,充分發(fā)揮了學生在體育學習中的自由度,從而實現學生體育學習的全面發(fā)展。

2 元宇宙中相關技術在高校體育教學中的應用

實際上,元宇宙中包含的形象、直觀并可以交互的三維場景技術在體育教學領域中是一直存在的。早在2013年,劉衡等人就提出了構建基于虛擬現實技術的新型體育教學模式,并認為虛擬現實技術在體育教學中的應用將是體育教育界發(fā)展的一次飛躍[11]。其后,茅潔提出了基于VR、AR、MR技術融合的大學體育教學,在虛擬現實技術的基礎上,更強調用戶在虛擬環(huán)境中的沉浸性與交互性,通過虛擬現實技術“虛中有實、實中有虛、虛實結合”的特性來實現體育教學場地利用的最大化、教學內容的個性化[12],并使用Unity 3D ShaderLab技術結合智能終端設備實現了增強現實技術在游泳教學中的實踐[13];陳玲敏將體感設備應用到了羽毛球的教學過程中,并通過問卷調查等方式論證了體感設備在體育教學中能夠更好地促進學生的主動學習,調動學生學習的積極性[7];鞠明杰等人也將虛擬現實技術應用到了籃球、足球、羽毛球和網球的典型技能的教學過程中,并通過兩組對比實驗表明,學生的學習積極性、成績都有了顯著提高[14]。國外研究方面,Soltani等人將AR技術應用于體育教學中,既有利于縮小不同水平球員之間的差異,同時也能有效改善觀眾的觀看體驗[15]。Loduca提出了一種用于虛擬和增強現實運動訓練的系統(tǒng)、設備和方法,具體闡述了虛擬現實設備在實際教學中的使用方法[16]。Sawan等人闡述了增強現實,特別是混合現實在體育產業(yè)中的應用,特別是在自行車、足球、健身、板球、冬季運動等方面的初步嘗試與應用[17]。Almusawi等人通過走訪38名高校教師,對可穿戴式設備在體育教學中的應用基礎和前景進行了深入調研[18]。

雖然,目前已有的相關研究尚未達到元宇宙所描繪的那種超前絢麗的藍圖,元宇宙的發(fā)展也仍處于初級階段,并且對元宇宙在各個領域的應用也存在一定爭議。但是,元宇宙的優(yōu)勢是顯而易見的。其中,在 2022年的北京冬季奧運會上,開幕式中通過利用虛擬3D技術展現了風格化的山水圖像、實現了虛擬歌手洛天依的登臺獻唱;而在比賽期間,利用了AI手語主播來擔任冬奧會的手語翻譯,同時利用數字孿生場館模擬仿真系統(tǒng)(VVS, Venue Simulation Services)實現了觀眾的“沉浸式”觀賽[19];另外,2022年8月5日開幕的首屆上海虛擬體育公開賽(shanghai virtual sports open,簡稱svs)暨莓塔體育元宇宙,將傳統(tǒng)體育與數字生活相結合,集合了基于智能模擬設備和互聯網競賽平臺的體育項目,無論是體育愛好者還是“運動圈外人”都能通過互聯網和模擬器,突破項目特定的環(huán)境和門檻,真正實現了“無界之競”,享受“云端運動場”[20]。這些例子都說明,以元宇宙為代表的視覺沉浸技術在科技體育發(fā)展方面具有巨大潛力。因此,利用元宇宙獨有的優(yōu)勢構建符合高校體育教學需求的體育教學元宇宙具有現實可行性。

3 體育教學元宇宙的構建

目前,元宇宙已經具備了快速發(fā)展的良好基礎,元宇宙搭建所需要的通信技術、交互技術、計算能力及核心算法已初步完備。其中,5G網絡能夠有效提升數據的傳輸速率、降低延時,為元宇宙實現虛擬現實融合,搭建萬物互聯架構奠定基礎;VR/AR/MR技術為元宇宙提供多維交互體驗,為實現線上線下一體化學習提供支持;云計算和區(qū)塊鏈技術為元宇宙中海量的數據計算提供有效保障,而人工智能技術為元宇宙的核心算法提供強有力的“大腦”[21-22]。

因此,通過元宇宙與體育教學的深度融合,教師不僅能將多種虛擬仿真教學手段集合在一起,根據教學需要創(chuàng)建有效的教學場景、外部環(huán)境、虛擬對抗角色等教學資源之外,還能將體育項目的動作重難點、技戰(zhàn)術和實踐環(huán)境真實、清晰地展現在學生面前,使學生能夠零距離、多角度地進行交互式虛擬學習和實踐,最終達到不斷提高體育教學質量,激發(fā)學生學習積極性和主動性,切實增強學生體質健康的目的,由此得出體育教學元宇宙的基本結構及其具體的教學實施過程如圖1所示。

圖1 體育教學元宇宙及其教學實施過程

3.1 功能模塊的組成

從功能模塊的組成來看,體育教學元宇宙由接入設備、5G網絡、云平臺、AI數據分析和搭載深度學習的專家系統(tǒng)四個部分組成。

3.1.1 接入設備

體育教學元宇宙通過視覺、聽覺、觸覺和可以實現全身感官體驗的VR/AR/MR設備,同時搭載高擬真的交互技術及低延遲的數據傳輸技術,使用戶獲得與現實中相同的感官刺激,產生臨場的沉浸式體驗。

其中,VR(Virtual Reality,虛擬現實)技術是利用計算機生成一個完全與真實世界隔絕的純虛擬的數字世界,用戶可以通過VR設備與虛擬世界進行交互[23]。常見的VR設備包括:具有頭戴顯示和手持交互的VR眼鏡、環(huán)幕顯示、全息投影、可穿戴式設備等。

AR(Augmented Reality,增強現實)技術是將計算機生成的三維虛擬信息疊加到現實場景中,用戶可通過各種顯示設備與虛實結合的場景進行實時交互[24]。常見的AR設備包括:計算機屏幕、手機或平板等移動智能終端設備、AR眼鏡等。

MR(Mixed Reality,混合現實)技術是VR和AR技術的整合與衍生,是基于計算機技術、可視化設計以及傳感技術等為用戶打通虛擬和現實通道的新一代信息技術。通過對現實世界與虛擬物體進行二次計算,將虛擬情景與現實世界融為一體,利用計算機構造出全新的三維空間,用戶可以在混合現實創(chuàng)建的畫面中進行實時的交互[25]。常見的MR設備分為兩種,一種是更接近于AR的Microsoft HoloLens類全息式設備;另一種是更加接近VR的Samsung HMD Odyssey沉浸式設備。

當代大學生作為互聯網原住民Z世代(1995年以后出生)更習慣于線上交互,也更加關注社交、游戲、二次元、短視頻等虛擬產業(yè)的發(fā)展,能夠接受甚至主動追求虛擬消費和體驗消費(如VR游戲、虛擬偶像、虛擬文化IP等)[26]。因此,體育教學元宇宙對多種、不同類型交互設備的支持,使學生能夠更加方便、快捷地接入,實現在體育教學元宇宙中虛實相融的學習和運動體驗。

3.1.2 5G技術

在體育教學元宇宙中,教學過程中所需要的數據傳輸量是非常巨大的。其中,用戶運動跟蹤、三維模型加載與渲染、人機交互、師生在線交流與互動等對數據傳輸的實時性和有效性有著更高的要求。第五代移動通信技術(5th Generation Mobile Communication Technology,簡稱5G技術)的到來,為高效的數據傳輸提供了有力保障。

5G技術可滿足多樣化的應用場景需求,具有高速度、低功耗、低延時、泛在網等特征。利用5G技術,可以將體育教學中用到的各類體育項目孿生場景、項目技巧展示、實踐訓練等內容放到云平臺中,由云平臺完成計算任務,而學生終端只完成學生的運動跟蹤、孿生場景的顯示和通信等簡單功能,使學生能夠低成本地連接到體育教學元宇宙中。

3.1.3 云平臺

云平臺是體育教學元宇宙在云端的綜合性平臺,為用戶提供三維的孿生運動環(huán)境、以立體的方式呈現教師或教練的運動過程,并負責實時跟蹤和記錄學生和教師的運動行為、身體數據及情緒變化等。

在體育教學元宇宙中,每個用戶都有一個與之對應的數字孿生體。孿生體不僅記錄了單個用戶的學習數據,同時也記錄了他的生活、身體狀況、情感、社交、思想狀態(tài)等私有數據。這些數據的規(guī)模非常龐大,為了能夠從海量的數據中發(fā)掘有效信息,同時又保證數據的保密性、完整性和真實性,在云平臺中使用了云計算技術和區(qū)塊鏈技術。云計算強大的分布式計算能力,支持將不同復雜度的計算任務動態(tài)分配到不同地域的服務器集群中完成,實現了應用和資源的虛擬化、用戶響應的快捷化、復雜計算的分布化[27],為資源的有效共享、高效利用、全面整合、為用戶在體育教學元宇宙中實時顯示和實時響應的需求提供了強有力的保障。

區(qū)塊鏈技術的去中心化、開放性、獨立性和安全性為分布式數據的存儲、點對點的數據傳輸提供了保障。首先,區(qū)塊鏈技術采用安全性極高的非對稱加密技術,結合去中心化分布式存儲架構[28],確保了每個用戶數據的安全性、獨立性、平等性和共享性;其次,區(qū)塊鏈技術通過建立可信任網絡,使用戶數據的傳輸過程公開、透明及可追溯,保證了數據的真實性、完整性和不可篡改性[29]。最后,區(qū)塊鏈中各個數據終端上傳的數據會根據事先定義的共享邏輯及共享規(guī)則,以自動化的方式分配給所有者或研究者,在保障個人信息私密性的同時,也能實現共有信息的最大化分享。

3.1.4 AI數據分析和專家系統(tǒng)

人工智能(Artificial Intelligence, AI)技術指的是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統(tǒng)的一門新的技術科學,在圖像識別、語音識別、模式識別等領域得到了廣泛應用?；贏I的數據分析技術能夠對云平臺中的數據進行智能整理和清洗,去除其中冗余、無效的數據,降低原始數據中的噪音和干擾,為專家系統(tǒng)提供有效的數據保障。專家系統(tǒng)根據已有的高校體育教學規(guī)范、人才培養(yǎng)方案、體育課程標準和實施規(guī)范等規(guī)范性資料對教師的教學過程和學生的學習情況進行綜合評價。

為了使專家系統(tǒng)也能實現自動化學習和決策進化,在專家系統(tǒng)中加入了深度學習技術。深度學習技術能夠模仿人腦的運行機制來解釋數據,通過組合底層特征形成更加抽象的高層來表示屬性特征,并通過對數據反復迭代和提取的方式使屬性特征更加顯著。因此,搭載了深度學習技術的專家系統(tǒng)能夠更加有效地分析云平臺中的海量數據,為教師提供更加明確、細化的教學改進建議,輔助教師提高教學質量;同時,也能夠為學生提供更加有效的運動方案,幫助學生更好地學習和掌握體育項目的技術動作要領,提高學習興趣,實現體育知識的固化。教師和學生的運動方案改進后,他們新的相關數據也會上傳到云平臺,幫助專家系統(tǒng)利用深度學習技術反復迭代有效數據和提取屬性特征以實現決策的不斷改進和完善,提高專家系統(tǒng)決策的精準性和有效性,滿足不同學生的個性化學習需求和教師的特色教學要求。AI數據分析、專家系統(tǒng)與學生的學習、教師的教學是緊密聯系、相互輔助、相互促進、不斷進化的循環(huán)回路。

3.2 教學過程

從教學角色和教學任務來看,在體育教學元宇宙中,高校體育的教學過程仍分為課前、課中、課后和綜合評價四個階段。

3.2.1 課前準備

在體育教學元宇宙中,每個用戶都擁有一個唯一標識的身份ID,它對應的是每個用戶在元宇宙中的數字孿生體?；谠撋矸軮D,用戶可以在虛擬現實中獲得與現實世界中相同的身份認證、社交環(huán)境和學習平臺,達到虛擬世界與現實世界的一致性。在體育教學元宇宙中,教師在課前給學生布置的學習任務將不再是指定某一具體的體育運動項目,而是給出符合教學進度和教學要求的學習目標和實踐目的。

學生根據教師指定的任務目標,通過VR/AR/MR設備在任何時間、任何地點都可以接入體育教學元宇宙。然后,結合自身的興趣愛好、身體素質和運動能力來選擇對應的運動項目。體育教學元宇宙根據學生的選擇,將預設的運動場景、技術動作、交互節(jié)點和情境設定等資源實時加載到學生的學習環(huán)境中,為學生建立動態(tài)、理想的學習場域。同時,學生還可以根據個體的需求對學習場域中的內容進行修改和擴展。由于學生在體育教學元宇宙中的身份ID具有唯一性,因此學生的學習進度和學習效果將被實時記錄,并通過5G網絡上傳到“云平臺”。另外,學生也可以上傳現實中的運動數據到云平臺作對比,分析學習效果和實踐成效。通過學生在虛擬世界與現實世界中的隨意轉換,學生可以體驗更多的運動項目,也能學會預判一些運動項目中可能存在的危險性,提高自身學習的安全性和項目學習的效率。

教師通過VR/AR/MR設備接入體育教學元宇宙,可實時遠程指導學生的運動過程,通過搭載有效的體感設備以完整的虛擬個體實現對學生的遠程指導。借助個體的虛擬角色,無論是對教師,還是對學生都能達到“可見即可感知”的現場交互效果,增加學生學習的臨場感,幫助學生更好地內化知識。

3.2.2 課中教學

課中教學大致分為師生互動和生生互動兩種。在“師生互動”環(huán)節(jié),教師通過查閱“云平臺”中學生的課前學習情況,結合教學目標和學生的個體差異性,通過實物演示、AR演示、專業(yè)運動員虛擬演示等不同方式對學生學習過程中的重點和難點問題進行技術指導和實戰(zhàn)演練,并輔助學生在體育教學元宇宙中針對一些特別復雜、具有危險性或者是容易受傷的技術動作進行實踐,以幫助學生快速掌握技術要領,保護自身安全。

借助元宇宙所提供的體育項目孿生環(huán)境,教師可以根據學生的學習情況,通過修改虛擬環(huán)境的氣象和環(huán)境模型、體育項目模型、虛擬對抗角色模型的參數來創(chuàng)建難度更高、速度更快、協作性更強的自定義項目孿生體。例如,在羽毛球教學中,加入日照、溫度等外在環(huán)境因素,增加學生的實踐難度;在沖浪教學中,選擇不同形狀和不同規(guī)模大小的海灣,制造不同的海浪和風速,以豐富學生的實踐體驗;在籃球教學中,提高虛擬對手的整體水平,創(chuàng)設不同比賽的關鍵技術處理、變換主力陣容和戰(zhàn)術配合,增加學生自身技術的訓練難度,強化學生的團隊配合能力,最終實現“更高、更快、更強、更團結”的奧林匹克精神。

在“生生互動”環(huán)節(jié),學生可借助體育教學元宇宙向其他同學展示所擅長的運動項目,也可以與其他同學切磋運動技能、交流運動心得,同時還可以與“虛擬專業(yè)運動員”一較高下。另外,學生在虛擬運動環(huán)境中體驗不同體育項目和競技的同時,也能結合自身的興趣愛好和運動特長設置適合于自身體能鍛煉和體育知識內化的自定義虛擬環(huán)境(例如,在足球腳法練習中加入踢網球的練習,在籃球練習中加入荷球練習,在排球練習中加入和球練習等),增強體育項目學習的趣味性,強化體育項目的知識技能學習,增加體育鍛煉的自信心與自豪感,實現學生體育學習的個性化發(fā)展,激發(fā)學生自主學習的內生動力和參與體育鍛煉的熱情。

由上可知,在體育教學元宇宙中的課中教學與傳統(tǒng)的教師講授、學生實踐相結合的教學方式完全不同,教師的教學、學生的實踐不再有線上和線下的區(qū)別,體育課程的教學過程可以完全選擇在線上進行,也可以采用線上和線下相結合的方式,同時通過搭載無線接入設備和3d全息影像技術,使其也能完全滿足教師和學生線下教學的需要。老師的教學場地和學生的實踐場所將不再會受到限制,真正打破在空間上的界限,實現學生的個性化發(fā)展。

3.2.3 課后反饋

在高校體育教學過程中,體育教學元宇宙通過學生和教師使用的穿戴式設備、體感設備、手持設備或VR眼鏡等交互終端來收集學生和教師的相關數據,通過AI數據分析和專家系統(tǒng)對教師的教學效果及學生的學習成效進行精確評估與反饋。

通過終端設備采集的可供分析的數據包括:行為數據、生理數據、言語數據和學業(yè)數據。其中,行為數據指的是學生或教師在體育教學元宇宙中完成運動項目實踐而產生的身體動作、學生與教師的交互動作等行為過程中所產生的數據。通過分析行為數據,專家系統(tǒng)可以更加準確地了解學生的運動習慣、運動偏好及教師對學生的指導頻率和知識重難點,使專家系統(tǒng)能夠給予學生和教師更加具有針對性的反饋意見。

生理數據指的是學生或教師在運動過程中產生的呼吸、心跳、血壓等基礎生理數據。通過分析生理數據可以更好地了解學生的身體素質狀況、可承受的運動強度和可參與的運動項目等。專家系統(tǒng)通過分析學生的生理數據,在運動初期給予學生一些可選的參考項目、運動建議和運動處方,有效避免學生在運動過程中發(fā)生危險或受傷的風險。并且,結合真實仿真環(huán)境和體感設備的體驗,也可以讓學生能夠真切地認識到運動中存在的風險,如果不引起重視可能給自身帶來危險和損傷。

言語數據指的是在體育教學過程中教師授課、師生互動、生生交流與實踐過程中產生的語音數據。對于教師而言,通過分析言語數據,專家系統(tǒng)能夠根據教師一節(jié)課或一段時間內課堂上的教學言語、對學生的指導言語給予教師后續(xù)教學的改進意見,提高教師的教學質量;而對于學生而言,專家系統(tǒng)根據學生間的交流信息、向教師的提問信息等發(fā)掘學生的學習優(yōu)勢、面臨的困境和發(fā)展的潛力,給予學生掌握技術動作重難點、技戰(zhàn)術的實踐建議,幫助學生更好地提高理論知識與實踐能力,激發(fā)學生的學習主動性和積極性。

學業(yè)數據指的是學生學習過程中既定考核、階段性考核、最終考核和日常鍛煉等多方面的考核數據。通過學業(yè)數據的分析,專家系統(tǒng)能夠有效分析整個班級學生的整體學習情況,并結合教師的教學過程數據對學生的學習成效和教師的教學質量進行綜合評估,幫助教師精準、有效、目標明確地進行教學改進,也方便管理部門對上課教師的教學情況進行監(jiān)管。

不難看出,此時的“反饋”已不僅僅是對學生某一節(jié)課的學習成效的反饋,它也包括學生在一段時間內的體育運動成效、對多種運動項目的偏好和運動習慣的反饋。這些反饋信息可能是實時數據,也可能是一段時間內的統(tǒng)計匯總數據,突破了傳統(tǒng)體育教學在時間上的限制,使學生體育學習和體育鍛煉的時間自由度達到最大化。

3.2.4 綜合評價

在體育教學元宇宙中,高校體育教學的評價不再局限于學生期末體育課程的考核結果,而是應將學生的行為習慣培養(yǎng)、興趣愛好形成、體育項目技戰(zhàn)術知識的儲備和內化、體育項目的學習與創(chuàng)新、終身體育意識的養(yǎng)成等全過程、多維、高效的反饋作為學生最終的綜合評價,將體育教學評價從傳統(tǒng)的結果考核轉變?yōu)檫^程控制與監(jiān)管考核。

首先,靈活的接入方式使學生可以隨時隨地學習和實踐,有助于調動學生的學習自主性、主動性和積極性;同時,教師可以根據學生的運動能力進展、運動學習軌跡、個人體育知識結構、體育素養(yǎng)水平等分析學生的運動習慣及興趣愛好,為體育課程評價提供客觀的數據支持,使學生的成績有據可依;其次,基于區(qū)塊鏈的數據存儲與管理保證了學生技戰(zhàn)術訓練數據的真實性、完整性和不可篡改性,有助于學生訓練成效的分析及關鍵動作的反復練習,加深學生對技術動作和技戰(zhàn)術的理解,提高肌肉記憶水平,強化運動訓練效果;同時,教師也可以更加方便地查詢學生的學習內容、時長和學習效果,并及時給予學生必要的指導,幫助學生加深知識的積累及固化,有效引導學生學習與運動習慣的養(yǎng)成;最后,體育教學元宇宙提供的可擴展性虛擬運動場景為培養(yǎng)學生的學習興趣提供了有力的技術保障,學生可以根據自身優(yōu)勢和學習習慣調整運動項目或場景參數,創(chuàng)造更適合于自身體質強化、有助于形成終身鍛煉意識的運動場景,實現體育知識的內化與創(chuàng)新,幫助學生養(yǎng)成良好的體育鍛煉習慣。

3.3 存在的問題

體育教學元宇宙的構建能夠為現代高校體育教學帶來全新的教育與學習體驗,其優(yōu)勢不可否認,但是要將元宇宙切實融入高校體育教學中,仍然面臨許多難題和障礙。

3.3.1 硬件設備昂貴,應用領域有限

目前,可用于接入元宇宙、能夠為用戶提供較好沉浸效果的終端設備價格普遍偏高。主流的VR一體機售價一般在2 000元以上,需要電腦或手機輔助才可以使用的VR眼鏡的售價也接近1 000元。而能夠提供更好的虛實融合效果的微軟HoloLens2 MR眼鏡的售價更達到了28 000元。與此同時,受到硬件接口、內部結構及通信方式的影響,很多硬件設備僅支持同品牌的APP或只能與同品牌的其他硬件設備連接,使得終端設備的應用領域和使用范圍受到較大限制。

3.3.2 教學資源有限

體育教學元宇宙對教學內容和所使用的虛擬教學資源都有較高要求,教學內容不同于娛樂項目,它需要對運動項目中的大量細節(jié)動作進行精確描述與展示,使得相關虛擬教學資源的制作成本高、難度大。同時,還需要技術人員和授課教師根據具體的教學目標、教學內容來設計、編寫大量的素材和多媒體資料以配合教學內容在元宇宙的虛擬運動環(huán)境中完美展現。但是,目前開發(fā)并已經投入實際體育教學過程中的相關虛擬資源僅包含一些簡單的運動項目(例如游泳、羽毛球、高爾夫、體測項目等)。因此,要真正實現元宇宙與高校體育教學的完全融合,除了需要在教學軟硬件資源、教學素材積累等方面繼續(xù)加強外,也需要不同高校之間的緊密聯系與密切合作,實現資源共享、優(yōu)勢共通。

3.3.3 適用于體育教學元宇宙的教學策略仍處于探索階段

目前,已有很多教師和研究者開始嘗試將VR技術、AR技術和體感設備應用到實際的體育教學中,但是所涉及的體育項目和應用范圍仍然非常極限。與目前快速發(fā)展的視覺沉浸技術相比,體育教學與視覺沉浸技術的融合仍然不夠深入,實際應用的教學策略和教學方法也僅限于特定的體育項目。因此,加強教育部門、政府職能部門和元宇宙科技公司的密切溝通和深度合作,構建功能完備的體育教學元宇宙,發(fā)掘適用于體育教學元宇宙的教學策略和實施辦法,仍然需要更多的一線教師、專家、學者加入其中共同完成。

4 結語

體育教學元宇宙的構建是一個系統(tǒng)性的工作,技術的發(fā)展、師生需求的變化、學習資源的供給、教與學目標的變化都預示著元宇宙與高校體育教學的深度融合是一個不斷改進、不斷完善、不斷優(yōu)化的過程。2022年北京冬季奧運會向全世界呈現了一場別開生面的“科技冬奧”的盛會,也開啟了元宇宙背景下體育發(fā)展的新篇章。未來,隨著元宇宙軟硬件條件的不斷加強,高校教師與研究者對元宇宙下體育教學模式和教學策略的不斷探究、應用與推廣,元宇宙也將不斷為高校體育教學、體育鍛煉和人的全面發(fā)展注入新的活力。