劉成永（浙江商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 浙江 杭州 310053）

引言

隨著人類文明的進(jìn)步、科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人類對健康的認(rèn)識和評價，從醫(yī)學(xué)和生物學(xué)的范疇，逐漸延伸到心理和社會的領(lǐng)域，“健康”在人們生活中的地位越來越重要。而健康管理作為一個全面、系統(tǒng)的管理健康的體系，已在發(fā)達(dá)國家取得了良好的實踐效果，并受到眾多國家政府部門和機(jī)構(gòu)的關(guān)注和研究。我國政府亦逐步認(rèn)識到健康管理的重要性，并隨著國家醫(yī)療信息化的快速發(fā)展，健康管理得到了極大普及，高等院校的學(xué)生健康管理也得到長足的發(fā)展，但是建立電子化的健康檔案，并據(jù)此進(jìn)行健康管理并沒有得到很好的普及，尤其是將虛擬現(xiàn)實技術(shù)（AR&VR）應(yīng)用于此更是鮮有報道。AR&VR 也稱虛擬環(huán)境，是利用計算機(jī)模擬產(chǎn)生一個三維空間的虛擬逼真的場景，為體驗者提供視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓其感覺仿佛身臨其境，不僅可以實時且無限制地觀察三維空間內(nèi)的物體，還可以與之交互。當(dāng)前，國內(nèi)外關(guān)于AR&VR 技術(shù)在體育教學(xué)和運(yùn)動訓(xùn)練中的應(yīng)用并不少見。德國從21 世紀(jì)初期，便開始借助電子計算機(jī)來實施授課，依靠動畫技術(shù)引入情境資源，讓學(xué)生在體驗的過程中學(xué)習(xí)體育知識；美國在2012 年開發(fā)出用于足球教學(xué)的智能化教學(xué)軟件“Footballstu”，其中加入了AR 模擬系統(tǒng)，以此來對學(xué)生的體育活動能力與足球技巧展開訓(xùn)練。劉傳鑫通過VR模擬訓(xùn)練手段發(fā)現(xiàn)相對于常規(guī)訓(xùn)練，其更利于大學(xué)生系統(tǒng)參訓(xùn)提升綜合平衡能力。王海則在研究中討論了VR 技術(shù)創(chuàng)新體育教學(xué)模式的可行性，借由VR 技術(shù)，導(dǎo)入學(xué)生能力訓(xùn)練、體能素質(zhì)檢測等學(xué)習(xí)活動；姜瑞婷的研究將VR 技術(shù)應(yīng)用到了學(xué)生素質(zhì)評價、實訓(xùn)引導(dǎo)等活動當(dāng)中，形成了具有交互價值的學(xué)生教育體系；楊揚(yáng)、王子涵則討論了信息化傳輸視角下的依靠VR 技術(shù)投放教學(xué)資源的具體方法。

綜上所述，國內(nèi)外很多研究多是從如何在體育教學(xué)中應(yīng)用AR&VR 技術(shù)這一角度展開，忽視其在高校體質(zhì)健康管理系統(tǒng)中的作用，體質(zhì)健康是大學(xué)生全面發(fā)展的重要組成部分，傳統(tǒng)的體質(zhì)健康管理方式已經(jīng)不能滿足學(xué)生的需求，而VR&AR技術(shù)的迅猛發(fā)展，則為高校體質(zhì)健康管理帶來了新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。因此，本文旨在研究如何利用VR&AR 技術(shù)進(jìn)行高校體質(zhì)健康系統(tǒng)功能融合與質(zhì)量提升，從而提高高校體質(zhì)健康系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量和效果，為將來更好地服務(wù)于校內(nèi)師生體質(zhì)健康工作，及對外提供體質(zhì)健康監(jiān)測、診斷和運(yùn)動處方等服務(wù)，奠定了良好的物質(zhì)與技術(shù)基礎(chǔ)。

1、高校學(xué)生體質(zhì)健康系統(tǒng)的現(xiàn)狀

1.1、高校體質(zhì)健康教育的現(xiàn)實狀況：基礎(chǔ)性保障不足，評價跟蹤不完善

（1）基礎(chǔ)性保障不足。

一些高校在體質(zhì)健康教育方面缺乏必要的基礎(chǔ)性保障，例如場地設(shè)施不足、師資力量匱乏、教學(xué)資源緊缺等，影響了體育教學(xué)和健康促進(jìn)活動的質(zhì)量和深度。

（2）針對性教育效果不明顯。

目前體質(zhì)健康教育針對不同群體、不同需求的個性化教育效果不夠明顯，很多教育活動還停留在普遍性的宣傳和普及知識的層面，缺乏針對性、個性化的健康教育服務(wù)。

（3）評價機(jī)制不完善。

目前對于體質(zhì)健康教育的評價機(jī)制相對滯后，缺乏科學(xué)、合理的評價標(biāo)準(zhǔn)和方法，無法客觀評估學(xué)生身心健康狀況和教育效果，也難以對教育工作者進(jìn)行有效的評價和激勵。

（4）缺乏長期跟蹤機(jī)制。

對學(xué)生身心健康問題的長期跟蹤和干預(yù)機(jī)制不夠健全，缺乏系統(tǒng)的健康檔案和個性化的跟蹤服務(wù)，無法及時發(fā)現(xiàn)和應(yīng)對潛在的健康問題。

1.2、高校體質(zhì)健康系統(tǒng)存在的問題：數(shù)據(jù)采集局限性，分析反饋不到位

（1）測試內(nèi)容缺乏全面性。

大多數(shù)高校的體質(zhì)健康測試只涉及身體形態(tài)、身體素質(zhì)等方面，而對于體成分、營養(yǎng)狀況、心理狀態(tài)、生活習(xí)慣等方面的關(guān)注較少，導(dǎo)致無法全面反映學(xué)生的健康狀況，也難以提出針對性的改善建議。

（2）測試方法缺乏科學(xué)性。

一些高校在測試過程中采用傳統(tǒng)的手動測試方法，缺乏嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)依據(jù)，增加了測試的誤差率，同時學(xué)生的姿勢、動作等細(xì)節(jié)往往被忽視，這也影響了測試結(jié)果的可靠性，加上測試人員的專業(yè)水平參差不齊，也影響了測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。

（3）測試軟件缺乏智能化。

大多數(shù)高校的體質(zhì)健康測試軟件功能較為單一，只能進(jìn)行簡單的數(shù)據(jù)錄入和報表生成，缺乏對個體差異和動態(tài)變化的深入分析，無法根據(jù)學(xué)生的具體情況提供個性化的訓(xùn)練建議和健康指導(dǎo)。

（4）測試設(shè)備缺乏自動化。

一些高校體測設(shè)備陳舊、自動化程度較低，仍然采用手動操作或半自動化的測試設(shè)備進(jìn)行測試，這不僅增加了測試的時間和人力成本，也影響了測試的效率和準(zhǔn)確性。

2、VR&AR 技術(shù)在運(yùn)動訓(xùn)練及康復(fù)中的應(yīng)用場景

2.1、VR&AR 技術(shù)在運(yùn)動訓(xùn)練中的應(yīng)用場景

（1）運(yùn)動技能訓(xùn)練。

VR 和AR 技術(shù)可以用來模擬各種運(yùn)動技能的訓(xùn)練場景，如足球運(yùn)動員通過虛擬現(xiàn)實體驗射門、傳球等動作，籃球運(yùn)動員通過增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)進(jìn)行投籃動作的輔助訓(xùn)練，提高技術(shù)動作的準(zhǔn)確性。

（2）運(yùn)動技能評估。

運(yùn)動員可以在虛擬現(xiàn)實中重復(fù)模擬特定的動作，系統(tǒng)可以即時捕捉、分析和評估運(yùn)動員的姿勢、動作準(zhǔn)確性和效率等指標(biāo)，提供針對性的反饋和改進(jìn)建議。

（3）運(yùn)動生物力學(xué)評估。

VR 技術(shù)可以模擬運(yùn)動員的生物力學(xué)狀態(tài)，通過運(yùn)動捕捉系統(tǒng)獲取運(yùn)動員的關(guān)節(jié)角度、力量輸出等數(shù)據(jù)，幫助運(yùn)動員和教練員了解運(yùn)動機(jī)能，并進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化訓(xùn)練。

總之，VR&AR 技術(shù)在運(yùn)動訓(xùn)練和評估中的應(yīng)用場景非常豐富，可以在多方面提升訓(xùn)練效果、改進(jìn)運(yùn)動技能、戰(zhàn)術(shù)和整體表現(xiàn)，提高運(yùn)動員技能水平，全方位推動體育運(yùn)動訓(xùn)練的發(fā)展。

2.2、VR&AR 技術(shù)在身體康復(fù)中的應(yīng)用場景

（1）運(yùn)動模擬和功能恢復(fù)。

VR 技術(shù)可以模擬各種康復(fù)運(yùn)動和動作，幫助學(xué)生在虛擬環(huán)境中進(jìn)行模擬訓(xùn)練，對身體功能進(jìn)行恢復(fù)。學(xué)生可以在虛擬環(huán)境中進(jìn)行功能性訓(xùn)練，如平衡、協(xié)調(diào)和肌肉力量訓(xùn)練，從而促進(jìn)康復(fù)效果。

（2）疼痛管理和情緒調(diào)節(jié)。

通過VR 技術(shù)，學(xué)生可以被帶入美麗和放松的虛擬環(huán)境，從而緩解疼痛感受和焦慮情緒，使康復(fù)過程更加愉悅、有效。

（3）功能評估和數(shù)據(jù)監(jiān)測。

利用AR 技術(shù)，在進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練時可以實時監(jiān)測學(xué)生的運(yùn)動數(shù)據(jù)，對姿勢、動作和肌肉活動狀態(tài)進(jìn)行精準(zhǔn)評估，從而調(diào)整康復(fù)訓(xùn)練計劃，確保訓(xùn)練效果最大化。

（4）虛擬現(xiàn)實鏡像療法。

通過VR 技術(shù)，學(xué)生可以觀看自己在虛擬環(huán)境中進(jìn)行正常運(yùn)動，從而激發(fā)對康復(fù)的積極性和信心，促進(jìn)康復(fù)過程中失去信心的同學(xué)重建自信。

（5）個性化康復(fù)方案。

VR 技術(shù)可以根據(jù)個體的情況和需求，定制個性化的康復(fù)訓(xùn)練方案，針對性進(jìn)行交互式訓(xùn)練，提高康復(fù)效果。

盡管VR 和AR 技術(shù)在身體康復(fù)中的應(yīng)用效果明顯，并且在功能恢復(fù)、疼痛管理和心理調(diào)節(jié)等方面有著獨特優(yōu)勢，但也面臨一些挑戰(zhàn)，其中資金是其中之一。在推廣和應(yīng)用這些技術(shù)時，學(xué)校需要投入大量的資金用于購買相應(yīng)的設(shè)備、進(jìn)行培訓(xùn)以及進(jìn)行系統(tǒng)的維護(hù)和更新。

3、基于VR&AR 技術(shù)的高校體質(zhì)健康系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計和實現(xiàn)方式

3.1、身體健康監(jiān)測診斷模塊

這一模塊可以整合各種生物感知技術(shù)，如通過智能穿戴設(shè)備（如智能手環(huán)、智能手表）或智能手機(jī)傳感器實時采集生理數(shù)據(jù)，并與系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)互聯(lián)，用于監(jiān)測學(xué)生的生理數(shù)據(jù)，如心率、步數(shù)、睡眠質(zhì)量等，為后續(xù)的康復(fù)和訓(xùn)練提供數(shù)據(jù)支持。

3.2、虛擬現(xiàn)實康復(fù)訓(xùn)練模塊

該模塊提供基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的身體康復(fù)訓(xùn)練方案，包括針對不同康復(fù)目標(biāo)和需要的個性化訓(xùn)練模擬。該模塊可以通過頭戴式顯示設(shè)備向?qū)W生提供各種訓(xùn)練場景并實時監(jiān)控其康復(fù)情況，如利用VR 頭戴設(shè)備和手柄進(jìn)行模擬訓(xùn)練，通過頭戴設(shè)備的頭部追蹤和手柄的位置追蹤實現(xiàn)學(xué)生在虛擬環(huán)境中的互動。

3.3、增強(qiáng)現(xiàn)實健身指導(dǎo)模塊

這一模塊可以為學(xué)生提供增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)下的健身指導(dǎo)，例如通過手機(jī)AR 應(yīng)用或AR 眼鏡，為學(xué)生展示正確的健身動作姿勢，并實時糾正他們的動作，通過攝像頭捕捉用戶的動作并進(jìn)行實時分析，根據(jù)運(yùn)動姿勢提供反饋建議，幫助他們更科學(xué)地進(jìn)行健身活動。例如，通過虛擬現(xiàn)實跑步機(jī)、虛擬現(xiàn)實自行車、虛擬現(xiàn)實動感單車、虛擬現(xiàn)實游泳池、虛擬現(xiàn)實籃球訓(xùn)練器、虛擬現(xiàn)實健身操教練，實時捕捉學(xué)生的身體動作，將其映射到虛擬環(huán)境中，不僅增加了運(yùn)動的趣味性，還可以模擬各種實際運(yùn)動場景，有效提升了學(xué)生的體能和心肺功能。

3.4、數(shù)據(jù)分析與個性化模塊

基于學(xué)生的個性化健康數(shù)據(jù)和訓(xùn)練反饋，這一模塊可以利用大數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)算法，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為學(xué)生提供個性化的康復(fù)訓(xùn)練方案和健身建議。例如，通過多功能智能體測儀，學(xué)生可以完成身高、體重、體脂率、心率等多項身體指標(biāo)的測試，自動上傳至系統(tǒng)生成詳細(xì)的健康報告，并為其推薦合適的鍛煉項目和飲食建議。

3.5、虛擬體育運(yùn)動競技模塊

此模塊可提供學(xué)生參與虛擬體育運(yùn)動競技的機(jī)會，例如體育比賽的虛擬模擬、多人在線競技等，可以通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)營造更真實的運(yùn)動感受，激發(fā)學(xué)生的運(yùn)動興趣。

3.6、學(xué)生體質(zhì)健康管理平臺

該平臺用于整合學(xué)生健康數(shù)據(jù)、康復(fù)訓(xùn)練進(jìn)展及健身活動記錄，為校醫(yī)院、教練和學(xué)生提供身體健康管理和監(jiān)護(hù)服務(wù)，支持醫(yī)療資源優(yōu)化分配。

4、高校學(xué)生體質(zhì)健康系統(tǒng)功能融合與質(zhì)量提升的方法與途徑

4.1、功能融合的方法與途徑

（1）數(shù)據(jù)互聯(lián)與共享。

通過建立數(shù)據(jù)互聯(lián)和共享機(jī)制，不同模塊之間可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和共享，提高系統(tǒng)的整合性和功能性。例如，將身體健康監(jiān)測模塊中收集到的生理數(shù)據(jù)與虛擬現(xiàn)實康復(fù)訓(xùn)練模塊進(jìn)行共享，為康復(fù)訓(xùn)練提供個性化的數(shù)據(jù)支持。

（2）接口設(shè)計與交互優(yōu)化。

優(yōu)化系統(tǒng)的用戶界面和交互設(shè)計，提升用戶體驗和使用便捷性。在不同功能模塊之間實現(xiàn)一致的界面風(fēng)格和操作邏輯，減少用戶的學(xué)習(xí)成本和操作困難，提高整體系統(tǒng)的易用性。

（3）融合技術(shù)互操作性。

確保VR 和AR 技術(shù)之間的互操作性，使不同的技術(shù)可以相互配合和協(xié)同工作。例如，將虛擬現(xiàn)實康復(fù)訓(xùn)練模塊中的虛擬環(huán)境與增強(qiáng)現(xiàn)實健身指導(dǎo)模塊中的真實環(huán)境相結(jié)合，實現(xiàn)更具吸引力和互動性的訓(xùn)練體驗。

（4）數(shù)據(jù)分析與個性化推薦。

利用大數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)算法，實現(xiàn)系統(tǒng)對用戶數(shù)據(jù)的深入分析和個性化推薦。根據(jù)學(xué)生的個人特點和康復(fù)需求，為其提供定制的虛擬現(xiàn)實康復(fù)訓(xùn)練方案和增強(qiáng)現(xiàn)實健身指導(dǎo)建議。

（5）多模態(tài)融合。

結(jié)合不同的傳感器和交互設(shè)備，實現(xiàn)多模態(tài)的用戶交互體驗。例如，結(jié)合手勢識別技術(shù)、語音識別技術(shù)和頭部追蹤技術(shù)，使學(xué)生可以通過手勢、語音和頭部動作來與系統(tǒng)進(jìn)行交互，提升交互的自然性和靈活性。

（6）用戶反饋與持續(xù)改進(jìn)。

設(shè)立用戶反饋機(jī)制，收集學(xué)生的意見和建議，并持續(xù)改進(jìn)系統(tǒng)的功能和服務(wù)。通過學(xué)生反饋，不斷優(yōu)化系統(tǒng)的各個功能模塊，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可用性和用戶滿意度。

通過以上方法和途徑，可以實現(xiàn)基于VR&AR 技術(shù)的高校體質(zhì)健康系統(tǒng)功能融合，提升系統(tǒng)的綜合效益和用戶體驗，為學(xué)生提供更全面、個性化的體質(zhì)健康管理服務(wù)。

4.2、質(zhì)量提升的途徑

（1）數(shù)據(jù)安全與隱私保護(hù)。

確保系統(tǒng)中涉及的學(xué)生健康數(shù)據(jù)的安全性和隱私保護(hù)，采用加密傳輸、權(quán)限管理和數(shù)據(jù)匿名化等技術(shù)手段，保障數(shù)據(jù)不被泄露和濫用。

（2）精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集與分析。

利用VR&AR 技術(shù)提供的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)采集功能，對學(xué)生的健康數(shù)據(jù)進(jìn)行實時監(jiān)測和分析，例如心率、步數(shù)、睡眠質(zhì)量等，從而為個性化康復(fù)訓(xùn)練和健身指導(dǎo)提供更準(zhǔn)確的支持。

（3）用戶體驗優(yōu)化。

優(yōu)化系統(tǒng)界面設(shè)計和交互操作，確保系統(tǒng)的易用性和友好性。通過調(diào)研和反饋收集，不斷改進(jìn)系統(tǒng)的界面布局、交互方式和操作流程，增強(qiáng)用戶體驗。

（4）個性化服務(wù)與定制化方案。

基于大數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)算法，提供個性化的康復(fù)訓(xùn)練方案和健身指導(dǎo)。根據(jù)學(xué)生的健康數(shù)據(jù)和個人偏好，定制健康管理方案。

（5）用戶培訓(xùn)與支持。

為系統(tǒng)的用戶提供必要的培訓(xùn)和支持，確保他們能夠充分利用系統(tǒng)提供的功能，根據(jù)實際需求提供相應(yīng)的培訓(xùn)課程和支持服務(wù)。

（6）有效的技術(shù)支持與維護(hù)。

建立完善的技術(shù)支持體系，及時響應(yīng)用戶問題和需求，保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，提供7×24h 的技術(shù)支持服務(wù)。

通過上述方法和途徑，可以有效提升基于VR&AR 技術(shù)的高校體質(zhì)健康系統(tǒng)的質(zhì)量，保障系統(tǒng)的可靠性、安全性和用戶滿意度，為學(xué)生提供更好的體質(zhì)健康管理服務(wù)。

5、結(jié)語

本文研究了基于VR&AR 技術(shù)的高校體質(zhì)健康系統(tǒng)功能融合與質(zhì)量提升的問題。通過整合VR&AR 技術(shù)的應(yīng)用，提供了身體健康監(jiān)測診斷、虛擬現(xiàn)實康復(fù)訓(xùn)練、增強(qiáng)現(xiàn)實健身指導(dǎo)等功能模塊，并通過數(shù)據(jù)分析與個性化推薦、用戶反饋與持續(xù)改進(jìn)等研究方法實現(xiàn)了功能融合與質(zhì)量提升。該研究結(jié)果對于進(jìn)一步推進(jìn)高校體質(zhì)健康管理的現(xiàn)代化發(fā)展具有重要意義。