虚拟现实技术在运动人体科学实验教学中的应用研究

    杨力源

    摘 要：随着社会信息化发展的日新月异，虚拟现实（virtual reality）技术对全社会各个层面的发展产生了巨大的推动作用，更是现代教育技术发展的重要方向。运动人体科学实验教学在传统的教学模式中存在空间和仪器设备等问题限制，通过引入虚拟现实技术能够有效改善教学环境，提高学生学习兴趣，对实现实践教学目的具有极高的潜在应用价值。本文主要从虚拟现实技术实用性出发，对其应用于运动人体科学实验教学的作用进行研究。

    关键词：虚拟现实技术; 运动人体科学; 实验教学

    中图分类号：G804.2 ? ? ? ? ? 文献标识码：A ? ? ? ?文章编号：1006-3315（2019）02-154-001

    一、运动人体科学实验室实验教学

    运动人体科学作为体育院系的运动实践及教学技能的理论基础，对于体育专业学生人才培养起着重要的奠基作用。体育院系的运动人体科学实验室根据体育教育专业的本科人才培养方案，基本都以运动解剖学及运动生理学两门课程的实验为主要内容。在体育院系中，实验室从场地及经费角度出发，都基本难以完全满足真尸骨骼、真尸标本等实验教具的存放要求，无法与医护学院等医学相关专业实验条件进行比较。运动生理学实验内容为感官功能、动物实验等，需要辅以多种仪器设备及动物来辅助实验教学，让学生通过对自我及动物的生理功能测试，构建人体生理机能的认知。这些实验多以单个生理机能的实验独立开展，对于人体各大系统的运转不足以全面系统的展开。传统的实验教学已无法满足学生日益增长的对知识学思辨的需求。在高速发展的信息化时代，必须借助具有时代特色的高新科学手段。

    二、虚拟现实技术在运动人体科学的实用性

    1.虚拟现实技术的发展

    随着多媒体技术、计算机网络技术和虚拟现实技术的发展，美国William Wulf教授于1989年提出虚拟实验室概念。我国也提出研究开发数字化实验和虚拟实验系统的规划。虚拟实验系统的规划。多所大学的实验室建设规划都将在实验教学中融入虚拟现实技术，搭建虚拟实验平台纳入重点规划项目。已建立的生理学等学科的虚拟实验室均显示出了良好的教学效果，有效的提高了实验教学质量。

    2.虚拟现实技术对实验教学的支撑作用

    运动人体科学实验教学中运用虚拟现实技术，能够有效的改善实验教学环境，减少仪器设备成本，降低实验室空间需求;充分发挥虚拟现实技术的仿真性、创造性等特点，将实际中具有时间性、可变性、抽象性且用别的方法很难或无法观察和实验验证的内容展现出来，并能实现一些传统方法不可实现的实验，从而丰富实验教学内容，提高学习兴趣。

    3.虚拟现实技术的应用前景

    科技的发展，涌现出一批高新技术。如何将这些高新科技迅速融入大众生活及学习中是关键问题。虚拟现实技术作为新时代新科技的代表，目前并未与社会需求形成良好的对接，在运动人体科学实验教学方面应用也还比较稀缺。但其对于运动人体科学实验教学的作用却是毋庸置疑的，所以如何能够有效的在高校的实验教学中融入虚拟现实技术，有助于现代教学手段的更新迭代，是实验教学改革的重要方向。

    三、虚拟现实技术的应用

    1.虚拟现实技术的发展与运动人体科学实验教学过程具有极高的契合度

    对于体育院系通过体考上来的学生，他们更倾向于形象思维。在大一阶段开展的运动解剖学及运动生理学，教师通过课堂上采用多媒体手段进行图片、视频的展示和理论教学。

    学生在大量的理论知识灌输下，容易产生倦怠，仅仅依赖于机械性的记忆，无法有效性完成教学目标。实验课上辅以标本、仪器等进行实验教学，内容较为固定，解剖标本对于非医学专业学生来说容易令其产生畏惧心理，生理技能实验又难以全面展示各系统完整技能，因此大部分学生会感到抽象、枯燥和不容易理解而失去学习的兴趣和热情。虚拟现实技术提供的教学环境不论从理论，还是实验，通常不受实践和空间的约束，并与现实相当接近，不易失真，易于学生理解和操作。学生能够身临其境的感受及操作，成为虚拟学习环境的参与者与主导者，充分调动体育专业学生的主观能动性，更加容易激发其学习兴趣，并有助于对内容的理解。

    2.运动人体科学实验教学运用虚拟现实技术，是实验教学改革的重要发展方向，有效的提高教学效果及培养学生创造创新能力

    实验教学改革是本科教学改革的重要环节，在实验教学中运用虚拟现实技术是改革的重要发展方向，也是时代发展的必然要求。虚拟现实技术投入到运动人体科学实验教学中，可以通过其虚拟的影像特点，进行多元化的整合模拟，充分利用多媒体技术，大量应用实验照片、视频、音频素材，并配合逼真的动画，为学生构造了一个仿真的实验环境，可达到清晰、美观的视觉效果，拓宽学生的认知维度，使学生能够立体化的纵观人体从新生儿到中老年的解剖学变化过程。虚拟现实技术还能够将人体血液循环系统在学生面前进行三维立体展示，让学生能够对于其整个循环过程所经历的各个环节进行重复观看，有助于理解掌握整个血液循环系统的重难点，提高教师教学效果。学生能够通过虚拟现实技术对于已学知识进行开放性实验验证，提高自主创造创新能力，培养思辨能力。

    3.虚拟现实技术的局限性

    虚拟现实技术在实验教学中还有许多问题亟待解决，如单纯依赖电脑，无法有效性的进行实际操作，忽略实验环节的细微问题等。运动人体科学实验教學基于已有的虚拟仿真试验项目研究，作为虚拟现实技术应用的重要提供方，通过将实验内容更大范围的推广与应用，能够促进虚拟现实技术相关产业的发展。

    四、结语

    虚拟现实技术融入到实验教学中，能够起到良好的促进作用，是实验教学改革的重要方向。但在充分发挥虚拟现实技术，提高学生多维度理解记忆的同时，应结合传统实验教学，保留学生实际操作能力的培养，共同磨合协作，以达到最佳的教学效果。

    参考文献：

    [1]史志国，田秋艳，艾婷.基于虚拟现实技术的教学应用研究[J]现代教育科学，2008（S1）

    [2]罗晓燕，谢海春.基于MOOC和VR技术制药工程专业实习教学新模式[J]药学教育.2017（03）

    [3]张佳，黎敏谦，李振杰，李伟.VR技术在实战化教学中的应用研究[J]电脑知识与技术.2016（12）