李客容

計(jì)算機(jī)信息技術(shù)與體育教學(xué)的資源整合

李客容

（西安體育學(xué)院,陜西西安,710068）

本文主要闡述了計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在籃球教學(xué)、訓(xùn)練中應(yīng)用與設(shè)計(jì)，使用三維動(dòng)畫模型模擬籃球教學(xué)活動(dòng)中的各類動(dòng)作技術(shù)和戰(zhàn)術(shù)配合，從而提高體育教學(xué)的課堂效果。

計(jì)算機(jī)信息技術(shù)；仿真技術(shù)；籃球教學(xué)

0 引言

課程整合是改革技術(shù)教育教學(xué)模式、教學(xué)方式與手段的重要途徑，計(jì)算機(jī)信息技術(shù)與體育教學(xué)的整合實(shí)際上則是對(duì)教學(xué)要素與教學(xué)資源進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，計(jì)算機(jī)信息技術(shù)是體育教學(xué)中一個(gè)必不可少的重要組成部分。因而，本文主要針對(duì)現(xiàn)有的先進(jìn)的計(jì)算機(jī)信息技術(shù)如何在體育教學(xué)中最大程度地應(yīng)用進(jìn)行探究，從而解決傳統(tǒng)教學(xué)僅通過教師的講解讓學(xué)生獲取知識(shí)的單一手段。

1 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)基本理論及其在教學(xué)中的應(yīng)用

所謂計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)實(shí)際上就是建立仿真模型與進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)的技術(shù)。仿真是對(duì)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的某一層次抽象屬性的模仿，人們?yōu)榱双@取所需的各類信息，利用這樣的模型進(jìn)行試驗(yàn)，解決人們對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的某一層次的問題。計(jì)算機(jī)仿真是一個(gè)相對(duì)概念，在教育領(lǐng)域具有其他媒體不可比擬的“真實(shí)性”優(yōu)勢(shì)，仿真技術(shù)具有安全、高效、受外界條件約束較少、可靈活改動(dòng)時(shí)間比例尺等優(yōu)點(diǎn)。仿真最本質(zhì)的特征是使用者對(duì)虛擬場(chǎng)景的沉浸，逼真體驗(yàn)的技術(shù)與方法能夠?yàn)轶w育教學(xué)帶來意想不到的效果。

2 計(jì)算機(jī)仿真的三要素及基本步驟

1984年，Oren——給出了仿真的基本概念框架“建模－實(shí)驗(yàn)－分析”。計(jì)算機(jī)仿真是通過建立研究系統(tǒng)的模型，結(jié)合實(shí)際或模擬的條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析和研究的方法，主要要素包括：系統(tǒng)——研究的對(duì)象；模型——系統(tǒng)的抽象；計(jì)算機(jī)——工具與手段。計(jì)算機(jī)仿真三要素之間的關(guān)系可用三個(gè)基本活動(dòng)來描述，祥見圖1。

圖1 計(jì)算機(jī)仿真三要素關(guān)系圖

圖2 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)仿真程序流程

在傳統(tǒng)的仿真技術(shù)中“系統(tǒng)建?！睂儆谙到y(tǒng)辨識(shí)技術(shù)范疇，“仿真建?！敝饕沁@對(duì)不同形式的系統(tǒng)模型研究其求解算法，而“仿真實(shí)驗(yàn)”主要是對(duì)“仿真程序”檢驗(yàn)、分析并與實(shí)際系統(tǒng)的行為進(jìn)行比較的。然而，在現(xiàn)代仿真技術(shù)中不僅能夠?qū)⒎抡婊顒?dòng)擴(kuò)展到上述三個(gè)方面，同時(shí)將各方面統(tǒng)一到了同一環(huán)境中，圖2所示即現(xiàn)代計(jì)算機(jī)仿真程序流程圖。

3 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在籃球教學(xué)中的應(yīng)用

現(xiàn)代籃球運(yùn)動(dòng)最大的運(yùn)動(dòng)特征在于它的運(yùn)動(dòng)方式是圍繞高空的球籃和籃球而展開集體攻守對(duì)抗，籃球運(yùn)動(dòng)員除了具備超出常人的體能，更需要掌握多種復(fù)雜的技術(shù)動(dòng)作，單純憑借蠻力、身體的優(yōu)勢(shì)不再是現(xiàn)代籃球運(yùn)動(dòng)制勝的法寶了。現(xiàn)代籃球運(yùn)動(dòng)中，“高”是籃球競(jìng)技的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，“準(zhǔn)”是籃球運(yùn)動(dòng)的目的，對(duì)于籃球運(yùn)動(dòng)員而言，在高速度、高強(qiáng)度的對(duì)抗條件下贏得比賽的勝利，離不開前期訓(xùn)練階段先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的輔助教學(xué)。

在平時(shí)的籃球教學(xué)或是訓(xùn)練中，普通教師和教練員無法對(duì)較難技巧的動(dòng)作進(jìn)行課堂示范，有些戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)復(fù)雜多變用語言難以簡(jiǎn)單表達(dá)，造成教學(xué)內(nèi)容無法順利展開。而計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)作為一種嶄新的科學(xué)技術(shù)為現(xiàn)代籃球教學(xué)和訓(xùn)練提供了嶄新的理念和教學(xué)平臺(tái)，通過3D仿真動(dòng)畫捕捉運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作、發(fā)球技巧等，為體育教學(xué)和訓(xùn)練提供一個(gè)更為理想的環(huán)境。

3.1 三維籃球運(yùn)動(dòng)員模型的建立

3dmax是制作建筑效果圖和動(dòng)畫制作的專業(yè)工具，具備了較為全面的功能，是目前最為流行的三維圖形和動(dòng)畫軟件。無論是建筑設(shè)計(jì)效果圖，還是三維動(dòng)畫制作，3dmax強(qiáng)大的功能和靈活性都是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造力的最佳選擇。而曾榮獲美國(guó)電影藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院獎(jiǎng)項(xiàng)的Maya軟件則是世界上最強(qiáng)大的整合3D建模、動(dòng)畫、效果和渲染解決方案，在很多電影中我們能夠看到Maya的超凡功能。在籃球教學(xué)中，借用Maya軟件，我們能夠制作出不同形體和模樣的籃球運(yùn)動(dòng)員，并利用Maya強(qiáng)大的仿真技術(shù)將運(yùn)動(dòng)員的毛發(fā)和衣著布料設(shè)計(jì)完整，服裝的花邊色彩也可通過服裝的UV坐標(biāo)輕松地實(shí)現(xiàn)。如圖3所示。

圖3 三維籃球運(yùn)動(dòng)員模型

3.2 骨骼與關(guān)節(jié)功能的建立

籃球運(yùn)動(dòng)員模型的建立只是整個(gè)設(shè)計(jì)的開始，若想沒有生命的運(yùn)動(dòng)員真正的運(yùn)動(dòng)起來，需要通過骨骼和關(guān)節(jié)能來實(shí)現(xiàn)。首先，以運(yùn)動(dòng)員模型作為模板分別建立上肢、軀干以及下肢的骨骼，然后將上肢骨連接在軀干的胸頸骨間，將下肢骨連接在軀干根骨上，形成一具完整的人體骨架。然后，建立膝關(guān)節(jié)和肘關(guān)節(jié)的動(dòng)力學(xué)IK關(guān)節(jié)聯(lián)動(dòng)手柄，對(duì)前腳掌、指、腕等進(jìn)行屈伸約束，創(chuàng)建膝、肘關(guān)節(jié)定位器和主要關(guān)節(jié)的操作器并移出人體模型外，詳見圖2.

圖4 籃球運(yùn)動(dòng)員骨骼與關(guān)節(jié)能建立

3.3 運(yùn)動(dòng)員技術(shù)模擬

籃球運(yùn)動(dòng)員技術(shù)的模擬主要是利用運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)將運(yùn)動(dòng)員動(dòng)作軌跡捕捉、記錄，并將動(dòng)作軌跡付給人物模型，以此來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)員技術(shù)的仿真動(dòng)畫。本文主要是采用非線性編輯將運(yùn)動(dòng)員短小的技術(shù)動(dòng)作片段進(jìn)行組合編輯，即可創(chuàng)造出完整復(fù)雜的技術(shù)動(dòng)作，更為突出的優(yōu)點(diǎn)是非線性編輯的動(dòng)畫片段能夠重復(fù)與不同片段組合。例如籃球運(yùn)動(dòng)員做出運(yùn)球跑的動(dòng)作，設(shè)計(jì)者只需制作一個(gè)跑動(dòng)周期動(dòng)畫片段，便可在編輯時(shí)按需要任意擴(kuò)展循環(huán)周期，如圖5所示。

圖5 籃球運(yùn)動(dòng)員技術(shù)模擬

3.4 籃球比賽戰(zhàn)術(shù)的模擬

任何的球類比賽都要講究戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)，籃球運(yùn)動(dòng)也不例外。籃球戰(zhàn)術(shù)篇共設(shè)了進(jìn)攻與防守基礎(chǔ)配合、半場(chǎng)整體進(jìn)攻與防守四大類三十二項(xiàng)內(nèi)容與戰(zhàn)術(shù)動(dòng)畫，每一項(xiàng)分類中的討論程序中球與十個(gè)隊(duì)員的形式可以任意擺放、移動(dòng)，以便教師針對(duì)不同戰(zhàn)術(shù)方法加以闡述。

4 結(jié)語

雖然計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)作為一項(xiàng)新興的科學(xué)技術(shù)在體育教學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用剛剛起步，但它在科研、輔助教學(xué)設(shè)計(jì)、模擬與分析等方面顯示出它巨大的潛力，亟待我們的體育工作者開發(fā)、研究。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在現(xiàn)代體育教學(xué)中的應(yīng)用將有著廣闊的空間和不可估量的影響。

參考文獻(xiàn)

[1] 羅倩,劉桂禮,劉國(guó)忠,趙雙琦,王曉飛.仿真技術(shù)在電子類課程教學(xué)中的實(shí)踐和研究[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備.2010(13)

李客容，性別：男，出生年：1979，籍貫（省市）：陜西西安，目前職稱：工程師，狀況和主要研究方向：計(jì)算機(jī)技術(shù)；

3 計(jì)算機(jī)技術(shù)在體育競(jìng)賽當(dāng)中的應(yīng)用

科技的發(fā)展，使得原本的體育競(jìng)技的統(tǒng)計(jì)變得越來越細(xì)。而其最直接的體現(xiàn)就是信息化的發(fā)展。信息技術(shù)的飛躍發(fā)展，使得現(xiàn)代競(jìng)技體育中從成績(jī)統(tǒng)計(jì)、運(yùn)動(dòng)競(jìng)技管理等都變得越來越精細(xì)和準(zhǔn)確。如傳統(tǒng)的終點(diǎn)線的計(jì)算是通過秒表來完成的，但是，現(xiàn)代的長(zhǎng)跑時(shí)間統(tǒng)計(jì)則通過攝像儀以每秒掃描2000次的頻率來進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并可將時(shí)間的準(zhǔn)確度提高到千分之一秒的差距；而針對(duì)起跑線上的百分之一秒的搶跑差距也可以通過計(jì)算機(jī)技術(shù)準(zhǔn)確的推算出來，如針對(duì)游泳池?fù)屌乃O(shè)計(jì)的終點(diǎn)觸摸屏技術(shù)，可將觸摸到信號(hào)在很短時(shí)間內(nèi)傳遞到計(jì)算機(jī)，并將其時(shí)間精確打掃毫秒內(nèi)；激光測(cè)距儀可以在很短的時(shí)間內(nèi)測(cè)試出鉛球等的投擲距離，并讓卷尺等成為歷史；通過雷達(dá)測(cè)速可當(dāng)場(chǎng)顯示出運(yùn)動(dòng)員在擊球的時(shí)候的速度；通過攝像儀器可準(zhǔn)確度推算出網(wǎng)球、足球在未來一段時(shí)間內(nèi)的準(zhǔn)確的落點(diǎn)；馬拉松運(yùn)動(dòng)員腳底安裝的小芯片，可對(duì)運(yùn)動(dòng)員是否跑完全場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)督。

4 計(jì)算機(jī)技術(shù)在體育管理中的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)技術(shù)在體育管理當(dāng)中的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在如國(guó)民體質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、體育產(chǎn)業(yè)信息服務(wù)管理系統(tǒng)等方面。通過這些系統(tǒng)的應(yīng)用和推廣，使得我國(guó)的體育的發(fā)展進(jìn)入了規(guī)范化和系統(tǒng)化的發(fā)展階段。而計(jì)算機(jī)在競(jìng)技管理方面的運(yùn)用則體現(xiàn)在成績(jī)信息處理系統(tǒng)、監(jiān)控指揮系統(tǒng)等。當(dāng)運(yùn)動(dòng)員在進(jìn)行體育比賽的同時(shí)，如場(chǎng)地的預(yù)賽、決賽等的安排和分工等，都可通過這些系統(tǒng)對(duì)比賽進(jìn)行，從而使得比賽能高效率的完成；同時(shí)系統(tǒng)可對(duì)運(yùn)動(dòng)員比賽期間的食宿、通訊等進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理分配；大量的健身管理系統(tǒng)被應(yīng)用到民眾當(dāng)中，使得我國(guó)的體育管理變得越來越規(guī)范化。

同時(shí)大量的數(shù)據(jù)開始被采集，并被存儲(chǔ)到國(guó)民身體素質(zhì)數(shù)據(jù)庫中。通過這些數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)則開始變得異常火熱。通過對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析使得對(duì)我國(guó)國(guó)民或者是運(yùn)動(dòng)員的相關(guān)數(shù)據(jù)的分析變得越來越客觀化和真實(shí)化。如通過對(duì)數(shù)據(jù)的挖掘，可獲知一個(gè)地區(qū)當(dāng)中老百姓對(duì)身體的差異以及營(yíng)養(yǎng)知識(shí)的缺乏問題。同時(shí)和結(jié)合醫(yī)學(xué)可判斷出人們的健康狀態(tài)，并對(duì)非健康因素進(jìn)行分析和總結(jié)。

5 計(jì)算機(jī)技術(shù)在體育領(lǐng)域的應(yīng)用前景分析

未來競(jìng)技體育的發(fā)展，將以科技體育為主導(dǎo)。同時(shí)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，未來競(jìng)技體育自動(dòng)化、信息化將成為未來競(jìng)技體育的發(fā)展趨勢(shì)。如未來通過信息化管理系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)體育管理的辦公自動(dòng)化；利用仿真系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的收集處理，以及實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)員相關(guān)數(shù)據(jù)的分析和總結(jié)，并提出可行的訓(xùn)練方案；未來通過計(jì)算機(jī)多媒體處理技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)比賽的分解處理、科學(xué)分析，從而找到對(duì)手在訓(xùn)練中存在的技術(shù)失誤，更好的贏得比賽。因此，未來的計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用將是一門綜合性學(xué)科的應(yīng)用，具有很大的市場(chǎng)前景。

Zhang Jiewei.The Analysis of modern information technology in our country sports field.Friend of Science Amateurs,2010,11:8 - 9.(in Chinese).

作者簡(jiǎn)介

王華，男，1978年5月，陜西咸陽人，目前職稱狀況和主要研究方向；講師.體育教育與運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練

Integration of the resources of computer information technology and physical education.

Li Kerong
(Xi'an Physical Education University,Shaanxi Xi'an,710068)

This paper mainly describes the computer simulation technology in basketball teaching, training and application design, the use of three-dimensional animation model to simulate the basketball teaching activities in the various action techniques and tactics, so as to improve the effect of classroom teaching of sports.

computer information technology;simulation technology;basketball teaching