山西農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院

健美操作為追求美感的體育項(xiàng)目，漸漸被融入實(shí)際的體育課程中去，很多學(xué)生都比較喜歡這樣的學(xué)科。健美操訓(xùn)練中有肉眼觀察不到的細(xì)微動作，還需要有著一定的情境性，才能夠進(jìn)入到理想的訓(xùn)練格局，此時如果僅僅使用傳統(tǒng)訓(xùn)練的手段來開展，未必能夠取得理想的訓(xùn)練效果。在這樣的背景下就可以積極將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)滲透其中。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概況

以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)去實(shí)現(xiàn)虛擬環(huán)境的構(gòu)建，打造對應(yīng)的適合體育鍛煉的場景，由此起到體育訓(xùn)練的效果，這就是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)融入教育領(lǐng)域的基本原理。這種技術(shù)有著很強(qiáng)的沉浸性，交互性和構(gòu)想性，屬于計算機(jī)高級人機(jī)交互應(yīng)用的范疇。在此技術(shù)發(fā)揮效能的過程中，會將多維圖形技術(shù)，多媒體技術(shù)，仿真技術(shù)，傳感器技術(shù)等滲透進(jìn)去，技術(shù)組合之后確保感官功能可以模擬，也就是說仿佛身處其中，可以聽到，可以觸及到，可以看到，屬于一種人為的虛擬環(huán)境創(chuàng)設(shè)過程。對于用戶而言，可以在這樣的技術(shù)幫助下，實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)之間的交互，可以是身體上，也可以是語言上的，繼而創(chuàng)設(shè)出多維擬人化的空間格局，會使得人產(chǎn)生對應(yīng)的沉浸感。從這個角度來看，虛擬顯示技術(shù)不僅僅是在演示媒體，還是一種有效的設(shè)計工具。

二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在體育訓(xùn)練中運(yùn)用的實(shí)踐案例

基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對應(yīng)體育訓(xùn)練系統(tǒng)的構(gòu)建，這是當(dāng)前很多學(xué)校體育教育教學(xué)投入的重要項(xiàng)目之一，其主張將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)架構(gòu)起來的體育訓(xùn)練系統(tǒng)，使用到體育鍛煉和體育教學(xué)中去，以此提升實(shí)際的教育教學(xué)的效果。當(dāng)然這種系統(tǒng)的構(gòu)建需要遵循對應(yīng)的步驟，也需要使用對應(yīng)的技術(shù)架構(gòu)，詳細(xì)來講述，主要可以將其歸結(jié)為：

（一）三維建模的運(yùn)用

首先要關(guān)注于學(xué)生的三維模型，關(guān)注于運(yùn)動場景的三維模型構(gòu)建，顧名思義就是依照教育教學(xué)實(shí)體實(shí)現(xiàn)對應(yīng)訓(xùn)練模型的構(gòu)建，在此過程中常常需要使用對應(yīng)的建模工具或者軟件，主要有：Maya、3Dmax 等，依靠這些軟件使得三維模型得以構(gòu)建，畫出物體的二維矢量圖，在此基礎(chǔ)上進(jìn)入到三維建模的狀態(tài)，就可以達(dá)到對應(yīng)的建模效果。

（二）體育仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析

除了要使用三維建模技術(shù)之外，還需要懂得體育仿真系統(tǒng)的架構(gòu)，這也是實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用的前提和基礎(chǔ)。一般情況下基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的體育系統(tǒng)仿真主要由三個部分構(gòu)成：輸入系統(tǒng)、虛擬環(huán)境產(chǎn)生器部分、輸出系統(tǒng)。對于輸入系統(tǒng)而言，就是依靠方向跟蹤元器件，數(shù)據(jù)手套，手套輸入控制，轉(zhuǎn)換器等構(gòu)件起來的子系統(tǒng)；虛擬環(huán)境產(chǎn)生器，就是由用戶系統(tǒng)，三維處理器，三維數(shù)據(jù)庫，仿真管理器，高性能計算機(jī)，端口，圖形卡，觸覺力覺反饋裝置構(gòu)建而成的；輸出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為信號轉(zhuǎn)換器和效果顯示器。對于用戶而言，可以借助這樣的系統(tǒng)架構(gòu)產(chǎn)生更加真實(shí)的視覺體驗(yàn)或者聽覺體驗(yàn)，甚至因此去實(shí)現(xiàn)與虛擬環(huán)境中的交互，就如同自己就處于對應(yīng)場景一樣，有著很強(qiáng)的沉浸性。

三、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在健美操訓(xùn)練中的應(yīng)用

健美操訓(xùn)練中會有很多高難度的動作，并且這些動作需要配合對應(yīng)的音樂節(jié)奏去進(jìn)行，這樣就使得其有著很強(qiáng)的表演性，也就是說對于參與者而言需要確保音樂，背景與肢體語言融合起來，完成對應(yīng)的演繹任務(wù)，以此呈現(xiàn)出健康與美的價值觀。一套健美操的訓(xùn)練，必須是高質(zhì)量的，能夠?qū)τ须y度的動作進(jìn)行跳幀，符合節(jié)目編排和表現(xiàn)的訴求，達(dá)到一定的藝術(shù)指標(biāo)。在實(shí)際的教育教學(xué)的過程中，如果比賽現(xiàn)場的真實(shí)環(huán)境能夠被模擬出來，就可以確保每個組合動作進(jìn)入到精細(xì)化分析和研究的狀態(tài)，依靠這樣精細(xì)化的數(shù)據(jù)可以使得學(xué)生的體操水平得到更好的評估，可以找到對應(yīng)訓(xùn)練節(jié)點(diǎn)上存在的偏差，繼而確保后續(xù)的訓(xùn)練朝著更加理想的方向發(fā)展和進(jìn)步。詳細(xì)來講述虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在健美操訓(xùn)練中的應(yīng)用集中體現(xiàn)在如下幾個方面：

（一）依靠虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)健美操考核選拔機(jī)制的構(gòu)建

如何以更加先進(jìn)的方式去實(shí)現(xiàn)健美操人才的選拔和考核，是健美操教育教學(xué)中必須關(guān)注的問題，這不僅僅關(guān)乎健美操運(yùn)動的積極發(fā)展，還關(guān)乎到后續(xù)運(yùn)動質(zhì)量的提升，更加關(guān)乎學(xué)生健美操運(yùn)動能力的可持續(xù)發(fā)展和進(jìn)步。以前在教育教學(xué)中對于學(xué)生的選拔或者評估都是依靠教師的經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行判定的，這樣很容易出現(xiàn)隨意性的情況，難以進(jìn)入到科學(xué)全面的分析狀態(tài)，此時就可能出現(xiàn)部分有潛質(zhì)的學(xué)生被疏忽，繼而使得他們難以成為健美操項(xiàng)目的佼佼者。從實(shí)踐選拔和評估的現(xiàn)狀來看，其考量的指標(biāo)主要有學(xué)生的體重參數(shù)，學(xué)生的身高參數(shù)，學(xué)生肌肉分布參數(shù)，學(xué)生的柔韌程度，學(xué)生的反應(yīng)速度，學(xué)生的力量參數(shù)等，在獲取這些數(shù)據(jù)信息之后，然后將其歸結(jié)到實(shí)際的仿真模型中去，這樣學(xué)生就可以進(jìn)行類別的劃分，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對應(yīng)健美操教育教學(xué)內(nèi)容和方式的優(yōu)化，可以確保實(shí)際健美操的訓(xùn)練進(jìn)入到更加分層化的狀態(tài)，這將為后續(xù)的訓(xùn)練奠定良好的基礎(chǔ)。

（二）借助無限回看功能實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練動作的精細(xì)化設(shè)計

使用現(xiàn)實(shí)虛擬技術(shù)可以使健美操過程中學(xué)生的各個動作參數(shù)得以呈現(xiàn)，無論是時間點(diǎn)上的動作細(xì)節(jié)，還是連續(xù)動作中的關(guān)聯(lián)，都可以借助這樣的方式呈現(xiàn)出來，這樣就可以更好的去了解每個學(xué)生的訓(xùn)練學(xué)情。借助現(xiàn)實(shí)虛擬技術(shù)，可以將對應(yīng)的動作納入虛擬環(huán)境中去，甚至沒有到對應(yīng)動作點(diǎn)之前就可以實(shí)現(xiàn)多個動作的預(yù)演，在視頻和專業(yè)研究軟件的幫助下，積極實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)動作與學(xué)生運(yùn)動動作之間的對比分析，這樣可以更加全面的了解學(xué)生在運(yùn)動動作中存在的缺陷和不足，由此降低教師去發(fā)現(xiàn)學(xué)生訓(xùn)練差異的難度，使得教師可以更快的掌握對應(yīng)的動作缺陷，在此基礎(chǔ)上制定后續(xù)的訓(xùn)練計劃，可以使得實(shí)際的教育教學(xué)設(shè)計朝著更加連貫性，更加交互性的方向發(fā)展。基于這樣的考量，實(shí)際學(xué)生的動作質(zhì)量，對應(yīng)整體的訓(xùn)練效果也會朝著更加理想的方向發(fā)展[1]。

（三）依靠精細(xì)化的數(shù)據(jù)創(chuàng)設(shè)更加理想的訓(xùn)練環(huán)境

將國內(nèi)國際上健美操的場地標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，實(shí)際競技場地的規(guī)格參數(shù)納入實(shí)際的系統(tǒng)中去，并且以軟件的角度來進(jìn)行補(bǔ)貼角色的合理設(shè)定，可以使得實(shí)際的訓(xùn)練比賽的情境得以構(gòu)建，這樣就可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入到更加理想的訓(xùn)練格局，使得實(shí)際的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與健美操的訓(xùn)練比賽關(guān)聯(lián)起來。對于學(xué)生而言，能夠在這樣虛擬的環(huán)境中去進(jìn)行鍛煉，可以更快的進(jìn)入到狀態(tài)，在此過程中系統(tǒng)會將學(xué)生的動作表現(xiàn)記錄下來，并且依靠之前建立的動作評估，及時實(shí)現(xiàn)實(shí)際訓(xùn)練成績的生成，獲得對應(yīng)訓(xùn)練報告之后，學(xué)生可以在系統(tǒng)中看到自己的不足和缺陷，然后將此作為后續(xù)訓(xùn)練的節(jié)點(diǎn)，這樣就可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入到良好的自主學(xué)習(xí)自我調(diào)整的狀態(tài)，很明顯這樣就可以使得實(shí)際的健美操的訓(xùn)練朝著更加自主化和個性化的方向發(fā)展和進(jìn)步[2]。

四、基于現(xiàn)實(shí)虛擬技術(shù)的健美操訓(xùn)練機(jī)制的構(gòu)建

既然現(xiàn)實(shí)虛擬技術(shù)在健美操訓(xùn)練中可以發(fā)揮如此大的效能，就需要積極主動的將其滲透到實(shí)際的健美操訓(xùn)練中去，最好可以實(shí)現(xiàn)日常化，由此營造良好的健美操訓(xùn)練環(huán)境和氛圍，這對于提升實(shí)際健美操訓(xùn)練質(zhì)量而言，是至關(guān)重要的。在此環(huán)節(jié)還需要積極做好如下幾個方面的工作：

（一）加大對基于現(xiàn)實(shí)虛擬技術(shù)健美操訓(xùn)練系統(tǒng)的投入

很明顯基于現(xiàn)實(shí)虛擬技術(shù)健美操訓(xùn)練系統(tǒng)的構(gòu)建需要很大的投入，在此方面需要對應(yīng)的教育主體可以正確認(rèn)識實(shí)際健美操訓(xùn)練中現(xiàn)實(shí)虛擬技術(shù)的價值，積極主動的增加在此方面的投入，確保可以與對應(yīng)的系統(tǒng)供應(yīng)商實(shí)現(xiàn)合作，結(jié)合人自身學(xué)校健美操訓(xùn)練的實(shí)際訴求，確保對應(yīng)的系統(tǒng)可以滿足實(shí)際訓(xùn)練和教育教學(xué)的訴求，由此使得自身健美操體育教育教學(xué)朝著更加精細(xì)化的方向發(fā)展。除了前期的系統(tǒng)架構(gòu)投入之外，在實(shí)際系統(tǒng)使用方面，系統(tǒng)維護(hù)和管理方面也需要進(jìn)行投入，也就是說需要形成持續(xù)性的投入機(jī)制，這樣才能夠確?；诂F(xiàn)實(shí)虛擬技術(shù)的健美操訓(xùn)練系統(tǒng)可以很好服務(wù)于健美操訓(xùn)練工作[3]。

（二）提升健美操教育工作者使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的素質(zhì)

需要了解到的是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最終要作用于實(shí)際的健美操訓(xùn)練，而作為實(shí)際健美操訓(xùn)練和教育的主體，教師必須要有此方面的素質(zhì)和能力，如果學(xué)校在此方面進(jìn)行了投入，但是忽視了教師自身專業(yè)素養(yǎng)的培訓(xùn)，就可能使得教師的教育教學(xué)行為與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)處于相互脫軌的狀態(tài)。為此就需要積極主動的做好如下幾個方面的工作：其一，在實(shí)際系統(tǒng)構(gòu)架完畢之后，積極召集健美操體育教師，開展專業(yè)化的培訓(xùn)課程，培訓(xùn)課程的內(nèi)容牽涉到系統(tǒng)的使用技巧，系統(tǒng)與訓(xùn)練任務(wù)之間的融合技巧等，繼而確保教師可以積極主動的進(jìn)入到對應(yīng)的系統(tǒng)使用狀態(tài)；其二，不斷總結(jié)和反思實(shí)際虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的使用經(jīng)驗(yàn)，反思實(shí)際使用過程中存在的不足和缺陷，然后積極的去進(jìn)行交互，確保實(shí)際的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的使用素質(zhì)朝著更加高的方向發(fā)展和進(jìn)步[4]。

（三）建立現(xiàn)實(shí)虛擬技術(shù)健美操訓(xùn)練的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范

隨著越來越多的學(xué)校開始將虛擬技術(shù)引入到實(shí)際健美操訓(xùn)練中去，在此方面的經(jīng)驗(yàn)會得到不斷的積累，關(guān)于此方面的研究理論基礎(chǔ)也會朝著更加夯實(shí)的方向發(fā)展，此時就可以召集此方面的專家積極結(jié)合健美操教育教學(xué)和訓(xùn)練的訴求，對于虛擬系統(tǒng)構(gòu)建的歷程進(jìn)行分析和歸結(jié)，做好研判之后，實(shí)現(xiàn)對應(yīng)系統(tǒng)架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的構(gòu)建。這樣的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范將成為各個學(xué)校建設(shè)此類型系統(tǒng)的重要參考，這樣可以使得實(shí)際的系統(tǒng)兼容性和適應(yīng)性得以提升，由此確保實(shí)際虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以更好的服務(wù)于健美操訓(xùn)練和教育教學(xué)。

五、結(jié)語

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在健美操訓(xùn)練中的運(yùn)用，是科學(xué)技術(shù)發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，其可以引導(dǎo)健美操訓(xùn)練進(jìn)入到更加高質(zhì)量的狀態(tài)。對于實(shí)際學(xué)習(xí)者而言，能夠進(jìn)入到這樣的學(xué)習(xí)格局，可以使得自身健美操的技術(shù)素養(yǎng)得以不斷提升。