VR技术应用于篮球裁判教学的可行性研究

欧阳浩 华南师范大学

二十一世纪以来，篮球运动的普及和发展达到了一个新的高度，篮球技战术的发展形形色色，竞技水平得到显著提升，这一系列的进步，也迫使篮球裁判规则需要不断地的更新，对裁判员的要求也越来越高。然而，目前高校中裁判员的能力非常有限，没有扎实的裁判知识和丰富的临场实践是很难往高层次发展的，而高等院校体育学院恰恰具有这方面的优势，为了进一步解决篮球裁判员的后备人才培养和管理。鉴于此，本文首先介绍VR技术的相关内容，提出如何将VR技术应用于篮球裁判教学，构建一套裁判教学的模拟系统，分析篮球裁判教学引入虚拟现实技术的必要性，深入探讨VR技术在篮球裁判教学应用的可行性，对推进篮球裁判教学以及其他裁判领域的教学有着至关重要的作用。

一、高校篮球裁判培养的发展现状

（一）篮球裁判培养的重视度不高

篮球裁判员作为篮球规则的管理者，执裁水平能够清晰的反映学生学习篮球裁判技能的质量，它包括手势、哨声、基本走位、默记秒数和报号等，若球场上竞争激烈，对抗性强，优秀的裁判员还应具备敏锐的控场能力，裁判员的水平直接影响比赛的精彩程度和运动员的发挥水平。在高校中，大多数的学生参与执裁的篮球比赛级别主要是校级比赛、业余比赛和地方举办的篮球联赛，参加市级比赛和省级比赛的学生极少，其原因之一，由于高校里偏向篮球运动的培养，而疏忽了裁判技能的培养，导致优秀裁判员的流失，滞缓了裁判技术的发展。

整理文献发现，在培养篮球裁判员方面，较多高等院校体育专业的学生缺乏篮球裁判理论的相关培训，学校很少开展篮球裁判知识的培训，不能够满足学生的需求，导致裁判基础理论薄弱，虽然有的教师会在篮球课堂中讲授一些关于篮球裁判的知识，但大多数体育专业学生都是通过自主参加篮球协会才得以进行培训、学习。也就是说，学校领导不重视普遍存在。较为欣慰的是，学生对篮球裁判学习的兴趣没有减少，能主动地去查阅篮球裁判的相关资料和请教篮球专业的老师，这种现象是非常值得赞赏的。归根到底，篮球裁判课程不充足，缺乏对裁判知识的相关讨论和研究，很难从根本上提高学生的执裁水平，从而很大程度上抑制了裁判技术的发展

（二）学生的执裁机会少

执裁是进一步巩固裁判理论知识和比赛规则的重要方式，只有在实践中积累经验，才能提高对比赛的阅读和判断能力，总结比赛的判罚尺度。从一个优秀裁判员的发展历程来看，没有丰富的执裁经历，很难成为一个德才兼备的优秀裁判员。

在物质基础方面，各个学校不定期会举行篮球对抗赛，高校间的大学生篮球联赛也不计其数，但是大部分的学生积累执裁经历的边界，都仅仅只是在校内的一些篮球比赛，校内比赛对学生执裁水平要求不高，尽管提供了良好的环境基础，没有高质量比赛经历的积累，很难提高裁判员业务水平和心理素质，在高水平的比赛中，倘若受到外界条件的干扰，裁判员往往会出现错误判罚和漏判的现象，尤其是在决定比赛的关键时刻，使得裁判工作功亏一篑。

如今，高校里的裁判员数量远远不能满足篮球运动的发展，拥有一级裁判证书的裁判员很少，各水平裁判员的比例低、英语水平和理论知识较差，这也侧面反映了我国的篮球裁判呈金字塔形状。

二、VR虚拟现实技术

（一）VR虚拟现实技术概述

虚拟技术简称VR技术，VR（Virtual Reality），是当前新型的融合信息、艺术、科学等多学科于一身的综合性技术，虚拟现实技术是一种能够创建和体验虚拟世界的计算机仿真技术，它利用计算机生成一种交互式的三维动态视景，能够实现多媒体的三维立体交互，其实体行为的仿真系统能够使用户沉浸到该环境中。虚拟技术VR技术被广泛应用于各个领域，如医学、设计、娱乐教育等领域之中，鉴于此，将VR技术应用于高校裁判领域的教学，利用仿真系统模拟球场、比赛，生成裁判培训和考核的交互系统，设备迅速接受学生发出的数据给出反馈，学生能够使用计算机直接虚拟操作，大大的克服了教学中出现的物质缺陷。

（二）VR虚拟现实技术特点

VR技术具有交互性、沉浸性和等特点。交互性是指通过对模拟环境内物体的可操作程度和环境得到反馈的自然程度，用户可以借助一些传感设备与模拟系统进行交互。例如：可以用触感手套抓取模拟环境中虚拟的物体，此时感触手套可以虚拟出物体的重量和反馈震动的感觉，不仅可以看到，还可以听到、摸到，感到虚拟环境里物体的真实存在；沉浸性的特点，VR设备通过计算创建的三维虚拟环境，能把学生带进特定的三维学习空间，给予学生以身临其境之感。

传统教学是不可逆的，VR技术和一般视频课程的相同之处在于其可以重复演示，但VR技术的独特优势是在于能给予使用者更多的反馈，让使用者得到更加深入的体会。VR技术应用于教学是一种必然的趋势，不仅有助于激发学生学习兴趣、实施精细的动作教学，同时还可以自主选择学习时间、学习地点、学习形式，学习动力更强、自主性也更高。

三、基于VR技术篮球裁判教学的交互程序设计理念

（一）虚拟场景，突破时间和空间的界限

传统篮球裁判培训及考核通常都是以室外的形式，需要充足的场地和人员来准备比赛场景，难免会受到教学条件的限制，同时人为操作和比赛客观量化不足等诸多因素，制约了篮球裁判培训的开展，而相比传统的培训方式，VR技术更简便、更智能。

利用3DS max根据裁判员的比例虚拟设计裁判员的模型和手势动作，将真实比赛制作成的3D视频转化为VR影像，导入虚拟裁判员的角色和比赛影像。学生通过穿戴VR设备进入虚拟空间参与执裁，VR能通过学生自身的朝向，模拟移动学生在比赛中的位置，让学生可以在室内就利用该系统直接进行执裁，减少外界对学生的干扰。此外，影像可以反复使用，不需要每次培训和考核都准备真实的比赛场景。

基于VR技术的篮球裁判培训，不再是传统的“你听我讲”的教学方式，学生在老师指导下，自行穿戴VR设备进行执裁，能更多发挥学生的主体作用，发展学生的思维能力。更重要的是，VR设备模拟比赛场景的功能，不仅能大大减少场外的干扰，还能节约人力、物力等资源，打破空间的局限性。

（二）模块分级，生成不同级别篮球比赛的VR影像

根据裁判的级别和比赛的激烈程度，生成不同级别裁判培训和考核标准的VR影像，可分为篮球三级裁判员、篮球二级裁判员、篮球一级裁判员、篮球国家级裁判员。学生通过选择不同级别的篮球比赛进行执裁，在执裁过程中对判罚时机、犯规、为例、裁判手势和裁判员场上的走位，生成特定的参数导入至VR设备中，VR数据库对学生的判决与计算机预设的判决，输出进行对比，得出结果，利用反馈功能对学生的错误判罚及时纠正，也可以选择一整场比赛的模拟执裁，最后对总的判罚结果进行分析，生成模拟考核成绩，以此不断加强裁判员的临场能力和实操技能。

面对复杂激烈的比赛环境，裁判员会受到形式多样的场外干扰，需要敏捷的反应能力和平稳的心理素质，否则将无法做出正确的判罚。因此，裁判员想要全面系统地学习篮球竞赛和裁判规则的效应，必须通过临场执裁才得以实现，恰好该系统能根据学生的需要自主选择执裁的难度，不仅充分解决了因材施教的问题，还使每个裁判员都能够扬长避短，得到全面的发展。

最后，篮球裁判考核的过程相对复杂，考核前需要积累大量有一定水平的执裁次数，才具备报考裁判员的考试资格，而通过VR虚拟现实技术模拟不同级别的考核场景，针对各个裁判员级别的考核制定不同的考试难度，可以有效地提高考核的效率，规避作弊的风险。

（三）判决模块，交互功能的实现

交互性功能是虚拟现实技术的灵魂，运用VR设备对判罚的标准手势进行捕捉采集，建立裁判员手势的动作模型，再通过“3D类行为”功能将裁判员的手势与触发器配合设置，学生通过穿戴VR设备在虚拟空间进行模拟执裁，通过传感设备对裁判员做出的手势精确捕捉，再通过数据库进行正误对比处理，对裁判员做出的手势与计算机预设的手势对比，交互功能即时给出判决的正误结果，对错误得判罚手势给予指正，以此实现三维交互。

现如今，有的国家还把VR技术引入到高水平训练中，美国雪橇队利用头显和STRIVR软件，以最快的速度模拟高山竞速的体验，而滑雪形状的平衡板提供了触觉反馈。同理，通过VR技术，可以分析学生判罚过程中的所做出的手势，以及犯规后对记录台的报号手势，通过反馈功能了解自己动作不规范之处，以此在判决的过程中提升自己。

四、篮球裁判教学引入虚拟现实技术的必要性

（一）弥补物质条件的不足

篮球裁判培训主要是在户外进行，会遇到天气和场地的限制，这也是影响裁判教学能否顺利实施的重要因素，此时采用VR技术把篮球场地通过3DS max模拟三维空间呈现在虚拟设备中，学生通过穿戴VR设备开展学习以此来解决场地限制的问题，从而弥补物质条件的不足。此外，在人员方面也可能出现不足。例如：一场比赛需要一个主裁判员和两个副裁判员，而一次裁判培训课中有几十个学生，一场比赛只有三名裁判员，以及协助裁判的记录员、计时员等，一堂课的时间无法使每个学生都能得到充分地锻炼，因此，借助VR技术模拟比赛场景，学生通过VR设备观看比赛和模拟执裁，VR的反馈功能又能对学生做出的判罚进行纠正和指导，学生在课后也可以反复进行模拟练习，促使学生对裁判技能的掌握。就如科技媒体专家苏凯所说，“VR技术能扩展现实有限空间，通过虚拟空间带给我们无限的可能，VR技术在教育中的应用能够提高学习效果和积极性。”

（二）跟踪教学，自主优化

随着篮球比赛强度和观赏性的不断提高，比赛规则也日益完善，对裁判员能力的要求也越来越高。随着5G网络的大步发展和WI-FI6.0的完善，加上VR技术的开发性特征，VR可以实时记录教师的教学过程和学生的学习过程，有效地监控教学行为，对教学过程、学习过程等数据进行分析，也可根据国家体育总局颁布的关于篮球裁判规则的新文件，实时更新裁判规则，这也给裁判员提供了更新裁判知识的途径，裁判知识的 学习就会如虎添翼，学习效率也会大大提高。

然而，现阶段关于篮球裁判教学以及其他教学领域引入VR技术并不多见，有关该方面的技术研发也相对较少，随着VR技术与裁判教学的结合不断提升和完善，就可以将其充分的运用在教学过程当中，VR技术在裁判教学领域以及其他教学领域的普及率也将会显著上升。

（三）篮球裁判教学观念的转变

目前在高校篮球专项课中，主要是通过教师在课堂中的讲解来培养学生的篮球裁判技能，从最初的课本教学，到ppt课件的呈现，再到视频播放，一步步拉近了篮球裁判理论学习和实践教学的距离。尽管高校拥有相对完善的教学场地，但这些仍然不能很好地解决学生亲身体验不足的问题，关于篮球裁判课程的设置仍需要不断地发展和完善。

虚拟现实技术和篮球裁判教学的结合，有助于促进篮球裁判教学内容的多样性和体系的标准化，便于学生更直观地、多角度地观察赛场中出现的违例、违规情况，精确地理解和掌握篮球裁判规则。此外，VR的相对独立性又避免了外界因素的干扰，高度的沉浸感能让学生快速地融入到学习中。场上的对抗性特征又可以有效地对球员受伤的风险进行规避。

基于VR技术的篮球裁判模拟系统，打破了以往传统篮球教学“理论+实践”的局限，而且还有助于提升篮球裁判培训和考核的质量，更重要的是开辟了VR技术应用于篮球裁判教学领域的先河。

五、结语

总而言之，科技必然会在未来体育领域得到广泛的普及，随着科技水平的提高，会使得VR设备的功能越发完善，人们对于新事物的认知时间会慢慢缩短，认知广度也会不断地扩宽。基于VR技术的篮球裁判教学的模拟系统，不仅为篮球裁判的培训和考核提供了支持，还为我国其他裁判领域的学习开辟了道路，更是推动“VR+教学”的发展，让虚拟现实课堂成为新型的教学课堂。

目前VR技术在体育领域上也没有达到稳定的阶段，它需要强大的程序编写、动画设计的能力，制作成本较高，VR硬件和内容研发等都还需要财力和人力的支持。值得欣慰的是，随着VR技术被越来越多的领域广泛运用到，其价格也会慢慢被大众所接纳，相信在不远的将来，VR技术将会是裁判培训领域上不可以避免的趋向。