高职院校体育排球训练中虚拟现实技术的应用研究

张栋杰

河南工业和信息化职业学院 河南焦作 454000

教育事业的深化改革对教学模式提出了更高的要求，多样化的教学更符合现代化教育的要求。为此，以仿真技术为基础的虚拟现实教学模式在更多学校得到了普及。高职院校作为技能型人才培养的重点院校，正面临着情境化教学难题无法解决的问题，虚拟现实技术的出现则成为问题的突破口，不仅能够让学生直观地掌握教学内容，还可以增强学生的实践体验，有利于教学水平和教学效率的提升。

1 虚拟现实技术的概述

1.1 虚拟现实技术的定义及类型

虚拟现实技术是集合多学科知识的新兴技术，也称为VR 技术，主要通过计算机生成虚拟的环境，模拟人类的感官体验，从而达到对现实世界的模拟效果。其中，虚拟环境、交互和感知是虚拟现实技术的3个基本要素。虚拟环境是利用计算机技术生产出的三维图像；感知是用户接收到的虚拟环境信息，在感官设备和交互工具的使用下对信息产生的感受；交互是用户与环境之间的互动性。虚拟现实技术能够为用户提供身临其境的体验，其背后有5种关键技术，头显技术是其中之一，这种技术主要通过显示器将计算机生成的虚拟场景投射到用户眼睛上，能够让用户看到与真实世界类似的虚拟环境；第二种是虚拟交互技术，通过该技术可以让用户实现与虚拟环境的互动，通过手势识别技术或者语音识别技术，能够对虚拟环境中的物体状态进行操作和控制；第三种是空间追踪技术，该技术通过传感器及摄像头设备的使用，能够对使用者的位置和姿态进行实时记录，在虚拟场景中呈现出与之相匹配的虚拟物体，有利于增强虚拟现实技术体验的真实感；第四种是逼真图像渲染技术，该技术能够模拟光线在物体表面的反射、折射现象，生成逼真的虚拟图像；第五种是多通道传感技术，主要通过传感器和摄像头设备获取虚拟环境的指标，为虚拟环境提供相关信息反馈，有利于增强使用者的真实感［1］。

虚拟现实技术按照不同的技术层面和应用领域，主要分为五大类，分别是投影式、沉浸虚拟现实、增强现实、桌面虚拟现实与分布式虚拟现实系统。系统不同，应用的领域也有所不同，其中投影式系统常被用于教学领域，具有设备佩戴方便、沉浸感高的特点，能够为学生营造更加理想的虚拟现实效果；沉浸虚拟现实系统在实验室的应用较多，该技术相对复杂，并且成本较高，通常用作实验工作；增强型虚拟现实系统是将真实环境融入虚拟现实中，应用前景更为广阔；桌面虚拟现实系统在娱乐和建筑领域中的应用较多，通过电脑就可实现相关技术的应用，实用性较强；分布式虚拟现实系统借助于网络的应用满足用户在虚拟空间的交流，为虚拟现实技术的发展提供了新的方向。

1.2 虚拟现实技术的特点

1.2.1 操作方便

虚拟现实技术的一个重要特征就是操作方便，使用者只要在计算机中根据使用需求输出相关指令，对指令生成的图像进行调整，通过计算机的验证就可获得三维模拟的情境。在高职体育排球课程教学中应用投影式虚拟现实技术时，教师只需要在投影软件中输入准备好的课件及相应视频，就能够为学生呈现出一个逼真的三维模型场景，让学生能更直观地感受虚拟现实技术带来的视觉盛宴［2］。近年来，虚拟现实技术在教学领域的应用范围也不断拓展，应用门槛逐渐降低，教师在使用的过程中能够更加熟练地掌握技术应用的操作技能。

1.2.2 沉浸性强

虚拟现实技术通过头戴显示器，能够让用户完全沉浸其中，探索未知的世界，或者是在虚拟现实场景中进行模拟，给予他们不一样的体验。一方面，虚拟现实技术通过视觉效果及立体音效让用户置身其中，感受与真实世界一样的魔幻世界；另一方面，该技术通过触觉反馈也能够让用户沉浸其中，感受到真实场景带来的震撼［3］。

1.2.3 实时交互

不同于传统的三维技术，虚拟现实技术在交互设备作用下还可以实现用户与虚拟环境物体之间的交流，同时还可以从不同层面实现对虚拟环境的改造，可以说是一种实时交互。该技术应用于培训中，能够让用户实时操作和决策，有利于培训效果的提升。

1.2.4 趣味性强

应用虚拟现实技术能够为用户提供极具趣味性的体验，虚拟现实技术的三维模拟效果能够模拟出场景中的人物、环境和光影等，让使用者感受到环境带来的乐趣，增强使用者对该技术的喜爱。将虚拟现实技术应用于体育排球教学中，有利于增强学生对体育排球学习的兴趣。

2 虚拟现实技术应用于体育排球训练的必要性

2.1 有利于提升技术运用水平

在高职院校排球训练中，传统训练方式主要依靠教师的示范，学生对教师的行为进行模仿，这种教学方式存在一定的局限性。虚拟现实技术的应用能够让学生身临其境般地感受到比赛场景，对球的速度、高度及角度等要素进行精准掌握［4］。这种训练方式可以提升学生的技术表现，增加他们对排球训练的兴趣，增强他们的自我激励能力，使学生在排球训练中的技术运用水平得到进一步提升。

2.2 有利于优化战术策略

排球比赛的战术策略能够对比赛结果起到决定性作用。传统教学方式对于比赛情境的模拟往往较为粗略，而虚拟现实技术的应用有利于教师根据实际比赛情况为学生设计应对战术，让学生在设计的虚拟场景中进行反复训练，对于提高学生的战术运用能力有较大的帮助，还可以帮助学生更加深入地理解战术，从而增强比赛能力，更加轻松地战胜对手，获得较高的成功率，最终实现战术策略的优化。

2.3 有利于丰富排球训练方式

在虚拟现实技术应用之前，高职院校体育排球教学训练主要以参加比赛为目的，训练方式缺乏多样性。虚拟现实技术的应用丰富了排球训练的方式，利用VR设备可以让学生进行个性化的训练，学生可以按照自身的训练需求选择一定难度的训练方式，在训练中不断提升难度，增强自身的排球训练能力［5］。不仅如此，虚拟现实技术还可以对比赛场地的环境进行模拟，为学生设置各种训练挑战，从而有利于增强学生的适应能力，让学生能够在实际比赛中学会随机应变。

2.4 有利于增强团队合作精神

排球是一项对团队合作能力要求较高的运动，应用虚拟现实技术能够更好地培养学生的团队合作精神。将虚拟现实技术应用于体育教学中，能够帮助学生同虚拟环境中的队友进行配合，共同应对对手的进攻。这种训练方式可以增强学生之间的沟通协作能力，提高他们的荣誉意识和责任意识。虚拟现实中的团队合作训练不仅可以提高学生的整体比赛水平，还有利于培养他们在团队中的组织协调能力，增强学生的团队领导力。

3 虚拟现实技术在高职院校体育排球训练中的应用策略

3.1 虚拟现实技术在排球基础知识讲解中的应用

排球的基础理论知识包括排球发展历史、排球技能、训练方法、排球战术等内容，这些知识范围较广，仅仅依靠教师的讲解是无法让学生深入理解排球相关知识的。高职体育教学中的排球教学通常是短期教学，由于教学时间的限制，教师无法全面地讲解相关内容，只能为学生讲解一些重点内容和技巧，例如：排球技能的运用、团队协作的战术等，在课程编排中对于理论知识的讲解较少，缺乏全面性，这就导致学生对相关知识的理解较为困难。虚拟现实技术的应用能够解决学生排球理论知识匮乏的难题，教师可以利用该技术为学生建立一个虚拟图书馆，专项讲解排球理论知识，通过收集各种信息，整合与排球相关的资源，让学生从中进行学习和掌握相关知识［6］。学生的学习不再受时间和空间的限制，可以进行自主学习，一方面有利于减轻教师的教学压力；另一方面还可以节省更多教学时间，将更多的课堂时间用于战术性教学。在开展排球发展史的教学中，可以利用虚拟现实技术创设排球发展历程，让学生在虚拟环境中感受排球的过去，了解排球的未来。在排球技能教学中，可以利用虚拟现实技术为学生提供模拟场景，创设三维模拟环境，让学生在其中感受来自不同方向的排球的动作，从而对每一个动作都有更加直观细致的观察。讲解到排球的力学知识时，可以运用虚拟现实模拟人物的技术，建立完整的人物运动流程，通过投影式系统向学生展示人体在进行排球动作时的肌肉变化，展示用力时人体的运动轨迹，通过逼真的场景让学生有身临其境般的感受，从而方便学生更好地掌握排球技能。

3.2 虚拟现实技术在排球运动技能训练中的应用

传统体育排球训练教学中的运动技能教学主要通过教师示范的方式讲解内容，这难以让学生对排球的相关动作进行深入了解，如果示范教学中教师动作不规范，或教师对动作的理解存在偏差，会导致学生无法掌握正确的动作要领。虚拟现实技术通过仿真技术和多媒体技术的结合，能够为学生提供一个更真实的教学环境，让学生有在球场上训练的感觉。虚拟现实技术通过对不同场地及环境的模拟，能够让学生有更多的选择权利，增加他们训练的频率，从而提升技能水平。虚拟现实技术能够模拟各种复杂的比赛情境，让学生在场景中与虚拟对手比赛，例如：在排球传球教学中，利用虚拟现实技术设置传球员，让学生跟随传球员的虚拟动作进行模拟传球，让他们在模拟过程中真正体会传球的技术，掌握相关动作要领，以更好地适应真实的比赛环境。虚拟现实技术的应用可以让学生在逼真的模拟环境中总结运动技巧，掌握运动技能，还可以通过传感器和摄像头设备对学生的训练进行监测，并且给予实时反馈，通过数据分析帮助学生改进训练方式，提升排球技能水平［7］。

3.3 虚拟现实技术在排球战术性教学中的应用

排球战术性教学是教学的重点部分，也是难点内容。不同的战术也会受到对方不同打法的影响，需要学生随机应变。战术教学对学生的空间感和立体性要求较强，若不能让学生直观地观看战术教学方法，只是进行理论性讲解，学生则无法很好地理解相关内容，也难以实现较好的教学效果。在具体教学中，教师可以通过应用虚拟现实技术模拟比赛场景、设置虚拟战术路线、设置虚拟应战人物的方式，为学生创设教学情境。首先，利用虚拟现实技术能够创设一个具有球场、球员和球网的排球比赛场景，学生通过佩戴VR头盔融入场景之中，感受比赛的氛围，增强他们在比赛中的参与感；紧接着教师可以模拟出一个战术性路线，让学生在其中模仿虚拟人物的动作，更好地领会排球战术的运用技巧；为了提升学生的战术能力，检验其学习水平提升情况，可以利用虚拟现实技术创建一个虚拟应战人物，让学生与虚拟人物进行对抗，不断变换虚拟人物的应战技能，培养学生适应不同对手的战术思维。这样的教学方式有利于学生对排球战术思想的领悟，更好地掌握不同情况下同队友配合的策略［8］，提升学生的学习兴趣，增强学生对排球战术性训练学习的积极性。

3.4 虚拟现实技术在排球比赛配合教学中的应用

排球技能训练和战术训练的最终目的是开展比赛，通过比赛能够展示学生的学习情况，让教师了解学生对排球技能和战术的掌握，还有利于培养学生的团队合作能力。大多数比赛都是在同班级同水平的学生中进行，由于他们对战术性的掌握能力相当，对排球技能的掌握不够熟练，比赛往往会变成发球比赛，不仅会降低教学效果，还会影响学生对排球学习的积极性。虚拟现实技术在排球比赛教学中的应用能够模拟真实的比赛场景，让学生感受到来自不同水平和风格的球队战斗力量，不仅能够营造浓厚的比赛氛围，还可以激发学生的好胜心理，对排球训练更具有耐心。虚拟现实技术的应用方便教师根据学生的水平设置比赛球队，对于防守能力较差的学生，教师可以为他们设置进攻能力一般的比赛对手，一方面避免差距较大影响学生学习的积极性；另一方面可以在相互较量的比赛中获得自身能力的提升。在进攻配合教学中，可以为学生设置不同战术的虚拟场景，指导学生变换战术与虚拟空间中的球员进行比赛，以此增强学生对排球战术的应用能力，从中感受比赛带来的乐趣，对于自身的劣势可以进行针对性的训练，取长补短，从而助力学生实战能力的提升。

4 结语

虚拟现实技术作为一种互联网时代的新产物，在现代教学中的应用突破了传统教学的局限性。高职院校排球教学中应用虚拟现实技术，不仅能够帮助教师改变教学方法，创新教学模式，为学生构建全新的教学环境，还可以实现学生的自主性学习，让学生在人机交互中提升自身的能力和水平，激发他们的学习积极性，提高学生对排球训练的兴趣，最终有利于排球教学整体效果的提升。