虛擬現(xiàn)實技術(shù)在人體實驗教學(xué)中的應(yīng)用

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摘要：隨著社會信息化發(fā)展的日新月異，虛擬現(xiàn)實（virtualreality）技術(shù)對全社會各個層面的發(fā)展產(chǎn)生了巨大的推動作用，更是現(xiàn)代教育技術(shù)發(fā)展的重要方向。運動人體科學(xué)實驗教學(xué)在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中存在空間和儀器設(shè)備等問題限制，通過引入虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠有效改善教學(xué)環(huán)境，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，對實現(xiàn)實踐教學(xué)目的具有極高的潛在應(yīng)用價值。本文主要從虛擬現(xiàn)實技術(shù)實用性出發(fā)，對其應(yīng)用于運動人體科學(xué)實驗教學(xué)的作用進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術(shù)；運動人體科學(xué)；實驗教學(xué)

一、運動人體科學(xué)實驗室實驗教學(xué)

運動人體科學(xué)作為體育院系的運動實踐及教學(xué)技能的理論基礎(chǔ)，對于體育專業(yè)學(xué)生人才培養(yǎng)起著重要的奠基作用。體育院系的運動人體科學(xué)實驗室根據(jù)體育教育專業(yè)的本科人才培養(yǎng)方案，基本都以運動解剖學(xué)及運動生理學(xué)兩門課程的實驗為主要內(nèi)容。在體育院系中，實驗室從場地及經(jīng)費角度出發(fā)，都基本難以完全滿足真尸骨骼、真尸標(biāo)本等實驗教具的存放要求，無法與醫(yī)護學(xué)院等醫(yī)學(xué)相關(guān)專業(yè)實驗條件進(jìn)行比較。運動生理學(xué)實驗內(nèi)容為感官功能、動物實驗等，需要輔以多種儀器設(shè)備及動物來輔助實驗教學(xué)，讓學(xué)生通過對自我及動物的生理功能測試，構(gòu)建人體生理機能的認(rèn)知。這些實驗多以單個生理機能的實驗獨立開展，對于人體各大系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)不足以全面系統(tǒng)的展開。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)已無法滿足學(xué)生日益增長的對知識學(xué)思辨的需求。在高速發(fā)展的信息化時代，必須借助具有時代特色的高新科學(xué)手段。

二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在運動人體科學(xué)的實用性

1.虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展

隨著多媒體技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展，美國WilliamWulf教授于1989年提出虛擬實驗室概念。我國也提出研究開發(fā)數(shù)字化實驗和虛擬實驗系統(tǒng)的規(guī)劃。虛擬實驗系統(tǒng)的規(guī)劃。多所大學(xué)的實驗室建設(shè)規(guī)劃都將在實驗教學(xué)中融入虛擬現(xiàn)實技術(shù)，搭建虛擬實驗平臺納入重點規(guī)劃項目。已建立的生理學(xué)等學(xué)科的虛擬實驗室均顯示出了良好的教學(xué)效果，有效的提高了實驗教學(xué)質(zhì)量。

2.虛擬現(xiàn)實技術(shù)對實驗教學(xué)的支撐作用

運動人體科學(xué)實驗教學(xué)中運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，能夠有效的改善實驗教學(xué)環(huán)境，減少儀器設(shè)備成本，降低實驗室空間需求；充分發(fā)揮虛擬現(xiàn)實技術(shù)的仿真性、創(chuàng)造性等特點，將實際中具有時間性、可變性、抽象性且用別的方法很難或無法觀察和實驗驗證的內(nèi)容展現(xiàn)出來，并能實現(xiàn)一些傳統(tǒng)方法不可實現(xiàn)的實驗，從而豐富實驗教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)習(xí)興趣。

3.虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用前景

科技的發(fā)展，涌現(xiàn)出一批高新技術(shù)。如何將這些高新科技迅速融入大眾生活及學(xué)習(xí)中是關(guān)鍵問題。虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為新時代新科技的代表，目前并未與社會需求形成良好的對接，在運動人體科學(xué)實驗教學(xué)方面應(yīng)用也還比較稀缺。但其對于運動人體科學(xué)實驗教學(xué)的作用卻是毋庸置疑的，所以如何能夠有效的在高校的實驗教學(xué)中融入虛擬現(xiàn)實技術(shù)，有助于現(xiàn)代教學(xué)手段的更新迭代，是實驗教學(xué)改革的重要方向。

三、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用

1.虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展與運動人體科學(xué)實驗教學(xué)過程具有極高的契合度

對于體育院系通過體考上來的學(xué)生，他們更傾向于形象思維。在大一階段開展的運動解剖學(xué)及運動生理學(xué)，教師通過課堂上采用多媒體手段進(jìn)行圖片、視頻的展示和理論教學(xué)。學(xué)生在大量的理論知識灌輸下，容易產(chǎn)生倦怠，僅僅依賴于機械性的記憶，無法有效性完成教學(xué)目標(biāo)。實驗課上輔以標(biāo)本、儀器等進(jìn)行實驗教學(xué)，內(nèi)容較為固定，解剖標(biāo)本對于非醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生來說容易令其產(chǎn)生畏懼心理，生理技能實驗又難以全面展示各系統(tǒng)完整技能，因此大部分學(xué)生會感到抽象、枯燥和不容易理解而失去學(xué)習(xí)的興趣和熱情。虛擬現(xiàn)實技術(shù)提供的教學(xué)環(huán)境不論從理論，還是實驗，通常不受實踐和空間的約束，并與現(xiàn)實相當(dāng)接近，不易失真，易于學(xué)生理解和操作。學(xué)生能夠身臨其境的感受及操作，成為虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的參與者與主導(dǎo)者，充分調(diào)動體育專業(yè)學(xué)生的主觀能動性，更加容易激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，并有助于對內(nèi)容的理解。

2.運動人體科學(xué)實驗教學(xué)運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，是實驗教學(xué)改革的重要發(fā)展方向，有效的提高教學(xué)效果及培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造創(chuàng)新能力

實驗教學(xué)改革是本科教學(xué)改革的重要環(huán)節(jié)，在實驗教學(xué)中運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)是改革的重要發(fā)展方向，也是時展的必然要求。虛擬現(xiàn)實技術(shù)投入到運動人體科學(xué)實驗教學(xué)中，可以通過其虛擬的影像特點，進(jìn)行多元化的整合模擬，充分利用多媒體技術(shù)，大量應(yīng)用實驗照片、視頻、音頻素材，并配合逼真的動畫，為學(xué)生構(gòu)造了一個仿真的實驗環(huán)境，可達(dá)到清晰、美觀的視覺效果，拓寬學(xué)生的認(rèn)知維度，使學(xué)生能夠立體化的縱觀人體從新生兒到中老年的解剖學(xué)變化過程。虛擬現(xiàn)實技術(shù)還能夠?qū)⑷梭w血液循環(huán)系統(tǒng)在學(xué)生面前進(jìn)行三維立體展示，讓學(xué)生能夠?qū)τ谄湔麄€循環(huán)過程所經(jīng)歷的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行重復(fù)觀看，有助于理解掌握整個血液循環(huán)系統(tǒng)的重難點，提高教師教學(xué)效果。學(xué)生能夠通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)對于已學(xué)知識進(jìn)行開放性實驗驗證，提高自主創(chuàng)造創(chuàng)新能力，培養(yǎng)思辨能力。

3.虛擬現(xiàn)實技術(shù)的局限性

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在實驗教學(xué)中還有許多問題亟待解決，如單純依賴電腦，無法有效性的進(jìn)行實際操作，忽略實驗環(huán)節(jié)的細(xì)微問題等。運動人體科學(xué)實驗教學(xué)基于已有的虛擬仿真試驗項目研究，作為虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用的重要提供方，通過將實驗內(nèi)容更大范圍的推廣與應(yīng)用，能夠促進(jìn)虛擬現(xiàn)實技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

四、結(jié)語

虛擬現(xiàn)實技術(shù)融入到實驗教學(xué)中，能夠起到良好的促進(jìn)作用，是實驗教學(xué)改革的重要方向。但在充分發(fā)揮虛擬現(xiàn)實技術(shù)，提高學(xué)生多維度理解記憶的同時，應(yīng)結(jié)合傳統(tǒng)實驗教學(xué)，保留學(xué)生實際操作能力的培養(yǎng)，共同磨合協(xié)作，以達(dá)到最佳的教學(xué)效果。

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作者：楊力源 單位：成都大學(xué)