虚拟仿真技术在运动人体实验课程中的探索
来源:用户上传
作者:
摘要：运动人体科学课程是体育专业学生的专业理论课程，其实验教学在整个体育专业教学中占有非常重要的地位。通过探索虚拟仿真技术在运动人体科学实验课程中的应用，分析在运动人体科学实验课中引入虚拟仿真技术的必要性，以及运用虚拟仿真技术的具体优势，旨在营造虚实结合、理实结合的实验教学环境，对体育专业理论课程的实验教学改进提供一定的思路与帮助。
关键词：虚拟仿真技术 运动人体科学实验 理实融合
中图分类号：G807 文献标识码：A 文章编号：1009—5349（2019）21—0224—02
近年来，随着信息技术的不断更新与进步，虚拟仿真技术被越来越多的人关注并应用到各行各业，其应用价值也日渐凸显。虚拟仿真技术，它是通过相关计算机设备和软件系统构建出的虚拟三维环境，模拟现实世界，并通过技术手段与虚拟场景发生交互，让人产生一种身临其境的感觉。而虚拟仿真实验是在虚拟仿真技术基础上产生的，已成为高等教育信息化建设和实验教学示范中心建设的重要内容之一，是专业建设与信息技术深度融合的产物。[1]主要依托多媒体、人机交互、虚拟现实、网络系统等手段，构建出高度仿真的虚拟实验场景和实验对象，让学生在虚拟情境中开展实验。[2]其目的是营造虚实结合、理实结合的实验教学环境，使实验不再局限于有形的实验室中，从而为学生提供多元化的实验环境，一方面激发学生的学习兴趣，另一方面提高学生的自主学习能力和创新能力。
一、虚拟仿真技术运用于运动人体科学课程实验中的必要性
1.实验条件受限
运动人体科学课程是高等院校体育专业的理论课程，其中大部分为专业必修课程。课程内容多，而且开设班级比较多，这样就给实验教学的安排带来了一定的压力。一方面开设班级多，教学人员不足，同时实验设备也不能满足，无法保证所有学生参与到实验操作中，教学效果不明显;另一方面，实验场地受限制，难以容纳所有学生同时进行实验操作，有些实验还有一定的危险性，这些都对实验教学效果有一定的影响。
2.实验费用高昂
运动人体科学实验课的学习以学生为主，通过实验（实践）活动学习专业知识和技能。在具体实验（实践）执行过程中，就会存在实验动物的饲养问题、生物安全问题、仪器设备成本上涨问题、实验经费紧张等一系列问题，这些都制约着实验教学的开展，同时实验器材损耗严重、仪器设备更新换代速度快、维修费用高昂等都将影响实验教学的进行和实验教学的效果。
3.理论与实践脱节
运动人体科学是体育专业的专业理论课程，对于体育专业的学生来说，存在着重技术轻理论的现象，同时由于专业特点，学生上完专业技术课后很难集中注意力来学习理论，因此很难把理论与实践很好地结合起来，使两者相互促进。而虚拟仿真实验的应用就能很好地弥补这些不足，且不受时间空间的限制，随时随地都可学习，学生的学习积极性和主动性也会因虚拟仿真这一特殊的教学手段而得到极大提升，不再认为理论学习是个枯燥乏味的事情。
二、虚拟仿真实验应用于运动人体科学课程实验的独特优势
1.运用虚拟仿真技术，培养学生的自主学习能力
运动人体科学专业课程实验教学使用虚拟仿真技术，可以避免在传统实验中的许多不足，比如遇到困难就问老师，老师有时代替操作，有些实验比如运动解剖学，实验中解剖浸制标本的浸泡液对人身体健康有危害，而且标本数量有限，导致参与人数相对较少，同时标本是静止的，不能完全替代实物，有些大型标本难以移动等。而采用虚拟仿真技术，通过电脑操作，进入虚拟界面，学生可以自己独立观察，分析问题，解决问题，可以重复练习，可以在任何时间选取学习内容进行学习，不用担心实验不成功而畏手畏脚，还可以根据个人的学习兴趣自由掌控学习进度和实验流程，不断地去摸索，反复地去练习，为学生提供充足的实践机会。还可以有效地规范学生的操作行为，同时也使学生逐渐形成了自主学习的好习惯。
2.探究式的虚拟仿真实验能激发学生的学习兴趣
虚拟仿真技术因是人机互动操作，有其虚幻性、直观性、逼真性等特点，大大地提高了学生的学习欲望，而且可以反复操作，不断总结实验方法与步骤，举一反三，能增强学生的自信心，使实验教学向更深层次发展。传统实验课程的学习中，学生学习后仅能停留在较浅层次的记忆層面，对整个实验流程无法产生更深刻的记忆，而虚拟仿真实验给学生提供了“身临其境”的感觉，给予学生丰富的感官体验，方便学生多次反复地体验、记忆，从而达到熟练掌握整个实验操作流程的目的，同时加深对理论知识的理解和把握。
3.运用虚拟技术，实现“理实融合”的教学理念
运动人体科学是体育专业的专业基础课程，而体育是一门实践性很强的学科，但是在日常专业学习中，往往存在着理论与实践脱节的情况。而且学生大多重技术（实践）、轻理论，因而对于专业学习很不利，不利于体育、健康教育向科学化、专业化发展。运动人体科学虚拟仿真实验是基于理论课堂内还原运动场景的教学需求而开发，真实地再现了体育运动的真实场景;通过虚拟人，达到替代部分人体组织，降低实验教学成本，提高实验教学效率，延伸教学时间和空间，辅助实体标本操作，创建虚实结合、理实融合的教学新模式的目的。
三、运动人体科学虚拟仿真实验课程资源建设的前景展望
1.实验方案设计思路
运动人体科学实验课程虚拟仿真实验，通过与基础医学、生物信息学与临床专家合作建设的中国数字化可视人数据库（数字人）、虚拟解剖实验室（虚拟人）和虚拟切片技术（显微人），把传统的以教师为中心、以课堂为中心和以教材为中心的教学理念逐步转变为以学生为中心[3]，并通过提升网络技术和虚拟仿真技术辅助实体实验教学，充分发挥优势教学资源和特色，虚实结合、理实融合，实现自主学习和终身学习的目的。
2.实验教学方法
创设新的虚实相结合实验教学模式（虚拟实验+实体操作），对于运动人体科学专业实验的特殊研究对象（人）就更为适合。因为它属于无损操作，又具有能反复练习的优势，还保留了传统实验课直观、真实的优点，使它们优势互补、扬长避短;教学方法也随着教学模式的改变相应地发生改变，把教师从讲授者、传输者，转变成学生学习活动的组织者、指导者，也即教师的教学方法从“施教”转变为“导学”，创设教学情景，激发学生的潜在学习动机，培养学习积极性。[4]通过虚拟仿真技术改革实验教学方法，加深学生对知识点的理解，培养学生主动思考、学习、归纳、总结的能力，从而有效地提高了教学效果，提升了教学质量。
3.传统教学的延伸与拓展
传统的实验教学中，学生主动参与意识不强，虚拟课堂就为学生创设了一个灵活的实验环境，动手操作实践的空间都得到了最大限度的延伸，极大地提高了学生的参与意识。而且虚拟网络可以24小时开放运行，学生随时随地可以上线操作和学习，并安排教师实时答疑，并对学生的学习行为加以正确引导。同时学生也可以开放的思维把自己收集或积累的一些资源与他人相互分享，因而也培养了学生团结合作意识和创新能力。
四、结语
运动人体科学实验课程中运用虚拟仿真技术，无需实验动物和仪器设备，利用计算机模拟整个实验操作流程，为教学过程营造一种身临其境的感觉，将使实验教学更加生动有趣，不仅能提高学生自主学习的能力，还能激发学生的学习兴趣，加深对体育专业理论知识的领悟，这将是对传统教学的有益补充。随着社会的发展和科学技术的进步，虚拟仿真将在体育领域得到更加广泛和深入的应用。
参考文献：
[1]王琛，于嘉浩，陆红红，等.基于快速成型技术的中国古典家具模型制作工艺研究[J].家具，2018，39（6）：40-44.
[2]耿冰茹.虚拟仿真技术在网络教育教学中的应用价值探究[J].智库时代，2019（7）：271-272.
[3]王琛，于嘉浩，訾然，等.虚拟仿真技术在工业设计综合实验中的应用探索[J].技术科技，2019（7）：54.
[4]周鸿雁.研究性教学模式下《运动解剖学》课程教学改革[J].现代交际，2018（19）：31-32.
责任编辑：赵慧敏
转载注明来源:https://www.xzbu.com/7/view-15077211.htm
