浅谈虚拟现实体育教学课件的设计原则.doc

浅谈虚拟现实体育教学课件的设计原则贺 昆朱红花 郭良志(1.琼台师范高等专科学校体育系 海南 海口 571127)摘 要：采用文献资料法、归纳演绎法对虚拟现实体育课件的设计原则进行了研究。根据建构主义理论、运动技能形成理论，结合虚拟现实技术的特点提出了设计虚拟现实体育课件的原则，即以学为中心，以意义建构为目的的原则；教育性和真实性原则；设置强大、实用的交互功能的原则；强调利用各种资源来支持“学”的原则；正确、真实、清晰、全面地展示技术动作的原则。关键词：体育课件；虚拟现实；设计原则中图分类号：G807Research on Design Principles of Virtual Reality P.E CoursewareHE KUN Zhu Honghua Guo Liangzhi(P.E.Dept.QiongTaiTeachers college,Haikou571127,HainanChina)Abstract: This thesis researches on the virtual reality P.E courseware with induction and deduction methods as well as documentary data method. According to the constructivism theory and the theory of motor skill formation, the author has put forward the principles of virtual reality P.E courseware. These principles include learning-centered principle aiming at the construction of meaning; education and authenticity principle, the practical interactive principle, the principle of employing all kinds of resources to support learning; the principle of displaying skilled movements correctly, truly, clearly and completely.Key word: P.E courseware; virtual reality; principles of design1 前言20世纪90年代以来，随着建构主义学习理论研究的深人以及多媒体计算机技术和网络信技术的飞速发展，建构主义学习理论日益受到教育界和教育技术领域的普遍重视1，并被广泛地应用于多媒体课件的开发。进入21世纪以来，虚拟现实技术逐渐为人们所熟知，由于虚拟现实技术不仅赋予课件更强的交互功能和更加逼真的教学情境，而且有助于激发学生学习的主动性，与早期由文字、图片、动画、影片等整合的多媒体课件相比，更加符合建构主义以学为主，情境化教学的要求，此外，对于强调直观教学的体育教学来说具有更加重要的意义。因此，越来越多的学者开始尝试将虚拟现实技术应用于开发体育多媒体课件。1995年至今，关于虚拟现实技术在体育教学中应用前景的展望及设想研究较多，成品课件较少。虚拟现实技术在体育教学课件中的应用主要体现在两个方面，一是模拟实训、实习的过程如：足球裁判员培训仿真系统2和篮球裁判员培训仿真系统3等；二是真实、立体地展示技术动作。如：背向滑步推铅球shockwave 3d课件4和武术教学仿真系统5等。这些课件绝大部分的精力用在模拟真实实训、实习过程和标准技术动作上，有些还采用了光学运动捕捉系统采集运动数据，来保证运动技术的规范性，这些课件应该说遵循了运动技能形成的有关理论，但是却忽略了或者没有系统地考虑用先进的教学理论来指导课件的设计与制作。本文将试图根据建构主义教学理论，以及运动技能形成理论探讨虚拟现实体育课件的设计和制作原则。2建构主义指导下虚拟现实体育教学课件设计和制作的原则2.1以学为中心，以意义建构为目的的原则建构主义理论认为：“学习是获取知识的过程，而知识不是通过教师传授得到的，而是学生在一定的情境即社会文化背景下，借助教师或同学的帮助，利用必要的学习资源，如：文字材料，音像资料，CAI课件以及从Internet上获取的信息，通过意义建构的方式而获得的”。6因此建构主义指导下，要求虚拟现实体育课件在创设情景、设置交互、提供资源的每个阶段都应本着“以学为中心”的思想。“意义建构”是学习过程的终极目标。所要建构的意义“是事物的性质、规律以及事物之间的内在联系。” 7其实学习者将这些事物的性质、规律、联系等照搬到自己的脑子里，仍然没能真正地完成意义建构，只有在此基础上将其 “广泛而灵活地运用到具体情境中”8，找到所学知识存在的意义，才算真正地达到意义建构的目标。如果没有这一最终目标的指导，那么整个课件的设计将失去方向，教学效果自然会随之下降。2.2 教学情境具有教育性和真实性的原则“学习是在一定情景下发生的，知识只有在一定情景下才有意义只有从适宜的环境出发，通过意义联系，才能促进知识的获取和建构。”9可见建构主义要求体育课件中创设的教学情景应该是按一定的学习理论，对教学内容生动、真实、有序地再现或模拟，应具有的教育性、真实性。教育性是课件情景的灵魂，增强课件情景的真实性是增强其教育效果的一种重要手段。虚拟现实体育课件创设情景的这两方面特性越强，结合的越好对意义建构的作用就越明显。因此建构主义指导下，要求虚拟现实体育课件创设的情景应该有很强的教育性和真实性。2.3 设置强大、实用的交互功能的原则建构主义认为“事物的意义并非独立于我们而存在，而是源于我们自己的建构。每个人都以自己的经验基础、以自己的方式理解到事物的某些方面。通过协作交流，学习者对知识的理解将更加丰富和全面，认知从一个水平提升到另一个更高水平。”10正因为个人建构的意义往往是片面的、有限的，因而在实践的过程中便会遇到“同化”不了的问题，这时就需要和他人间接或直接的进行交流进而调整和完善自己的知识结构。可见“协作学习”对意义建构起了关键的作用。因此建构主义指导下，要求制作和设计课件时应设置强大的交互功能，用以实现师生之间，学生与学生之间，以及师生同多媒体信息之间的任意交流。2.4 强调利用各种资源来支持“学”的原则建构主义强调“以学为中心”，强调利用必要的学习资源完成意义建构，从而获得新知识。当学生凭借自己的经验基础和知识结构无法同化与课件情景相联系的知识时，他可以向教师和同学寻求帮助，但是教师和同学的经验基础和知识结构也是有限的，而且有明显的个人特点，并不一定可以满足个别学生的需要，这时丰富学习资源就显得格外重要。如果没有提供丰富的学习资源，就很难实现“以学为中心”的思想。因此建构主义指导下，要求虚拟现实体育课件的设计和制作过程中不仅要考虑创设逼真的情景来反映相应的教学内容，而且还要提供与该内容有关的各种学习资源，满足不同学生自学的需要。3 运动技能学习理论指导下虚拟现实体育课件设计和制作的原则班杜拉(Bandura，1986)的认知调节理论认为：个体在观察运动时先把运动信息储存为记忆表象“个体将运动信息转化为记忆表象的原因，是为了使大脑能够复述和组织，之后，记忆表象将为技能的操作提供指导，为误差的觉察和校准提供标雕。”11这里所说的记忆表象，部分可以理解为我国学者熟悉的动作表象。我国运动心理学研究表明：“在体育教学、训练和运动竞赛中，运动员正是凭着自己的运动表象，进行运动练习或表演。如果运动表象不清晰或没能建立起来，就不能正确的完成练习。”12可见建立正确、清晰、完整的运动表象对于学习运动技术是非常重要的。以上理论要求虚拟现实体育课件设计和制作应该遵循以下原则：3.1 正确、真实地展示技术动作的原则这个原则是体育课件应遵循的最基本原则，如果虚拟现实体育课件展示的技术动作本身就是错误的或不标准的，将会使学生在教学的开始就形成错误的视觉表象，那么即使课件其他方面做得再好也是徒劳的。人体模型的真实性和运动数据的规范性是虚拟现实技术的优势，也是设计和制作的难点，往往要花费大量的时间，才能达到应用于教学的要求。在李岩、董菲设计制作的武术教学仿真系统中，为了保证运动数据的权威性，运用光学运动捕捉系统采集最优秀运动员(全国武术冠军)的运动数据，来驱动三维人体模型，很好的遵循了该原则。此外，为了保证人体模型的真实性，我们可以采用三维扫描仪进行人体建模。3.2 清晰地展示技术动作的原则以田径运动为例，往往越关键的技术环节速度越快，由于摄影机拍摄的速率有限，学习者在慢速或暂停观看技术录像时影片会产生模糊的现象，不利于学生的学习。虚拟现实中的展示场景就不会出现这种现象，主要原因是由于，虚拟现实中的摄影机是虚拟的，并且其拍摄频率又可以随意调至很高，如：在3dsmax中虚拟摄像机的拍摄频率可设置到4800帧/秒。我们应当发挥虚拟现实技术的这一优势尽可能清晰地展示技术动作。3.3 立体、完整地展示的技术动作的原则（从多角度来展示技术动作）在完成技术动作的过程中，一侧身体的运动往往会遮挡异侧身体的运动，使学生无法形成完整的技术动作视觉表象，如在跨栏时，如果从摆动腿一侧来观察就很难观察到起跨腿的动作。因此，在用媒体展示技术动作时，对同一动作进行多角度的展示更加有助于学生学习动作。虚拟现实技术可以轻松的实现学习者通过鼠标、键盘对虚拟运动员和摄影机的控制，进而实现从任意角度观察技术动作。这是虚拟现实技术特有的优势，也是其应用与体育教学课件的核心价值之一，我们在设计和制作虚拟现实体育课件时应当予以体现。4 结语建构主义理论、运动技能形成的理论属于体育教育理论，虚拟现实技术属于体育教育技术，我们应当积极的尝试将先进的教育理论和教育技术有机结合起来，统一于体育教学过程之中，使教育理论和教育技术在提高教学效果中的作用得到充分发挥，不能偏重一方而忽视另一方。本文根据建构主义理论、运动技能形成理论，结合虚拟现实技术的特点提出了设计虚拟现实体育课件的原则，即以学为中心，以意义建构为目的的原则；教育性和真实性原则；设置强大、实用的交互功能的原则；强调利用各种资源来支持“学”的原则；正确、真实、清晰、全面地展示技术动作的原则。无疑今后基于虚拟现实技术的体育课件的研制将越来越多，希望上述设计和制作的原则能为虚拟现实体育课件的成功研制提供有益参考。参考文献1SharonE. Smaldino, James D.russell等.教育技术与媒体M. 北京:高等教育出版社,20082 解毅飞,李祥晨. 足球裁判员培训仿真系统的研制J.体育科学,2001,21(3):533卢春宏. 篮球裁判员培训仿真系统的研制J. 丹东纺专学报,2005,12(2):844 冯传诚,贺昆.整合虚拟现实技术的背向滑步推铅球教学课件的设计与实现J.武汉体育学院学报2005,41(5):71-725李岩,董菲. 体育(武术)教学仿真系统的设计J. 山东体育学院学报,2008,24(9):94-956周锰珍,石建斌.论建构主义理论指导下的多媒体商务英语教学J.教育学研究,2003,25(3):1377耿舰,丁彦.青谈建构主义学习理论CAI课件设计的影响J.中国医学教育技术,2001,15(2):71