基于三维动画技术的中职武术教学探析

2020-09-12 14:08:20 广西教育·B版 2020年5期

【摘 要】本文阐述中职武术教学中三维动画技术在增强武术示范教学的视觉呈现感、降低武术练习中运动损伤发生率上的优势,论述基于三维动画技术的中职武术教学方案以及基于“3DMAX+VRP”技术的武术教学案例,提出加强教师三维动画教学素养培养、建设三维动画教学软硬件设施体系、构建立体的教学考评方案等教学保障措施。

【关键词】三维动画技术 中职 武术教学 3DMAX  VRP

【中图分类号】G  【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889(2020)05B-0166-03

如何提升中职武术课的视觉呈现效果,最大化激发中职学生对武术运动练习的兴趣,一直以来都是中职武术教学改革面临的重要问题。长久以来,在中职武术套路教学和训练中,大部分教师主要采用录像播放、课件展示等二维视觉传达手段组织教学,这些常规的教学方法对于学习能力和基础较差的中职学生来说,难以持续地起到激发他们武术练习主动性的作用。随着计算机技术的发展,将三维动画技术引入中职武术教学的理念逐渐被提出。笔者认为,三维动画技术十分多元,能够起到对武术套路虚拟三维仿真、视觉传达呈现和动作套路有效分解演示等作用,能够作为中职武术课教学的有益辅助。

一、中职武术教学中三维动画技术的应用优势

(一)增强武术示范教學的视觉呈现感

运用三维动画技术能够较好地建立武术套路训练的动作模型,并能够建立起动作模型与练习者动作之间的轨迹练习,从三维成像的角度量化地描述练习者在三维空间中的武术动作轨迹,实现从实际套路到虚拟三维的匹配,有利于增强武术示范教学的视觉呈现感。张胜利研究了应用 3DMAX 软件制作武术示范教学模式,让模型做出与练习者一样的动作,最终生成武术套路三维动画序列的方法,该方法应用于中职武术教学后能够有效地提升中职学生观赏武术套路示范的兴趣。付成林用VR技术建立了武术套路的空间三维坐标(X、Y、Z),能够通过在虚拟环境下捕捉练习者的武术动作生成对应的空间三维动画轨迹,大大提升武术教学示范的效果。上述研究成果都证实了三维动画技术在增强武术示范教学视觉呈现感上的作用。

(二)降低武术练习中运动损伤发生率

中职学生处在生长发育的关键时期,倘若由于武术练习中的不规范动作导致运动损伤,会对他们的健康成长带来负面影响。然而,长久以来针对中职学生武术练习的防范运动损伤策略并不多,因此,中职学生武术练习的运动损伤发生率相对较高。自明等人对黑龙江省内 30 所中职院校的调查发现,2016—2018 年,受访院校学生参与武术练习的运动损伤发生率呈年均 5% 的增长态势。以三维动画技术创设武术套路教学情境或平台,能够将旋飞腿、竖叉等难度系数较高的武术练习动作做成三维动画,并借助虚拟现实仿真技术呈现给中职学生,让学生在观看高难度武术套路动作细节的基础上更好地进行演练,达到提前预见和清晰解读的教学作用。通过反复观看三维动画的武术套路模拟示范,学生能够准确地掌握动作的练习规范,有利于降低实际训练中的运动损伤发生率。

二、基于三维动画技术的中职武术教学方案及案例

(一)教学方案

张怀雨等人认为,在“互联网+”时代,应基于互联网教育平台这个大的载体实践“三维动画+武术”课程教学,将互联网教育平台与三维动画技术有机结合起来,为中职学生打造“线上+线下”“多阶段体验式”武术学习体验。有鉴于此,笔者构建了基于三维动画技术的中职武术教学方案。教学方案中,将教学过程分为课前、课中和课后三个阶段,并基于“移动教学平台+平板电脑+校内移动网”构成的信息网络化载体开展相应教学,如图 1 所示。

1.课前。教师依托移动教学平台上传有关武术练习的预习资源,资源内容以三维动画仿真视频为主,结合文字、课件等多样素材,并利用移动教学平台上的“学习任务单”功能向教学班学生发送学习任务通知,引导学生在线观看武术练习三维动画视频,在脑海中建立起学习武术套路的表象。学生在这个过程中遇到问题,可在线与教师进行交流探讨。

2.课中。师生以平板电脑为载体,在校园移动互联网环境下对课前预习的武术套路动作进行反复回顾,在此基础上教师在 VR、AR 等三维虚拟仿真情境下完成武术套路动作的演示,教师的演示武术套路动作轨迹可被 VR、AR 等三维软件记录下来,并生成轨迹模型,方便学生练习时反复观看,细细品味。之后,学生结合教师演示的三维动作轨迹和移动教学平台上的三维武术动作仿真视频两类资源进行自主练习,练习过程中同样可借助 VR、AR 等三维软件生成个体练习的轨迹模型。

3.课后。教师仍以移动教学平台为载体布置关于武术套路练习的在线作业,引导学生在线完成作业。此外,教师将学生课内练习武术动作的三维轨迹模型发送至平台,引导学生观看自己的三维练习轨迹,更好地发现练习中存在的问题,并通过课后反复练习不断消除问题,掌握过硬的武术套路技能。

(二)基于“3DMAX+VRP”技术的武术教学案例

笔者基于“3DMAX+VRP”技术创设中职武术课程三维动画虚拟现实教学系统,并将设计完成的武术三维动画教学资源上传至超星慕课平台,构建一体化的武术移动教学平台,对学生开展“线上+线下”及“多阶段体验式”武术教学。

1.课前。教师借助 3DMAX 软件和 VRP 三维互动平台创设武术三维动画技术教学展示资源,具体的方法为:首先,运用 MAYA 创设武术运动员身体模型,并导出为 3DS 文件,导入3DMAX 软件中,对人物模型的骨骼关节进行运动帧设置,以使模型运动能够与真人武术练习有机吻合。其次,将 3DMAX 中制作好的三维人体模型导入至 VRP,并进行模型转化、触发器编辑等交互设置,实现武术套路练习与三维人物模型动画的匹配和有效互动。最后,按照不同的武术套路动作,如五步拳、螳螂拳等,制作三维人物模型练习动画教学资源并上传至超星慕课平台,构建完整的教学资源库。学生可在课前登录超星慕课平台,自主观看三维化的武术套路动作。

与传统的二维教学视频相比,三维动画技术制作的武术套路演示动作资源更直观、立体,观赏性更好,且能够反复观看。而从细节上品读练习精髓,能够更为有效地抓住中职学生的学习兴趣点。此外,借助超星慕课平台上的“留言”“公告栏”“聊天工具”等媒介,学生可以就不懂的武术套路问题及时与教师进行沟通,解决疑难问题,初步建构起动作练习的表象。

2.课中。课中阶段以“现场练习+三维仿真+三维动态捕捉”为教学过程。首先,教师利用多媒体网络播放设备再次为学生展示超星平台上的三维武术练习动画,并接受学生的提问,最大限度帮助学生扫清动作练习的理论和实践障碍。其次,教师运用训练场的三维捕捉设备为学生展示武术套路。三维捕捉设备是一个“三维感光+动态镜头捕捉”的仪器,教师练习前将三维感光标签贴在身体上,这些标签具有感光特性,能够被现场设置的多方位摄像头采集到光信号,练习者的武术套路动作能够通过三维感光标签产生光信号,这些能够反映武术套路动作的光信号被现场的摄像头采集后,进过计算机中的 VR 软件进行处理,生成武术动作三维空间坐标的相关动作数据。这些数据经过二次识别,能够在 VR 软件上生成对应的人物动作三维模型,从而让教师的武术动作练习逼真地还原在电脑上,产生一一映射式的三维动画效果。之后,学生结合教师演示的三维动作轨迹和移动教学平台上的三维武术动作仿真視频两类资源进行自主练习,练习过程中同样可借助 VR、AR 等三维软件生成个体练习的轨迹模型。

3.课后。一方面,教师在超星慕课平台上发布与课中武术练习有关的文字性作业,要求学生按时登录平台完成作业,以达到帮助学生夯实武术理论知识的目的。另一方面,教师将学生课内练习武术动作的三维轨迹模型发送至平台,引导学生观看自己的三维练习轨迹,查找自身练习中存在的问题,并结合问题反复练习,提高学生武术学习效率。

三、基于三维动画技术的中职武术教学保障措施

(一)加强教师三维动画教学素养培养

传统的中职武术教学仅要求教师具备武术教学技能及常规的多媒体授课技能,但从长远来说,若教师仅具备上述技能,难以持续有效地激励中职学生学习武术的积极性。以三维动画技术创设中职武术教学情境,通过三维动画、虚拟仿真和动态捕捉等手段创设全新的武术课堂,能够更好地调动学生学习武术的积极性,但对武术教师教学能力却提出了更高的要求。要上好一堂基于三维动画技术的武术课,教师除具备传统的武术教学素养外,还需要掌握三维动画技术的相关理论和实践操作技能,如 VR 技术、3DMAX 技术、动态捕捉技术、MOOC 教学技能等。这就需要中职学校加强对教师相关技能的培训,让武术教师具备上三维动画武术课的教学素养,这是确保课程教学效果的首要保障措施。

(二)建设三维动画教学软硬件设施体系

基于三维动画技术的中职武术教学的有效实施,需要建设相应的软硬件设施体系。具体来说,硬件方面包括武术套路光学捕捉设备、武术动作三维虚拟仿真设备、武术动作三维实训练习室等,软件方面包含三维虚拟仿真软件、慕课教学平台、武术动作三维动画教学资源等。上述软硬件教学设施的建设不仅需要投入一定的人力、物力和财力,还需要有充足的开发、应用、维护和完善周期。中职学校应结合自身实际情况出台相适应的三维动画教学软硬件设施建设方案,在建设完成后,针对实际应用中发现的问题不断进行完善,形成校本化的三维动画武术教学设施体系,为武术教学提供坚实的软硬件外部保障。

(三)构建立体的教学考评方案

为确保基于三维动画技术的中职武术教学效果,需要制订并实施一套相匹配的教学考评方案。基于三维动画技术的武术教学与传统的武术教学过程大为不同,因此在考核上也需要更为全面和立体。一方面,中职学校应对武术教师的教学技能进行考评,包括教师运用三维动画技术进行武术教学的好评率、教师三维动画技术的应用能力等;另一方面,还应对学生在三维动画环境下学习武术的技能进行全面考评,如学生登录移动在线平台学习的频度和质量、学生实际动作与标准三维虚拟模型动作之间的吻合度等。

三维动画技术的发展为中职武术教学的创新带来了契机,全面地引入三维动画技术构建武术教学体系成为中职武术课教改的新方向。为使武术教学与时俱进,各中职学校应加大三维动画教学设施的投入,加强对武术教师的培养,为武术教学的三维化改革铺平道路。

【参考文献】

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[8]胡彩芬.虚拟现实技术在高校武术课堂教学中的应用路径[J].运动,2015(8).

【基金项目】2018年度广西职业教育教学改革研究一般项目“视觉传达在中职学校体育课武术教学运用与探索”(GXZZJG2018B135)。

【作者简介】植玉香(1983— ),女,汉族,籍贯广西贵港,讲师,现就职于贵港市职业教育中心,研究方向为中职教育体育教学管理。

(责编 王悦之)