中图分类号：G807.4
DOI：10.16655/j.cnki.2095-2813.2024.17.000
基金项目：福建省教育规划课题（FJJKBK22-088）。
备注：null
作者简介：林朝晖（1967—），男，博士研究生，正高级-教授; 研究方向为全民健身与智能体育。
普通作者：null
基金项目：福建省教育科学“十四五”规划2022年度课题（FJJKBK22-088）
作者简介：林朝晖（1967-），男，博士，教授，硕导，研究方向为全民健身与智能体育。
摘要：元宇宙技术对新时代体育教学的应用与创新具有重大意义。运用文献资料、案例分析与逻辑分析等方法，认为元宇宙技术赋能体育教学提供沉浸式的学习体验，在虚拟运动指导与反馈、体育时空灵活利用和丰富活动内容等方面具有广阔的应用空间。然而，元宇宙赋能体育教学当下面临着技术、教育、资源和发展模式等困境。推动元宇宙技术赋能体育教学发展：需要技术突破与创新，教育内容与模式创新，资源整合与共享，促进发展和风险监管并重。
关键词：元宇宙技术；
体育教学；
赋能效应；
发展
Empowering the Development of Physical Education Teaching with Metaverse Technology：
Value， Dilemma， and Approach
Lin Chaohui
（School of Physical Education of Putian University， Putian， Fujian 351100）
Abstract：
The application and innovation of metaverse technology in physical education teaching in the new era is of great significance. Using methods such as literature review， case analysis， and logical analysis， it is believed that metaverse technology empowers physical education teaching to provide an immersive learning experience， with broad application space in virtual sports guidance and feedback， flexible utilization of sports time and space， and enriching activity content. However， the metaverse empowers physical education teaching and currently faces challenges in terms of technology， education， resources， and development models. Promoting the development of metaverse technology empowering physical education teaching requires technological breakthroughs and innovation， innovative educational content and models， resource integration and sharing， and equal emphasis on promoting development and risk supervision.
Keywords：
Metaverse technology; Physical education teaching; Empowerment effect; Development
0 引言
随着现代科学技术的快速更迭和发展，虚拟现实（VR）、增强现实（AR）、混合现实（MR）等技术的逐渐成熟，以及人工智能、大数据、区块链、数字孪生等应用的发展，元宇宙作为一种当今新型的数字化虚拟空间交互模式逐渐兴起，而近几年新冠肺炎疫情催生了教育方式的创新改革，也进一步推进了人类社会对数字世界与现实世界融合的需求渴望。党的二十大报告指出，全面建设社会主义现代化国家，统筹部署教育、科技、人才等重大战略[[[] 杨宗凯. 元宇宙推动教育的全面数字化转型[J]. 教育研究， 2022， 43（12）：
23-6.]]。2023年9月，工业和信息化部等五部门联合发布《元宇宙产业创新发展三年行动计划（2023—2025年）》，明确提出了“虚拟现实+体育健康”场景应用落地。各省市纷纷研究和评估元宇宙技术在各个行业中的应用，并且提前部署元宇宙在医疗健康、学校教育、数字城市、智能制造等各领域的布局规划，其中也包括体育教育领域[[[] 王晴. 我国元宇宙的学术探索：一项研究述论[J]. 潍坊工程职业学院学报， 2023， 36（04）：
80-5.]]。在学校体育方面，传统的体育教学方式往往只能局限于现实世界的教学环境中，元宇宙则提供了更多的可能性和灵活性，从而使一种全新的体育教育方式成为可能。然而查阅文献发现，自2021年以来，国内已有成果集中于教育元宇宙、元宇宙与高校思政教育、元宇宙与图书馆等，仅有少量的文献成果探讨了元宇宙体育教学的概念、功能、模式与应用[[[] 郭江浩，胡惕.迈向“元宇宙体育教学”：概念特征、功能透视与场景应用[J].现代教育技术，2023，33（03）：27-35.]，[[] 刘宏玉.基于“元宇宙”环境的体育教学模式探究与展望[J].高教探索，2022（01）：75-79.]]，元宇宙融入学校体育体育竞赛[[[] 徐川宏，黄诚胤.元宇宙视域下我国学校体育竞赛高质量发展的困境与突破[J].体育科技文献通报，2023，31（11）：140-143.]]等。在国外有研究探讨了元宇宙在体育教育中的应用及可行性[[[] Feng J. Application and exploration of the innovation of physical education model empowered by the metaverse technology[J]. Curriculum and Teaching Methodology， 2023， 6（1）：
123-127.]]，有学者分析了元宇宙体育教育对心理健康的影响[[[] Nawi H M. Exploring Flipped Learning and Mental Health through the Metaverse：
Interaction effects of Physical Education and Cyber Resilience[J]. iRASD Journal of Management， 2023， 5（4）：
205-222.]]，以及体育教育元宇宙的开放性问题等[[[] Zhu C D， Huang J M， Zhang X M. Theoretical logic， realistic review and promotion of physical education meta-verse teaching mode of co-construction， co-governance and sharing[C]//3rd International Conference on Education， Language and Art （ICELA 2023）. Atlantis Press， 2024：
262-279.]]。总体看，国内外元宇宙与体育教学相关研究成果处于初步发展阶段。基于此，本文将通过梳理元宇宙技术及其特征脉络，分析元宇宙赋能体育教学的逻辑理路、困境和推进路径，以期为促进体育教学高质量发展提供新思路。
1 元宇宙概念及技术
1.1 元宇宙概念
元宇宙（Metaverse）是一个合成词：Meta来自希腊语，有“超越”之意，而verse则是宇宙（universe）。“元宇宙”一词最早来源于斯蒂芬森科幻文学作品《雪崩》[[[] 刘川， 向志强， 余建勇. 元宇宙概念辨析——技术与应用的视角[J]. 数字技术与应用， 2023， 41（07）：
7-10.]]，当时它指的是多重虚拟世界的集合，之后随着虚拟现实技术的发展，元宇宙的概念逐渐成为受人关注的现实话题，但对元宇宙概念的定义至今还不统一和明确，不同的学者根据自身的专业领域给出了不同的解释。在清华大学新媒体研究中心《2020—2021 年元宇宙发展研究报告》中认为元宇宙是整合扩展现实、数字孪生、区块链等多种新技术而产生的新型虚实相融的互联网应用和社会形态。不同领域对元宇宙的定义有所不同，各有侧重，从而从不同角度对元宇宙进行了定义。产业界强调元宇宙是互联网技术应用的演进迭代，旨在构建一种新经济和商业模式。理论界则关注元宇宙所建立的虚拟空间社会性及其对现实空间的映射和作用关系。信息界认为元宇宙是指由数字信息技术驱动而构建形成的具有经济社会属性、虚拟现实交融的生态世界[[[] 王海龙， 李阳春， 李欲晓. 元宇宙发展演变及安全风险研究[J]. 网络与信息安全学报， 2022， （002）：
008.]]。
1.2 元宇宙技术
随着数字化的各种技术的不断更新换代，元宇宙融进了各种新型数字化技术，力求让用户在现实空间和虚拟空间进行实时交互的沉浸式体验。元宇宙涉及到的技术众多，但从关键技术的角度来看可以大致将其分为四类：第一类为虚拟世界构建技术，包括三维建模技术、科学仿真技术、系统融合技术等；
第二类为虚拟世界交互技术，包括VR技术、MR技术、动作捕捉技术等；
第三类为虚拟空间连接技术，包括传感技术、接口技术等；
第四类为元宇宙管理技术，包括区块链、NFT等[[[] 教育部学校规划建设发展中心教育数字化产学融合组织元宇宙教育实验室. 2023教育元宇宙发展研究报告[R]. 北邮-润尼尔虚拟现实创新技术与应用联合实验室， 2023.]]。但是除了这四类之外，还有一些技术对元宇宙的发展也比较重要，例如：人工智能、物理引擎技术、云计算技术、大数据分析技术、虚拟人技术等。随着元宇宙技术的不断更新，也将为教育的数字化转型提供新动力，促进教育现代化建设。
2 元宇宙技术赋能体育教学的价值
2.1 赋能沉浸式的体育学习体验
元宇宙强调数字虚拟身份的重要性，并通过技术创造沉浸式网络体验，实现了现实世界与虚拟世界的无缝交互和融合[[[] 喻国明.未来媒介的进化逻辑：“人的连接”的迭代、重组与升维——从“场景时代”到“元宇宙”再到“心世界”的未来[J].新闻界，2021（10）：54-60.]]。例如，2015年在日本东京成立的全球首所“虚拟学校”，提供了一种全新的教育模式，使学生在虚拟环境中能够进行互动与合作。近年来，百度旗下的希壤APP（元宇宙平台）推出的虚拟大学，进一步打造了一个跨越虚拟与现实的校园空间。在元宇宙环境中，学生不仅能够与其他伙伴、教师进行实时交流，还能参与各种竞技活动。这种身临其境的学习和训练体验，为体育教学带来了更深层次的参与感和沉浸感，从而激发了学生的深度学习兴趣与动力。例如，北京大学近年来开设了数字体育课程，学生通过佩戴VR眼镜和其他可穿戴设备，能够进入虚拟的运动场景，与同学们一同练习和比赛，实时感受运动场上的氛围，并在教师的指导下调整技术和战术。这些创新实践不仅丰富了教学手段，也提升了学生的学习效果。
2.2 提供教学平台及数据分析支持
我国《“十四五”体育发展规划》提出推进“互联网＋健身”与“物联网＋健身”的融合，并努力构建数字化全民健身信息服务平台。2023年8月，杭州亚运会推出元宇宙平台，平台融合AI、数字孪生、VR等数字技术多种功能，观众只需通过支付宝app搜索“智能亚运一站通”即可进入元宇宙空间，体验亚运场馆观赛及文旅的全新感受。未来元宇宙技术与平台将为学校体育改革与场景拓展注入强大的动力。在元宇宙场景中，通过运动捕捉、数据采集、运动分析与预测等手段，可以收集学生在运动或学习运动技能时的身体位置、速度和加速度等关键信息，并以三维虚拟形式从多个角度展示出来，师生可以分析在元宇宙中还原的技能动作影像，从而更有针对性地探讨技术细节。此外，通过元宇宙平台，师生还能够访问和共享数据，实时追踪学习情况，并提供具有针对性和个性化的教学、训练以及综合评价等服务。
3.3 提供虚拟教师助手
虚拟教师在元宇宙中是一个虚拟的角色或程序，虚拟教师通过人工智能来实现智能化，在进行教学过程中，检测、分析和指导学生的体育动作和技能，从而给与学生个性化的建议。如美国密西根州达文波特大学在VR软件方面进行了设计和开发，创建了一个三维虚拟教室，教师可以通过平台直接提供研究生和本科课程，而学习者则可以使用他们的学习账号进入这个三维虚拟教室，并选择不同的学习环境风格，这一平台的开发使传统在线授课方式得以再次升级。相比于传统的体育教师，虚拟教师可以同时指导多名学生，并随时提供指导，不受时间和空间的限制，还能创建不同难度的训练计划，以适应不同学生的个性化体育学习需求，更好地做到因材施教。同时为社会提供更为广泛的教育机会。
3.4 促进体育时空灵活利用
2022年10月，我国工业和信息化部、教育部等五部门联合印发《虚拟现实与行业应用融合发展行动计划（2022-2026年）》提出加快虚拟现实与行业应用融合发展。我国体育场馆服务业目前存在的低信息化水平、低服务效率等问题[[[] 杜绍辉. 全民健身视域下智慧化体育场馆建设困境与优化路径 [J]. 体育文化导刊， 2022， （3）：
45-51.]]，在元宇宙空间中，教育者可以创建各种教学所需要的体育场地设施，例如足球场、田径场、游泳池、滑雪场等，这不仅可以增加体育场地及体育项目的多样性，还能促进不同学校和地域间文化、技能的交流和合作。同时，虚拟竞技场还能够提供相对安全的环境，减少高风险运动项目发生运动损伤。例如：我国空军军医大学XR沉浸式教学体验馆，通过对VR、AR、MR等技术的整合，实现机上救援、卫勤演习、“三防”演练、战场急救等实战化环境的模拟和沉浸式交互，成为全国首家融合多种虚拟仿真技术的智慧教学平台[11]。
3.5 构建丰富有趣的学校体育活动
随着技术的不断进步，元宇宙与体育活动的结合将呈现出广阔的发展前景。其中，NFT、赛事直播、游戏以及数字孪生空间的打造将成为主流方式。例如，Sense Arena这家虚拟现实技术公司推出的冰球虚拟现实培训平台，就为球员提供了超过70种训练演习的机会，从而全面提升了他们的冰球技能、认知能力以及对冰球的感觉[[[] 中国体育用品业联合会. 体育科技·案例 | Sense Arena——VR冰球训练设备｜CES体育科技系列（13）[EB/OL]. （2020-11-25）. [2023-09-30]. https：//cn.csgf.org.cn/xhzx/hydt/5534.html.]]。未来，体育领域将实现传统体育与电子竞技的深度融合，进一步迈向体育元宇宙场域[[[] 王松， 阿柔娜， 郭振. 文明进程中体育化浪潮的发生、现代性及当代思考 [J]. 沈阳体育学院学报， 2023， 42（02）：
130-7.]]。在元宇宙背景下，学生将有机会参与到虚拟现实的比赛和游戏中，通过场景设计，构建出富有趣味性的体育游戏。同时，通过设置目标和奖励，有效激发学生的积极性和参与性，这些奖励可能包括体育明星的虚拟体育装备、限量版虚拟体育球鞋、体育成就勋章以及虚拟运动等级等。
3 元宇宙技术赋能体育教学面临的困境
3.1 技术困境
元宇宙在体育教学中的应用面临技术挑战，一方面，技术基础发展不足。元宇宙作为多技术综合体，对基础设施要求极高，然而，目前“元宇宙+体育”的数据、算法、算力等方面都存在一定的问题。首先，数据方面，缺乏高质量、高频更新的现实数据，体育数据的质量和数量均不足。其次，算法方面，当前体育领域的算法简单，难以支持高仿真或宏大的虚拟世界创建。最后，算力方面，现有算力基础难以满足元宇宙环境下的数据处理需求。另一方面，核心技术兼容性难的障碍。元宇宙的核心技术主要针对游戏、娱乐等场景，体育场景的运动属性使之有别于一般游戏、娱乐场景，导致在元宇宙赋能体育教学技术应用上存在一定程度“水土不服”，尤其是在交互技术上。交互技术是元宇宙提供沉浸体验、群体社交的关键技术，主要包括混合现实、全息投影和体感技术等。然而由于运动场景兼容性难题，当下元宇宙赋能体育教学会产生虚拟现实系统界面中的视觉反差、眩晕等，从而影响了用户体验[[[] 祝士明，陈静潇.虚拟现实学习环境的作用、挑战以及应对策略[J].现代教育技术，2019，29（02）：39-45.]]。
3.2 教育困境
体育教学领域接纳元宇宙新技术的教育困境表现在：首先，体育教学面临新技术接纳度低的困境，制约其在实践中的应用。技术接受度与新技术在组织内的应用效果紧密相关，特别是在有用性、易用性、趣味性和任务与技术的契合度上[[[] 钟丽萍，刘建武，范成文，周进.新冠肺炎疫情下在线健身的实践逻辑、发展态势与推进策略[J].武汉体育学院学报，2020，54（09）：34-41.]]。元宇宙虽成体育健身新趋势，但技术产品体验尚处初级阶段，缺乏成熟匹配的数字化教学内容。其次，元宇宙教育中的学习成果评估问题。如何判断虚拟环境中的学生技能提升和理论学习成效是重要议题。同时，教学方法和学习目标评估也面临挑战。最后，教育公平在元宇宙体育教学中的挑战。教育公平是高质量教育的核心价值，元宇宙体育教学可能加剧教育不公平，如数字技术熟练群体受益更多。农村或偏远地区学生可能因设备或网络条件受限而无法参与，加剧数字教育鸿沟。确保学校和学生公平参与元宇宙体育活动是发展的关键。
3.3 资源困境
首先，资金配置不足是制约元宇宙技术在体育教学应用中的关键因素。由于元宇宙技术开发难度大、成本高，需要大量资金投入。尽管元宇宙已成为产业热点，但当前资本主要流向游戏、社交、金融等领域，体育行业（包括体育教学）的投资相对较少[[[22] 渤海证券.大步迈进元宇宙时代，产业链投资机会在哪里[EB/OL]. [2022-03-02].
http：//rep.hibor.com.cn/data/001ab1d5cf459e43075ef07e605f1984.html.]]。其次，关联产业的辐射效应不足。元宇宙作为多技术集成领域，需要关联产业的支持和辐射带动，特别是在资源共享和技术互通方面。然而，目前健身领域的产业吸引力有限，关联产业的辐射效应较弱，与体育教学等公益性行业的协调互动存在差距。最后，智力支持不足也是制约元宇宙赋能体育教学发展的一个重要因素。元宇宙技术的应用需要复合型人才，虽然部分体育院校已经开始培养人工智能、区块链等相关人才，但由于学科的交叉性和复杂性，数字化体育教学的复合型技术人才仍然十分匮乏。
3.4 发展模式困境
一方面，元宇宙应用的发展受市场驱动，例如Second Life和Roblox推动了“元宇宙+游戏”的繁荣。但元宇宙对网络环境和设备要求较高，新产品价格昂贵，如微软HoloLens2全息眼镜售价近28000元[[[] 康厚良.体育教学元宇宙构建初探[J].体育教育学刊，2023，39（03）：15-21.]]。体育教学作为公益性事业，投入与维护成本大，创新接受程度有待提升，因此元宇宙赋能体育教学易陷入“投入大，回报难”的困境。另一方面，元宇宙赋能体育教学应用的政策环境尚待优化。现有政策文件虽提出推动体育智慧化发展，但法律效力有限，对元宇宙相关内容涉及有限，实践指引亦有限。技术进步带来生产力提升，但也存在风险与监管问题。技术本身风险涉及数据和算法层面，概念炒作与体育知识产权风险等。具体表现如运动员技战术等生物特征数据的主体权益保护，虚拟环境下的体育不当行为伦理规范等，因此，需要更多明确规定和指引来应对新技术及新行为。
4 推进元宇宙技术赋能体育教学发展的进路选择
4.1 技术突破与创新
在数据层面，需扩大体育数据采集面，构建全人群、全项目、全地域的健身数据采集。同时，推动体育数据互联互通，鼓励不同平台间数据共享，并推动体育、教育、卫生等部门数据开放，为元宇宙赋能体育教学打下坚实数据基础。此外，需完善算法，打造专门算法模型，提升学习效率，为“元宇宙+体育教学”场景打造、内容生产、价值创造奠定规则基础。并加强算力突破，推动边缘计算和云计算等技术应用，优化元宇宙赋能体育教学产品效率和体验。在数字孪生方面，需突破物理层面的交互式设备，克服VR/AR问题，增加全身触角体系；
完善软件层面的平台系统；
推动区块链融入，打造体育健身积分系统激励用户参与。在数字原生方面，需创建自我维持的虚拟健身内容体系，丰富“元宇宙+体育教学”环境中的教育、文化生态，支持数字创作，嵌入数字资产和权利保护方案。
4.2 教育内容与模式创新
推动“元宇宙+体育教学”内容与模式创新，一是推动“元宇宙+体育教学”内容创新。为发挥元宇宙潜力，开发互动、趣味、个性化的体育课程。可以利用虚拟现实技术，实现体育教学沉浸式体验、虚拟比赛、深度学习等多元化教学活动。同时，提供高效、客观的教学反馈，从而优化师生的教学体验和学习效率。二是构建多元评价体系。在元宇宙环境下，需探索多维度、多层面评价体系，以全面评估学生的学习成果。包括体能、技能和品德学习成效，同时关注学习过程及学习成效等，提供全面、客观反馈。三是探索体育课程标准体系框架。为推动元宇宙体育教学发展，需从元宇宙体育的基本共性、关键通用技术、产品与服务、安全/伦理等模块入手，探索构建体育课程标准体系框架。规范教学内容和方法，提高教学质量。四是促进系统虚实共生。元宇宙体育教学与传统线下健身互补性强。需注重线上线下系统深度融合，形成虚实共生教育模式。发挥两种模式融合优势，提供丰富多样的学习体验和学习路径。
4.3 资源整合与共享
元宇宙技术赋能体育教学是虚拟与现实融合的渐进过程。一方面，需整合硬件、软件、平台、课程内容等资源，降低教育成本，扩大受益群体。鼓励学校、地区间资源共享与合作，促进“元宇宙+体育教学”需求耦合。通过构建运动场景，持续优化设施资源；
培育元宇宙教学应用示范，打造示范项目。针对不同用户开发个性化产品，特别是考虑学生群体特征。另一方面，构建多层次支持体系，包括资金和智力支持。政府需加大财政支持，设立专项基金，鼓励企业和社会资本参与。加强元宇宙体育复合型人才培养，制定培养体系，提高教师数字化体育教学能力，鼓励产学研合作，提供技术支持，并搭建跨学科平台提供智力支持。
4.4 促进发展和风险监管并重
为推进元宇宙在体育教学改革中的积极作用，需在顶层设计中平衡发展促进与风险监管。一是强化政策引领，鼓励产业和市场各方参与新兴技术在学校体育中的应用，促进学校体育与健康深度融合。二是整合智慧化体育教学改革文件，出台实施规划，纳入元宇宙技术，推动其在教学中的应用。三是制定适应元宇宙的体育课程标准和体系，推动协同创新。四是完善基础设施，优化学校体育项目建设的效率和体验。五是完善监管规范体系，明确监管主体，保障学生权益、隐私和安全，确保技术应用符合教育公平和社会责任原则。
5 结束语
元宇宙以其独特的沉浸式和交互性，为未来体育教学带来了无限的可能性。它不仅丰富了教学手段，提高了学生的学习兴趣和参与度，还为教师提供了更准确、全面的学生运动数据，为个性化教学、精准指导及综合评价提供了有力支撑。然而，元宇宙赋能体育教学也面临技术、教育资源、数据安全和隐私保护等风险的巨大挑战。为了更好地发挥元宇宙赋能体育教学的作用，需要通过技术突破、资源整合、教育创新、风险监管等多方面的协同推进。总之，元宇宙赋能体育教学是一个充满潜力和机遇的新领域。只要把握好技术发展与教育本质的关系，相信未来元宇宙将在推进体育教学高质量发展中将发挥越来越重要的作用。
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