Применение технологий виртуальной реальности в тренировочном процессе

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Статья посвящена проблеме возможностей применения технологий виртуальной реальности в организации тренировочного процесса и проведении учебно-тренировочных занятий. Авторы рассматривают тренировки с использованием технологий виртуальной реальности как одно из действенных средств для поддержания физической работоспособности и технико-тактической подготовленности во время дистанционных тренировочных занятий. В настоящей работе приведены как преимущества, которые заключаются в том, что снимается ряд ограничений, накладываемыми реальными спортивными условиями, так и недостатки применения технологий виртуальной реальности в спорте, в том числе и в спорте высших достижений, к которым авторы относят проблемы, связанные с технологиями и оборудованием. В статье также рассмотрен ряд требований к виртуальным средам и оборудованию, соблюдение которых обеспечивает создание реалистичной иммерсивной среды. Авторами сделан вывод о том, что проведение тренировочного процесса с использованием технологий виртуальной реальности является среди прочих эффективным способом подготовки спортсмена.

Полный текст

Введение. На данный момент ни для кого не секрет, что в современном мире происходит бурное развитие инновационных технологий, затрагивающих все сферы жизнедеятельности, в частности спорт и здоровье. Учитывая, что уровень жизни людей проходит весьма активную стадию развития, занятия спортом и физическими упражнениями становятся все более необходимыми [14]. Как утверждает К.Ю. Горин, «благодаря стремительному развитию мирового спорта высших достижений, очень активно стала развиваться и наука в области спорта» [6, с. 42].

В условиях стремительного развития информационных технологий следует ожидать значительных перемен в жизни общества. В первую очередь такие изменения затронут сферы ИИ, 3D-печати и виртуальной реальности (VR).

Применение VR-технологий во многих сферах деятельности постоянно растет. Так, например, некоторые организации обзавелись шлемами виртуальной реальности для проведения различных инструктажей. Такие технологии в первую очередь очень полезны специалистам. Однако они также будут интересны и рядовым пользователям.

Методы исследования: обзор литературы, педагогический эксперимент.

История вопроса. Спорт, наряду с другими сферами жизнедеятельности человека, немыслим без стремления заинтересованных лиц к совершенствованию средств и методов спортивной подготовки как атлетов, так и простых любителей спорта. Так, например, в связи с пандемией COVID-19 был объявлен локдаун, закрылись все спортзалы, а для занятий спортом в домашних условиях не только не хватает самодисциплины, но и соответствующих условий. Именно такому кругу лиц технологии виртуальной реальности помогут поддерживать свою физическую форму на нормальном уровне. По предварительным прогнозам ученых, домашние занятия спортом с использованием VR технологий — прерогатива ближайшего будущего. Наиболее консервативных взглядов в вопросе внедрения новых методических подходов и технических инноваций в конкретных направлениях своей работы придерживаются тренеры, считающие, что в процессе спортивной подготовки нельзя добиться успехов, не используя проверенные практикой догматические принципы [1]. Однако есть и такие представители спортивной сферы, которые утверждают, что преемственность многолетней спортивной подготовки не должна соседствовать с нежеланием внедрения и применения эффективных инновационных методик, основанных на цифровых информационных разработках и достижениях. Использование современных информационных технологий, основанных на «умных» технических средствах, мобильных приложениях и, наконец, искусственном интеллекте, необходимо, чтобы не остаться в хвосте спортивных побед [8].

Результаты исследования. В настоящий момент при подготовке спортсменов все больше внимания уделяется использованию современных цифровых технологий (мультимедиа, искусственный интеллект, технологии виртуальной реальности) [9]. «Грамотно используя цифровые технологии, тренер может указать каждому спортсмену индивидуально на его ошибки и детально объяснить, что от него требуется на каждом этапе выполнения технического действия» [5, с. 29]. Таким образом, в тренировочном процессе осуществляются несколько дидактических принципов: дифференцируемости, индивидуализации [10] и образовательной рефлексии. Применение VR-технологий в тренировочном процессе характеризуется тем, что позволяет создавать искусственно запрограммированную, полностью контролируемую среду, в которой человек может заниматься спортивной деятельностью. Данные технологии работают путем одновременного применения системы захвата движений и обратной связи (зрительной, слуховой), благодаря чему человек полностью погружается в созданную виртуальную ситуацию. Кроме того, использование таких технологий позволяет производить коррекцию действий спортсмена в созданной виртуальной ситуации в настоящем времени, а также предоставляет обширный инструментарий по моделированию определенных спортивных сценариев, направленных на совершенствование необходимых навыков спортсмена. В добавление к вышесказанному: использование технологий виртуальной реальности позволяет проводить мониторинг различных физиологических показателей спортсмена (ЭКГ, ЧСС и др.) непосредственно в момент проведения тренировки.

Следует учитывать, что использование VR–технологии в спорте, помимо плюсов и ряда положительных возможностей, имеет также свои минусы и некоторые ограничения.

К преимуществам технологий виртуальной реальности в тренировочном процессе можно отнести:

  1. Возможность дистанционных тренировок, без снижения уровня технических навыков.
  2. Интерактивность – спортсмен может взаимодействовать с другими объектами виртуальной реальности.
  3. Постоянный трекинг положения субъекта. Изображение подстраивается под него, вследствие чего увеличивается чувство присутствия [2, 3, 4].
  4. Изображение является стереоскопическим. Это дает возможность глубже погрузиться в виртуальную среду [15].

Среди ограничений использования VR-технологий в тренировочном процессе можно выделить 3 класса проблем [7]:

  1. Проблемы, связанные с оборудованием. Данная проблема в первую очередь характеризуется тем, что, при его дороговизне, само оборудование может обладать слабыми техническими параметрами (задержка изображения, слабая реалистичность графики и т.д.), а также быть неудобным для использования (вес шлема, громоздкость дополнительных аксессуаров и т.д.). Проблемы, связанные с оборудованием, могут носить различный характер в зависимости от применяемой технологии. Так, например, оборудование может быть непрактичным для определенных видов спорта. Свои мысли по этому поводу излагает С.В. Леонов: «…бег на беговой дорожке с использованием HMD может быть опасным, поскольку видение движущейся беговой дорожки удалено. В проекционных установках, таких как CAVE и Powerwall, движения человека ограничены небольшим пространством перед экраном/экранами. Хрупкость материала нижнего экрана в CAVE (при наличии) ограничивает возможность выполнения прыжков и т.п.» [7 с. 21].
  2. Проблемы, возникающие при использовании технологий виртуальной реальности. Некоторые исследователи отмечают, что не во всех видах спорта целесообразно использовать технологии виртуальной реальности, а в некоторых видах спорта (например, в водных) это практически невозможно.
  3. Проблема оценки переноса навыков. Вопрос об оценки переноса навыков является одним из актуальнейших, когда речь заходит о применении технологий виртуальной реальности в тренировочном процессе. На данный момент исследователями представлено очень мало данных о переносе навыков, которые бы соответствовали необходимым критериям. В настоящее время учеными предлагаются следующие критерии достоверности информации о переносе навыка [11]:

1) «Real-world assessment» – оценка успешности выполнения того или иного действия до и после эксперимента;

2) «Control group» – наличие контрольной группы испытуемых;

3) «Random allocation of participants» – случайный порядок групп;

4) «Blinding of assessor» – эксперт не знает, к какой группе принадлежит оцениваемый испытуемый;

5) «Comprehensive assessment (additional)» – дополнительная оценка параметров успешности спортсмена в условиях реальной спортивной деятельности.

Несмотря на это, некоторые исследователи указывают на несоответствие большинства экспериментов процедурным требованиям (отсутствие рандомизации групп) и слабую доказательную базу переноса навыков после тренировки в виртуальной реальности [12]. Помимо этого, следует обратить особое внимание на то, что во время проведения тренировочного процесса с использованием VR-технологий некоторые навыки могут быть неверно сформированы и, как следствие, могут привести к физическим травмам в условиях реальной тренировки [13].   

Помимо преимуществ и ограничений, к виртуальным средам и к оборудованию, используемым для проведения тренировочного процесса, предъявляется ряд требований [7, с. 21].

  1. Должен быть обеспечен реалистичный рендеринг (визуализация изображения), а также отсутствие задержек между действиями человека и изменениями изображения.
  2. Необходимо уменьшение явления киберболезни (тошнота и головокружение при просмотре стереоизображений).
  3. Виртуальная среда должна воспроизводить реальные спортивные условия, в которых виртуальные стимулы и ответные реакции испытуемого соответствуют таковым в реальной спортивной деятельности.
  4. Чтобы приблизить виртуальную среду к реальной, необходимо осуществлять обратную связь в виде визуальных, тактильных, акустических и, если возможно, обонятельных сигналов.

При соблюдении вышеуказанных требований появляется большая возможность создания реалистичной иммерсивной среды.

Выводы. Технологии виртуальной реальности уже достаточно широко применяются в практике мирового спорта. При помощи VR-технологий становится возможным решать различные типы спортивных задач, тренировать не только профессиональных атлетов, но и обычных любителей спорта. Применение технологий виртуальной реальности в тренировочном процессе дает ряд преимуществ, по сравнению с традиционными методами тренировок. Во-первых, пропадает целый ряд ограничений, накладываемых реальным спортом. VR-технологии снижают риск получения спортсменом травмы, позволяя ему сначала отрабатывать сложные технические элементы в виртуальной среде, и только затем – в реальной. Кроме того, такие технологии позволяют задавать любые режимы и средовые условия (погода, влажность, уровень соперника др.), что не всегда можно осуществить в реальности.

×

Об авторах

Александр Дмитриевич Воронин

Самарский государственный технический университет; Самарский государственный экономический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: sasha-voronin-1994@mail.ru

преподаватель кафедры физического воспитания и спорта

Россия, Самара; Самара

Алла Михайловна Данилова

Самарский государственный технический университет; Самарский государственный экономический университет

Email: danilova.alla.1961@mail.ru

доцент кафедры физического воспитания и спорта

Россия, Самара; Самара

Ольга Викторовна Савельева

Самарский государственный технический университет; Самарский государственный экономический университет

Email: Saveleva_leylya@mail.ru

старший преподаватель кафедры физического воспитания и спорта

Россия, Самара; Самара

Список литературы

  1. Анохин, П. К. Очерки по физиологии функциональных систем / П.К. Анохин. – М.: Медицина, 1975. – 447 с.
  2. Величковский, Б. Б. Психологические факторы возникновения чувства присутствия в виртуальных средах // Национальный психологический журнал. – 2014. – Т. 15. – № 3. – С. 31–38.
  3. Величковский, Б. Б. Особенности когнитивного контроля как фактор возникновения чувства присутствия в виртуальной среде // Современное состояние и перспективы развития психологии труда и организационной психологии : сборник материалов международной научно-практической конференции (Москва, 15–16 октября 2015 года). – М.: Институт психологии РАН, 2015. – С. 447–449.
  4. Величковский, Б. Б., Когнитивный контроль и чувство присутствия в виртуальных средах / Б.Б. Величковский, А.Н. Гусев, В.Ф. Виноградова, О.А. Арбекова // Экспериментальная психология. – 2016. – Т. 9. – № 1. – С. 5–20.
  5. Воронин, А. Д. Применение цифровых технологий в процессе спортивной подготовки в системе дополнительного образования / А.Д. Воронин, А.М. Данилова // Известия Самарского научного центра РАН. Социальные, гуманитарные, медико-биологические науки. - 2020. - Т.22. № 75. - С. 28 – 34.
  6. Горин, К. Ю. Цифровые технологии в практике физической подготовки специалистов системы МВД Российской Федерации / К.Ю. Горин, С.Г. Нетбай, П.Ю. Гвоздков, А.А. Каримулина // Ученые записки университета им. П.Ф, Лесгафта. – 2019. - № 6 (172). – С. 44 – 48.
  7. Леонов, С. В., Особенности использования виртуальной реальности в спортивной практике / С.В. Леонов, И.С. Поликанова, Н.И. Булаева, В.А. Клименко // Национальный психологический журнал. – 2020. – № 1(37). – С. 18–30.
  8. Ростовцев, В. Л. Инновационные технологии оптимизации тренировочного процесса на основе применения «Умных» вещей, нейронных сетей и искусственного интеллекта / В.Л. Ростовцев, Ф.В. Ростовцев, С.В. Кряжев // Вестник спортивной науки. – 2020. – №3. – С. 60 – 64.
  9. Шубина, Л. Е. Проектирование образовательных технологий повышения успешности учебно-познавательной деятельности школьников: дис. … канд. пед. наук / Шубина Людмила Евгеньевна. - М., 2002. – 145 с.
  10. Ferguson, A. Ch. My Autobiography / A.Ch. Ferguson. – London: Hodder& Stoughton, 2013. – 416 p.
  11. Michalski, S. C., Szpak, A., Loetscher, T. (2019). Using Virtual Environments to Improve Real-World Motor Skills in Sports: A Sys-tematic Review / Frontiers in psychology. – Vol. 10. – P. 1–9.
  12. Petri, K., Bandow, N., Emmermacher, P., Schrumpf, R., Masik, S., Zhang L. (2015). Development of a decision system for an autonomous interacting character in a virtual reality environment to study anticipation in karate kumite / In: Sport- technologie zwischen Theorie und Praxis VI. Aachen, Germany: Shaker, 150–5.
  13. Ren-Jay Shei (2018). Competitive influences of running applications on training habits / The Physician and sportsmedicine. – Vol. 46 (4). – P. 414–415.
  14. Spencer, H. Education: intellectual, moral, and physical. / H. Spenser. - New York: D. Appleton and company, 1896. – 282 p.
  15. Vignais, N., Kulpa, R., Craig, C., Bideau, B. (2010). Virtual thrower versus real goalkeeper: the influence of different visual conditions on performance / Presence Teleoperators Virtual Environ. – Vol. 19 (4). – P. 281–290.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Воронин А.Д., Данилова А.М., Савельева О.В., 2022

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах