高校體育專業(yè)大學生計算思維能力培養(yǎng)研究

趙新輝 謝利威 張建豐 劉家歡 尚香轉

關鍵詞：體育專業(yè);大學生;計算思維能力培養(yǎng)

進入“互聯網+”時代以來，新技術廣泛應用在體育領域，如智慧教學、體育大數據、仿真訓練等，對體育教學和訓練的發(fā)展與變革產生了深遠影響。體育院校以培養(yǎng)體育領域高素質創(chuàng)新人才為重要目標，需要運用計算機和互聯網互相協作的方法來創(chuàng)造性地解決體育面臨的各種問題。計算數據作為電子計算機和互聯網及其他信息處理的新型思維方式，是實現高效執(zhí)行人類基本結構和表述問題的思維對象，提升了計算機科學和數字工程專業(yè)研究人員的學習欲望，雖跨越多學科，屬于創(chuàng)新領域，但必將會成為這個時代另一種最基本的思維方式[1]。當前，體育教學和訓練、運動康復領域技術變革的加速，以及計算思維對體育教育產生的巨大影響，迫切需要體育專業(yè)機算教育具有包容性、可獲得性、可實現性和趣味性創(chuàng)新流程，以服務體育教學或訓練，重塑新時代體育活動的新面貌。

一、高校體育專業(yè)大學生計算思維能力培養(yǎng)的必要性

（一） 體育領域創(chuàng)新的需要

現如今，計算機科學以其快速便捷的特點被用于社會各個領域，為各個專業(yè)提供獨特的思維模式和有效解決問題的方式。計算認知思維的持續(xù)培養(yǎng)可將陳舊的思維與工作方式賦予新動能，合力推動我國信息科學技術的長遠發(fā)展[2]。信息技術的更新迭代推動著信息時代的到來，對大學生而言，綜合素質尤其是過硬的信息素養(yǎng)是培養(yǎng)學生思考模式和創(chuàng)新思維的必要前提。

經過幾十年的變遷，智能體育探索階段正快速向新技術背景下的全面改革階段邁進。人工智能、虛擬現實、云計算、物聯網等技術與體育深度融合，依托全民健身運動大數據、體育智能穿戴設備、運動人體科學和運動訓練學研究成果，構建體育大數據。大學計算機教育使大學生以知識學習為基礎，以能力發(fā)展為核心，并與大學生所學專業(yè)相結合、與社會需求相結合，從而針對大學生的思維方式、實踐能力、創(chuàng)新精神進行全面培養(yǎng)，進一步挖掘運動中人類智能活動規(guī)律，構建智能化系統，同時，用高科技手段提高運動員競技能力，促進大眾科學健身。

（二） 體育教育發(fā)展的需要

2002年，教育部為了向重點學科提供培養(yǎng)目標，頒布了《信息素養(yǎng)教育規(guī)范》，指出現階段大學生素質教育尚未形成完備體系，需要將“信息素養(yǎng)教育”上升為大學生素質教育的重要組成部分。但信息素養(yǎng)教育內容具有較強針對性，教育主體和學生之間交流溝通過淺，知識獲取渠道單一，信息收集與處理分析缺乏系統指導。因此，面對海量數據，如何正確使用信息工具并對信息資源進行分類歸納，對大學生信息資源有效整合與數據的創(chuàng)造性開發(fā)利用具有重要意義。

體育教育的發(fā)展趨向交叉和創(chuàng)新實踐，特別是在智能體育、體育大數據、互聯網、計算機技術等方面，符合數字化時代復合型體育人才的培養(yǎng)要求，“信息化+體育教學”將成為未來體育教學的主流，也將為體育學科建設增磚添瓦。

（三） 體育學習方式改革的需要

在5G時代背景下，基于“互聯網+”技術的新型信息即時交互的傳播方式被廣泛應用，為適應新技術影響下信息多元化的數據采集與分析，不同專業(yè)公共必修課與選修課做出改革，以培養(yǎng)與提升學生信息素養(yǎng)能力[3]。此外，不同專業(yè)課程、信息素養(yǎng)內容的教學進行改革，使學生能夠通過網站信息平臺與網絡客戶端等途徑，接收與反饋學習進度與課程內容掌握情況，促進教師與學生之間的互動交流，推動信息素養(yǎng)教學體系的完善[4]。

二、高校體育專業(yè)大學生計算思維能力培養(yǎng)存在的問題

（一） 新技術教學應用不足

新技術引入到體育教學是體育教育的新趨勢，然而，當下教學形式、教學手段和教學內容還固守陳舊。體育院校計算機課程大綱主要以計算機基礎課程為主，教學方式多以理論為主，輔以上機操作，學生僅掌握了計算機基礎知識，無法解決體育大數據分析等實際問題。教學內容依舊遵循傳統模式，未普及各種常用軟件的使用，缺乏創(chuàng)新思維，未充分運用計算思維對教學內容進行知識梳理和邏輯構造。

另外，作為高校教育者，計算思維能力水平直接影響計算思維教育質量。當前對高校計算機教師計算思維的發(fā)展與評價研究較[5]。高校計算機教育者與學生交流較少，教學方式較為死板，課堂上討論互動少，計算機課程設計與體育實際問題結合的少，重過程而輕結果。這樣的課堂不利于培養(yǎng)體育專業(yè)學生的計算思維和專業(yè)實踐操作能力。

（二） 可利用體育數字資源相對缺乏

隨著互聯網信息技術的不斷發(fā)展，人類迎來了以大數據、云計算、物聯網等技術為標志的信息化發(fā)展史上的第三次革命浪潮。新時代的到來使得體育領域處理信息的方式由建立數據庫、構建信息系統，向物聯網感知、搭建“云平臺”轉型升級，信息感知及平臺搭建勢必會產生大量體育相關數據，數據的采集、儲存、處理、傳輸、應用等方式方法在大數據時代也有了新要求。然而，這些數字資源呈現出無序、無組織、無價值的特征。信息時代下，體育信息開發(fā)和利用的水平還相對滯后，體育教育、體育科技的發(fā)展進步、全民健身運動的開展等都需要提供快速準確的數據信息，我國體育信息資源共建共享的情況不容樂觀。各體育行政主管部門掌握著競技體育信息資源，各體育院校各自管理著體育教育信息資源，總體上看，他們之間數據資源沒有共享，使體育相關單位成為一個個“信息孤島”，客觀上也造成了體育數據分布廣泛而不平衡、內容海量而良莠不齊的現狀。

（三） 科技引導和創(chuàng)新意識欠缺

體育領域有屬于自身學科特點的計算思維，大學計算機教育培養(yǎng)的計算思維也不再僅是計算機科學，而是幫助學生了解自身專業(yè)領域的計算化趨勢，關注本領域的計算模型和算法，最終利用計算思維解決專業(yè)問題[6]。當前，體育院校大學生對信息獲取、檢索與使用較為困難。缺乏多種信息資料獲取與信息工具使用的指導，阻礙了大學生信息資源的整合與信息創(chuàng)新能力的施展?，F階段，雖然部分體育類院校陸續(xù)開設體育信息檢索收集與操作使用的基礎課程，但由于大多數學生缺乏創(chuàng)新性思維與原始信息的加工能力，改革課程開展受阻。此外，信息資源整合與實踐操作機會的匱乏也使得學生課程學習內容滯后，思維模式受限，信息素養(yǎng)提升緩慢。

三、高校體育專業(yè)大學生計算思維能力培養(yǎng)策略

（一） 重視體育數據庫共享共建，實現多元化操作路徑

體育信息資源共建共享是未來發(fā)展的趨勢，建立以數據驅動的智能信息處理和數據挖掘技術的教學模式，能夠為體育教學挖掘更多潛在價值，讓教學過程變得更加科學合理[7]。

在教學過程中，計算機教師應注重數據資料的整理和搜集，不斷迭代教學資源以適應不同學生的需求。通過學生的密切參與，教師可以引導學生關注每次訓練產生的海量數據，這些數據可作為體育課教學內容調整、教學手段變化的指導;同時，讓體育專業(yè)學生關注和挖掘體育數據庫的價值，能利用所學的計算機知識解決應用場景中的實際問題。體育信息庫建設應立足共建、共享，以利于解決體育發(fā)展問題構建模型或方案，其操作性、前沿性均可培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神[8]。另外，通過學生們對此類數據庫的感興趣程度判斷課程教學效果，以數據庫來引領課程教學目標的設定，形成既明確又具有強挑戰(zhàn)性和應用性的目標，也利于學生計算思維、計算能力的提高。從數量的規(guī)律來判斷體育發(fā)展遇到的瓶頸或障礙，使模型更加抽象化。通過計算機算法培養(yǎng)學生解決專業(yè)問題的能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的核心能力。

（二） 改革課程、增加實操課程安排，實現計算思維與體育有機結合

計算機在體育領域前沿以及新技術的應用，都在不斷改變社會對人才的需求，從而推動計算機教育的改革發(fā)展，以適應不同階段的人才培養(yǎng)目標。體育院校計算機教師應加強體育專業(yè)方面的知識以及項目實踐研究，營造體育專業(yè)大學生計算思維解決實際問題的氛圍，注重知識和案例結合的細節(jié)，解決計算機與專業(yè)有機融合的問題[9]。高校課程體系設置可以以數據為中心，以培養(yǎng)學生計算思維為主，并加入新興的主流編程語言等內容，來應對新技術的需求，同時，以前沿技術內容為主導，且能夠及時將最新的思想、方法和工具加入到課程中，以提升學生的大數據與智能化實踐能力。此外，整個課程體系要以數據為主線，數據的采集、分析及使用等整個內容貫穿課程始終。

根據數據庫挖掘和利用的目標，采用任務驅動式教學模式，使學生在完成特定任務的過程中獲取知識，培養(yǎng)技能。體育院校應用型人才作為培養(yǎng)目標，采用任務驅動教學法，能夠最大程度地為學生提供培養(yǎng)創(chuàng)新思維的機會。教師應在課前把體育相關資料上傳至學習平臺，并提出需要解決的問題。上課時，教師講解計算運行及設計的原理知識，包括局域網的概念、組網方式、組網設備、IP地址配置等，并解決如何用模擬軟件完成局域網與終端硬件的連通問題，另外，教師還應提出對終端數據的處理和協調運用方法。因此，開展計算機教學，應注意任務設計需有明確目標，發(fā)掘體育學科計算求解的模型、算法和操作，將計算思維培養(yǎng)與學科性質有機結合。

（三） 挖掘新技術教學手段，實現教學數據可視化

當前，體育智能裝備發(fā)展迅猛，體育專業(yè)大學生對智能手環(huán)、智能運動鞋、智能眼鏡、智能衣服等可穿戴智能設備產生了濃厚興趣。人們通過智能手機可以很容易獲取自身的運動數據，還可以監(jiān)測配速、熱量、步頻、心率等指標，及時調整訓練強度或訓練項目。隨著這些新技術的運用，未來體育人才需具備體育大數據的分析和運用能力，為體育人才的培養(yǎng)提出新挑戰(zhàn)[10]。因此，計算思維的培養(yǎng)應加強“無線傳感”+“運動器械”、技術動作分析與戰(zhàn)術建模、計算機仿真技術、AR“視頻助理”技術輔助裁判和智能裁判技術等等新技術的引導，使學生通過新技術來感知訓練，提高教學效果。以體育教學或者訓練大數據為出發(fā)點，通過智能篩選和匹配等手段，自動分析教學或訓練效果，可視化呈現學生的個性和共性特征，并實現學生個體的體育運動畫像，實現課堂教學的可操作性，提高學生學習計算機與學習體育的興趣。

結語

在新技術背景下，特別是人工智能和大數據等新技術的廣泛研究與應用，為計算思維增添了新內容。體育院校作為專業(yè)人才培養(yǎng)的搖籃，應立足于新信息技術、新教學手段、新教學思路，突出數據引領教學，根據體育領域的特點，有意識地融合自然科學、社會科學等眾多領域的研究成果，開展跨學科的計算思維培養(yǎng)模式。在高校體育教育中，發(fā)掘體育領域的學科計算求解模型、算法和操作，將計算思維能力培養(yǎng)與學科性質有機結合，既可以豐富計算機研究外延，也可以加速新技術在體育領域的滲透，豐富教學內容，提高教學效果，增強計算思維素養(yǎng)。