AI技術(shù)在體育教學(xué)中的應(yīng)用價(jià)值、實(shí)踐場景與發(fā)展策略研究

梁金輝

摘? 要：AI技術(shù)在促進(jìn)體育教學(xué)領(lǐng)域精準(zhǔn)化、高效化的優(yōu)勢日益凸顯，具有實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化體育教學(xué)目標(biāo)、個(gè)性化體育教學(xué)內(nèi)容、數(shù)據(jù)化體育教學(xué)過程、科學(xué)化體育教學(xué)評價(jià)等應(yīng)用價(jià)值，可以實(shí)現(xiàn)構(gòu)建任務(wù)式場景化學(xué)習(xí)環(huán)境、定制個(gè)性化體育練習(xí)方案、實(shí)施運(yùn)動(dòng)負(fù)荷監(jiān)測和風(fēng)險(xiǎn)防范、整合數(shù)據(jù)優(yōu)化體育教學(xué)模式等功能。為了更好地發(fā)揮AI技術(shù)對于體育教學(xué)的促進(jìn)作用，應(yīng)提升體育教師智能化素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識，規(guī)范數(shù)據(jù)實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)，牢鑄AI+體育教學(xué)發(fā)展基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：體育教學(xué)；AI技術(shù);價(jià)值；場景；策略

中圖分類號：G623.8? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ?文章編號：1005-2410（2023）09-0059-03

AI技術(shù)作為新一代認(rèn)知科學(xué)與教育技術(shù)一體化發(fā)展的結(jié)晶，在推進(jìn)教育實(shí)踐改革創(chuàng)新方面發(fā)揮了革命性作用[1][2]。習(xí)近平總書記指出，積極推動(dòng)人工智能和教育深度融合，促進(jìn)教育變革創(chuàng)新，充分發(fā)揮人工智能優(yōu)勢，加快發(fā)展伴隨每個(gè)人一生的教育、平等面向每個(gè)人的教育、適合每個(gè)人的教育、更加開放靈活的教育。伴隨著AI技術(shù)的迭代升級，其在促進(jìn)體育教學(xué)領(lǐng)域精準(zhǔn)化、高效化的優(yōu)勢日益凸顯，為體育教學(xué)促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的培育提供了更多的發(fā)展思路[3]。鑒于此，本研究從“AI+教育”的視角出發(fā)，聚焦學(xué)校體育，以“AI+體育教學(xué)”為研究主題，探討AI賦能體育教學(xué)的應(yīng)用價(jià)值、實(shí)踐場景和發(fā)展策略，為合理運(yùn)用AI技術(shù)提升體育教學(xué)實(shí)踐效果提供理論基礎(chǔ)。

一、AI技術(shù)在體育教學(xué)中的應(yīng)用價(jià)值

（一）精準(zhǔn)化體育教學(xué)目標(biāo)

《義務(wù)教育體育與健康課程標(biāo)準(zhǔn)（2022版）》提出以培育學(xué)生體育核心素養(yǎng)作為體育課程發(fā)展的核心目標(biāo)，指出體育學(xué)科核心素養(yǎng)主要包括運(yùn)動(dòng)能力、健康行為和體育品德三個(gè)方面[4]。AI技術(shù)具有數(shù)據(jù)化、智能化和信息化優(yōu)勢[5]，將AI技術(shù)融入體育教學(xué)有助于形成全流程、可視化、強(qiáng)反饋的教學(xué)閉環(huán)，利于階段性教學(xué)目標(biāo)的精準(zhǔn)把控，可有效推動(dòng)體育與健康課程核心素養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。AI賦能體育教學(xué)可以AI技術(shù)為基礎(chǔ)，對學(xué)生的體質(zhì)健康、技能掌握以及體能發(fā)展進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測，在幫助教師實(shí)時(shí)掌握學(xué)生運(yùn)動(dòng)能力變化情況的同時(shí)，還可有效預(yù)測學(xué)生通過運(yùn)動(dòng)練習(xí)所能達(dá)到的最近發(fā)展區(qū)，助力體育教師在了解當(dāng)下運(yùn)動(dòng)目標(biāo)完成度的同時(shí)，為后續(xù)運(yùn)動(dòng)能力目標(biāo)的制定奠定基礎(chǔ)。

（二）個(gè)性化體育教學(xué)內(nèi)容

AI不僅能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)化教學(xué)目標(biāo)，還能助力教學(xué)內(nèi)容的個(gè)性化發(fā)展[6]。AI技術(shù)的不斷創(chuàng)新促使體育教學(xué)資源呈指數(shù)增長，海量教學(xué)資源可使學(xué)生根據(jù)自身興趣及運(yùn)動(dòng)能力進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和探索。學(xué)生可以通過課上體育課練習(xí)和課后線上鞏固的模式對所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行加強(qiáng)。同時(shí)，AI還可通過自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的推動(dòng)幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)個(gè)性化運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)者在運(yùn)動(dòng)過程中可根據(jù)自身運(yùn)動(dòng)風(fēng)格、運(yùn)動(dòng)能力及運(yùn)動(dòng)喜好進(jìn)行技能學(xué)習(xí)，且自適應(yīng)系統(tǒng)也會(huì)對學(xué)生自身情況進(jìn)行分析予以推薦適合其練習(xí)的練習(xí)內(nèi)容。同時(shí)AI還可以對學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)程進(jìn)行分析，適時(shí)把握學(xué)習(xí)節(jié)奏，對學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，圍繞學(xué)生自身實(shí)際需求和核心素養(yǎng)達(dá)成目標(biāo)制定出適合個(gè)體發(fā)展的個(gè)性化教學(xué)內(nèi)容。這種由于AI技術(shù)演化出的自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)能夠有效克服傳統(tǒng)體育教學(xué)過程中難以處理的學(xué)生個(gè)體差異大和技能掌握進(jìn)度不統(tǒng)一等問題，為學(xué)生提供有效的個(gè)性化運(yùn)動(dòng)練習(xí)內(nèi)容[7]。

（三）數(shù)據(jù)化體育教學(xué)實(shí)施

隨著AI技術(shù)的快速發(fā)展，AI賦能體育教學(xué)過程并以數(shù)據(jù)化的形式予以呈現(xiàn)正逐漸應(yīng)用于體育課堂且趨向成熟。這對于體育教師工作的積極性和學(xué)生運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性均有較大提升。以小學(xué)水平一體育課程為例，該學(xué)段運(yùn)動(dòng)能力目標(biāo)主要以基本運(yùn)動(dòng)技能和體質(zhì)健康測試為主，教師在教學(xué)過程中除了制定階段性教學(xué)目標(biāo)和針對性選擇教學(xué)內(nèi)容外，還要及時(shí)掌握學(xué)生的基本運(yùn)動(dòng)技能和體質(zhì)健康發(fā)展?fàn)顩r，這就需要在運(yùn)動(dòng)測試之余對測得數(shù)據(jù)進(jìn)行大量處理。隨著AI技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，體育教學(xué)過程中的運(yùn)動(dòng)測試等內(nèi)容均可通過AI進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)。體育教學(xué)過程的數(shù)據(jù)化不僅擁有精確性與客觀性等特點(diǎn)，還能有效降低體育教師的工作負(fù)擔(dān)，提高體育教師教學(xué)的針對性。此外，學(xué)生在體育課堂中的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷和情緒變化可通過AI傳感技術(shù)與面部識別技術(shù)在教學(xué)過程中實(shí)時(shí)捕捉和上傳，AI可為各個(gè)學(xué)生自動(dòng)生成運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)報(bào)告，在學(xué)期末可自動(dòng)將成績進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，用以教師的期末教學(xué)反饋[8]。

（四）科學(xué)化體育教學(xué)評價(jià)

AI賦能學(xué)校體育可助力體育教學(xué)評價(jià)實(shí)現(xiàn)重要突破。AI技術(shù)能夠準(zhǔn)確記錄和留存學(xué)生在體育課中運(yùn)動(dòng)信息記錄，形成具有連續(xù)性和系統(tǒng)性特點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)信息鏈，可有效解決體育教學(xué)評價(jià)當(dāng)中教師主觀性過高、家長參與度較低和學(xué)生自評較少等問題[9]。AI除了能夠有效解決過程性評價(jià)外，還可對學(xué)生動(dòng)作技能的規(guī)范性進(jìn)行即時(shí)評價(jià)。例如，AI技術(shù)通過運(yùn)動(dòng)動(dòng)作識別記錄跟蹤人體動(dòng)作關(guān)鍵點(diǎn)以反饋人體的運(yùn)動(dòng)過程，并將其以數(shù)字化形式進(jìn)行轉(zhuǎn)換呈現(xiàn)，對于學(xué)生掌握運(yùn)動(dòng)技能和提高體質(zhì)健康具有重要意義。此外，三維投影等數(shù)字化設(shè)備的應(yīng)用也為體育教學(xué)帶來了便利，教師可以借助這些設(shè)備對學(xué)生的運(yùn)動(dòng)姿勢和技能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和反饋，對學(xué)生運(yùn)動(dòng)技能做出客觀評價(jià)的同時(shí)，還可提供個(gè)性化的指導(dǎo)和訓(xùn)練?？傊?，AI技術(shù)支持下的評價(jià)體系將更為準(zhǔn)確、客觀、便捷和多元化，反饋信息更為豐富、及時(shí)，為教師評價(jià)和學(xué)生自評提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)參照。

二、AI技術(shù)應(yīng)用于體育教學(xué)的實(shí)踐場景

（一）構(gòu)建任務(wù)式場景化學(xué)習(xí)環(huán)境

體育課堂教學(xué)有顯著的任務(wù)式特征，而AI技術(shù)在構(gòu)建任務(wù)式場景化學(xué)習(xí)環(huán)境方面有得天獨(dú)厚的條件。AI技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)物理世界與虛擬世界的融合，這一理念及其衍生產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于體育領(lǐng)域?？梢曰贏I技術(shù)構(gòu)建任務(wù)式場景教學(xué)環(huán)境，使中小學(xué)生通過更直觀的視覺體驗(yàn)加深對運(yùn)動(dòng)技能的認(rèn)識。例如，可以通過頭戴式顯示設(shè)備，設(shè)定特定的體育運(yùn)動(dòng)場景和元素，通過構(gòu)建VR體育課堂，并結(jié)合中小學(xué)生身心發(fā)展特點(diǎn)創(chuàng)設(shè)能夠激發(fā)他們興趣的場景化任務(wù)式學(xué)習(xí)環(huán)境，使中小學(xué)生切身感知真實(shí)運(yùn)動(dòng)情境中的視覺、觸覺和聽覺，獲得身臨其境的互動(dòng)式體驗(yàn)，改變傳統(tǒng)課堂僅在單一環(huán)境中教學(xué)的情形，全面激發(fā)中小學(xué)生對體育課的興趣和好奇心，使體育課堂真正實(shí)現(xiàn)幸福教育，使學(xué)生從被動(dòng)接受轉(zhuǎn)化為主動(dòng)學(xué)習(xí)。

（二）定制個(gè)性化體育學(xué)習(xí)方案

AI技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互（HCI），即通過計(jì)算機(jī)輸入與輸出設(shè)備有效地實(shí)現(xiàn)人與計(jì)算機(jī)的互動(dòng)，在具體操作層面可以將語音識別技術(shù)、手勢識別技術(shù)、人體識別技術(shù)與人機(jī)交互相結(jié)合，為中小學(xué)生學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)技能和提升訓(xùn)練效果提供數(shù)據(jù)支撐。這種人機(jī)交互技術(shù)可以通過對中小學(xué)生身體活動(dòng)軌跡和關(guān)鍵動(dòng)作的數(shù)據(jù)采集，自動(dòng)分析動(dòng)作技能的學(xué)習(xí)情況，對學(xué)習(xí)效果進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋，幫助學(xué)生更精準(zhǔn)地掌握正確動(dòng)作，糾正錯(cuò)誤動(dòng)作。例如，可以使用基于AI技術(shù)的教學(xué)模型，通過AI技術(shù)驅(qū)動(dòng)的攝像頭系統(tǒng)和配套分析軟件自動(dòng)檢測學(xué)生在體育課堂上的身體活動(dòng)情況，將跑動(dòng)距離、能量消耗等數(shù)據(jù)全程記錄下來，并使學(xué)生可以在現(xiàn)場屏幕中看到自己的相關(guān)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)、運(yùn)動(dòng)能力評估結(jié)果以及運(yùn)動(dòng)處方。由此可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)AI輔助教學(xué)模型采集中小學(xué)生的運(yùn)動(dòng)信息，并結(jié)合身體條件以及歷史運(yùn)動(dòng)成績等，出具合理的個(gè)性化體育學(xué)習(xí)和訓(xùn)練方案，有針對性地提出動(dòng)作優(yōu)化和改進(jìn)建議，提高學(xué)生體育課堂學(xué)習(xí)效率。

（三）實(shí)施運(yùn)動(dòng)負(fù)荷監(jiān)測和風(fēng)險(xiǎn)防范

在體育課堂上使用可穿戴設(shè)備，可以實(shí)時(shí)記錄中小學(xué)生的身體狀況和運(yùn)動(dòng)負(fù)荷。例如，可以讓中小學(xué)生在體育課堂上佩戴內(nèi)嵌GPS及加速度計(jì)的運(yùn)動(dòng)手環(huán)、智能手表等，在學(xué)生進(jìn)行高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)，體育教師可以對學(xué)生的血氧飽和度進(jìn)行實(shí)時(shí)和無創(chuàng)檢測，從而能及時(shí)地了解學(xué)生的身體健康狀況[10]。也可以采集學(xué)生在體育課堂上的生理參數(shù)和運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)數(shù)據(jù)，應(yīng)用AI技術(shù)與中小學(xué)生進(jìn)行一一匹配，將每個(gè)人的身體信息呈現(xiàn)在可視化平臺(tái)上，使體育教師可以實(shí)時(shí)監(jiān)控學(xué)生在課堂中的運(yùn)動(dòng)頻率和強(qiáng)度便于根據(jù)學(xué)生的實(shí)際生理指標(biāo)變化和表征及時(shí)調(diào)整訓(xùn)練強(qiáng)度等，使體育課堂教學(xué)隨時(shí)得到反饋，降低因不了解學(xué)生身體情況而出現(xiàn)因過度訓(xùn)練引起的運(yùn)動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。隨著AI算法的持續(xù)升級和硬件設(shè)備的不斷更新，智能血氧運(yùn)動(dòng)指環(huán)被越來越廣泛地應(yīng)用于實(shí)時(shí)監(jiān)控中小學(xué)生體育課堂活動(dòng)的血氧情況，這為體育課堂教學(xué)風(fēng)險(xiǎn)的降低提供了堅(jiān)實(shí)的保障。

（四）整合數(shù)據(jù)優(yōu)化體育教學(xué)模式

利用AI技術(shù)在數(shù)據(jù)采集和分析方面的強(qiáng)大優(yōu)勢和處理能力，在中小學(xué)體育教學(xué)過程中，可能出現(xiàn)這樣的場景：某教師要對其所教授的《體育與健康課程》教學(xué)成效進(jìn)行評價(jià)，由于人工搜集學(xué)生的身體活動(dòng)數(shù)據(jù)是困難的，因此由AI技術(shù)來代替，實(shí)現(xiàn)全程性、無痕性搜集學(xué)生的身體活動(dòng)參數(shù)，匯總成反饋數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和實(shí)施智能化分析，為體育教師提供基于數(shù)據(jù)支撐和可視化的教學(xué)反饋，方便教師對教學(xué)模式進(jìn)行實(shí)時(shí)優(yōu)化和調(diào)整。再如，也可以根據(jù)中小學(xué)生體質(zhì)測試數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)倉庫建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，依托可穿戴智能傳感設(shè)備，對中小學(xué)生的基本信息和體育測試數(shù)據(jù)、體育鍛煉時(shí)長、練習(xí)頻率等數(shù)據(jù)加以采集，經(jīng)由AI技術(shù)對碎片化的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行比較、分類、預(yù)測、聚類等整合和深度挖掘，從而實(shí)現(xiàn)對體育教學(xué)數(shù)據(jù)的智能化分析，通過可視化的數(shù)據(jù)結(jié)果表達(dá)助力體育教師的教學(xué)模式創(chuàng)新和優(yōu)化。

三、AI技術(shù)應(yīng)用于體育教學(xué)的發(fā)展策略

（一）提升體育教師的智能化素養(yǎng)

智能化素養(yǎng)是一種能夠有效駕馭AI技術(shù)和批判性評估AI技術(shù)的能力，該素養(yǎng)對于使用者至關(guān)重要。在體育教學(xué)中，體育教師的智能化素養(yǎng)不達(dá)標(biāo)，是AI賦能體育教學(xué)未能達(dá)到如期效果的重要因素?；诖耍鳛锳I賦能體育教學(xué)的核心，體育教師的智能化素養(yǎng)成為“AI+體育教學(xué)”應(yīng)用效果的決定性因素。當(dāng)下，應(yīng)選取有效方式針對性地提升體育教師的智能信息素養(yǎng)。具體而言，可通過轉(zhuǎn)變體育教師AI價(jià)值認(rèn)知和促進(jìn)體育教師的AI理論實(shí)踐發(fā)展兩個(gè)方面來提升體育教師的智能化素養(yǎng)。

一方面，體育教師應(yīng)積極轉(zhuǎn)變對AI的價(jià)值認(rèn)知。由于AI賦能體育教學(xué)的相關(guān)培訓(xùn)較少，致使多數(shù)體育教師的教學(xué)思維仍停留在傳統(tǒng)體育教學(xué)階段。這就要求體育教師要在AI賦能體育教學(xué)的過程中進(jìn)行精準(zhǔn)的價(jià)值認(rèn)知定位，明晰自身發(fā)展所需的智能化素養(yǎng)元素，以提升和改變自身認(rèn)知。此外，還要在日常的體育教學(xué)中將傳統(tǒng)教學(xué)方式與AI技術(shù)相結(jié)合，以更好地促進(jìn)教學(xué)能力的提升。另一方面，體育教師需要不斷自身的AI理論知識，并在體育教學(xué)過程中不斷進(jìn)行實(shí)踐，以促進(jìn)理論與實(shí)踐相互結(jié)合和促進(jìn)。在理論學(xué)習(xí)過程中，體育教師需要不斷深化對AI內(nèi)在價(jià)值的探究，關(guān)注AI發(fā)展的最新進(jìn)展，為AI在體育教學(xué)中的實(shí)踐應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。同時(shí)，體育教師還需將學(xué)習(xí)的AI理論知識不斷應(yīng)用于體育教學(xué)中，積極運(yùn)用AI技術(shù)解決體育教學(xué)中的現(xiàn)實(shí)問題，并通過體育教學(xué)中的實(shí)踐應(yīng)用對所學(xué)理論進(jìn)行及時(shí)驗(yàn)證和反饋。

（二）培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識

為有效防止AI賦能體育教學(xué)過程中學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識下降，在AI與體育教學(xué)融合的初始階段就應(yīng)提高警惕，有意識地培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識和獨(dú)立思考能力。例如，在學(xué)生運(yùn)動(dòng)技能學(xué)習(xí)過程中，在面對AI給出的智能化練習(xí)方案時(shí)，教師在正確引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行技能練習(xí)的同時(shí)，還應(yīng)教導(dǎo)學(xué)生有意識地去批判練習(xí)方案的不足，并在課后就如何改進(jìn)智能化方案進(jìn)行反思，以此來降低學(xué)生對AI系統(tǒng)的依賴性。又如，在體育教學(xué)評價(jià)時(shí)，教師應(yīng)首先鼓勵(lì)學(xué)生對自身運(yùn)動(dòng)能力做出適宜的主觀判斷，并進(jìn)行恰當(dāng)總結(jié)。之后，再結(jié)合AI系統(tǒng)給出的運(yùn)動(dòng)分析報(bào)告對自身運(yùn)動(dòng)能力給出客觀準(zhǔn)確的結(jié)論，以此來增加學(xué)生對知識學(xué)習(xí)的獨(dú)立性、持續(xù)性和自主性，避免學(xué)生一味地被動(dòng)接收運(yùn)動(dòng)知識內(nèi)容，進(jìn)而導(dǎo)致自主學(xué)習(xí)意識降低。

（三）規(guī)范數(shù)據(jù)實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)，牢鑄AI+體育教學(xué)發(fā)展基礎(chǔ)

體育教學(xué)中數(shù)據(jù)規(guī)范性差、標(biāo)準(zhǔn)性弱、隨機(jī)性高等問題，其實(shí)質(zhì)就是體育數(shù)據(jù)的治理問題。體育數(shù)據(jù)治理除政策法規(guī)等宏觀問題外，還包括AI技術(shù)上的規(guī)范化與標(biāo)準(zhǔn)化的問題。由于目前我國對體育教學(xué)領(lǐng)域數(shù)據(jù)的技術(shù)性與規(guī)范性相對較弱，導(dǎo)致該領(lǐng)域不同委托單位開發(fā)的AI系統(tǒng)，即使在系統(tǒng)類型與功能相同的前提下，其數(shù)據(jù)一致性、通用性與操作性也會(huì)有差別較大的情況出現(xiàn)，致使龐雜的數(shù)據(jù)無法有效發(fā)揮大數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律作用。基于此，政府主管部門在加大對學(xué)校體育相關(guān)部門協(xié)同性的同時(shí)，還需要制定可操作性的實(shí)施策略與應(yīng)用方案，實(shí)現(xiàn)體育教學(xué)數(shù)據(jù)應(yīng)用的融通順暢，保障體育教學(xué)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)性、合理性和規(guī)范性，為有效體育教學(xué)數(shù)據(jù)的應(yīng)用建筑地基的同時(shí)，構(gòu)建體育教學(xué)數(shù)據(jù)的有效價(jià)值鏈。

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