AI技術在體育教學中的應用價值、實踐場景與發展策略研究

梁金輝

摘? 要：AI技術在促進體育教學領域精準化、高效化的優勢日益凸顯，具有實現精準化體育教學目標、個性化體育教學內容、數據化體育教學過程、科學化體育教學評價等應用價值，可以實現構建任務式場景化學習環境、定制個性化體育練習方案、實施運動負荷監測和風險防范、整合數據優化體育教學模式等功能。為了更好地發揮AI技術對于體育教學的促進作用，應提升體育教師智能化素養，培養學生自主學習意識，規范數據實施標準，牢鑄AI+體育教學發展基礎。

關鍵詞：體育教學；AI技術;價值；場景；策略

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

AI技術作為新一代認知科學與教育技術一體化發展的結晶，在推進教育實踐改革創新方面發揮了革命性作用[1][2]。習近平總書記指出，積極推動人工智能和教育深度融合，促進教育變革創新，充分發揮人工智能優勢，加快發展伴隨每個人一生的教育、平等面向每個人的教育、適合每個人的教育、更加開放靈活的教育。伴隨著AI技術的迭代升級，其在促進體育教學領域精準化、高效化的優勢日益凸顯，為體育教學促進學生核心素養的培育提供了更多的發展思路[3]。鑒于此，本研究從“AI+教育”的視角出發，聚焦學校體育，以“AI+體育教學”為研究主題，探討AI賦能體育教學的應用價值、實踐場景和發展策略，為合理運用AI技術提升體育教學實踐效果提供理論基礎。

一、AI技術在體育教學中的應用價值

（一）精準化體育教學目標

《義務教育體育與健康課程標準（2022版）》提出以培育學生體育核心素養作為體育課程發展的核心目標，指出體育學科核心素養主要包括運動能力、健康行為和體育品德三個方面[4]。AI技術具有數據化、智能化和信息化優勢[5]，將AI技術融入體育教學有助于形成全流程、可視化、強反饋的教學閉環，利于階段性教學目標的精準把控，可有效推動體育與健康課程核心素養目標的實現。AI賦能體育教學可以AI技術為基礎，對學生的體質健康、技能掌握以及體能發展進行動態監測，在幫助教師實時掌握學生運動能力變化情況的同時，還可有效預測學生通過運動練習所能達到的最近發展區，助力體育教師在了解當下運動目標完成度的同時，為后續運動能力目標的制定奠定基礎。

（二）個性化體育教學內容

AI不僅能夠實現精準化教學目標，還能助力教學內容的個性化發展[6]。AI技術的不斷創新促使體育教學資源呈指數增長，海量教學資源可使學生根據自身興趣及運動能力進行自主學習和探索。學生可以通過課上體育課練習和課后線上鞏固的模式對所學內容進行加強。同時，AI還可通過自適應學習系統的推動幫助學生實現個性化運動學習，學習者在運動過程中可根據自身運動風格、運動能力及運動喜好進行技能學習，且自適應系統也會對學生自身情況進行分析予以推薦適合其練習的練習內容。同時AI還可以對學生學習進程進行分析，適時把握學習節奏，對學習內容進行及時調整，圍繞學生自身實際需求和核心素養達成目標制定出適合個體發展的個性化教學內容。這種由于AI技術演化出的自適應學習系統能夠有效克服傳統體育教學過程中難以處理的學生個體差異大和技能掌握進度不統一等問題，為學生提供有效的個性化運動練習內容[7]。

（三）數據化體育教學實施

隨著AI技術的快速發展，AI賦能體育教學過程并以數據化的形式予以呈現正逐漸應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生運動數據的準確性均有較大提升。以小學水平一體育課程為例，該學段運動能力目標主要以基本運動技能和體質健康測試為主，教師在教學過程中除了制定階段性教學目標和針對性選擇教學內容外，還要及時掌握學生的基本運動技能和體質健康發展狀況，這就需要在運動測試之余對測得數據進行大量處理。隨著AI技術的持續發展，體育教學過程中的運動測試等內容均可通過AI進行數據處理與統計。體育教學過程的數據化不僅擁有精確性與客觀性等特點，還能有效降低體育教師的工作負擔，提高體育教師教學的針對性。此外，學生在體育課堂中的運動負荷和情緒變化可通過AI傳感技術與面部識別技術在教學過程中實時捕捉和上傳，AI可為各個學生自動生成運動數據報告，在學期末可自動將成績進行分析統計，用以教師的期末教學反饋[8]。

（四）科學化體育教學評價

AI賦能學校體育可助力體育教學評價實現重要突破。AI技術能夠準確記錄和留存學生在體育課中運動信息記錄，形成具有連續性和系統性特點的運動信息鏈，可有效解決體育教學評價當中教師主觀性過高、家長參與度較低和學生自評較少等問題[9]。AI除了能夠有效解決過程性評價外，還可對學生動作技能的規范性進行即時評價。例如，AI技術通過運動動作識別記錄跟蹤人體動作關鍵點以反饋人體的運動過程，并將其以數字化形式進行轉換呈現，對于學生掌握運動技能和提高體質健康具有重要意義。此外，三維投影等數字化設備的應用也為體育教學帶來了便利，教師可以借助這些設備對學生的運動姿勢和技能進行實時監測和反饋，對學生運動技能做出客觀評價的同時，還可提供個性化的指導和訓練?？傊?，AI技術支持下的評價體系將更為準確、客觀、便捷和多元化，反饋信息更為豐富、及時，為教師評價和學生自評提供準確的數據參照。

二、AI技術應用于體育教學的實踐場景

（一）構建任務式場景化學習環境

體育課堂教學有顯著的任務式特征，而AI技術在構建任務式場景化學習環境方面有得天獨厚的條件。AI技術可以實現物理世界與虛擬世界的融合，這一理念及其衍生產品已廣泛應用于體育領域?？梢曰贏I技術構建任務式場景教學環境，使中小學生通過更直觀的視覺體驗加深對運動技能的認識。例如，可以通過頭戴式顯示設備，設定特定的體育運動場景和元素，通過構建VR體育課堂，并結合中小學生身心發展特點創設能夠激發他們興趣的場景化任務式學習環境，使中小學生切身感知真實運動情境中的視覺、觸覺和聽覺，獲得身臨其境的互動式體驗，改變傳統課堂僅在單一環境中教學的情形，全面激發中小學生對體育課的興趣和好奇心，使體育課堂真正實現幸福教育，使學生從被動接受轉化為主動學習。

（二）定制個性化體育學習方案

AI技術可以實現人機交互（HCI），即通過計算機輸入與輸出設備有效地實現人與計算機的互動，在具體操作層面可以將語音識別技術、手勢識別技術、人體識別技術與人機交互相結合，為中小學生學習運動技能和提升訓練效果提供數據支撐。這種人機交互技術可以通過對中小學生身體活動軌跡和關鍵動作的數據采集，自動分析動作技能的學習情況，對學習效果進行實時反饋，幫助學生更精準地掌握正確動作，糾正錯誤動作。例如，可以使用基于AI技術的教學模型，通過AI技術驅動的攝像頭系統和配套分析軟件自動檢測學生在體育課堂上的身體活動情況，將跑動距離、能量消耗等數據全程記錄下來，并使學生可以在現場屏幕中看到自己的相關運動數據、運動能力評估結果以及運動處方。由此可以實現根據AI輔助教學模型采集中小學生的運動信息，并結合身體條件以及歷史運動成績等，出具合理的個性化體育學習和訓練方案，有針對性地提出動作優化和改進建議，提高學生體育課堂學習效率。

（三）實施運動負荷監測和風險防范

在體育課堂上使用可穿戴設備，可以實時記錄中小學生的身體狀況和運動負荷。例如，可以讓中小學生在體育課堂上佩戴內嵌GPS及加速度計的運動手環、智能手表等，在學生進行高強度運動時，體育教師可以對學生的血氧飽和度進行實時和無創檢測，從而能及時地了解學生的身體健康狀況[10]。也可以采集學生在體育課堂上的生理參數和運動表現數據，應用AI技術與中小學生進行一一匹配，將每個人的身體信息呈現在可視化平臺上，使體育教師可以實時監控學生在課堂中的運動頻率和強度便于根據學生的實際生理指標變化和表征及時調整訓練強度等，使體育課堂教學隨時得到反饋，降低因不了解學生身體情況而出現因過度訓練引起的運動風險。隨著AI算法的持續升級和硬件設備的不斷更新，智能血氧運動指環被越來越廣泛地應用于實時監控中小學生體育課堂活動的血氧情況，這為體育課堂教學風險的降低提供了堅實的保障。

（四）整合數據優化體育教學模式

利用AI技術在數據采集和分析方面的強大優勢和處理能力，在中小學體育教學過程中，可能出現這樣的場景：某教師要對其所教授的《體育與健康課程》教學成效進行評價，由于人工搜集學生的身體活動數據是困難的，因此由AI技術來代替，實現全程性、無痕性搜集學生的身體活動參數，匯總成反饋數據，并對數據進行挖掘和實施智能化分析，為體育教師提供基于數據支撐和可視化的教學反饋，方便教師對教學模式進行實時優化和調整。再如，也可以根據中小學生體質測試數據采集標準和數據倉庫建設標準，依托可穿戴智能傳感設備，對中小學生的基本信息和體育測試數據、體育鍛煉時長、練習頻率等數據加以采集，經由AI技術對碎片化的數據和信息進行比較、分類、預測、聚類等整合和深度挖掘，從而實現對體育教學數據的智能化分析，通過可視化的數據結果表達助力體育教師的教學模式創新和優化。

三、AI技術應用于體育教學的發展策略

（一）提升體育教師的智能化素養

智能化素養是一種能夠有效駕馭AI技術和批判性評估AI技術的能力，該素養對于使用者至關重要。在體育教學中，體育教師的智能化素養不達標，是AI賦能體育教學未能達到如期效果的重要因素?；诖?，作為AI賦能體育教學的核心，體育教師的智能化素養成為“AI+體育教學”應用效果的決定性因素。當下，應選取有效方式針對性地提升體育教師的智能信息素養。具體而言，可通過轉變體育教師AI價值認知和促進體育教師的AI理論實踐發展兩個方面來提升體育教師的智能化素養。

一方面，體育教師應積極轉變對AI的價值認知。由于AI賦能體育教學的相關培訓較少，致使多數體育教師的教學思維仍停留在傳統體育教學階段。這就要求體育教師要在AI賦能體育教學的過程中進行精準的價值認知定位，明晰自身發展所需的智能化素養元素，以提升和改變自身認知。此外，還要在日常的體育教學中將傳統教學方式與AI技術相結合，以更好地促進教學能力的提升。另一方面，體育教師需要不斷自身的AI理論知識，并在體育教學過程中不斷進行實踐，以促進理論與實踐相互結合和促進。在理論學習過程中，體育教師需要不斷深化對AI內在價值的探究，關注AI發展的最新進展，為AI在體育教學中的實踐應用奠定基礎。同時，體育教師還需將學習的AI理論知識不斷應用于體育教學中，積極運用AI技術解決體育教學中的現實問題，并通過體育教學中的實踐應用對所學理論進行及時驗證和反饋。

（二）培養學生的自主學習意識

為有效防止AI賦能體育教學過程中學生的自主學習意識下降，在AI與體育教學融合的初始階段就應提高警惕，有意識地培養學生自主學習意識和獨立思考能力。例如，在學生運動技能學習過程中，在面對AI給出的智能化練習方案時，教師在正確引導學生進行技能練習的同時，還應教導學生有意識地去批判練習方案的不足，并在課后就如何改進智能化方案進行反思，以此來降低學生對AI系統的依賴性。又如，在體育教學評價時，教師應首先鼓勵學生對自身運動能力做出適宜的主觀判斷，并進行恰當總結。之后，再結合AI系統給出的運動分析報告對自身運動能力給出客觀準確的結論，以此來增加學生對知識學習的獨立性、持續性和自主性，避免學生一味地被動接收運動知識內容，進而導致自主學習意識降低。

（三）規范數據實施標準，牢鑄AI+體育教學發展基礎

體育教學中數據規范性差、標準性弱、隨機性高等問題，其實質就是體育數據的治理問題。體育數據治理除政策法規等宏觀問題外，還包括AI技術上的規范化與標準化的問題。由于目前我國對體育教學領域數據的技術性與規范性相對較弱，導致該領域不同委托單位開發的AI系統，即使在系統類型與功能相同的前提下，其數據一致性、通用性與操作性也會有差別較大的情況出現，致使龐雜的數據無法有效發揮大數據的統計規律作用?；诖?，政府主管部門在加大對學校體育相關部門協同性的同時，還需要制定可操作性的實施策略與應用方案，實現體育教學數據應用的融通順暢，保障體育教學數據的標準性、合理性和規范性，為有效體育教學數據的應用建筑地基的同時，構建體育教學數據的有效價值鏈。

參考文獻：

[1]李政濤，羅藝.智能時代的生命進化及其教育[J].教育研究，2019，40（11）.

[2]王子樸.學校體育的科技力量[J].體育教學，2019，39（11）.

[3]尹志華，郭明明，賈晨昱，等.人工智能助推體育教育發展的需求機理、關鍵維度與實現方略[J].成都體育學院學報，2023，49（02）.

[4]季瀏.新版義教課標：構建以核心素養為綱的體育與健康課程體系[J].上海體育學院學報，2022，46（06）.

[5]徐和祥，申利俠.“智能+教育”：應用場景、風險挑戰與治理對策[J].復旦教育論壇，2023，21（02）.

[6]楊韻.人工智能時代體育教學內涵特征、發展困境與推進策略[J].體育文化導刊，2022（09）.

[7]李鳳英，龍紫陽.從自適應學習推薦到自適應學習牽引模型——“智能+”教育時代自適應學習研究取向[J].遠程教育雜志，2020，38（06）.

[8]尹志華，郭明明，賈晨昱，等.人工智能助推體育教育發展的需求機理、關鍵維度與實現方略[J].成都體育學院學報，2023，49（02）.

[9]張志禎，張玲玲，羅瓊菱子，等.人工智能教育應用的實然分析：教學自動化的方法與限度[J].中國遠程教育，2019（03）.

[10]盧迪，段世飛，胡科，等.人工智能教育的全球治理：框架、挑戰與變革[J].遠程教育雜志，2020，38（06）.

[11]霍波，李彥鋒，高騰，等.體育人工智能領域關鍵技術的研究現狀和發展方向[J].首都體育學院學報，2023，35（03）.