基于人工智能的體育與健康課程目標達成路徑研究

李前磊（上海民辦圣華紫竹雙語學校 上海 200241）

2022 年4 月，教育部發布《義務教育體育與健康課程標準（2022 年版）》（以下簡稱新課標）。新課標將于2022年秋季學期開始正式施行。作為未來10 年我國基礎體育教育發展的綱領性文件，它的出現備受關注。新課標中提出了體育與健康課程要培養的核心素養，主要是指學生通過體育與健康課程學習而逐步形成的正確價值觀、必備品格和關鍵能力，包括運動能力、健康行為和體育品德等方面。核心素養作為體育與健康課程的目標，將在未來的很長一段時間中成為一線體育教師們關注的熱點議題。如何更加有效地提升學生的核心素養是開展本研究的內在動力。

目前，人工智能在學校體育中被廣泛地應用，主要應用在以下幾個方面。運動數據分析：通過人工智能技術，可以對學生的運動數據進行收集、分析和匯總，如身高、體重、跑步速度、力量等指標。通過分析這些數據，可以了解學生的運動水平和體能狀況，為教師量身定制合適的體育訓練計劃提供依據。運動技能評估：人工智能可以通過圖像、視頻分析技術對學生的運動技能進行評估。通過識別和分析學生的動作，判斷動作的準確性、流暢度和技術水平。這樣的評估結果可以幫助教師更準確地了解學生的運動技能，并進行個性化的指導和訓練。身體狀態監測：人工智能技術可以結合傳感器和智能穿戴設備，實時監測學生的身體狀態，如心率、血壓、運動量等。通過對這些數據的收集和分析，可以為學生提供個性化的健康建議和運動指導，幫助學生更好地管理自己的健康。虛擬現實訓練：虛擬現實技術可以通過模擬各種運動場景和情境，提供更多樣化、靈活的訓練體驗。學生可以通過虛擬現實設備進行身臨其境的運動訓練，提高運動協調性、反應速度和決策能力。個性化推薦：根據學生的興趣、偏好和身體素質等因素，結合人工智能算法，進行個性化的體育活動推薦。通過分析學生的數據和特征，系統可以推薦適合學生的運動項目和訓練計劃，促進學生參與到感興趣的體育活動中去?？梢钥闯鋈斯ぶ悄茉趯W校體育中的一些應用，這些應用可以提升學生的體育教學效果，幫助教師更好地了解和指導學生的體育鍛煉，同時也可以增加學生參與體育活動的興趣和樂趣。

本研究采用文獻分析法、參與式觀察法等考察了基于人工智能的體育與健康課程目標達成路徑分析，相應的研究結果可以為一線教師在信息素養提升、科研能力培養等方面提供理論和數據基礎。本研究的意義在于：（1）實踐意義，通過研究基于人工智能的體育與健康課程目標達成路徑，可以豐富和改善中小學體育與健康課程的教學實踐。結合人工智能技術，可以為教師和學生提供更精準、個性化的教學資源和引導，提升教學效果和學習體驗；（2）教育改革意義，基于人工智能的體育與健康課程目標達成路徑的研究結果，可以為體育與健康課程的教學改革提供有益借鑒。人工智能技術能夠推動課程個性化、拓展教學輔助工具和創新評價方式，促進課程的全面發展和學生素質的提升；（3）學術價值，本研究在探討體育與健康課程目標達成路徑的同時，結合了人工智能技術的應用，對于學術研究也具有一定的創新性和先導性。在理論上填補了這方面的研究空白，為后續相關研究提供了基礎和參考。

1、體育與健康課程目標達成概述及當前困難點

《義務教育體育與健康課程標準（2022 年版）》中規定體育課程的目標就是培養并提升學生的核心素養，包括運動能力、健康行為和體育品德等方面。本部分將結合作者從事一線教學的經驗就各個目標達成的困難點進行分析，只有知道難點在何處，才可以采取針對性的干預措施。

1.1、運動能力目標達成的困難點

當前中小學生體育運動能力目標達成中存在一些困難點，主要包括以下幾個方面：首先，缺乏足夠的體育運動時間和場地。由于學業負擔、課外班和考試壓力等原因，中小學生的體育運動時間和場地受到限制，影響了他們的體育運動能力的培養；其次，學校與家庭重視程度不足。有些學校對體育教育的重視程度不夠高，導致體育運動在課程設置和教學組織方面存在不足。同時，家庭對孩子參與體育運動的支持和引導也不夠，缺乏良好的體育鍛煉氛圍；再次，偏重理論而缺乏實踐。有時候，體育課程過于注重理論知識的傳授，忽視了實際操作和實踐鍛煉的機會，導致學生在實際體育運動中的能力相對薄弱；最后，隨著年齡增長，興趣逐漸下降。隨著中小學生年齡的增長，他們的興趣愛好可能逐漸轉向其他方面，導致對體育運動的興趣逐漸下降，從而影響了他們的體育運動能力的進一步發展。

1.2、健康行為目標達成的困難點

當前中小學生健康行為目標達成中存在一些困難點，主要包括以下幾個方面：（1）不良生活習慣，一些中小學生存在不良的生活習慣，如不定時作息、過度沉迷于電子設備、飲食不均衡等，這些不良生活習慣會影響他們的健康行為的培養和形成；（2）缺乏相關知識和意識，有些中小學生對于健康的相關知識了解不足，并且缺乏對健康問題的重視和意識，導致他們在日常生活中沒有形成良好的健康行為；（3）家庭環境和社會影響，家庭環境和社會影響也是影響中小學生健康行為的因素之一。如果家庭環境不夠健康，或者社會對健康行為的引導和宣傳不夠，都會對中小學生的健康行為目標的達成造成困擾；（4）學校資源和教育力度不夠，有些學校在健康行為教育方面的資源和教育力度不夠，無法提供全面的健康教育，也無法引導學生養成健康的行為習慣。

1.3、體育品德目標達成的困難點

當前中小學生體育品德目標達成中存在一些困難點，主要包括以下幾個方面：首先，競爭壓力和獲勝至上的觀念：在一些體育競技環境中，中小學生面臨著激烈的競爭壓力和獲勝至上的觀念。這種觀念可能導致學生為了贏得比賽而不擇手段，缺乏體育道德和公平競爭意識；其次，缺乏合作精神和團隊意識：一些中小學生缺乏合作精神和團隊意識，更關注個人利益和成就，而忽視了與隊友合作、互助和團隊協作的重要性。這影響了中小學生體育品德的培養；此外還有道德教育和引導不足：有些學校在體育教育中強調技能和成績，而對于體育品德的培養和引導不夠重視。缺乏正面的道德教育和引導，難以促使中小學生形成正確的體育品德觀念和行為習慣；最后，考試壓力和時間分配問題：受到學業負擔和考試壓力的影響，一些中小學生參與體育活動的時間被削減，限制了他們在體育品德方面的培養。

2、人工智能助力體育與健康課程目標達成路徑分析

人工智能（Artificial Intelligence，簡稱AI）指的是通過計算機和機器模擬人類智能的能力和行為的科學和技術領域。人工智能的目標是使計算機系統能夠模擬和執行人類智能的各種任務，包括感知、理解、推理、學習、決策等過程。隨著科技的不斷發展，人工智能在各個領域得到廣泛應用，如自動駕駛、智能助理、機器翻譯、醫療診斷等。人工智能的含義也在不斷演進和擴展，旨在模擬和實現人類智能的各個方面和能力。本部分將通過邏輯分析法分析人工智能助力體育與健康課程核心素養達成的路徑。

2.1、人工智能助力中小學生運動能力目標達成

本研究認為人工智能技術助力中小學生體育與健康課程核心素養中的運動能力目標達成可以通過以下路徑實現：（1）運動數據收集和分析，使用傳感器、智能設備等輔助工具，收集學生在體育活動中的運動數據，如步數、跑步速度、心率等。通過人工智能技術對這些數據進行分析和解讀，了解學生的運動水平，推斷其身體素質和健康狀況；（2）個性化訓練計劃，結合學生的運動數據和身體狀況，利用人工智能算法生成個性化的訓練計劃?；趯W生的運動能力和需求，系統可以提供針對性的運動項目、強化訓練或技巧練習，幫助學生有針對性地提高自己的運動能力；（3）智能互動教學，借助虛擬現實（VR）、增強現實（AR）等技術，人工智能可以模擬各種運動場景和情境，提供沉浸式的互動教學體驗。學生可以通過與虛擬教練或虛擬對手的互動參與實踐，從而提高運動技能和反應能力；（4）動作識別與評估，人工智能技術可以通過圖像、視頻分析等方法對學生的運動動作進行識別和評估。系統能夠在實時或事后提供運動動作的準確性、流暢度等方面的反饋，幫助學生糾正錯誤并改進技術；（5）場景模擬與競技訓練，利用人工智能模擬各種運動場景，例如足球比賽、籃球投籃訓練等，提供實際比賽和訓練的虛擬體驗。學生可以通過仿真訓練培養自己的戰術意識、決策能力和團隊合作等關鍵能力。

這些路徑結合了人工智能的數據分析、個性化推薦和交互式教學等技術特點，幫助中小學生實現在體育與健康課程中運動能力目標的發展與提升。同時，教師在引導和輔導學生時也需要充分了解和利用人工智能技術的優勢，提供更有針對性和個性化的指導和教育資源。

2.2、人工智能助力中小學生健康行為目標達成

當前人工智能技術助力中小學生體育與健康課程核心素養中的“健康行為”目標達成可以通過以下路徑實現，主要包括以下幾個方面。第一，健康數據監測和分析：人工智能可以結合傳感器和智能設備，實時監測學生的健康數據，如心率、睡眠質量、消耗卡路里等。通過對這些數據的收集和分析，系統可以評估學生的身體狀況，幫助他們了解自己的健康狀態，并調整自己的健康行為；第二，個性化健康指導：基于學生的健康數據和個人特征，人工智能可以提供個性化的健康指導和建議。例如，根據學生的運動水平和飲食習慣，系統可以推薦適合他們的鍛煉計劃和飲食方案，幫助他們形成良好的健康行為；第三，健康行為培養游戲化：人工智能可以將健康行為的培養過程通過游戲化設計的方式呈現，提高學生的參與度和積極性。通過虛擬角色或挑戰任務，促使學生在日常生活中養成健康行為的習慣，如定時鍛煉、良好的睡眠和飲食習慣等；第四，健康信息獲取與傳達：人工智能可以幫助學生獲取可靠的健康信息，并幫助他們理解和傳達這些信息。例如，通過智能助手等渠道提供專業的健康知識和建議，促使學生養成科學的健康行為并傳達給家庭和同伴。

這些路徑利用了人工智能技術中的數據分析、個性化推薦和互動游戲等特點，幫助中小學生實現在體育與健康課程中“健康行為”目標的達成。同時，教師在引導和教育學生時也需要結合人工智能技術的優勢，提供更準確、個性化和科學的健康指導。

2.3、人工智能助力中小學生體育品德目標達成

當前人工智能技術助力中小學生體育與健康課程核心素養中的“體育品德”目標達成可以通過以下路徑實現：第一，互動游戲與虛擬角色。借助人工智能技術，可以開發出與學生互動的游戲和虛擬角色，引導他們在虛擬環境中體驗和實踐體育品德。通過與虛擬角色的互動，學生可以模擬和體驗不同的體育情境，培養團隊合作、公平競爭、友誼等品德；第二，情境模擬與案例分析。通過人工智能技術，可以模擬各種體育情境和案例，讓學生參與和分析其中的道德沖突和取舍。學生可以通過模擬情境的討論和反思，增進對體育品德的理解和認識，并培養正確的價值觀和行為準則；第三，個性化道德引導。結合學生的個性特點和發展需要，借助人工智能技術可以提供個性化的道德引導和反饋機制。通過分析學生的行為數據和言行舉止，系統可以識別其中的道德問題，并提供相關的引導和教育，幫助學生形成正確的體育品德觀念。

這些路徑利用了人工智能技術中的互動游戲、情境模擬、個性化引導等特點，幫助中小學生實現在體育與健康課程中“體育品德”目標的培養與提升。同時，教師在引導和教育學生時也需要結合人工智能技術的優勢，提供更全面、個性化和積極的品德引導。

3、結語

本研究旨在探討基于人工智能的體育與健康課程目標達成路徑。通過分析《義務教育體育與健康課程標準（2022 年版）》中的核心素養和目標，結合當前人工智能技術的發展，本研究提出了一系列具體的助力路徑。首先，在運動能力目標方面，人工智能可以通過運動數據分析、虛擬現實訓練、動作識別與評估等技術手段，幫助學生提高運動水平和技能；其次，在健康行為目標方面，人工智能能夠收集和分析學生的健康數據，為他們提供個性化的健康指導和培養游戲化的方式，培養健康的生活習慣和行為；最后，在體育品德目標方面，人工智能可以利用虛擬角色、情境模擬和個性化道德引導等方法，在體育活動中培養學生的團隊合作意識、公平競爭精神和友誼互助等品德。

本研究的結果表明，基于人工智能的體育與健康課程目標達成路徑能夠有效促進學生在運動能力、健康行為和體育品德等方面的發展。這對于中小學體育與健康課程的教學改革和人工智能在教育領域的應用具有重要意義。然而，本研究還存在一些限制和挑戰。例如，技術的可行性、隱私保護、公平性等問題需要進一步探索和解決。同時，教師和學生對于人工智能技術的接受程度和能力也是一個需要考慮的因素。未來的研究可以進一步深入探討如何充分利用人工智能技術，設計更加精準和個性化的體育與健康課程，以提高學生的整體素質和綜合能力。此外，還可以研究如何培養學生對于人工智能技術的理解和應用能力，以適應未來社會對于人工智能的需求和挑戰。