人工智能技术在乒乓球教学中的应用研究

刘昌黎 徐金陆 曹家兴

摘要：面对各项高科技应用到体育领域，在乒乓球教学领域可以利用人工智能技术，前期利用智能影像分析技术对我国优秀男、女乒乓球运动员在使用正手攻球、反手推挡、左推右攻技术时肌电电位变化的数据进行收集，并且利用3ds max软件对他们使用这些技术时所呈现出的身体动作建立三维动画，然后人工智能的强化深度学习能力进行记录、分析，建立模型；将建立好的动作模型、诊断模型应用到乒乓球教学中去，增强学生学习乒乓球的兴趣，提高教学质量。

关键词：人工智能；乒乓球技术；动作模型；诊断模型

一、人工智能基本概念

人工智能技术就是为了提高社会各行各业的工作效率，辅助人类工作，通过对现有经验和知识的学习帮助人进行最科学化的决策与管理。

二、国家政策

（一）教育改革

国家各行各业发展政策的调整随着时代的发展而不断做出调整，其中教育作为国家的根发展基础大业，一直以来都是国家最重视的。现阶段的人工智能就是国家大力支持发展的高科技，如果将这项技术应用到提高我国教学信息化的发展中，将会使我国教学新信息化更上一层楼。

（二）推动人工智能发展政策

国家对于人工智能制定的战略规划以及提出的高层建筑，可以显现人工智能在我国各行各业的发展是必然的趋势，邓小平曾说过：“科技是第一生产力”。因此在这样的大背景下，人工智能技术应用到体育教学方面，必然能够成功。

三、现阶段体育领域对人工智能运用情况

例如：NBA赛场裁判使用的录像回放技术、网球比赛的鹰眼挑战系统，还有今年在德甲、法甲使用的VR助理裁判，我国中超联赛第28轮也引入VR助理裁判，这些技术都属于人工智能的图像识别技术，应用之后的比赛公平、公正性取得立竿见影的效果。

四、人工智能技术在乒乓球教学中的应用

（一）系统建立

乒乓球教学都是从基本功开始，反手的推挡技术、正手近台攻球技术、正反手左推右攻技术，因此动作模型也是围绕以上三个基本技术建立。根据目前的打法来分，分为直拍、横拍两个系统的动作模型、诊断模型。

1.动作模型系统建立

动作模型的建立首先选取适合被用来做模型的人，本文设想，直拍男子选手选取刘国梁、王皓、马琳、许昕这四个人；横拍选手选取孔令辉、王励勤、马龙、张继科、刘诗雯、丁宁、李晓霞；对于直拍、横拍、男女分别进行测试，测出这11个人在正、反手、左推右攻技术时，每个技术对应的身体的肌电图变化进行数据的统计，主要分析出肌电变化的共性，具体指这11人在同一个技术动作中那块肌肉电位变化最明显，通过找出共性规律建立肌电模型，同时分别测量与绘制出每个技术动作的三维模型，利用3ds max软件建立三维模型，将这两者结合，形成一套模型，这套模型包括直拍动作模型、横拍动作模型（男、女）。这套模型的建立并不是一层不变，借助人工智能深度强化学习（AlphaGo就是利用这个能力，在2017年战胜世界围棋排名第一的柯洁）不断进行调整，以期达到最适宜状态。

2.动作诊断系统的建立

动作模型建立之后，具体的实施中主要借助人工智能的智能影像视频识别系统，对课堂中每位学生进行视频图像识别，对所学正手攻球技术、反手推挡技术、左推右攻技术在主要肌肉肌电反射进行分析，同时对学生技术动作利用3ds max软件建立三维动作模型，通过人工智能自我识别、分析能力与建立好的技术动作模型进行对比，发现其中问题。例如：快肌、慢肌比例情况、肌肉力量不够、神经对于肌肉支配能力不够、功能系统功能不足等等，对于不足提出合理化建议，从体能训练的角度，从多角度给出训练方案，提高对于乒乓球运动参与的热情。间接的做到以点带面，推动体育产业的发展。

（二）系统建立后对教学影响

1.提升学生学习兴趣

将人工智能技术应用到乒乓球教学课堂，跟上了时代发展的步伐，迎合了学生对于对于创新性教学的需要，增强了他们对于学习乒乓球的兴趣，为我国乒乓球事业的发展培养了大批后备人才，同时对于学生树立终身锻炼意识启到推动作用。

2.提高教学质量

利用人工智能视频识别与建立好的动作模型相比对，可以准确无误的指出技术动作存在的问题，教师更具数据的反馈进行针对性的指导，这样就提高了教师的工作效率，同时学生在学习效率也能够提高，主要是避免了对于掌握的技术进行重复性练习，掌握不好的技术没有时间、没有指导的进行练习。

五、总结

将人工智能技术应用到乒乓球教学中去，将会给乒乓球的教学质量带来很大的提升，同时，也表明体育教学方法始终跟随时代的发展做出调整以适应学生的需求，真正做到了“教育面向现代化，面向世界，面向未来”。

参考文献：

[1]刘鹏.试论人工智能在教学中的运用[J].新西部，2017（31）：162-163+107.

[2]刘亚军.乒乓球基本技术的肌電研究[J].天津体育学院学报，1995（03）：18-21.

[3]腾讯研究院，中国信通院互联网法律研究中心[M].人工智能.

（作者单位：天津体育学院研究生部）