智慧体育课堂内涵、特征及结构架构研究

叶 明，金成平

随着“移动互联网+”、大数据、云计算、人工智能、虚拟现实/增强现实(VR/AR)、5G等新一代信息技术的飞速发展，未来学校教育教学的创新变革已然处于科学技术颠覆式创新和井喷式发展的变革时代。《教育信息化2.0行动计划》和《中国教育现代化2035》的推出，进一步明确了教育信息化是教育系统性变革的内源动力和教育现代化的核心驱动。随着新一代信息技术的教育实践与学科教学融合的不断深入，智慧课堂的概念和教学模式应运而生，日益成为教育领域关注的焦点之一。体育学科亦然。新兴智慧力量已悄然走进竞技体育、大众体育、体育教育等各个领域，成为体育领域众多革新的核心推动力之一。体育教育领域亦受到冲击和挑战，传统体育教学面临向智慧型体育课堂教学的转变[1,2]。智慧体育课堂源于智慧教育、智慧课堂的理念，是智慧课堂理念与体育教学的融合，是教育信息化聚焦于体育课堂教学的必然结果。目前学界对其研究尚处于初期探索阶段，没有统一的概念。从信息化视角提出的智慧课堂是基于信息化、智能化技术的支撑，从早期提出到目前进入智能化的新时代，智慧课堂经过几番演进现被定义为：以建构主义、联通主义等学习理论为指导，以促进学生核心素养发展为宗旨，利用人工智能、大数据等智能信息技术打造智能、高效的课堂[3]。基于此，该研究从教育信息化的视角出发，结合体育课程实践特性和体育教育信息化发展现实，将智慧体育课堂界定为：以建构主义、联通主义学习理论为指导，以促进学生体育学科核心素养发展为宗旨，以物联网、大数据、学习分析、人工智能等新一代信息技术为支撑，将技术融入体育课堂教学中，通过构建多元交互的课堂环境，从而有效提升学习者高阶能力的新型体育课堂。

1 智慧体育课堂的基本内涵

基于教育信息化视角的智慧体育课堂需要把握以下两个方面的基本内涵：第一，智慧体育课堂本质上是智慧型的育人课堂。智慧体育课堂突出课堂的育人功能，凸显体育课程思政元素，强调“健康第一”的教育理念，将“智慧”引入体育课堂中，是对体育课堂智慧特性的明确，强调通过智慧的体育教学实践活动育人。智慧的体育教学实践是信息技术深度嵌入的灵活、策略、高效的体育教学活动状态，实现教师高效的教与学生高效的学[4]。第二，智慧体育课堂在形式上是高度融合现代信息技术的课堂。教育信息化视角的智慧体育课堂利用合适、先进的现代信息技术创设智慧学习环境和个性化学习环境，实现体育教学和学生学习的智能化，并以此实现课堂教学质量的提升[4]。“高度融合”指现代信息技术与教师体育教学、学生体育学习的有机嵌入、密切结合，无缝支持学生的深度学习的全过程。现代信息技术作为一种工具和手段、作为一种资源、作为一种教学方式，“能动”地满足教师“智慧”的教和学生“智慧”的学，有效培养学生的创新能力、实践能力和学科核心素养。现代信息技术指移动互联网、物联网、大数据、云计算、人工智能、5G等先进、智能的新一代信息技术。新一代信息技术进入体育课堂不是为了使用技术而使用技术，不是将技术强行塞入体育课堂，而是通过新一代信息技术智慧化的运用来优化体育教学活动，建构将学生的智慧生成与技术智能运用有机融合的新型体育课堂。

2 智慧体育课堂的教与学特征

首先，智慧体育课堂的教学呈现智慧教学的教学新态势。智慧体育课堂通过“云—台—端”整体架构构建，创设网络化、数据化、交互化、智能化的教学环境，支持线上线下一体化、课内课外一体化、虚拟现实一体化的全过程、全场景教学应用，体现了人与技术、环境融为一体的特征[5]。智慧体育课堂的教学呈现教学决策数据化、评价反馈即时化、交流互动立体化、资源推送智能化等智慧教学技术特征[3]。课堂教学依据动态生成性数据即时进行教学调整与决策，学习评价贯穿课堂教学及课内外全过程，实现即时动态的诊断、评价、反馈。基于“云—台—端”实现师生、生生全时空立体化交流、互动，根据学生个性化、多样化的学习需要智能化的推送各种体育学习资源。智慧体育课堂的教学呈现智慧精准教学的新态势。在智慧体育课堂环境下创设学习环境和学习空间，创新应用体育教学资源与技术，重构体育课堂教学组织与场景，为学生开展体验式、混合式、个性化等学习提供精准教学指导[6]。

其次，智慧体育课堂的学习呈现智慧学习的学习新范式。智慧体育课堂的学习呈现出学习过程自主化、学习方式联通化、学习支持智能化的特点，催生了智慧学习的学习新范式[7]。智慧体育课堂构建良好的智慧学习环境，利用新一代信息技术支持智慧学习，为学习者提供情境感知、过程记录、数据分析、服务维护、诊断与评价等智慧支持；智慧学习倡导让学习者经历发现、构想、抉择、归纳、评价等学习过程[8]，突出体现“以学习者为中心”，充分支持学生个性化学习，让学习者积极主动参与，按需获取体育学习资源和体育服务的学习过程，提升学习者的高阶能力和创新能力，最终目标是发展学习者的体育学科智慧。智慧学习表现出深度学习的特征，引导学习者摆脱被动、机械的学习，激发学习者内在积极的学习动机，培养学习者有效的体育学科知识迁移和技术技能应用能力。核心特征是培养和训练学习者体育学科高阶思维及能力。

3 智慧体育课堂的结构架构

智慧体育课堂是体育课堂教学环境的一种类型，也是一项系统的工程。基于智慧体育课堂智慧支持的内涵，以及智慧体育课堂的教与学特征，智慧体育课堂的结构架构包括智慧体育支持环境、智慧精准体育教学、智慧深度体育学习三个部分。

3.1 智慧体育支持环境

智慧体育课堂的智慧支持环境包括智慧云服务、智慧平台、智慧终端等，是新一代智慧信息技术打造的信息化、智慧化课堂教学服务支持环境[9]。整体来说，智慧体育课堂的智慧服务是由“云—台—端”架构来实现，如图1所示。

图1 “云—台—端”构架

智慧云服务是基于教育云提供的基础服务支持，包括资源服务、数据处理、微课管理、在线学习、网络教研、智能推送、智能评价、互动服务、教学工具等，能够提供完整丰富的体育教育资源和教学互动服务[9]。资源管理服务是智慧体育课堂云服务的核心应用，支持资源权限、资源检索、资源服务、资源使用统计分析等功能及相关操作，方便用户进行体育教学资源管理和操作应用；微课管理与应用包括体育微课资源管理、微课学习与评价等；在线学习与服务支持MOOC/SPOC在线学习、在线教学资源学习、学习社区互动学习等；网络教研与服务包括教研资源服务、个性化备课工具、精准学情分析、教学方案设计等。智慧体育课堂教育云服务能够实现智能化体育资源推送和动态化学习评价，能够支持多种体育教学资源的开发共享和综合应用。

智慧平台是智慧技术与体育课堂教学实现深度融合的核心组件之一。智慧体育课堂的信息通讯、数据汇集和知识管理等均由智慧平台来实现智慧支持服务。通过人工智能、大数据、云计算等技术，构建智慧体育课堂的通讯、数据、能力和控制等中心，收集教师终端和学生终端的课堂教与学全景数据，完成数据的存储、传输、处理、分析、挖掘和加工，并将结果精准推送呈现给师生[9]。通讯中心利用移动互联和物联网技术，构建网络化、泛在化、感知化的通讯服务环境，实现跨时空各类体育教学资源的分享和推送，实现与移动终端、可穿戴设备、数字传感器等智能终端的信息交互；数据中心通过数据的汇聚、存储和加工，提供数据统计和挖掘服务，有效支持体育知识的学习和体育技术、技能的训练；控制中心实现体育课堂教学智能管控，智能推荐体育教学资源，合理调节智慧环境终端，帮助教师及时调整教学策略，提供学生智慧体育学习环境。

智慧终端应用工具是智慧体育课堂的前端应用设备，包括硬、软件设备和工具，提供教学行为、师生活动、课堂互动、课堂环境等体育课堂全景数据采集应用，覆盖课前、课中、课后体育教学全过程，主要包括教师终端、学生终端、管理终端和环境终端等[9]。教师终端包括智能手机、可穿戴设备、软件工具等智慧移动终端，实现教学资源管理、微课制作、课堂互动、学习动态评价等功能，提供体育课堂全景教学服务，实现体育教师个性化教学与辅导；学生终端包括智能手机、可穿戴设备、运动类App应用程序等软硬件智慧移动设备工具，实现资源任务接收、微课学习、课堂互动、学习动态评价、练习数据传导等功能，实现师生、生生的全时空、立体化交互，支持学生个性化的体育深度学习；管理终端实现对体育课堂教学质量和学生行为的管理控制；环境终端包括智慧体育课堂各种运动感知设备、传感设备、视听设备、智能监控设备等[10]，实现智慧体育环境数据的感知和采集。

3.2 智慧体育精准教学

智慧体育课堂的精准教学是“健康第一”教育理念智慧落地的关键，是实现“让学生享受运动、强健体魄、健全人格、锤炼意志”四位一体重要目标的智慧承载。基于智慧体育课堂教学支持环境构建，智慧体育课堂教学逐渐走向精准化、精细化、精益化，按照课前、课中、课后三部分的教学阶段，智慧体育课堂的精准教学分为课前精心设计、课中精致教学、课后精益辅导三个部分，如图2所示。

图2 智慧体育精准教学

课前精心设计是智慧精准体育教学的前提和保障，包括学情分析、资源发布、学习评估、讨论交流等。学情分析借助智慧平台统计分析学生学情，对学习者的体育理论知识、思政素养、体质健康、技战术水平、兴趣爱好等精准把脉，是课前精心设计的基石。资源推送发布是课前根据教学大纲和教学计划精心设计、备课，细化知识点，借助“云—台—端”架构选取、制作课前学习资源，并精准推送学习资源和发布学习任务，将体育理论知识、课程思政内容、体育运动技术等学习资源和任务适度前置实行体育课堂翻转教学[11]。学习评估借助平台精准掌握课前推送资源和布置任务的学习完成情况，准确评估学生体育课程知识点的掌握情况，线上资源的学习评价通过观看时长、作业完成、主题讨论、测试等方式进行测评，运动技术等实践练习任务掌握情况通过练习视频、图片等方式进行评估，并以此为依据精准定位教学目标和教学重难点，进一步优化教学设计，调整教学策略。课前先学、先练过程中存在的问题借助平台进行讨论交流，依据讨论交流数据快速精准掌握学生群体疑难点，针对性地进行教学调整，并根据学生个体疑难点实行个性化学习设计调整。

课中精致教学是智慧精准体育教学的核心阶段。基于精准学情分析和课前系列精心设计调整，课中体育教学实现教学的精致、高效，包括情境创设、知识探究、课堂交互、监测反馈、总结评价等。情境创设是根据学习目标和任务要求，借助智慧“云—台—端”架构创设体育学习情境，引导学生由“境”入“情”进入持续探究体验的沉浸式学习状态[6]。如智慧“云—台—端”架构的VR、AR、MR技术创设让学习者获得视、听、触、动等真实运动技术学习体验情境[12]，智慧平台完整记录学习过程并生成学习大数据。知识探究是基于学习情境创设，通过体育学习任务设计，智能推送学习资料和任务，引导学生对体育知识的合作探究学习。课堂交互是智慧体育课堂的核心特征，包括体育课堂教学中人际与人机交互两大类。人际交互指师生、生生交互，人机交互指师生与平台资源、工具、设备等的交互。交互数据经过统计分析作为体育课堂教学即时调整的重要依据。监测反馈是对课中教学活动的实时动态监测与反馈，准确掌握学生运动负荷、学习难点、兴趣表现等动态实时数据，课中实现基于动态数据的精准教学调整。总结评价是对体育课程教学效果的过程性总结评价。基于平台大数据分析技术对体育课堂教学任务完成情况的数据分析，精准总结评价体育课堂教学效果，促进体育教师改进教学策略。

课后精益辅导是智慧体育课堂精准教学必要的延伸和拓展，包括任务发布、练习反馈、个性辅导、拓展提升等。课后任务发布基于课中精致教学全过程的回顾总结和师生双向评价，利用“云—台—端”架构的移动互联技术精准推送发布个性化课外辅导学习资源和学习任务，通过课外泛在化、碎片化的学习使体育知识得以巩固内化，并促进课外体育活动的生活化。课外体育练习任务和体育知识学习情况借助校园智慧体育环境终端等进行痕迹化记录管理，并经过智慧平台数据中心处理分析后即时反馈给师生，激励学生课后积极的学习兴趣，督促学生课后勤练、常赛，同时教师集中共性问题以便教学精准施策。通过智慧移动终端等通讯互联工具，教师与学生实时互动。学生即时反馈课后练习存在的问题；教师针对问题“对症下药”向学生提供个性化的学习解决方案，并督促学生对问题的探究学习，实现课后个性化的精益辅导。课后作业布置结合学生的兴趣爱好、性格特点、体育素养等因素，分层精准推送布置课后体育学习拓展资源和任务，让学生课后自主体育学习有兴趣、有乐趣、有质量、有挑战，引导学生课内外一体化的体育学科深度学习，有效提升学生体育学科的高阶思维和能力。

3.3 智慧体育深度学习

智慧体育课堂的深度学习基于智慧学习环境，强调“以学习者为中心”，能够激发学生学习的主动性、自觉性和创造性，使学生容易进入深度学习的状态，促进学生体育知识和体育技能的同步提升。智慧体育课堂的深度学习包括课前先学先知、课中深度探知、课后勤练熟知三部分组成的闭环结构，如图3所示。

图3 智慧深度学习结构架构

课前先学先知是智慧体育课堂深度学习的基础，包括自我诊断、资源获取、先学先练、交流讨论等。自我诊断是学习者课前借助智慧平台对自我运动技战术、体质健康、体育知识等现有水平的量化诊断，通过大数据分析技术实现课前自我状态量化和个性学习路径指引，为精准分层接受学习资源和任务提供依据，并为课堂教学提供精准学情。学习者通过智能移动设备等终端获取教师分层精准推送的课前学习资源和任务，并与自我个性体育学习路径和良好体育锻炼习惯有机融合。学习资源满足个性体育学习路径需要，练习任务切合个性良好体育锻炼习惯。学习者利用碎片化时间、地点在课前先学先练。浅层技战术通过线上自学教学视频完成课前练习任务，体育理论和体育课程思政的浅层理解学习内容通过线上自学完成学习任务。任务完成情况经过智慧平台即时反馈，并通过大数据分析作为课堂教学调整的重要依据。课前先学先练过程中实现师生、生生即时交流谈论，逐步解决课前学习的难点和疑点等问题，引导学习者由浅层学习逐渐进入深度学习，为课中学习的高质高效做好准备，并作为教师精准定位课堂教学目标和重难点的依据。

学习者在课中能否进入深度学习，首先取决于课前先学先知是否已掌握体育学科领域的基础知识；其次是课中智慧精准教学引导是否能够让学习者摆脱机械、被动的学习，培养学生有效的体育知识迁移和应用能力，以及解决体育劣构问题的能力，智慧学习环境下的课中深度探知包括进入情境、探究学习、质疑问难、互动交流、评价反馈等。学习者在教师引导下进入学习情境，通过桥接和引入的VR/AR技术、可穿戴技术、智慧辅助教学系统等营造和创设的真实情境，激发学习者自主发现和合作探究的动机、兴趣和好奇心，引导进入持续探究体验的沉浸式学习状态[6]。学习小组协同合作探究学习过程中产生的问题和疑惑，实时借助智慧互动设备导入智慧辅助教学系统。通过合理引入智慧学伴、机器人教师、智慧搜索等，让小组间合作探究、互动交流充满乐趣，同时教师针对主要问题和疑惑做出精准诊断，在巡回指导中给予精准答疑指导。学习者课中整个学习过程的运动负荷、技战术练习、体育知识学习、体育课程思政学习等被完整记录和生成学习大数据库。通过量化评价即时反馈，督促学生课堂有效运动和激发学生技战术练习、体育知识学习、体育课程思政学习等的内生动力[13]。同时教师分析和研判学生学习大数据，精准掌握学习进度、学习状态、学习成果等，及时发现存在的问题并提出教学改进策略。

课后勤练熟知是学生运动技战术巩固提高、体质健康水平稳步提升、体育学科知识迁移内化、体育思政素养内化提升等的必要环节。基于智慧学习环境的课后勤练熟知是学生课内外一体化体育深度学习的重要组成部分，包括任务接收、拓展提升、交流互动、考核评价等。学习者借助智慧移动终端接收教师推送的个性化、定制化的课后体育学习任务和资源，利用线上线下、课内外、校内外融合的学校智慧体育教育服务，通过课后体育实践活动的勤练常赛，强化体育知识的巩固提高，并通过拓展性课后体育学习任务，拓展提升体育素养，有效提高体育学科高阶思维、能力。课后勤练熟知被智慧移动终端等信息技术手段追踪记录，并反馈学习过程中的问题和困惑。师生、生生通过智慧终端的即时交流互动，及时解决课后勤练熟知存在的问题。为保证课后勤练熟知学习任务的有效达成，对课后学习任务成果进行生成性评价和全面性评价，并将其列入课程考核评价的重要内容，充分尊重个体体育素养的差异，鼓励课后积极参与校内外各级各类体育活动，利用智慧平台的大数据技术将校内外参与的各种体育活动痕迹化记录分析，并纳入课后学习的考核评价。

4 结语

新一代信息技术的迅猛发展深刻影响着社会生活的方方面面。人工智能、大数据、物联网等新兴技术推动教育模式变革和生态重构。体育教育信息化的进程深受影响，必须以主动的姿态迎接智慧信息时代的挑战。智慧体育课堂作为智慧信息时代智慧体育教育的核心承载，肩负着信息技术优化与重构体育课堂教学的使命。该研究阐释智慧体育课堂的基本内涵和教与学特征，分析讨论智慧体育课堂的结构架构，以期为智慧体育课堂的建构及教学模式的创新变革提供支持。