高校体育专业大学生计算思维能力培养研究

赵新辉 谢利威 张建丰 刘家欢 尚香转

关键词：体育专业;大学生;计算思维能力培养

进入“互联网+”时代以来，新技术广泛应用在体育领域，如智慧教学、体育大数据、仿真训练等，对体育教学和训练的发展与变革产生了深远影响。体育院校以培养体育领域高素质创新人才为重要目标，需要运用计算机和互联网互相协作的方法来创造性地解决体育面临的各种问题。计算数据作为电子计算机和互联网及其他信息处理的新型思维方式，是实现高效执行人类基本结构和表述问题的思维对象，提升了计算机科学和数字工程专业研究人员的学习欲望，虽跨越多学科，属于创新领域，但必将会成为这个时代另一种最基本的思维方式[1]。当前，体育教学和训练、运动康复领域技术变革的加速，以及计算思维对体育教育产生的巨大影响，迫切需要体育专业机算教育具有包容性、可获得性、可实现性和趣味性创新流程，以服务体育教学或训练，重塑新时代体育活动的新面貌。

一、高校体育专业大学生计算思维能力培养的必要性

（一） 体育领域创新的需要

现如今，计算机科学以其快速便捷的特点被用于社会各个领域，为各个专业提供独特的思维模式和有效解决问题的方式。计算认知思维的持续培养可将陈旧的思维与工作方式赋予新动能，合力推动我国信息科学技术的长远发展[2]。信息技术的更新迭代推动着信息时代的到来，对大学生而言，综合素质尤其是过硬的信息素养是培养学生思考模式和创新思维的必要前提。

经过几十年的变迁，智能体育探索阶段正快速向新技术背景下的全面改革阶段迈进。人工智能、虚拟现实、云计算、物联网等技术与体育深度融合，依托全民健身运动大数据、体育智能穿戴设备、运动人体科学和运动训练学研究成果，构建体育大数据。大学计算机教育使大学生以知识学习为基础，以能力发展为核心，并与大学生所学专业相结合、与社会需求相结合，从而针对大学生的思维方式、实践能力、创新精神进行全面培养，进一步挖掘运动中人类智能活动规律，构建智能化系统，同时，用高科技手段提高运动员竞技能力，促进大众科学健身。

（二） 体育教育发展的需要

2002年，教育部为了向重点学科提供培养目标，颁布了《信息素养教育规范》，指出现阶段大学生素质教育尚未形成完备体系，需要将“信息素养教育”上升为大学生素质教育的重要组成部分。但信息素养教育内容具有较强针对性，教育主体和学生之间交流沟通过浅，知识获取渠道单一，信息收集与处理分析缺乏系统指导。因此，面对海量数据，如何正确使用信息工具并对信息资源进行分类归纳，对大学生信息资源有效整合与数据的创造性开发利用具有重要意义。

体育教育的发展趋向交叉和创新实践，特别是在智能体育、体育大数据、互联网、计算机技术等方面，符合数字化时代复合型体育人才的培养要求，“信息化+体育教学”将成为未来体育教学的主流，也将为体育学科建设增砖添瓦。

（三） 体育学习方式改革的需要

在5G时代背景下，基于“互联网+”技术的新型信息即时交互的传播方式被广泛应用，为适应新技术影响下信息多元化的數据采集与分析，不同专业公共必修课与选修课做出改革，以培养与提升学生信息素养能力[3]。此外，不同专业课程、信息素养内容的教学进行改革，使学生能够通过网站信息平台与网络客户端等途径，接收与反馈学习进度与课程内容掌握情况，促进教师与学生之间的互动交流，推动信息素养教学体系的完善[4]。

二、高校体育专业大学生计算思维能力培养存在的问题

（一） 新技术教学应用不足

新技术引入到体育教学是体育教育的新趋势，然而，当下教学形式、教学手段和教学内容还固守陈旧。体育院校计算机课程大纲主要以计算机基础课程为主，教学方式多以理论为主，辅以上机操作，学生仅掌握了计算机基础知识，无法解决体育大数据分析等实际问题。教学内容依旧遵循传统模式，未普及各种常用软件的使用，缺乏创新思维，未充分运用计算思维对教学内容进行知识梳理和逻辑构造。

另外，作为高校教育者，计算思维能力水平直接影响计算思维教育质量。当前对高校计算机教师计算思维的发展与评价研究较[5]。高校计算机教育者与学生交流较少，教学方式较为死板，课堂上讨论互动少，计算机课程设计与体育实际问题结合的少，重过程而轻结果。这样的课堂不利于培养体育专业学生的计算思维和专业实践操作能力。

（二） 可利用体育数字资源相对缺乏

随着互联网信息技术的不断发展，人类迎来了以大数据、云计算、物联网等技术为标志的信息化发展史上的第三次革命浪潮。新时代的到来使得体育领域处理信息的方式由建立数据库、构建信息系统，向物联网感知、搭建“云平台”转型升级，信息感知及平台搭建势必会产生大量体育相关数据，数据的采集、储存、处理、传输、应用等方式方法在大数据时代也有了新要求。然而，这些数字资源呈现出无序、无组织、无价值的特征。信息时代下，体育信息开发和利用的水平还相对滞后，体育教育、体育科技的发展进步、全民健身运动的开展等都需要提供快速准确的数据信息，我国体育信息资源共建共享的情况不容乐观。各体育行政主管部门掌握着竞技体育信息资源，各体育院校各自管理着体育教育信息资源，总体上看，他们之间数据资源没有共享，使体育相关单位成为一个个“信息孤岛”，客观上也造成了体育数据分布广泛而不平衡、内容海量而良莠不齐的现状。

（三） 科技引导和创新意识欠缺

体育领域有属于自身学科特点的计算思维，大学计算机教育培养的计算思维也不再仅是计算机科学，而是帮助学生了解自身专业领域的计算化趋势，关注本领域的计算模型和算法，最终利用计算思维解决专业问题[6]。当前，体育院校大学生对信息获取、检索与使用较为困难。缺乏多种信息资料获取与信息工具使用的指导，阻碍了大学生信息资源的整合与信息创新能力的施展。现阶段，虽然部分体育类院校陆续开设体育信息检索收集与操作使用的基础课程，但由于大多数学生缺乏创新性思维与原始信息的加工能力，改革课程开展受阻。此外，信息资源整合与实践操作机会的匮乏也使得学生课程学习内容滞后，思维模式受限，信息素养提升缓慢。

三、高校体育专业大学生计算思维能力培养策略

（一） 重视体育数据库共享共建，实现多元化操作路径

体育信息资源共建共享是未来发展的趋势，建立以数据驱动的智能信息处理和数据挖掘技术的教学模式，能够为体育教学挖掘更多潜在价值，让教学过程变得更加科学合理[7]。

在教学过程中，计算机教师应注重数据资料的整理和搜集，不断迭代教学资源以适应不同学生的需求。通过学生的密切参与，教师可以引导学生关注每次训练产生的海量数据，这些数据可作为体育课教学内容调整、教学手段变化的指导;同时，让体育专业学生关注和挖掘体育数据库的价值，能利用所学的计算机知识解决应用场景中的实际问题。体育信息库建设应立足共建、共享，以利于解决体育发展问题构建模型或方案，其操作性、前沿性均可培养学生创新精神[8]。另外，通过学生们对此类数据库的感兴趣程度判断课程教学效果，以数据库来引领课程教学目标的设定，形成既明确又具有强挑战性和应用性的目标，也利于学生计算思维、计算能力的提高。从数量的规律来判断体育发展遇到的瓶颈或障碍，使模型更加抽象化。通过计算机算法培养学生解决专业问题的能力和创新创业的核心能力。

（二） 改革课程、增加实操课程安排，实现计算思维与体育有机结合

计算机在体育领域前沿以及新技术的应用，都在不断改变社会对人才的需求，从而推动计算机教育的改革发展，以适应不同阶段的人才培养目标。体育院校计算机教师应加强体育专业方面的知识以及项目实践研究，营造体育专业大学生计算思维解决实际问题的氛围，注重知识和案例结合的细节，解决计算机与专业有机融合的问题[9]。高校课程体系设置可以以数据为中心，以培养学生计算思维为主，并加入新兴的主流编程语言等内容，来应对新技术的需求，同时，以前沿技术内容为主导，且能够及时将最新的思想、方法和工具加入到课程中，以提升学生的大数据与智能化实践能力。此外，整个课程体系要以数据为主线，数据的采集、分析及使用等整个内容贯穿课程始终。

根据数据库挖掘和利用的目标，采用任务驱动式教学模式，使学生在完成特定任务的过程中获取知识，培养技能。体育院校应用型人才作为培养目标，采用任务驱动教学法，能够最大程度地为学生提供培养创新思维的机会。教师应在课前把体育相关资料上传至学习平台，并提出需要解决的问题。上课时，教师讲解计算运行及设计的原理知识，包括局域网的概念、组网方式、组网设备、IP地址配置等，并解决如何用模拟软件完成局域网与终端硬件的连通问题，另外，教师还应提出对终端数据的处理和协调运用方法。因此，开展计算机教学，应注意任务设计需有明确目标，发掘体育学科计算求解的模型、算法和操作，将计算思维培养与学科性质有机结合。

（三） 挖掘新技术教学手段，实现教学数据可视化

当前，体育智能装备发展迅猛，体育专业大学生对智能手环、智能运动鞋、智能眼镜、智能衣服等可穿戴智能设备产生了浓厚兴趣。人们通过智能手机可以很容易获取自身的运动数据，还可以监测配速、热量、步频、心率等指标，及时调整训练强度或训练项目。随着这些新技术的运用，未来体育人才需具备体育大数据的分析和运用能力，为体育人才的培养提出新挑战[10]。因此，计算思维的培养应加强“无线传感”+“运动器械”、技术动作分析与战术建模、计算机仿真技术、AR“视频助理”技术辅助裁判和智能裁判技术等等新技术的引导，使学生通过新技术来感知训练，提高教学效果。以体育教学或者训练大数据为出发点，通过智能筛选和匹配等手段，自动分析教学或训练效果，可视化呈现学生的个性和共性特征，并实现学生个体的体育运动画像，实现课堂教学的可操作性，提高学生学习计算机与学习体育的兴趣。

结语

在新技術背景下，特别是人工智能和大数据等新技术的广泛研究与应用，为计算思维增添了新内容。体育院校作为专业人才培养的摇篮，应立足于新信息技术、新教学手段、新教学思路，突出数据引领教学，根据体育领域的特点，有意识地融合自然科学、社会科学等众多领域的研究成果，开展跨学科的计算思维培养模式。在高校体育教育中，发掘体育领域的学科计算求解模型、算法和操作，将计算思维能力培养与学科性质有机结合，既可以丰富计算机研究外延，也可以加速新技术在体育领域的渗透，丰富教学内容，提高教学效果，增强计算思维素养。