探究科技赋能背景下的体育教育工作

【摘要】当今时代，新技术不断出现并更新、迭代，大数据、并行计算和深度学习等的发展推动着人工智能技术的飞速前进，并使得体育教育的形态更加丰富。2022年的北京冬奥会上随处可见高科技产品，令人惊叹不已。文章以体育赛事为引子，分析人工智能等高新技术在体育领域的应用现状，并揭示在体育领域应用人工智能技术存在的困境，以期为体育教师探索教育变革提供帮助。

【关键词】人工智能；科技赋能；学校体育

作者简介：吴志勇（1970—），男，福建省厦门市思明区青少年业余体育学校。

2022年北京冬奥会上，观众会发现，许多新技术、新产品已经被应用到赛事的组织和参赛运动员的日常训练中，如无人化转播技术、智能交通技术及机器人餐厅、智能机器人、智能床、冬奥信息化平台等科技产物。北京冬奥会的开幕式不仅是一场精彩的晚会，给世界各地运动员带来了无与伦比的视觉盛宴，也可以说是中国体育领域高新技术的集中展示，满满的科技感令全球观众和世界各地参赛运动员赞叹。当前人工智能技术已经被相当广泛地应用在生活中，智能手表、扫地机器人、智能家居产品、送餐机器人等已经逐渐成为普通人日常生活的一部分。

2017年7月，国务院发布的《新一代人工智能发展规划》明确提出：“利用智能技术加快推动人才培养模式、教学方法改革，构建包含智能学习、交互式学习的新型教育体系。”2019年5月，习近平总书记向国际人工智能与教育大会致贺信指出，要“充分发挥人工智能优势，加快发展伴随每个人一生的教育、平等面向每个人的教育、适合每个人的教育、更加开放灵活的教育”。而在2022北京冬奥会上，人工智能等高新技术的应用，体现出这些技术已经逐步走入体育行业，为竞技体育水平的提升、体育商业化、全民健身等目标带来新的助力。因此，利用人工智能技术促进体育教育变革，探索智能体育的推进路径，对于当今的体育教师而言，也是一项重大而紧迫的时代课题［1］。在探索智能体育推进路径的过程中，教师首先要了解人工智能技术在体育领域的应用现状、应用中存在的困境。

一、人工智能等高新技术在竞技体育中的应用

（一）辅助裁决技术

在体育赛事中，目标物的运动轨迹、落点十分重要，对赛事结果影响极大。但人眼的判断能力是有限的，高新技术的出现则给这一问题提供了新的解决方案。

在足球、羽毛球、网球等运动的体育赛事中，即时回放系统、智能裁判等技术已经成了重要的辅助裁决技术。即时回放系统利用高速摄像机从不同角度捕捉快速运动中的目标轨迹，并将确定的目标物落点展示出来。借助即时回放系统，足球裁判可以更好地判断足球是否被射入了球门，羽毛球、网球裁判则可以更好地判断球是否出界。智能裁判技术是一种即时电子处罚系统，由计算机通过视觉技术精准判断比赛过程中的一些特定情况发生与否，如足球运动中的越位等。在武术、舞蹈、跳水等运动的体育赛事中，智能裁判技术也开始被引入，用以确保打分的公正、合理性。

（二）了解运动员的身体情况

目前，人工智能技术的预测和诊断能力已经被应用在体育训练中，以关注运动员的健康情况。运动员的身体情况会极大影响其比赛状态，甚至影响其体育生涯，监测、分析运动员的身体情况是体育训练的重要部分。当前的AI技术已经被用于分析运动员的身体参数和发力动作，以得出对运动员健康状况的判断。

（三）优化体育训练

训练数据分析一直是体育训练的关键，当前，人工智能技术等高新技术也已经被广泛应用在训练数据的分析上。在体育训练中，人工智能技术被用以记录、分析大量训练数据，为教练及运动员优化自身的训练提供了重要技术支撑。

此外，篮球、乒乓球、滑雪等运动的机器人辅助训练技术也在逐渐成熟。篮球辅助训练机器人的设计原理是通过计算投篮距离、弧度和速度，评价运动员运动能力和动作模式，这种技术主要目的是降低运动员受伤的概率，帮助运动员获得最佳运动能力［2］。滑雪机器人系统则被用于解决运动员转弯的问题，该机器人可以与运动员共同训练，提供运动员转弯技巧，辅助运动员完成转弯训练任务。滑雪机器人的设计原理是模拟滑雪转弯时运动员的腿关节活动，因此该机器人每条腿拥有六个活动关节，与人类运动员相似。滑雪机器人可以帮助运动员在平衡状态下轉弯，保证运动员在训练过程中处于安全状态［3］。

关键姿态识别也是被用于优化训练的重要技术。关键姿态识别可用在前期的训练中，以研究群体问题。在后期的发展训练中，其主要被用于获取全局信息，处理采集到的数据，将异常情况和正常情况分类。现今发展出的基于深度学习模型的关键姿态识别，可以消除视频图像中的大量背景干扰，为体育训练提供更可靠的优化数据［4］。

（四）体育赛事呈现

以深度学习、自然语言处理、计算机视觉技术为代表的人工智能技术推动了体育赛事呈现的一系列转变［5］，观众得以更加全面、及时地观看各项精彩的体育赛事。

在足球、篮球等运动的赛事中，球场各处的传感器和全角度的摄像头的数据和图像，以及可穿戴设备捕捉到的运动员的控球、距离和速度等运动数据，能够借助物联网、5G等通信技术及时、迅速呈现给观众，观众可以看到最真实的体育赛事图像。

二、人工智能等新技术在学校体育中的部分应用

（一）运动负荷监测系统

目前，部分学校采用了运动负荷监测系统，用以监测学生的健康指标，降低学生因运动受伤的风险，防止学生在运动过程中出现心脏超负荷骤停的情况；与此同时，监控指标也可以帮助教师有效调整课堂教学的内容和节奏。此外，生理指标的监测结果，能够让体育教师及时了解学生的生理状况，根据学生的身体素质不同提供难度不同的训练项目，做到因材施教，解决“吃不饱”及“吃过量”的问题，兼顾学生的个体差异。

（二）智能教学系统

还有些学校的体育教学中，采用了智能教学系统，教师可通过语音和平板设备远程控制一体机大屏，还可将学生的运动手环数据分享至大屏，并对其进行分析。当然，教师还可以利用多媒体设备循环播放动作示范视频或者学生的练习视频，让学生反复观看，更加直观地发现自己的不规范技术动作，并及时纠正，这样做也能够提高学生的自主学习、合作学习能力。

（三）智能测试评估系统

少数学校的体育教学引入了智能测试评估系统，该系统可以根据采集到的学生运动视频，智能评估学生的运动状况、动作规范程度，然后进行打分，教师可以根据该系统的評价结果，对学生的表现进行更加综合、全面、客观的评价。

（四）智能锻炼计划系统

智能锻炼计划系统能够根据学生目前的身体素质和体育能力，结合提升目标，智能生成一个长期有效的运动计划，帮助学生长期、有效、稳定地提升体育成绩。在学生顺利完成运动计划之后，系统也会进一步优化运动计划，为学生的进一步锻炼提供帮助［6］。

三、人工智能等新技术在大众、学校体育中的应用困境

（一）体育数据的收集仍存在问题

1.数据采集量的不平衡

就目前的大众体育数据采集结果来看，体育健身方面的数据采集量虽大，但这些数据集中在健身跑项目上，其他项目的数据仍较少。与此同时，基础的体育训练数据的收集仍较为局限。如此不平衡的数据采集又导致了数据失真、分析维度单一、分析结果不够完备和结构化不足等问题。

2.数据采集初级化

按照类型和功能，运动数据可以分为初级运动数据、中级运动数据和高级运动数据，初级运动数据即纯记录型数据，包括步数、距离、能量消耗等数据，目前大众体育、学校体育的数据采集基本停留在采集初级运动数据的阶段。

3.数据孤立化

由于数据采集系统发展尚未完善，且各类体育数据服务商的系统相互隔离，没有形成联动管理机制，造成了数据孤立化。比如智能可穿戴设备与其他智能分析系统不能实现数据共享，导致大众参与体育锻炼时，无法通过智能系统得到更有效的数据分析结果。此外，技术的不兼容也导致很难形成真正的体育大数据库。

（二）监管制度未建立，数据安全性存在隐患

在锻炼者的个人信息被采集后，这些数据会被上传到云端并存储到个人账号，由相应企业进行管理。然而目前的信息监管制度尚未确立，相应企业的监管力度也有限，有时会出现锻炼者信息被泄露的情况，在这样的情形下，锻炼者的隐私无法得到保障。

（三）不够人性化

智能体育产品目前仍存在的一大问题是，设计不够人性化。当今较为流行的智能体育产品还没能够满足青少年锻炼的需求。当然也有很多企业开始逐步关注青少年群体的锻炼需求，但总体而言，针对青少年的设备还停留于收集初级运动数据的阶段［7］。

（四）人工智能还处于半智能状态

尽管人工智能技术在高速发展，许多人工智能设备也已经被推出，但是当今智能设备上运用的人工智能技术基本还是处于半智能状态。这些设备提供的数据分析效果十分有限，无法很好地满足锻炼者对于数据分析的需求，也难以让普通的锻炼者用得舒心、省心。

（五）智能体育人才匮乏

智能体育的快速发展需要综合性的高素质人才作为支撑，但现实状况是，我国当下的智能体育人才资源仍较为匮乏，这也导致了体育工作者在有清晰的体育教学目标、科学的训练理念的情况下，仍不知道如何运用工程技术将这些目标、理念落地实施。同时，了解开发软件技术的专业人员掌握着人工智能技术知识，拥有实践开发设计能力，却苦于对体育并不了解，无法研制出真正符合学校体育或大众健身需求的体育科技产品［8］。

（六）基层学校应用困境

目前，能够被广泛应用到学校体育锻炼中的人工智能设备仅有运动手环，然而运动手环的功能仍十分有限，对于提升学生的运动能力并没有很大的效果。通过对一线教师和教练的访问、观察，笔者发现，一线教师如果要利用穿戴设备进行课堂教学需要提前10—15分钟进行课前的准备，个别情况下还需要专业技术人员的现场配合。在这样的情况下，由于使用的效果本就没那么理想，许多教练或者体育教师干脆就选择少用这些设备。

结语

现如今，高新技术飞速发展，许多高新技术被逐渐应用到体育领域，并取得了显著的成果。体育工作者应当及时更新自己的理念，关注体育行业的新技术、新产品，主动去思考和探索，以适应时代的发展需求，为中国体育现代化进程贡献自己的一份力。

【参考文献】

［1］梁文莉.人工智能时代开放大学法学专业人才培养变革的思考［J］.广东开放大学学报，2020，29（02）：21-27.

［2］赵宗俊，何欢营，文永霞.计算机“虚拟现实”技术在高校体育训练中的应用［J］.文体用品与科技，2021（20）：192-194.

［3］杨磊.大学体育教学中户外运动训练的途径［J］.当代体育科技，2021，11（25）：82-84.

［4］王诗雁.人工智能技术在体育训练中的应用［J］.数码世界，2020（01）：121.

［5］张新锋.人工智能技术背景下的体育赛事专有权［J］.上海体育学院学报，2020，44（02）：64-73.

［6］杨楷芳，马苗，黄聪.智能体育工程发展综述［J］.计算机技术与发展，2021，31（03）：1-7.

［7］姚凌斌，刘潘.体育训练中人工智能技术的运用［J］.数据，2021（07）：82-84.

［8］郑芳，徐伟康.我国智能体育：兴起、发展与对策研究［J］.体育科学，2019，39（12）：14-24