AI技术在体育教学中的应用价值、实践场景与发展策略研究

梁金辉

摘  要：AI技术在促进体育教学领域精准化、高效化的优势日益凸显，具有实现精准化体育教学目标、个性化体育教学内容、数据化体育教学过程、科学化体育教学评价等应用价值，可以实现构建任务式场景化学习环境、定制个性化体育练习方案、实施运动负荷监测和风险防范、整合数据优化体育教学模式等功能。为了更好地发挥AI技术对于体育教学的促进作用，应提升体育教师智能化素养，培养学生自主学习意识，规范数据实施标准，牢铸AI+体育教学发展基础。

关键词：体育教学；AI技术;价值；场景；策略

中图分类号：G623.8     文献标识码：A     文章编号：1005-2410（2023）09-0059-03

AI技术作为新一代认知科学与教育技术一体化发展的结晶，在推进教育实践改革创新方面发挥了革命性作用[1][2]。习近平总书记指出，积极推动人工智能和教育深度融合，促进教育变革创新，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。伴随着AI技术的迭代升级，其在促进体育教学领域精准化、高效化的优势日益凸显，为体育教学促进学生核心素养的培育提供了更多的发展思路[3]。鉴于此，本研究从“AI+教育”的视角出发，聚焦学校体育，以“AI+体育教学”为研究主题，探讨AI赋能体育教学的应用价值、实践场景和发展策略，为合理运用AI技术提升体育教学实践效果提供理论基础。

一、AI技术在体育教学中的应用价值

（一）精准化体育教学目标

《义务教育体育与健康课程标准（2022版）》提出以培育学生体育核心素养作为体育课程发展的核心目标，指出体育学科核心素养主要包括运动能力、健康行为和体育品德三个方面[4]。AI技术具有数据化、智能化和信息化优势[5]，将AI技术融入体育教学有助于形成全流程、可视化、强反馈的教学闭环，利于阶段性教学目标的精准把控，可有效推动体育与健康课程核心素养目标的实现。AI赋能体育教学可以AI技术为基础，对学生的体质健康、技能掌握以及体能发展进行动态监测，在帮助教师实时掌握学生运动能力变化情况的同时，还可有效预测学生通过运动练习所能达到的最近发展区，助力体育教师在了解当下运动目标完成度的同时，为后续运动能力目标的制定奠定基础。

（二）个性化体育教学内容

AI不仅能够实现精准化教学目标，还能助力教学内容的个性化发展[6]。AI技术的不断创新促使体育教学资源呈指数增长，海量教学资源可使学生根据自身兴趣及运动能力进行自主学习和探索。学生可以通过课上体育课练习和课后线上巩固的模式对所学内容进行加强。同时，AI还可通过自适应学习系统的推动帮助学生实现个性化运动学习，学习者在运动过程中可根据自身运动风格、运动能力及运动喜好进行技能学习，且自适应系统也会对学生自身情况进行分析予以推荐适合其練习的练习内容。同时AI还可以对学生学习进程进行分析，适时把握学习节奏，对学习内容进行及时调整，围绕学生自身实际需求和核心素养达成目标制定出适合个体发展的个性化教学内容。这种由于AI技术演化出的自适应学习系统能够有效克服传统体育教学过程中难以处理的学生个体差异大和技能掌握进度不统一等问题，为学生提供有效的个性化运动练习内容[7]。

（三）数据化体育教学实施

随着AI技术的快速发展，AI赋能体育教学过程并以数据化的形式予以呈现正逐渐应用于体育课堂且趋向成熟。这对于体育教师工作的积极性和学生运动数据的准确性均有较大提升。以小学水平一体育课程为例，该学段运动能力目标主要以基本运动技能和体质健康测试为主，教师在教学过程中除了制定阶段性教学目标和针对性选择教学内容外，还要及时掌握学生的基本运动技能和体质健康发展状况，这就需要在运动测试之余对测得数据进行大量处理。随着AI技术的持续发展，体育教学过程中的运动测试等内容均可通过AI进行数据处理与统计。体育教学过程的数据化不仅拥有精确性与客观性等特点，还能有效降低体育教师的工作负担，提高体育教师教学的针对性。此外，学生在体育课堂中的运动负荷和情绪变化可通过AI传感技术与面部识别技术在教学过程中实时捕捉和上传，AI可为各个学生自动生成运动数据报告，在学期末可自动将成绩进行分析统计，用以教师的期末教学反馈[8]。

（四）科学化体育教学评价

AI赋能学校体育可助力体育教学评价实现重要突破。AI技术能够准确记录和留存学生在体育课中运动信息记录，形成具有连续性和系统性特点的运动信息链，可有效解决体育教学评价当中教师主观性过高、家长参与度较低和学生自评较少等问题[9]。AI除了能够有效解决过程性评价外，还可对学生动作技能的规范性进行即时评价。例如，AI技术通过运动动作识别记录跟踪人体动作关键点以反馈人体的运动过程，并将其以数字化形式进行转换呈现，对于学生掌握运动技能和提高体质健康具有重要意义。此外，三维投影等数字化设备的应用也为体育教学带来了便利，教师可以借助这些设备对学生的运动姿势和技能进行实时监测和反馈，对学生运动技能做出客观评价的同时，还可提供个性化的指导和训练。总之，AI技术支持下的评价体系将更为准确、客观、便捷和多元化，反馈信息更为丰富、及时，为教师评价和学生自评提供准确的数据参照。

二、AI技术应用于体育教学的实践场景

（一）构建任务式场景化学习环境

体育课堂教学有显著的任务式特征，而AI技术在构建任务式场景化学习环境方面有得天独厚的条件。AI技术可以实现物理世界与虚拟世界的融合，这一理念及其衍生产品已广泛应用于体育领域。可以基于AI技术构建任务式场景教学环境，使中小学生通过更直观的视觉体验加深对运动技能的认识。例如，可以通过头戴式显示设备，设定特定的体育运动场景和元素，通过构建VR体育课堂，并结合中小学生身心发展特点创设能够激发他们兴趣的场景化任务式学习环境，使中小学生切身感知真实运动情境中的视觉、触觉和听觉，获得身临其境的互动式体验，改变传统课堂仅在单一环境中教学的情形，全面激发中小学生对体育课的兴趣和好奇心，使体育课堂真正实现幸福教育，使学生从被动接受转化为主动学习。

（二）定制个性化体育学习方案

AI技术可以实现人机交互（HCI），即通过计算机输入与输出设备有效地实现人与计算机的互动，在具体操作层面可以将语音识别技术、手势识别技术、人体识别技术与人机交互相结合，为中小学生学习运动技能和提升训练效果提供数据支撑。这种人机交互技术可以通过对中小学生身体活动轨迹和关键动作的数据采集，自动分析动作技能的学习情况，对学习效果进行实时反馈，帮助学生更精准地掌握正确动作，纠正错误动作。例如，可以使用基于AI技术的教学模型，通过AI技术驱动的摄像头系统和配套分析软件自动检测学生在体育课堂上的身体活动情况，将跑动距离、能量消耗等数据全程记录下来，并使学生可以在现场屏幕中看到自己的相关运动数据、运动能力评估结果以及运动处方。由此可以实现根据AI辅助教学模型采集中小学生的运动信息，并结合身体条件以及历史运动成绩等，出具合理的个性化体育学习和训练方案，有针对性地提出动作优化和改进建议，提高学生体育课堂学习效率。

（三）实施运动负荷监测和风险防范

在体育课堂上使用可穿戴设备，可以实时记录中小学生的身体状况和运动负荷。例如，可以让中小学生在体育课堂上佩戴内嵌GPS及加速度计的运动手环、智能手表等，在学生进行高强度运动时，体育教师可以对学生的血氧饱和度进行实时和无创检测，从而能及时地了解学生的身体健康状况[10]。也可以采集学生在体育课堂上的生理参数和运动表现数据，应用AI技术与中小学生进行一一匹配，将每个人的身体信息呈现在可视化平台上，使体育教师可以实时监控学生在课堂中的运动频率和强度便于根据学生的实际生理指标变化和表征及时调整训练强度等，使体育课堂教学随时得到反馈，降低因不了解学生身体情况而出现因过度训练引起的运动风险。随着AI算法的持续升级和硬件设备的不断更新，智能血氧运动指环被越来越广泛地应用于实时监控中小学生体育课堂活动的血氧情况，这为体育课堂教学风险的降低提供了坚实的保障。

（四）整合数据优化体育教学模式

利用AI技术在数据采集和分析方面的强大优势和处理能力，在中小学体育教学过程中，可能出现这样的场景：某教师要对其所教授的《体育与健康课程》教学成效进行评价，由于人工搜集学生的身体活动数据是困难的，因此由AI技术来代替，实现全程性、无痕性搜集学生的身体活动参数，汇总成反馈数据，并对数据进行挖掘和实施智能化分析，为体育教师提供基于数据支撑和可视化的教学反馈，方便教师对教学模式进行实时优化和调整。再如，也可以根据中小学生体质测试数据采集标准和数据仓库建设标准，依托可穿戴智能传感设备，对中小学生的基本信息和体育测试数据、体育锻炼时长、练习频率等数据加以采集，经由AI技术对碎片化的数据和信息进行比较、分类、预测、聚类等整合和深度挖掘，从而实现对体育教学数据的智能化分析，通过可视化的数据结果表达助力体育教师的教学模式创新和优化。

三、AI技术应用于体育教学的发展策略

（一）提升体育教师的智能化素养

智能化素养是一种能够有效驾驭AI技术和批判性评估AI技术的能力，该素养对于使用者至关重要。在体育教学中，体育教师的智能化素养不达标，是AI赋能体育教学未能达到如期效果的重要因素。基于此，作为AI赋能体育教学的核心，体育教师的智能化素养成为“AI+体育教学”应用效果的决定性因素。当下，应选取有效方式针对性地提升体育教师的智能信息素养。具体而言，可通过转变体育教师AI价值认知和促进体育教师的AI理论实践发展两个方面来提升体育教师的智能化素养。

一方面，体育教师应积极转变对AI的价值认知。由于AI赋能体育教学的相关培训较少，致使多数体育教师的教学思维仍停留在传统体育教学阶段。这就要求体育教师要在AI赋能体育教學的过程中进行精准的价值认知定位，明晰自身发展所需的智能化素养元素，以提升和改变自身认知。此外，还要在日常的体育教学中将传统教学方式与AI技术相结合，以更好地促进教学能力的提升。另一方面，体育教师需要不断自身的AI理论知识，并在体育教学过程中不断进行实践，以促进理论与实践相互结合和促进。在理论学习过程中，体育教师需要不断深化对AI内在价值的探究，关注AI发展的最新进展，为AI在体育教学中的实践应用奠定基础。同时，体育教师还需将学习的AI理论知识不断应用于体育教学中，积极运用AI技术解决体育教学中的现实问题，并通过体育教学中的实践应用对所学理论进行及时验证和反馈。

（二）培养学生的自主学习意识

为有效防止AI赋能体育教学过程中学生的自主学习意识下降，在AI与体育教学融合的初始阶段就应提高警惕，有意识地培养学生自主学习意识和独立思考能力。例如，在学生运动技能学习过程中，在面对AI给出的智能化练习方案时，教师在正确引导学生进行技能练习的同时，还应教导学生有意识地去批判练习方案的不足，并在课后就如何改进智能化方案进行反思，以此来降低学生对AI系统的依赖性。又如，在体育教学评价时，教师应首先鼓励学生对自身运动能力做出适宜的主观判断，并进行恰当总结。之后，再结合AI系统给出的运动分析报告对自身运动能力给出客观准确的结论，以此来增加学生对知识学习的独立性、持续性和自主性，避免学生一味地被动接收运动知识内容，进而导致自主学习意识降低。

（三）规范数据实施标准，牢铸AI+体育教学发展基础

体育教学中数据规范性差、标准性弱、随机性高等问题，其实质就是体育数据的治理问题。体育数据治理除政策法规等宏观问题外，还包括AI技术上的规范化与标准化的问题。由于目前我国对体育教学领域数据的技术性与规范性相对较弱，导致该领域不同委托单位开发的AI系统，即使在系统类型与功能相同的前提下，其数据一致性、通用性与操作性也会有差别较大的情况出现，致使庞杂的数据无法有效发挥大数据的统计规律作用。基于此，政府主管部门在加大对学校体育相关部门协同性的同时，还需要制定可操作性的实施策略与应用方案，实现体育教学数据应用的融通顺畅，保障体育教学数据的标准性、合理性和规范性，为有效体育教学数据的应用建筑地基的同时，构建体育教学数据的有效价值链。

参考文献：

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