馬文博，馬 敬

(1.韓國昌原大學 體育學院，慶尚南道 昌原 51140；2.安徽師范大學 體育學院，安徽 蕪湖 241000)

2017年“兩會”首次將人工智能寫入政府工作報告，人工智能發(fā)展上升為國家戰(zhàn)略。教育部副部長杜占元表示，新時代要有新氣象，更要有新作為。我國教育要走出傳統(tǒng)的思維模式，進入信息化2.0時代，真正打造具有中國特色的教育信息化發(fā)展平臺。人工智能是現(xiàn)下社會各領(lǐng)域的研究熱點之一，而其與體育相結(jié)合的研究成果寥寥無幾，亟待深入研究和探討。本文試圖從表現(xiàn)形式、應(yīng)用形態(tài)、未來展望三個方面探索人工智能與體育教育的結(jié)合，以期為人工智能在體育教育領(lǐng)域中的應(yīng)用提供參考。

1 人工智能與體育教育的關(guān)系

教育是一個動態(tài)系統(tǒng)，在不斷累積經(jīng)驗與知識的過程中受教育者的智能得到提高[1]，教育是持續(xù)人的一生的動態(tài)過程。學習是人的天賦與社會化表現(xiàn)。學習有自主學習和指導(dǎo)學習兩種方式，指導(dǎo)學習的表現(xiàn)形式就是教育。指導(dǎo)學習是教育的本體，即不變的教育本質(zhì)，培養(yǎng)人、塑造人[2]。在不同時代和社會，教育的本質(zhì)是我們需要長期堅持的。體育是促成受教育者形成身心和諧、全面發(fā)展的“全人”的過程[3]。體育作為教育的重要組成部分，擁有自身特點的科學特質(zhì)與教學范式，但其根本目標與本質(zhì)和教育保持高度一致。人工智能(Artificial Intelligence)就是用人工的、深度學習的方法在機器上實現(xiàn)的智能，即人們使用機器來模擬人類智能。簡單來說，就是在機器上實現(xiàn)人的教育[4]。把人工智能(AI)技術(shù)運用在體育領(lǐng)域是新時代的一種教育模式，這種教育模式是在“互聯(lián)網(wǎng)+體育”基礎(chǔ)上的升級演變，其教育目標變?yōu)榕囵B(yǎng)和塑造擁有一定知識技能，具備國際視野，全面發(fā)展的人。因而，人工智能在體育教育中的應(yīng)用實質(zhì)就是利用人工智能的手段，從課堂環(huán)境、教學資源、教學的交互形式等方面提高教學效率，培養(yǎng)更多自由而全面發(fā)展、具備國際競爭力、深厚人文底蘊、科學精神、強健體魄、實踐創(chuàng)新、負責任敢擔當?shù)男乱淮瞬拧?/p>

2 人工智能在體育教育中的表現(xiàn)形式

2.1 精準診斷

人工智能是基于大數(shù)據(jù)的深度機器學習算法，因此，其掌握的數(shù)據(jù)越多，就越能精準分析學生知識掌握薄弱點，從而有機會獲得更有針對性的個性化輔導(dǎo)，提升老師教學和學生知識學習效率。在體育的應(yīng)用中，人工智能通過跟蹤不同類型的動態(tài)運動軌跡，可及時分析、計算每個練習者的學習心理與外在行為表現(xiàn)特征，刻畫出立體化、可視化的練習者畫像[5]，從而為不同受教育者的個性化學習以及體育教師改進教學提供精準診斷與服務(wù)，降低低效的重復(fù)勞動，使學生能夠準確地掌握運動技術(shù)，培養(yǎng)其運動興趣與能力。

2.2 過程監(jiān)控

人工智能能在習得知識的過程中，對受教育者的情緒、反思、探究等活動進行監(jiān)控和評價。此外，人工智能技術(shù)輔助教師進行日常教學監(jiān)控，基于學生的能力和技能水平及時提醒教師動態(tài)調(diào)整課程內(nèi)容，以進一步適應(yīng)和提高學習者表現(xiàn)，實現(xiàn)教學的自助干預(yù)。再次，人工智能技術(shù)通過監(jiān)控一系列學習過程行為及數(shù)據(jù)，來幫助受教育者實現(xiàn)學習目標。例如：智慧課堂行為管理系統(tǒng)，就可根據(jù)學生的面部表情，運作軌跡分析學生學習的專注度和技能掌握的程度，提高教育的針對性，促進學生學習和教師教學良性互動。在體育教學中，教師在傳授完動作技術(shù)后，通過人工智能的過程監(jiān)控，使教師得到學生掌握運動技能的反饋，及學習運動技能的疲勞程度，并及時修正體育課堂教學目標，達到預(yù)期的學習效果。

2.3 個性化服務(wù)

人類社會的發(fā)展已經(jīng)進入信息化時代，習近平指出，信息化為中國民族帶來千載難逢的機遇，必須牢牢抓住這個時代機遇，將學生個性與智能教育緊密結(jié)合，促使學生的個性能在學習的過程中得到充分肯定與發(fā)展?；谌斯ぶ悄芗夹g(shù)的智能體育云服務(wù)平臺支持，針對學生的心智、體育技能、體育知識進行分析，把握運動的學習個性偏向，需求和已有經(jīng)驗，提供有差異性的個性化服務(wù)，針對不同生長環(huán)境下學生的特點，制定出因材施教的體育課程培養(yǎng)方案，最后在目標的驅(qū)動下，完成受教育者在人生各階段所進行的體育學習活動，促成受教育者養(yǎng)成終身運動與學習的生活方式與行為習慣。人工智能能夠有效記錄和生成受教育者在不同階段體育的學習路徑[6]，幫助體育教師更好地實現(xiàn)因?qū)W定教和精準教學。

2.4 智慧化決策

大數(shù)據(jù)時代，教育數(shù)據(jù)挖掘與開發(fā)成為教育領(lǐng)域中的新興業(yè)態(tài)與具體應(yīng)用[7]。人工智能與體育的結(jié)合碰撞出了大量火花。人工智能—課堂質(zhì)量評估系統(tǒng)(AI-CQE)是基于人工智能+大數(shù)據(jù)分析的教學評估系統(tǒng)。根據(jù)海量的課堂教學視頻數(shù)據(jù)，采用深度學習的人工智能訓(xùn)練方法，利用AI技術(shù)對體育教師和學生的課堂行為進行智能識別，包括：人臉識別，表情分析等，經(jīng)過大數(shù)據(jù)針對教師及學生的行為進行分析，包括：學生動作軌跡、課堂表現(xiàn)、專注度等數(shù)據(jù)，將結(jié)果以更加直觀的圖表形式呈現(xiàn)給學生、教師、家長以及其他教育工作者，并給教育決策者提供了科學的決策依據(jù)。人工智能的智慧化決策使用，極大程度地為體育教師提供了方便，在我國這樣一個極其注重教育的國家，要培養(yǎng)學生德、智、體、美、勞全面發(fā)展，且體育教師目前還存在稀缺現(xiàn)象，各地人才分布不均勻，在面對學生人數(shù)眾多的教學課堂時，利用人工智能來記錄每一個學生的運動技能學習情況，為教師節(jié)省更多的時間來精心布置教學內(nèi)容，從而把體育教學全方面地落實到每一個學生中去。

表1 人工智能在體育教育中的應(yīng)用與服務(wù)內(nèi)容

3 人工智能在體育教育中的應(yīng)用形態(tài)

3.1 智能導(dǎo)師系統(tǒng)

在大數(shù)據(jù)的支持下，智能導(dǎo)師系統(tǒng)建模分析評價決策，搭建的智能在線學習教育平臺，是“人工智能+教育”當下的主要應(yīng)用形式。智能導(dǎo)師首次出現(xiàn)于1982年，它是由計算機模擬教師教學的經(jīng)驗和方法，采取對學生進行一對一的教學模式，針對不同需求和特征的受教育者授業(yè)解惑[9]。智能導(dǎo)師通過語言處理、語音識別等技術(shù)，實時深度分析場景及數(shù)據(jù)，發(fā)揮導(dǎo)師角色的作用，提供全方位飲食、訓(xùn)練計劃、量化訓(xùn)練結(jié)果與分析，減少體育訓(xùn)練者不必要的重復(fù)勞動，提高運動訓(xùn)練效果，并且根據(jù)練習者的表現(xiàn)和問題解決的情況進行跟蹤評價和反饋，并提出相應(yīng)的建議[10]。其可以為練習者提供科學的學習方法，在離開教師本人的指導(dǎo)后，通過智能導(dǎo)師系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的有效分析，提供解決體育教學中學生存在問題的方法。

3.2 自動化評測系統(tǒng)

“人工智能+體育”自動化評測系統(tǒng)最初的雛形是由2001年黃大海[11]在其畢業(yè)論文中提出的設(shè)計體育教學智能評價系統(tǒng)，他指出體育教學評價是一項復(fù)雜且重復(fù)性勞動較多的系統(tǒng)工程，需求耗費大量的人、財、物等資源，傳統(tǒng)的人工處理的方法已滿足不了現(xiàn)在日益嚴格的體育教學評價要求，因此必須加快推進體育教學評價智能化。目前，這種自動化評測系統(tǒng)被普遍用于各學科在線測評。通過自然語言處理技術(shù)和大量的語料庫存貯為基礎(chǔ)，自動分析評價學生的作業(yè)和標準語料庫之間的距離，進而進行即時評分并提供建議和內(nèi)容分析結(jié)果，如批改網(wǎng)[12]。未來，自動化評測系統(tǒng)在實時跟蹤管理和評價上還有很大的提升空間。在體育課上教師傳授完本堂的教學內(nèi)容后，學生課下自主練習動作技能，自動化評測系統(tǒng)可以隨時隨地對學生在體育課上的學習內(nèi)容進行智能化的系統(tǒng)評價。因而，也可以應(yīng)用到體質(zhì)健康測試當中去，改變以往通過教師及體育工作者進行測試的方式，不僅提高了測試數(shù)據(jù)的準確性，還節(jié)省了人力和財力，并能結(jié)合學生日常的體育課學習效果評測內(nèi)容，來提高他們的身體素質(zhì)。

3.3 體育教育機器人

人工智能與其他學科交疊促進了教育人工智能(Educational Artificial Intelligence)在教育領(lǐng)域的新突破[13]。教育機器人從最開始的教育器械，升級成為一種應(yīng)用更為廣泛，功能更為全面的人工智能型助手。教育機器人除了幫助學生管理日常的學習任務(wù)，分享學習資源，引導(dǎo)學生積極主動地參與到學習中[14]，還能與學生建立友好的陪伴關(guān)系，寓教于樂，促進學生的學習與成長。教育機器人應(yīng)用于體育的主要形式有：①輔助個性化的練習，使體育訓(xùn)練不再枯燥。②體育講堂知識助手，普及運動常識，講解運動史。③實時反饋的運動助手，精準記錄你的運動時間、強度、心跳等生理指標，生成運動報告，根據(jù)身體實際情況，提供運動建議。④運動者數(shù)字肖像，幫助教師了解每個學生的學習情況，不斷改進教學方法。未來體育教育機器人的普及，使越來越多的學生參與到體育課堂教學中去，家長放心，學生更加熱愛體育鍛煉，從而養(yǎng)成終身體育的學習觀念。

4 人工智能在體育教育中的展望

4.1 面向現(xiàn)代化，構(gòu)建學習型社會

十九大報告中，明確把教育事業(yè)作為民生之首，落實教育優(yōu)先發(fā)展戰(zhàn)略，加快教育現(xiàn)代化，辦好人民滿意的教育，不斷滿足人民日益增長的美好生活需要，增進人民群眾的獲得感、幸福感、安全感。2018年習近平提出建設(shè)“人人皆學，處處能學，時時可學”的學習型社會[15]。蘇州大學教授朱永新提出，未來學習會逐步實現(xiàn)學習共同體，形成學習社區(qū)[16]。人工智能技術(shù)的應(yīng)用，可以有效提高教育質(zhì)量，提升學生學習的興趣，同時也指明了新時期教育工作的發(fā)展方向，實現(xiàn)教育信息化2.0發(fā)展。只有更加注重面向人人的教育，大力促進教育公平，更加注重以學習者為中心，因材施教，提高教育質(zhì)量，才能不斷辦好人民滿意的教育。體育是民族昌盛發(fā)展的基石，切實抓好人民體質(zhì)及心理健康，加大力度普及和完善體育健身知識，利用人工智能技術(shù)，促進學校體育發(fā)展，使學生養(yǎng)成終身運動的行為習慣，是一項長久堅持，功在千秋的偉績。當前我國的學校體育雖然受到相關(guān)部門的重視，但在日常教學中仍面臨著各種困難和問題。因此，應(yīng)抓住人工智能時代的發(fā)展機遇，從而把體育教學推向智能化，打破外界認為的體育只是一種簡單的身體活動的觀念，充分利用人工智能的特點，不僅為學生傳授運動技能，還為他們帶來內(nèi)在豐富的體育知識，使學生成為全面發(fā)展的人。學校體育與全民健身、競技體育相互關(guān)聯(lián)，人工智能在不同體育領(lǐng)域間的普及，有助于推動整個社會體育的良性發(fā)展。

4.2 面向世界，轉(zhuǎn)變教學理念

歷史學家尤瓦爾·赫拉利在《人類簡史》中把人類社會的發(fā)展總結(jié)為三大革命：認知革命、農(nóng)業(yè)革命與科學革命。我國已經(jīng)錯過了世界發(fā)展的前兩次革新，定然不能再錯失信息化發(fā)展的良機，應(yīng)盡力而為改革創(chuàng)新，發(fā)展具有中國特色、世界水平的現(xiàn)代教育，以教育現(xiàn)代化支撐國家現(xiàn)代化，增強教育國際競爭力?！叭斯ぶ悄?教育”就是其中一個重要的組成部分，而在教育之中，體育的發(fā)展事關(guān)國民健康的基石。在以往的教學中，學校以學生的主要課程為主，大都忽視體育課，且在體育課上不敢讓學生從事大量運動，加之學生在體育課上的受傷，使得許多學校對體育課望而卻步，逐漸造成對體育課的不重視。在教學理念上缺乏對學生人格品質(zhì)的培養(yǎng)，體育鍛煉有助于培養(yǎng)學生堅強、積極樂觀的人生態(tài)度。人工智能飛速發(fā)展的今天，就是助力于體育教學的進步，使它突破舊有的教學理念，發(fā)展人工智能與體育，轉(zhuǎn)變現(xiàn)有的教育思想，樹立切合實際，立意長遠的教育目標。

4.3 面向未來，創(chuàng)新體育教學教法

多學科融合教學發(fā)展已成為當下教育的發(fā)展趨勢。懂體育未必懂技術(shù)，懂技術(shù)未必能深刻理解體育。由于技術(shù)人員對數(shù)據(jù)挖掘結(jié)果無法從體育的本質(zhì)出發(fā)進行詮釋與分析，而教育者無法從技術(shù)層面提出準確要求與目標，對機器所預(yù)測的結(jié)果也無法確信，兩者之間缺乏交流與實踐。因此，加大力度探討體育與人工智能領(lǐng)域的深度融合具有緊迫性與重要性。比如：開設(shè)課程促進人才的流通與合作，實現(xiàn)跨學科人才培養(yǎng)。目前，有多種方面可有效幫助體育從業(yè)人員理解機器學習和人工智能系統(tǒng)，比如：可視化技術(shù)開發(fā)人機界面，可加大促進跨領(lǐng)域深度融合，不斷創(chuàng)新體育教學的趣味性、科學性、嚴謹性。教師在體育教學中有時會存在對學生提出的問題不能詳細科學地回答，在傳授運動技能時忽視對理論知識的講解等問題。有了人工智能機器人的幫助，使學生在課堂上更容易理解體育運動項目，教師不僅節(jié)省了不必要的教學時間，還可以與人工智能機器共同學習，不斷完善教學內(nèi)容與方法，從而達到互利的教學效果。

5 結(jié)語

我國正處在信息時代與中國特色社會主義新時代的歷史交匯期，教育信息化必須要與時代同頻共振。新時代，體育教育也被賦予了更為重要的教育意義，人工智能與體育的結(jié)合，為體育教育帶來了更多的可能性。我國的人工智能技術(shù)尚在進一步的研發(fā)與完善之中，客觀來說，我國的教育人工智能技術(shù)還缺乏大量的實踐，還需廣泛采納基層教師的建議和意見。因而必須以長遠的目光去審視我國信息化教育的發(fā)展，必須以受教育者為中心審視我國信息化教育開展的強項和弱勢，必須立足于國際視野打造我國未來的人才，大力開發(fā)人工智能在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，在未來更好地助力體育事業(yè)的發(fā)展。