《義務(wù)教育體育與健康課程標準（2022年版）》在課程實施中建議“運用信息化教育手段和方法……幫助學生通過線下、線上相結(jié)合的方式，打破學習的時空壁壘，拓寬體育與健康課程的學習視野”。筆者所在學校作為浙江省數(shù)字化改革示范校及智慧校園示范校，利用AI技術(shù)，為學生提供可見、可觸、可賽的運動氛圍與環(huán)境，形成運動全過程的智能化新樣態(tài)（圖1）。

一、運動全過程的智能化場景構(gòu)建

針對學生運動過程中難量化、難記錄、難監(jiān)督、難分析等問題，學校利用智慧終端進行資源整合，將學習、練習、比賽和評價等各個環(huán)節(jié)緊密連接在一起，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)化建構(gòu)，建立運動全過程的場景打造，進行運動競賽、運動教學、運動提升、運動鍛煉的功能化多維立體打造。

1.AI運動環(huán)境場景的一體化建設(shè)

學校原有運動環(huán)境的場景構(gòu)建，是以國家生均運動面積及運動功能場館需求標準進行建設(shè)，分別建設(shè)了智體游戲區(qū)、主題運動場館、童玩運動空間等設(shè)施。在此基礎(chǔ)上，學校依托人工智能終端設(shè)備，積極探索學生年段需求，分別建構(gòu)了校內(nèi)AI基礎(chǔ)設(shè)備及校外居家運動挑戰(zhàn)App，實時采集學生的技能水平及體能情況，通過運動分析和處方反饋，提供精準的課外延伸指導(dǎo)，幫助學生找到提升運動能力的練習項目。學生可在虛擬環(huán)境中進行比賽挑戰(zhàn)，滿足學生走出教室即能運動，離開學校也能運動的運動需求。

學校以教學樓學習區(qū)為樞紐站，將田徑場、山海廣場及體育場館等運動場域進行AI智慧體育分區(qū)域場景構(gòu)建，分別建設(shè)AI智慧跑步、AI智慧跳繩屏、AI智慧教學及AI智慧體能等場景，供學生自主選擇（圖2）。校內(nèi)智慧系統(tǒng)可對學生校內(nèi)運動情況進行識別、記錄、分析，校外則借助跳繩等各類運動App為延伸端，以家庭作業(yè)等形式，為學生提供便捷的運動提升、體態(tài)改善及專項課程定制推送，引導(dǎo)學生養(yǎng)成運動習慣。

2.AI運動項目的結(jié)構(gòu)化設(shè)計

學生通過AI課堂、AI跟練、AI跳繩、AI體能、AI球類、AI趣味項目等練習后，利用人工智能技術(shù)及算法生成運動處方，形成動作準確度、運動頻次及身體機能提升的建議報告，在課間及居家時間根據(jù)自身提升需求，借助AI軟件等進行專項練習和體能挑戰(zhàn)，增強體質(zhì)和運動能力（圖3）。

二、運動全過程的智能化應(yīng)用

1.課堂教學，從“一課一師”走向“一課多師”

利用AI智慧體育虛擬教師賦能課堂教學，為每名學生提供長期的學練助教，包含體育課程學習虛擬教師與體能提升虛擬教練員。在體育課堂教學中，圍繞學校所開發(fā)的武術(shù)基本動作與游戲、排球墊球、跳繩、中長跑起跑技術(shù)、籃球運球及足球繞桿等數(shù)字化課程資源進行雙師教學。學校組建“數(shù)字化教師”團隊，對教學資源、教學經(jīng)驗和教學方法進行整合，提煉和錄制18個課時及以上的大單元數(shù)字化教學視頻資源。在課堂教學中，“數(shù)字化教師”充當學練示范，上課教師進行有目的的巡回指導(dǎo)，對學生進行高效的小組化合作學練，體現(xiàn)出師生的協(xié)同創(chuàng)新與教學合力。

在體能練習課中，根據(jù)學生歷史體能狀況、技能水平及興趣偏好，AI智慧體育自動化分析及定制訓練計劃，提供豐富的體能提升練習項目，如力量、速度、耐力等，并融入趣味性語文詩詞、英語單詞、數(shù)學計算等運動互動，讓體能訓練不再枯燥乏味。學生輕觸屏幕，根據(jù)個人興趣和能力水平進行練習。屏幕上的虛擬教練員邊示范邊實時評估學生的動作準確性，提供即時反饋，幫助學生在安全、科學的指導(dǎo)下逐步提升體能。

同時，AI還能實時監(jiān)測學生的運動數(shù)據(jù)及運動軌跡等，及時提供反饋與調(diào)整建議，確保學生學習的科學性與安全性?！耙徽n多師”教學形式涵蓋的課程教學、體能鍛煉及專項提升等功能，實現(xiàn)了教學資源的全面整合與優(yōu)化。

2.家校共育，從“任務(wù)鍛煉”走向“智慧鍛煉”

學校聚焦學生體質(zhì)健康及運動興趣的培養(yǎng)，以AI智慧運動空間為載體，進一步提升運動效率與效果，將智慧體育融入校園無感教學，根據(jù)學生的運動項目挑戰(zhàn)頻次數(shù)據(jù)，開發(fā)及上傳匹配度極高的數(shù)字化體育專項技術(shù)課程及體能提升鍛煉項目。

學生在校園或居家環(huán)境下，利用AI智慧體育終端及智慧運動App中的虛擬課程教師及體能教練員，自主進行專項技能學習或體能跟練后，系統(tǒng)自動收集和形成學生運動過程數(shù)據(jù)，分析其運動行為、能力水平及興趣偏好，其運動能力分析主要從速度、耐力、力量、靈活性及協(xié)調(diào)性等幾個維度，通過AI算法的深入剖析，精確反映出學生各項運動技能水平，預(yù)測其潛在運動發(fā)展趨勢，為學生量身定制個性化訓練計劃做好底層基礎(chǔ)。家長和教師可通過后臺鏈接及App實時查看學生的運動數(shù)據(jù)、進步情況及興趣變化，實現(xiàn)家校共育，共同關(guān)注和支持學生的健康成長（圖3）。學生還可進行關(guān)卡等級挑戰(zhàn)、最佳成績榜、在線競賽等，讓鍛煉過程充滿樂趣與挑戰(zhàn)，增強鍛煉的趣味性和互動性，有效激發(fā)學生的參與熱情，使學生邁向更加健康、積極的生活方式。

3.課外拓展，從“定向競賽”走向“無痕競賽”

學校打造智慧體育常態(tài)化無感競賽樣態(tài)，利用AI智慧體育無痕競賽系統(tǒng)，進行智慧體育動態(tài)看板自主研發(fā)，以自然月為計量單位，為學生提供6項多樣化無痕競賽形式，項目包含1分鐘跳繩、高抬腿、開合跳、深蹲、蹲跳、左右橫跳等。結(jié)合吉尼斯挑戰(zhàn)賽中的月單項吉尼斯榜及月累計吉尼斯榜形式將運動過程及結(jié)果進行呈現(xiàn)，“無痕競賽”采用不固定時間、地點和對手的方式，分級段分項目實時生成競賽報告，學生在體育課外所進行的每一項運動鍛煉數(shù)據(jù)都被智能地記錄并分析，形成個性化的運動成績單。如，通過設(shè)立不同運動項目的達標時間和達成數(shù)量的通級指標，幫助學生找到所需提升的運動項目，并通過AI設(shè)備進行無感競賽。呈現(xiàn)運動結(jié)果數(shù)據(jù)反饋，檢驗自身體質(zhì)測試成績所在水平，不斷刷新自身紀錄。當學生自主挑戰(zhàn)并成功達成這些目標時，系統(tǒng)自動生成運動特長通級報告，并在校園智慧體育數(shù)字駕駛艙進行表彰，實現(xiàn)教學與競賽的深度融合，為學生提供更智能和高效的智慧體育場景，提升運動快樂感。同時，也為學生提供運動特長展示平臺，享受運動帶來的樂趣。此外，系統(tǒng)會根據(jù)學生的無痕競賽運動數(shù)據(jù)，AI數(shù)據(jù)大模型數(shù)據(jù)系統(tǒng)自動計算和識別學生的運動信息并計入運動過程數(shù)據(jù)，實時產(chǎn)生排行榜。評選出“月單項吉尼斯者”及“月累計吉尼斯者”等獎項，并在校園內(nèi)公開展示，給予表彰（圖4）。學生在享受運動樂趣的同時，改變學生對體育運動的認知與態(tài)度，提升其體能、技能和團隊協(xié)作能力，實現(xiàn)“寓教于樂，寓學于動”。

三、運動全過程的智能化處方

1.運動過程的可視化呈現(xiàn)

學校AI智慧體育設(shè)備及居家智慧運動App的運動過程可視化呈現(xiàn)，是利用AI視覺算法功能，實時捕捉收集和呈現(xiàn)學生等運動數(shù)據(jù)。其中學校AI智慧體育設(shè)備，學生通過人臉識別進行跳繩、立定跳遠、仰臥起坐等項目鍛煉后，系統(tǒng)實時從運動曲線、肢體角度、運動頻率、力量輸出及肌群狀態(tài)等，自動生成點評分析及加強建議，學生在挑戰(zhàn)后實時查看自己的運動過程報告。居家智慧運動App則是在居家運動環(huán)境下，一是通過導(dǎo)入學生體質(zhì)健康成績數(shù)據(jù)，對學生的BMI值、體測項目得分情況進行分析，提供運動內(nèi)容、強度、時長及頻次等提升建議。二是利用手機攝像頭進行運動視頻采集分析，通過頻次速度、失誤次數(shù)及高頻次數(shù)等方面進行即時評價，并提供運動過程的視頻回放功能。運動全過程的可視化呈現(xiàn)與指導(dǎo)，不僅讓學生感受到科技帶來的便捷與高效，還能在科學的運動計劃中不斷提升自我，享受運動帶來的快樂與健康，讓學生直觀感受成長歷程，共同推動教育服務(wù)質(zhì)量的持續(xù)優(yōu)化。

2.運動處方的個性化設(shè)計

基于學生運動能力分析、體質(zhì)測試結(jié)果及動態(tài)運動過程的多維度數(shù)據(jù)，利用大數(shù)據(jù)分析和AI算法，實時為學生更新個性化運動改善方案及運動訓練計劃，在實施過程中，學生可以通過居家智慧運動APP接收到每日個性化運動任務(wù)。

如，五年級謝××體測數(shù)據(jù)顯示BMI為19.3、肺活量3712ml、50m跑成績10.2s、坐位體前屈成績10cm、1分鐘跳繩101個、一分鐘仰臥起坐23個、50m×8往返跑成績199s。依據(jù)體測成績，智慧系統(tǒng)經(jīng)過分析認為該生肺活量和坐位體前屈項目成績較好，一分鐘跳繩和一分鐘仰臥起坐需加強，50m跑和往返跑需加強；總體分析為在心肺耐力、肺功能和速度上表現(xiàn)較好，柔韌性和腹肌肉力量方面需進一步提升。前期鍛煉計劃圍繞提升學生柔韌性和腹部肌肉力量訓練為主，輔助鍛煉速度和爆發(fā)力，故給出如下個性化運動處方：原地跑×100s×2組，提升速度和爆發(fā)力；踩樁子×60s×2組，通過提膝動作促進大小腿肌肉增長，以提升力量能力；敏捷摸球×60s×1組，通過鍛煉手眼協(xié)調(diào)能力，提升反應(yīng)能力和爆發(fā)力；全身入框×60s×1組，橫向運動全身入框內(nèi)，通過俯臥撐、深蹲或者起跳3個動作，鍛煉全身肌肉與核心力量；蹲馬步×60s×1組，鍛煉體能提升精神意識；平衡摸球×60s×2組，利用單腳移動進行活動，鍛煉手眼協(xié)調(diào)提升反應(yīng)力和腿部爆發(fā)力；高抬腿摸樁×120s×2組，鍛煉腿部力量和反應(yīng)能力。首周推動項目主要以跑步和體能訓練為主，運動強度中等，每日進行15分鐘左右的體育運動，包含4分鐘穿插休息和11分鐘間歇體育運動。系統(tǒng)還會根據(jù)學生的實際完成情況，動態(tài)調(diào)整處方內(nèi)容，確保干預(yù)內(nèi)容的有效性和針對性。家長和教師通過App實時查看學生的運動處方執(zhí)行情況，共同監(jiān)督和促進學生的運動改善。經(jīng)過實踐，學生體質(zhì)健康水平普遍有了顯著提升，并逐漸養(yǎng)成居家鍛煉的良好運動習慣。