摘要：人工智能本是研究腦科學(xué)與計算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的科學(xué)技術(shù)，目前已經(jīng)是全球性先進(jìn)科技的重點研發(fā)應(yīng)用方向之一，是許多科技發(fā)達(dá)國家制定發(fā)展戰(zhàn)略時著重考慮的基本國策。我國目前智能產(chǎn)業(yè)也邁入了快車道，在“智能校園”的信息化浪潮下，結(jié)合國家“健康中國”戰(zhàn)略的人工智能技術(shù)已經(jīng)拓展到了青少年體育教學(xué)環(huán)境，但目前仍處于起步階段，各種功能性的理論框架尚不完善。因此，本文重點分析了人工智能技術(shù)在青少年體育教學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用形式與應(yīng)用價值，以期為增強(qiáng)學(xué)生體質(zhì)健康及學(xué)校體育教學(xué)改革提供一些有益的參考。

關(guān)鍵詞：人工智能技術(shù) 體育教學(xué) 應(yīng)用價值

中圖分類號：G804 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8902-（2024）-21-107-3-ZQ

引言

2016年中共中央、國務(wù)院在《“健康中國2030”規(guī)劃綱要》中明確指出：“要實施青少年活動促進(jìn)計劃，培養(yǎng)青少年體育愛好，基本實現(xiàn)青少年熟練掌握1項以上體育運動技能，確保學(xué)生校內(nèi)每天體育活動時間不少于1h。到2030年，青少年學(xué)生每周參與體育活動達(dá)到中等強(qiáng)度3次以上，國家學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)達(dá)標(biāo)優(yōu)秀率達(dá)25%以上。”在這個大環(huán)境下，與此相對的是當(dāng)前我國各級院校的學(xué)生參與體育鍛煉的比例每況愈下，青少年學(xué)生的體質(zhì)健康隱然有倒退趨勢，這值得政府相關(guān)部門以及各學(xué)校職能部門引起高度重視。應(yīng)當(dāng)感到欣慰的是，教育部在《教育信息化2.0行動計劃》中大力提倡將人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)應(yīng)用于學(xué)校教育中，這也給各級學(xué)校體育教學(xué)改革的深化和創(chuàng)新注入了一股新活力，如能將人工智能技術(shù)大范圍地應(yīng)用到學(xué)校體育教學(xué)和體質(zhì)健康監(jiān)測，必將對當(dāng)前學(xué)校體育教育改革所面臨的瓶頸起到一輪新的突破，在教育界內(nèi)也將形成更為廣泛的共識。

1、人工智能對增強(qiáng)學(xué)生體質(zhì)健康的革新性作用

1.1、對體育教師的教學(xué)引導(dǎo)作用

人工智能對當(dāng)前我國體育教師最大的提高主要是在學(xué)情掌握方面的智能驅(qū)動，傳統(tǒng)的體育教學(xué)模式下青少年體育教師在學(xué)情掌握等方面一直缺乏較為完備的教學(xué)支持，例如對學(xué)生的身體素質(zhì)、運動技能和學(xué)習(xí)需求很難做到全面系統(tǒng)掌握。而人工智能平臺出現(xiàn)之后彌補(bǔ)了青少年體育教師對這些重要數(shù)據(jù)的忽略和收集，從而更有效地指導(dǎo)學(xué)生，實施更為靈活、豐富的教學(xué)方法。例如分層教學(xué)、分組教學(xué)等，從前由于不掌握學(xué)生們在個人需求、運動強(qiáng)度、運動時間方面的核心數(shù)據(jù)，這些教學(xué)內(nèi)容往往很難起到良好的教學(xué)效果，現(xiàn)在借助于人工智能都可以逐一實現(xiàn)，體育教師可以靈活分配教學(xué)資源、教學(xué)場所、組織形式等內(nèi)容，達(dá)到科學(xué)教學(xué)、因材施教的教學(xué)效果。

1.2、對學(xué)生體質(zhì)健康的管理作用

人工智能技術(shù)可以通過智能穿戴設(shè)備或手機(jī)應(yīng)用程序，利用傳感技術(shù)介入學(xué)生體質(zhì)健康狀況實現(xiàn)可視化對比分析，記錄學(xué)生的運動量、睡眠質(zhì)量等信息，并通過數(shù)據(jù)分析給出相應(yīng)的健康建議，從而建立科學(xué)的診斷處方評估體系，建立多維度、針對性強(qiáng)的學(xué)生體質(zhì)健康數(shù)據(jù)庫，提高學(xué)生的健康意識的同時增強(qiáng)學(xué)生的自我管理能力，使學(xué)生在追蹤運動干預(yù)的條件下激發(fā)內(nèi)生動力，根據(jù)實際情況進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化學(xué)生體育運動的瓶頸，預(yù)防學(xué)生體質(zhì)滑坡現(xiàn)象，簡化體育教師的工作量，輔助教師對學(xué)生的體質(zhì)健康教育效率。

1.3、對體育教學(xué)的科學(xué)作用

人工智能技術(shù)應(yīng)用到學(xué)校體育可以提供更加智能化、個性化的教學(xué)方法，改變傳統(tǒng)體育教學(xué)依賴教師的經(jīng)驗和知識水平的現(xiàn)象，相對固定的教學(xué)方法和訓(xùn)練計劃現(xiàn)象有了長足改變。在人工智能技術(shù)的輔助下，教師可通過大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)實現(xiàn)對學(xué)生的課內(nèi)外運動量、運動強(qiáng)度和運動效果的全方位立體監(jiān)測，根據(jù)體育鍛煉成果智能優(yōu)化學(xué)習(xí)計劃，形成最可靠的運動評價結(jié)果，從而集中精力關(guān)注學(xué)生從體育鍛煉中獲得的成長。

2、人工智能技術(shù)在增強(qiáng)學(xué)生體質(zhì)健康中的應(yīng)用形式

2.1、教學(xué)設(shè)備設(shè)施方面的應(yīng)用

當(dāng)前青少年體育智能教學(xué)設(shè)備已經(jīng)能夠在教學(xué)設(shè)備設(shè)施方面監(jiān)控學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，并通過大數(shù)據(jù)分析為教師和學(xué)生提供精準(zhǔn)的教學(xué)反饋，具體體現(xiàn)在以下兩個方面：（1）智能化運動場所。由于體育教學(xué)對室外場地、天氣影響等因素的依賴性較強(qiáng)，因此當(dāng)前利用人工智能技術(shù)對青少年體育課堂管理的應(yīng)用能夠根據(jù)當(dāng)前運動場地、場館的使用狀態(tài)、使用頻率進(jìn)行調(diào)度，充分提升運動場所的利用率和服務(wù)管理質(zhì)量，在大數(shù)據(jù)自動采集、視覺算法、智能顯示終端等方面全面提升體育教學(xué)效率；（2）人工智能體育設(shè)備，具體分為測評設(shè)備和運動器材兩種，測評設(shè)備多搭載智能攝像頭和機(jī)器視覺算法，能夠計算學(xué)生運動過程中肌電、呼吸、體溫、心率、血壓、血氧飽和度和血糖等生理參數(shù)的變化，以及對體育運動過程當(dāng)中的成績進(jìn)行識別和判定；運動器材則多以無線通信為核心組件，能夠以無線傳輸?shù)姆绞綄W(xué)生使用體育器材如體操墊、跑鞋、杠鈴、跳繩、實心球等的數(shù)據(jù)上傳至測評設(shè)備中?？傊?，一旦在場地、器材等與體育教學(xué)息息相關(guān)的方面實現(xiàn)了智能化，能夠節(jié)省體育教師大量的巡查與調(diào)試工作，并及時掌握學(xué)生體質(zhì)健康方面的學(xué)情。

2.2、教學(xué)智能化方面的應(yīng)用

當(dāng)前基于人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域內(nèi)的深化應(yīng)用，我們可以總結(jié)出其在體育教學(xué)及增強(qiáng)學(xué)生體質(zhì)健康工作中與其他學(xué)科的一些一致性，較為基礎(chǔ)的一致性主要集中在兩個方面，一是資訊系統(tǒng)，二是大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，具體如下：（1）資訊系統(tǒng)。這是人工智能技術(shù)的主要功能之一，體現(xiàn)為提供信息知識庫、在線學(xué)習(xí)、遠(yuǎn)程交互、自動評價和分析、生成方案等一系列功能的總和，其形成的資訊方案往往基于可量化的數(shù)據(jù)性指標(biāo)，客觀面覆蓋廣泛而且易于進(jìn)行比較研究，方便體育教師做出更有效的決策；（2）大數(shù)據(jù)系統(tǒng)。大數(shù)據(jù)系統(tǒng)在日常教學(xué)當(dāng)中充當(dāng)“外腦”，負(fù)責(zé)管理各種人工智能體育智能設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、加工、整理、挖掘過程，對海量的體育運動數(shù)據(jù)進(jìn)行算法統(tǒng)籌，在算例方面維持科學(xué)性，既能形成對集體性數(shù)據(jù)如運動成績、波動趨勢、運動項目的分析、研討過程，也能描述運動頻率、強(qiáng)度、時間、能力、習(xí)慣等個體性數(shù)據(jù)，為廣大青少年學(xué)生建立全面的體質(zhì)健康檔案。

3、基于人工智能的學(xué)生體質(zhì)健康體系功能性的構(gòu)建

3.1、學(xué)生體質(zhì)健康的精準(zhǔn)診斷功能

在傳統(tǒng)的青少年體育教學(xué)工作中，學(xué)生體質(zhì)健康測試（以下稱體測）工作占了較為重要的地位，但長期以來沿用的是規(guī)定項目器材法，通過定期對學(xué)生開展規(guī)定項目體測并錄入數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的時效性、有效性均不高，覆蓋性不夠廣，而且數(shù)據(jù)的披露不夠公開，部分地區(qū)甚至只有紙質(zhì)文件而沒有對數(shù)據(jù)進(jìn)行信息化。因此，采用人工智能技術(shù)應(yīng)對學(xué)生的運動數(shù)據(jù)、運動狀態(tài)進(jìn)行有效記錄，便捷有效地獲取學(xué)生的各項生理性數(shù)據(jù)，并通過智能化醫(yī)療系統(tǒng)進(jìn)行指標(biāo)分析，精準(zhǔn)地識別學(xué)生的基本健康狀態(tài)。通過各個學(xué)年、各個階段學(xué)生的基本健康狀態(tài)變化，體育教師既可對學(xué)生的體質(zhì)健康情況、運動提升情況產(chǎn)生明確認(rèn)知，也可通過對學(xué)生的體育鍛煉行為跟蹤分析提供精準(zhǔn)化、個性化的輔導(dǎo)。

3.2、學(xué)生體育鍛煉的過程監(jiān)控功能

傳統(tǒng)的學(xué)生體質(zhì)健康工作中由于缺乏強(qiáng)制性措施，因此增強(qiáng)學(xué)生體質(zhì)健康工作的效率一直難以保障，其主要難點在于無法保證學(xué)生鍛煉的監(jiān)控方面。例如，各級學(xué)校體育課的出勤情況，這一數(shù)據(jù)在缺乏過程監(jiān)控的前提下真實性、有效性十分低下，再如體育成績管理方面，缺乏過程監(jiān)控往往導(dǎo)致的測評結(jié)果只是A，B，C分級分層，無法從學(xué)生的體育動作姿態(tài)中測評其體育運動具體效果，當(dāng)然也不可能使學(xué)生及時掌握和改進(jìn)技術(shù)動作并且提升教學(xué)效果，因此人工智能在體育鍛煉的過程監(jiān)控中不可缺席，這一系統(tǒng)對于體育教師與學(xué)生的良性互動大有促進(jìn)作用。

3.3、學(xué)生體育鍛煉個性化服務(wù)

人工智能技術(shù)通過大數(shù)據(jù)平臺可為學(xué)生提供體質(zhì)健康個性化服務(wù)，具備學(xué)生體育運動數(shù)據(jù)的采集功能，在當(dāng)前教育人工智能的環(huán)境下，每個學(xué)生的體育技能、體育知識等數(shù)據(jù)均可進(jìn)行采集、上傳、分析，而算法功能可以通過研究學(xué)生的運動學(xué)習(xí)愛好、運動頻次、運動習(xí)慣等數(shù)據(jù)自動生成體育培養(yǎng)方案，這些個性化的方案能夠幫助體育教師更好地為學(xué)生提供指導(dǎo)意見。學(xué)生也可以通過自助的方式選擇服務(wù)項目，例如在大數(shù)據(jù)平臺上通過開設(shè)個人賬戶，點擊與瀏覽體育運動處方知識庫，通過對體育教學(xué)內(nèi)容的興趣愛好選擇學(xué)習(xí)、下載、分享等功能性操作，并根據(jù)提示進(jìn)行引導(dǎo)性操作，充分了解自己在體育項目上的問題與解決方案，例如核心力量、爆發(fā)力、基礎(chǔ)力量等數(shù)據(jù)性指標(biāo)，實現(xiàn)精細(xì)化和個性化的自學(xué)。

3.4、體育教師智慧化決策

人工智能技術(shù)在體育教師智慧化決策方面的影響主要通過完善的體育鍛煉評價系統(tǒng)實現(xiàn)，在該評價系統(tǒng)中應(yīng)包括數(shù)字影像資源、成績數(shù)據(jù)資源、移動端資源和專業(yè)性資源等。由于體育課上教師常常需要面對大量學(xué)生，很難對每個學(xué)生都有明確認(rèn)識，因此人工智能構(gòu)建的體育鍛煉評價系統(tǒng)對教師反復(fù)體驗課堂教學(xué)信息具有重要作用。其中，數(shù)字影像資源是體育教師根據(jù)學(xué)生的運動影像完成該學(xué)生體育運動畫像的必備信息，而體育成績數(shù)據(jù)等的分析能夠使體育教師對學(xué)生體育成績、運動技能、體質(zhì)能力形成準(zhǔn)確認(rèn)識，通過大數(shù)據(jù)的信息支撐，體育教師很快就可以形成對學(xué)生的輔導(dǎo)方案。移動端資源是體育教師與學(xué)生之間互動的紐帶，通過智能手機(jī)的移動端教師可更為精準(zhǔn)地布置體育課外作業(yè)，并及時識別學(xué)生作業(yè)的完成情況，制定更有效的體育教學(xué)決策。而專業(yè)性資源則是體育教師自我提升的重要教學(xué)資源，通過隨時獲得體育學(xué)科最前沿的專業(yè)知識，可以幫助教師完善教學(xué)內(nèi)容，并展示當(dāng)前教學(xué)中存在的技術(shù)性問題，也可以通過體育知識大講堂的形式來擴(kuò)展學(xué)生的體育知識邊界。

4、人工智能促進(jìn)學(xué)生體質(zhì)健康的路徑建設(shè)

4.1、構(gòu)建“國家學(xué)生體質(zhì)健康測試”大數(shù)據(jù)庫

在當(dāng)前各級學(xué)校智能化平臺建設(shè)背景下，體測大數(shù)據(jù)庫應(yīng)該由國家牽頭，形成層層的信息共享體系，對每年體測的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行集中收集、處理和分析，一來可以減輕學(xué)校和教師的工作負(fù)擔(dān)，二可以為學(xué)生和家長提供高效的信息反饋，傳統(tǒng)的規(guī)定項目器材法也可以通過可穿戴式智能產(chǎn)品和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等人工智能新型手段來解決。需要注意的是，該數(shù)據(jù)庫事關(guān)信息化系統(tǒng)，學(xué)校應(yīng)進(jìn)一步提高對計算機(jī)房的建設(shè)與管理，并注意數(shù)據(jù)橫向、縱向的信息交互，充分關(guān)注上級數(shù)據(jù)庫形成并反饋的體測排名系統(tǒng)，了解本校在推進(jìn)學(xué)生體質(zhì)健康工作中存在的問題，并及時進(jìn)行方案的調(diào)整與管控。

4.2、形成智能化體質(zhì)健康診斷評估體系

體質(zhì)健康診斷評估更側(cè)重于學(xué)生的各項生理指標(biāo)數(shù)據(jù)，其智能化進(jìn)程的抬升依賴于醫(yī)療領(lǐng)域及傳感技術(shù)。當(dāng)前環(huán)境下已經(jīng)有諸如“康泰”“藍(lán)熙”“久樂”“優(yōu)醫(yī)家”等大眾性的健康管理平臺可搭載人工智能設(shè)備實現(xiàn)自助體檢、健康監(jiān)督功能，在體質(zhì)測試智能終端機(jī)方面，更是大規(guī)模應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)介入運動診斷、體質(zhì)測試工作當(dāng)中，并將把有效診斷信息全面即時地反饋給學(xué)生和教師。目前，安徽省在多所高等學(xué)府中投入使用了智能體質(zhì)健康診斷系統(tǒng)及設(shè)備，不僅獲得了關(guān)于學(xué)生體質(zhì)健康測試的大量、真實、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，而且通過學(xué)生個體之間的數(shù)據(jù)對比還可形成帶有數(shù)理依據(jù)的有效干預(yù)方案，對學(xué)生的日常鍛煉行為進(jìn)行追蹤與指導(dǎo)，并以可視化系統(tǒng)向?qū)W生動態(tài)展示鍛煉效果，學(xué)生也可從體側(cè)數(shù)據(jù)上獲知鍛煉對自身身體技能、指標(biāo)等產(chǎn)生的實際效果，從而激勵鍛煉決心并且養(yǎng)成鍛煉習(xí)慣。

4.3、建立智能化外部活動干預(yù)管理制度

近年來，新教改工作推動了體育考核制度的變革，使得各級學(xué)校的體育教育受到重視，學(xué)生的運動鍛煉時間由此增多，但還不夠。目前仍需要借助人工智能協(xié)助干預(yù)學(xué)生的體育鍛煉活動，形成一套以學(xué)生分類、干預(yù)督導(dǎo)為主要內(nèi)容的管理機(jī)制。（1）學(xué)生分類。當(dāng)前在校學(xué)生的課外體育鍛煉層次繁多，可借助信息化平臺進(jìn)行歸納、分組、組織活動，對學(xué)生們的體育活動進(jìn)行疏導(dǎo)與調(diào)節(jié)，例如杭州電子科技大學(xué)所自主研發(fā)的“校園陽光長跑智能化管理系統(tǒng)”，基本實現(xiàn)了學(xué)生自主、自助、自覺參與長跑活動的信息管理模式，在健康跑方面增強(qiáng)可學(xué)生體質(zhì)健康；（2）干預(yù)督導(dǎo)。干預(yù)督導(dǎo)機(jī)制的目的是防止學(xué)生因惰性而逃避體育鍛煉責(zé)任，具體可再劃為督導(dǎo)方案和督導(dǎo)行為，督導(dǎo)方案負(fù)責(zé)形成對學(xué)生的個性化運動處方和鍛煉計劃。例如，深圳大學(xué)體育學(xué)院應(yīng)用的“運動世界”APP軟件，要求學(xué)生每學(xué)期完成120km打卡并記入體育成績，3個學(xué)年內(nèi)學(xué)生體質(zhì)的測試結(jié)果均有一定程度的提升。督導(dǎo)行為包括為學(xué)生們推送、反饋、執(zhí)行和調(diào)整督導(dǎo)方案，主要通過可穿戴人工智能設(shè)備實現(xiàn)干預(yù)和督促，例如通過運動手環(huán)為學(xué)生的體質(zhì)健康狀況或體育鍛煉行為進(jìn)行測評，以外部強(qiáng)制干預(yù)的方式促進(jìn)學(xué)生鍛煉動機(jī)的內(nèi)化。

5、結(jié)語

雖然我國在人工智能技術(shù)“進(jìn)校園”應(yīng)用于體育教學(xué)領(lǐng)域還有很長的路要走，但我們也需要以發(fā)展的眼光看待，以增強(qiáng)學(xué)生體質(zhì)健康為主的人工智能技術(shù)正在與體育學(xué)科進(jìn)行日益擴(kuò)大的融合，在以“健康中國”舉國戰(zhàn)略為背景的前提下，基于人工智能技術(shù)構(gòu)建的體質(zhì)健康促進(jìn)體系必將嚴(yán)重地影響和改變傳統(tǒng)的青少年體育教學(xué)現(xiàn)狀，重構(gòu)學(xué)校體質(zhì)健康的“主戰(zhàn)場”地位，未來以學(xué)生作為輻射源向社會、向全民傳遞體質(zhì)健康的積極信號，從而推進(jìn)我國的人民健康事業(yè)。

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