摘要：體育課在學(xué)生全面發(fā)展中扮演著關(guān)鍵角色，但當(dāng)前存在著對(duì)學(xué)生能力的準(zhǔn)確及時(shí)分析的困難，教師對(duì)學(xué)生的個(gè)性化關(guān)注受限，且課程內(nèi)容單一，激發(fā)學(xué)生自主積極性的效果有限。隨著人工智能的飛速發(fā)展，它正在廣泛應(yīng)用于小學(xué)體育課程，推動(dòng)這一領(lǐng)域的不斷進(jìn)步。人工智能具備出色的數(shù)據(jù)處理能力，能夠?qū)崟r(shí)獲取學(xué)生的體育能力情況。此外，人工智能有助于優(yōu)化教師的關(guān)注分配，提高體育教育的趣味性，從而促使學(xué)生形成更積極的體育意識(shí)，為全面發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。這一整合創(chuàng)新為體育教學(xué)帶來了新的可能性，使學(xué)生能夠更全面、個(gè)性化地受益于體育課程。

關(guān)鍵詞：小學(xué)體育；人工智能；數(shù)字化；個(gè)性化

課題項(xiàng)目：本文系2021年度南通市教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃項(xiàng)目課題，《人工智能時(shí)代小學(xué)體育家庭作業(yè)變革的研究》，項(xiàng)目編號(hào)：TX2021005，研究成果。

一、引言

體育課在學(xué)生的全面發(fā)展中具有不可替代的關(guān)鍵地位。遠(yuǎn)離電子屏幕的戶外活動(dòng)不僅促進(jìn)了學(xué)生的身體健康，更激發(fā)了他們對(duì)自然環(huán)境的熱愛。通過參與各類運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，學(xué)生能夠全面提高身體素質(zhì)，培養(yǎng)協(xié)調(diào)性和靈活性，為他們未來的各項(xiàng)活動(dòng)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。此外團(tuán)隊(duì)運(yùn)動(dòng)如：足球、籃球等，讓學(xué)生在協(xié)作中培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)精神，學(xué)會(huì)理解與尊重他人。體育課也是培養(yǎng)學(xué)生意志品質(zhì)和心理素質(zhì)的重要途徑，面對(duì)運(yùn)動(dòng)中的挑戰(zhàn)，學(xué)生需要克服困難，培養(yǎng)堅(jiān)韌不拔的毅力。體育課是學(xué)生全面發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，既培養(yǎng)了身體素質(zhì)和協(xié)作能力，又塑造了意志品質(zhì)和心理素質(zhì)。在遠(yuǎn)離電子設(shè)備的自然環(huán)境中，學(xué)生通過體育課真切感受到了團(tuán)隊(duì)協(xié)作、挑戰(zhàn)克服的成就感，為他們今后的成長(zhǎng)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)也會(huì)潛移默化地促進(jìn)學(xué)生終生參與體育活動(dòng)。

不同學(xué)生之間的運(yùn)動(dòng)能力是有極大差距的，基于因材施教的思想，需要根據(jù)學(xué)生的運(yùn)動(dòng)能力，針對(duì)性地安排體育課程，這就要求教師能夠準(zhǔn)確且及時(shí)地分析獲得學(xué)生體育能力的具體情況，同時(shí)已有的師生比例下，對(duì)所有學(xué)生提供充足的個(gè)性化引導(dǎo)，這對(duì)教師的關(guān)注學(xué)生能力提出了巨大的挑戰(zhàn)。目前的體育課內(nèi)容形式主要包括跳遠(yuǎn)、跑步為主的田徑運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目和球類團(tuán)體運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，難以對(duì)所有學(xué)生都形成充足的吸引力，容易導(dǎo)致學(xué)生輕視體育課程，不利于全面發(fā)展以及后續(xù)終生重視體育運(yùn)動(dòng)的理念形成。

國(guó)務(wù)院下發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》[1]明確指出，“要在我國(guó)中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程”。人工智能的飛速發(fā)展為這些問題提供了新的解決思路，其性能卓越，表現(xiàn)在大量復(fù)雜文本的即時(shí)處理和分析性能上，也體現(xiàn)在通過高效而準(zhǔn)確的模型訓(xùn)練，可以自主學(xué)習(xí)從容應(yīng)對(duì)復(fù)雜問題和變化。智能體育運(yùn)動(dòng)平臺(tái)“天天跳繩”App，通過多種方法探究了基于人工智能下的體育家庭作業(yè)模式[2][6]。韓廣玉[3][7]對(duì)智慧環(huán)境下小學(xué)體育教育的技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)梳理。佳曼草[4]將人工智能與全面發(fā)展相聯(lián)系，優(yōu)化體育活動(dòng)，吸引學(xué)生參與。

在新課標(biāo)中融合人工智能的優(yōu)越能力，便可以較好地解決上述存在的問題。本文將從三個(gè)角度分析新課標(biāo)體育課程借助人工智能的哪些能力以及對(duì)應(yīng)的優(yōu)勢(shì)，如圖1所示。人工智能優(yōu)秀的數(shù)據(jù)處理能力可以很好地應(yīng)對(duì)學(xué)生們復(fù)雜的體育相關(guān)數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確高效地分析出每個(gè)學(xué)生的體育能力，然后基于強(qiáng)大的模型學(xué)習(xí)能力，可以對(duì)學(xué)生進(jìn)行同類分組，可以極大地優(yōu)化教師關(guān)注的分配，同時(shí)也可以提供智能教練、智能對(duì)手等選擇，最后結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，會(huì)極大地增強(qiáng)體育課程的趣味性，提高對(duì)學(xué)生的吸引能力。

二、人工智能準(zhǔn)確分析學(xué)生能力

小學(xué)生體育課程中會(huì)產(chǎn)生多種數(shù)據(jù)，有身體素質(zhì)數(shù)據(jù)，包括身高體重體脂率等基本生理指標(biāo)，用于評(píng)估學(xué)生們的身體發(fā)育狀況；有運(yùn)動(dòng)技能數(shù)據(jù)，記錄學(xué)生在各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)中的表現(xiàn)，包括跑步速度、跳躍距離、投擲精度等，用于評(píng)估學(xué)生的運(yùn)動(dòng)技能水平，同時(shí)也包括了許多運(yùn)動(dòng)習(xí)慣和參與度等相關(guān)數(shù)據(jù)。雖然這些數(shù)據(jù)是學(xué)生對(duì)應(yīng)部分的體現(xiàn)，但是數(shù)量大且相互關(guān)聯(lián)影響，屬于多參數(shù)非線性模型，如果依靠人力分析，費(fèi)時(shí)費(fèi)力且難以保證準(zhǔn)確度。

在小學(xué)體育課堂中，人工智能技術(shù)可以提供充足的運(yùn)動(dòng)能力分析算力。傳感器技術(shù)已經(jīng)被用于身高體重、肺活量和坐位體前屈等項(xiàng)目的測(cè)試中，并且隨著技術(shù)的發(fā)展，幾乎所有采集工作均可被傳感器勝任，這為體育教育提供了更加精準(zhǔn)的信息。通過這些傳感器，可以實(shí)時(shí)獲取學(xué)生在各種體育活動(dòng)中的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，包括速度、距離、運(yùn)動(dòng)軌跡等原始信息。這為教師提供了全新的視角，使他們能夠更深入地了解學(xué)生的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。這些原始數(shù)據(jù)通過人工智能的數(shù)據(jù)分析得以加工和解讀，為教師提供了更全面、細(xì)致的學(xué)生運(yùn)動(dòng)能力情況。同時(shí)，這一技術(shù)應(yīng)用也為學(xué)生帶來了更積極主動(dòng)地參與體驗(yàn)。通過觀察自己的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，學(xué)生們更容易理解自己的優(yōu)勢(shì)和不足，激發(fā)了他們對(duì)體育鍛煉的興趣。這種可視化的反饋機(jī)制不僅促進(jìn)了學(xué)生對(duì)運(yùn)動(dòng)的自我認(rèn)知，也為他們建立積極的運(yùn)動(dòng)態(tài)度奠定了基礎(chǔ)。

小學(xué)時(shí)期是兒童身體和心理發(fā)展的重要階段，因此小學(xué)體育課程在關(guān)注學(xué)生的運(yùn)動(dòng)能力的同時(shí)，更加注重對(duì)他們的整體成長(zhǎng)情況的關(guān)注。結(jié)合人工智能和智能設(shè)備，體育課堂可以智能化，為學(xué)生提供更全面的健康與成長(zhǎng)的管理。對(duì)于健康管理，智能設(shè)備可以采集學(xué)生們?cè)谡n堂和日常生活中的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，包括運(yùn)動(dòng)量、飲食習(xí)慣等，人工智能基于運(yùn)動(dòng)和生活習(xí)慣數(shù)據(jù)的分析，建立學(xué)生的個(gè)性化健康檔案，包括適宜的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、合理的休息時(shí)間和營(yíng)養(yǎng)飲食建議。這樣的個(gè)性化指導(dǎo)有助于培養(yǎng)學(xué)生的健康習(xí)慣，從小建立正確的生活方式。此外，智能設(shè)備還能提供實(shí)時(shí)的運(yùn)動(dòng)反饋，保證所有學(xué)生都可以受到良好的健康在線監(jiān)測(cè)與預(yù)警，這一監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不僅僅局限于運(yùn)動(dòng)課堂，還延伸至日常生活。通過建立基準(zhǔn)值和預(yù)警機(jī)制，系統(tǒng)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生的異常健康狀況。例如：當(dāng)某位學(xué)生在課堂上的心率異常升高或降低，系統(tǒng)將立即發(fā)送警報(bào)通知相關(guān)教育者和家長(zhǎng)。這種預(yù)警機(jī)制有助于及早發(fā)現(xiàn)潛在的健康問題，使學(xué)校和家庭能夠更加迅速、有效地采取相應(yīng)措施。

在小學(xué)生成長(zhǎng)的在線監(jiān)測(cè)與預(yù)警方面，人工智能也發(fā)揮著關(guān)鍵作用，主要包括了身體和心理兩個(gè)主要部分。一方面是身體數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，通過智能設(shè)備采集的身體數(shù)據(jù)，分析學(xué)生的成長(zhǎng)發(fā)育情況，如果出現(xiàn)問題可以及時(shí)獲得干預(yù)治療，避免更大問題的產(chǎn)生。另一方面是學(xué)生的心理監(jiān)測(cè)，人工智能技術(shù)能夠通過語(yǔ)音分析和面部表情識(shí)別等技術(shù)，監(jiān)測(cè)學(xué)生在學(xué)校的情感狀態(tài)和社交互動(dòng)。通過對(duì)言行舉止的分析，系統(tǒng)能夠感知學(xué)生是否存在心理壓力或情感問題，并進(jìn)行預(yù)警，及時(shí)引導(dǎo)教育資源進(jìn)行關(guān)懷。利用人工智能監(jiān)控系統(tǒng)，學(xué)?？梢詫?shí)時(shí)監(jiān)測(cè)學(xué)生的行為，發(fā)現(xiàn)異常行為，以及校園安全問題。系統(tǒng)能夠自動(dòng)發(fā)出警報(bào)，及時(shí)采取措施保障學(xué)生的安全。

三、人工智能優(yōu)化分配教師關(guān)注

小學(xué)體育課程中，人工智能的介入為教育帶來了翻天覆地的變革，特別是在優(yōu)化分配教師關(guān)注方面。通過深度學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)分析，系統(tǒng)不僅僅關(guān)注學(xué)生的體育項(xiàng)目表現(xiàn)，更精準(zhǔn)地根據(jù)體育能力、身體狀況以及個(gè)人興趣進(jìn)行不同體育課程內(nèi)容的分類教學(xué)。基于學(xué)生的體育能力水平，人工智能系統(tǒng)可以智能劃分學(xué)生群體，使得體育課程的難度和強(qiáng)度更具個(gè)性化。那些在運(yùn)動(dòng)方面表現(xiàn)出色的學(xué)生可以接受更具挑戰(zhàn)性和專業(yè)性的體育課程，幫助他們進(jìn)一步提高技能水平。而對(duì)于運(yùn)動(dòng)能力較弱的學(xué)生，則可以提供更加溫和注重基礎(chǔ)的體育內(nèi)容，以保證每位學(xué)生都能在體育課中找到適合自己的發(fā)展路徑。同時(shí)，考慮到學(xué)生的身體狀況，人工智能系統(tǒng)能夠個(gè)性化地設(shè)計(jì)體育鍛煉計(jì)劃，避免對(duì)身體有特殊需求的學(xué)生過度的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷。這種分類教學(xué)能夠更好地保障學(xué)生的身體健康，確保體育鍛煉既具有效果又不會(huì)對(duì)學(xué)生造成傷害。

基于學(xué)生多項(xiàng)特征智能劃分學(xué)生群體，更大的好處在于可以將教師注意的利用率達(dá)到最大。學(xué)生個(gè)體之間存在巨大差異，這意味著小學(xué)生們需要個(gè)性化的教育引導(dǎo)，然而目前中國(guó)小學(xué)的師生比例除了部分市區(qū)學(xué)校和私立學(xué)校以外均較低，這意味著教師的關(guān)注能力是有限的，無(wú)法做到呈現(xiàn)給每個(gè)學(xué)生最佳狀態(tài)的體育課堂，因此便需要人工智能對(duì)教師關(guān)注能力進(jìn)行優(yōu)化，分組后對(duì)相同組別的學(xué)生教師進(jìn)行共同教學(xué)，盡可能地降低因材施教的離散程度

四、人工智能提高體育教育趣味性，促進(jìn)體育意識(shí)的形成

傳統(tǒng)體育課程中主要包括跑步跳遠(yuǎn)等基礎(chǔ)項(xiàng)目和足球籃球等團(tuán)隊(duì)對(duì)抗項(xiàng)目，對(duì)于大部分小學(xué)生來說，是適應(yīng)其天性的，自然也能提供足夠的吸引力，但是項(xiàng)目過于單一，同學(xué)之間體育能力過于熟悉，便會(huì)導(dǎo)致缺乏新意，趣味性逐漸減弱?？梢酝ㄟ^融合人工智能的創(chuàng)新手段來促進(jìn)學(xué)生體育意識(shí)的形成。借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的引入，創(chuàng)造虛擬體育比賽和鍛煉場(chǎng)景成為體育課程的一大亮點(diǎn)。通過虛擬環(huán)境，學(xué)生可以仿佛置身于真實(shí)的比賽場(chǎng)地中，與其他同學(xué)進(jìn)行虛擬競(jìng)技，增加了他們的競(jìng)技體驗(yàn)。這種創(chuàng)新手段不僅擴(kuò)展了體育課的教學(xué)內(nèi)容，更在娛樂性中提升了學(xué)生對(duì)體育的興趣。學(xué)生在虛擬環(huán)境中能夠更加自由地探索運(yùn)動(dòng)的樂趣，同時(shí)與同學(xué)互動(dòng)，培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)合作的精神。

同時(shí)，引入游戲化元素成為人工智能在體育教育中的另一創(chuàng)新舉措。通過人工智能開發(fā)互動(dòng)性強(qiáng)、有趣的體育游戲，為體育課程注入更多活力。這些游戲既可以在課堂中進(jìn)行，也可以成為學(xué)生在課后自主學(xué)習(xí)的方式。這種游戲化的教學(xué)手段激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使體育不再是枯燥的鍛煉，而是充滿趣味和挑戰(zhàn)的活動(dòng)。通過游戲，學(xué)生能夠在競(jìng)技中體驗(yàn)成功和失敗，激發(fā)了他們對(duì)體育鍛煉的積極性，提高了參與度。

所以人工智能通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和游戲化元素的引入，為體育教育注入了更多的創(chuàng)意和趣味性。這種創(chuàng)新手段不僅使體育課程更加生動(dòng)有趣，也有助于促進(jìn)學(xué)生對(duì)體育的認(rèn)知和興趣的形成。人工智能在體育教育中的創(chuàng)新應(yīng)用，為培養(yǎng)學(xué)生的體育意識(shí)和積極參與體育活動(dòng)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。這樣的教學(xué)手段不僅是知識(shí)的傳遞，更是對(duì)學(xué)生全面發(fā)展的積極引導(dǎo)。

五、結(jié)語(yǔ)

小學(xué)體育課程中引入人工智能呈現(xiàn)出巨大的潛力，本文基于人工智能的大量數(shù)據(jù)快速處理能力、復(fù)雜模型自主學(xué)習(xí)能力和結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)三大特點(diǎn)，分析了對(duì)體育課程優(yōu)化的促進(jìn)作用，這種結(jié)合不僅為教師提供了更深入的教學(xué)工具，也為學(xué)生創(chuàng)造了更豐富、個(gè)性化的運(yùn)動(dòng)體驗(yàn)，為培養(yǎng)健康、積極向上的學(xué)生奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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