高校體育專業大學生計算思維能力培養研究

趙新輝 謝利威 張建豐 劉家歡 尚香轉

關鍵詞：體育專業;大學生;計算思維能力培養

進入“互聯網+”時代以來，新技術廣泛應用在體育領域，如智慧教學、體育大數據、仿真訓練等，對體育教學和訓練的發展與變革產生了深遠影響。體育院校以培養體育領域高素質創新人才為重要目標，需要運用計算機和互聯網互相協作的方法來創造性地解決體育面臨的各種問題。計算數據作為電子計算機和互聯網及其他信息處理的新型思維方式，是實現高效執行人類基本結構和表述問題的思維對象，提升了計算機科學和數字工程專業研究人員的學習欲望，雖跨越多學科，屬于創新領域，但必將會成為這個時代另一種最基本的思維方式[1]。當前，體育教學和訓練、運動康復領域技術變革的加速，以及計算思維對體育教育產生的巨大影響，迫切需要體育專業機算教育具有包容性、可獲得性、可實現性和趣味性創新流程，以服務體育教學或訓練，重塑新時代體育活動的新面貌。

一、高校體育專業大學生計算思維能力培養的必要性

（一） 體育領域創新的需要

現如今，計算機科學以其快速便捷的特點被用于社會各個領域，為各個專業提供獨特的思維模式和有效解決問題的方式。計算認知思維的持續培養可將陳舊的思維與工作方式賦予新動能，合力推動我國信息科學技術的長遠發展[2]。信息技術的更新迭代推動著信息時代的到來，對大學生而言，綜合素質尤其是過硬的信息素養是培養學生思考模式和創新思維的必要前提。

經過幾十年的變遷，智能體育探索階段正快速向新技術背景下的全面改革階段邁進。人工智能、虛擬現實、云計算、物聯網等技術與體育深度融合，依托全民健身運動大數據、體育智能穿戴設備、運動人體科學和運動訓練學研究成果，構建體育大數據。大學計算機教育使大學生以知識學習為基礎，以能力發展為核心，并與大學生所學專業相結合、與社會需求相結合，從而針對大學生的思維方式、實踐能力、創新精神進行全面培養，進一步挖掘運動中人類智能活動規律，構建智能化系統，同時，用高科技手段提高運動員競技能力，促進大眾科學健身。

（二） 體育教育發展的需要

2002年，教育部為了向重點學科提供培養目標，頒布了《信息素養教育規范》，指出現階段大學生素質教育尚未形成完備體系，需要將“信息素養教育”上升為大學生素質教育的重要組成部分。但信息素養教育內容具有較強針對性，教育主體和學生之間交流溝通過淺，知識獲取渠道單一，信息收集與處理分析缺乏系統指導。因此，面對海量數據，如何正確使用信息工具并對信息資源進行分類歸納，對大學生信息資源有效整合與數據的創造性開發利用具有重要意義。

體育教育的發展趨向交叉和創新實踐，特別是在智能體育、體育大數據、互聯網、計算機技術等方面，符合數字化時代復合型體育人才的培養要求，“信息化+體育教學”將成為未來體育教學的主流，也將為體育學科建設增磚添瓦。

（三） 體育學習方式改革的需要

在5G時代背景下，基于“互聯網+”技術的新型信息即時交互的傳播方式被廣泛應用，為適應新技術影響下信息多元化的數據采集與分析，不同專業公共必修課與選修課做出改革，以培養與提升學生信息素養能力[3]。此外，不同專業課程、信息素養內容的教學進行改革，使學生能夠通過網站信息平臺與網絡客戶端等途徑，接收與反饋學習進度與課程內容掌握情況，促進教師與學生之間的互動交流，推動信息素養教學體系的完善[4]。

二、高校體育專業大學生計算思維能力培養存在的問題

（一） 新技術教學應用不足

新技術引入到體育教學是體育教育的新趨勢，然而，當下教學形式、教學手段和教學內容還固守陳舊。體育院校計算機課程大綱主要以計算機基礎課程為主，教學方式多以理論為主，輔以上機操作，學生僅掌握了計算機基礎知識，無法解決體育大數據分析等實際問題。教學內容依舊遵循傳統模式，未普及各種常用軟件的使用，缺乏創新思維，未充分運用計算思維對教學內容進行知識梳理和邏輯構造。

另外，作為高校教育者，計算思維能力水平直接影響計算思維教育質量。當前對高校計算機教師計算思維的發展與評價研究較[5]。高校計算機教育者與學生交流較少，教學方式較為死板，課堂上討論互動少，計算機課程設計與體育實際問題結合的少，重過程而輕結果。這樣的課堂不利于培養體育專業學生的計算思維和專業實踐操作能力。

（二） 可利用體育數字資源相對缺乏

隨著互聯網信息技術的不斷發展，人類迎來了以大數據、云計算、物聯網等技術為標志的信息化發展史上的第三次革命浪潮。新時代的到來使得體育領域處理信息的方式由建立數據庫、構建信息系統，向物聯網感知、搭建“云平臺”轉型升級，信息感知及平臺搭建勢必會產生大量體育相關數據，數據的采集、儲存、處理、傳輸、應用等方式方法在大數據時代也有了新要求。然而，這些數字資源呈現出無序、無組織、無價值的特征。信息時代下，體育信息開發和利用的水平還相對滯后，體育教育、體育科技的發展進步、全民健身運動的開展等都需要提供快速準確的數據信息，我國體育信息資源共建共享的情況不容樂觀。各體育行政主管部門掌握著競技體育信息資源，各體育院校各自管理著體育教育信息資源，總體上看，他們之間數據資源沒有共享，使體育相關單位成為一個個“信息孤島”，客觀上也造成了體育數據分布廣泛而不平衡、內容海量而良莠不齊的現狀。

（三） 科技引導和創新意識欠缺

體育領域有屬于自身學科特點的計算思維，大學計算機教育培養的計算思維也不再僅是計算機科學，而是幫助學生了解自身專業領域的計算化趨勢，關注本領域的計算模型和算法，最終利用計算思維解決專業問題[6]。當前，體育院校大學生對信息獲取、檢索與使用較為困難。缺乏多種信息資料獲取與信息工具使用的指導，阻礙了大學生信息資源的整合與信息創新能力的施展。現階段，雖然部分體育類院校陸續開設體育信息檢索收集與操作使用的基礎課程，但由于大多數學生缺乏創新性思維與原始信息的加工能力，改革課程開展受阻。此外，信息資源整合與實踐操作機會的匱乏也使得學生課程學習內容滯后，思維模式受限，信息素養提升緩慢。

三、高校體育專業大學生計算思維能力培養策略

（一） 重視體育數據庫共享共建，實現多元化操作路徑

體育信息資源共建共享是未來發展的趨勢，建立以數據驅動的智能信息處理和數據挖掘技術的教學模式，能夠為體育教學挖掘更多潛在價值，讓教學過程變得更加科學合理[7]。

在教學過程中，計算機教師應注重數據資料的整理和搜集，不斷迭代教學資源以適應不同學生的需求。通過學生的密切參與，教師可以引導學生關注每次訓練產生的海量數據，這些數據可作為體育課教學內容調整、教學手段變化的指導;同時，讓體育專業學生關注和挖掘體育數據庫的價值，能利用所學的計算機知識解決應用場景中的實際問題。體育信息庫建設應立足共建、共享，以利于解決體育發展問題構建模型或方案，其操作性、前沿性均可培養學生創新精神[8]。另外，通過學生們對此類數據庫的感興趣程度判斷課程教學效果，以數據庫來引領課程教學目標的設定，形成既明確又具有強挑戰性和應用性的目標，也利于學生計算思維、計算能力的提高。從數量的規律來判斷體育發展遇到的瓶頸或障礙，使模型更加抽象化。通過計算機算法培養學生解決專業問題的能力和創新創業的核心能力。

（二） 改革課程、增加實操課程安排，實現計算思維與體育有機結合

計算機在體育領域前沿以及新技術的應用，都在不斷改變社會對人才的需求，從而推動計算機教育的改革發展，以適應不同階段的人才培養目標。體育院校計算機教師應加強體育專業方面的知識以及項目實踐研究，營造體育專業大學生計算思維解決實際問題的氛圍，注重知識和案例結合的細節，解決計算機與專業有機融合的問題[9]。高校課程體系設置可以以數據為中心，以培養學生計算思維為主，并加入新興的主流編程語言等內容，來應對新技術的需求，同時，以前沿技術內容為主導，且能夠及時將最新的思想、方法和工具加入到課程中，以提升學生的大數據與智能化實踐能力。此外，整個課程體系要以數據為主線，數據的采集、分析及使用等整個內容貫穿課程始終。

根據數據庫挖掘和利用的目標，采用任務驅動式教學模式，使學生在完成特定任務的過程中獲取知識，培養技能。體育院校應用型人才作為培養目標，采用任務驅動教學法，能夠最大程度地為學生提供培養創新思維的機會。教師應在課前把體育相關資料上傳至學習平臺，并提出需要解決的問題。上課時，教師講解計算運行及設計的原理知識，包括局域網的概念、組網方式、組網設備、IP地址配置等，并解決如何用模擬軟件完成局域網與終端硬件的連通問題，另外，教師還應提出對終端數據的處理和協調運用方法。因此，開展計算機教學，應注意任務設計需有明確目標，發掘體育學科計算求解的模型、算法和操作，將計算思維培養與學科性質有機結合。

（三） 挖掘新技術教學手段，實現教學數據可視化

當前，體育智能裝備發展迅猛，體育專業大學生對智能手環、智能運動鞋、智能眼鏡、智能衣服等可穿戴智能設備產生了濃厚興趣。人們通過智能手機可以很容易獲取自身的運動數據，還可以監測配速、熱量、步頻、心率等指標，及時調整訓練強度或訓練項目。隨著這些新技術的運用，未來體育人才需具備體育大數據的分析和運用能力，為體育人才的培養提出新挑戰[10]。因此，計算思維的培養應加強“無線傳感”+“運動器械”、技術動作分析與戰術建模、計算機仿真技術、AR“視頻助理”技術輔助裁判和智能裁判技術等等新技術的引導，使學生通過新技術來感知訓練，提高教學效果。以體育教學或者訓練大數據為出發點，通過智能篩選和匹配等手段，自動分析教學或訓練效果，可視化呈現學生的個性和共性特征，并實現學生個體的體育運動畫像，實現課堂教學的可操作性，提高學生學習計算機與學習體育的興趣。

結語

在新技術背景下，特別是人工智能和大數據等新技術的廣泛研究與應用，為計算思維增添了新內容。體育院校作為專業人才培養的搖籃，應立足于新信息技術、新教學手段、新教學思路，突出數據引領教學，根據體育領域的特點，有意識地融合自然科學、社會科學等眾多領域的研究成果，開展跨學科的計算思維培養模式。在高校體育教育中，發掘體育領域的學科計算求解模型、算法和操作，將計算思維能力培養與學科性質有機結合，既可以豐富計算機研究外延，也可以加速新技術在體育領域的滲透，豐富教學內容，提高教學效果，增強計算思維素養。