“AI+體育”：基于人工智能的小學(xué)體育家庭作業(yè)模式實(shí)踐研究

劉承明

摘? 要：紙質(zhì)作業(yè)單、家校群視頻“打卡”等傳統(tǒng)體育家庭作業(yè)形式存在鍛煉數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)工作量大等諸多問題。本研究利用智能體育運(yùn)動平臺“天天跳繩”App，從“AI+體育”視角，擬通過文獻(xiàn)研究法、行動研究法、數(shù)理統(tǒng)計(jì)法等探究基于人工智能下的體育家庭作業(yè)模式的實(shí)際成效，以期為“雙減”背景下小學(xué)體育家庭作業(yè)的實(shí)施開展提供啟發(fā)與借鑒意義。

關(guān)鍵詞：小學(xué)生;“雙減”;體育家庭作業(yè);人工智能

中圖分類號：G623.8? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ?文章編號：1005-2410（2022）03-0059-03

2020年10月，中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于全面加強(qiáng)和改進(jìn)新時(shí)代學(xué)校體育工作的意見》指出：合理安排校外體育活動時(shí)間，著力保障學(xué)生每天校內(nèi)、校外各一個(gè)小時(shí)體育活動時(shí)間，促進(jìn)學(xué)生養(yǎng)成終身鍛煉習(xí)慣。

家庭體育作業(yè)是彌補(bǔ)校內(nèi)體育課堂教學(xué)缺失、加強(qiáng)家校溝通、構(gòu)建學(xué)生健康生活方式的有效途徑，是學(xué)校體育的“第二課堂”“第二戰(zhàn)場”。“雙減”政策大背景下，小學(xué)生有更充足的課余時(shí)間進(jìn)行體育鍛煉，如何推進(jìn)家庭體育作業(yè)的有效實(shí)施成為當(dāng)前所有體育教師的重要課題。2021年9月起筆者開始運(yùn)用“天天跳繩”App代替以往的“家校面對面”，較好地解決了傳統(tǒng)體育作業(yè)模式下的各種痛點(diǎn)、難點(diǎn)。

“AI+體育”，即人工智能與體育融合所架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)平臺，是指通過計(jì)算機(jī)視覺進(jìn)行捕捉、跟蹤、測量，利用AI、AR技術(shù)在運(yùn)動過程中實(shí)現(xiàn)對動作的自動識別，并對鍛煉數(shù)據(jù)進(jìn)行整合、分析、評價(jià)。本文所采用的“天天跳繩”App為智能綜合體育運(yùn)動平臺（圖1），其功能不限于跳繩運(yùn)動。

“天天跳繩”App（以下簡稱“App”）內(nèi)部包含體育作業(yè)庫及示范視頻，作業(yè)庫涵蓋綜合體能、趣運(yùn)動、合舞團(tuán)等九大內(nèi)容模塊，本研究結(jié)合此App對家庭體育作業(yè)實(shí)施三輪行動研究，共計(jì)6周，行動研究結(jié)束后對學(xué)生體質(zhì)以及運(yùn)動技能成績進(jìn)行分析，利用Excel軟件將行動研究前后的實(shí)驗(yàn)和對照組數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和整理，并用 Spss22.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)，對符合正態(tài)分布的連續(xù)性變量數(shù)據(jù)組間差異對比采用獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)進(jìn)行分析，檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)前后數(shù)據(jù)是否存在顯著性差異，以驗(yàn)證本平臺作業(yè)模式對提升學(xué)生身體素質(zhì)及運(yùn)動技能的實(shí)際效果。

一、“AI+體育”網(wǎng)絡(luò)平臺小學(xué)體育家庭作業(yè)模式的實(shí)施程序

（一）行動研究過程

1.準(zhǔn)備階段

2021年9月15日，筆者將自己所任教的五年級6個(gè)班隨機(jī)分成實(shí)驗(yàn)組、對照組，其中2、4、6班共114人作為實(shí)驗(yàn)組（男54人，女60人），1、3、5班共114人作為對照組（男56人，女58人）。為保證行動研究前后測試的一致性，本行動研究前后測試均由相同測試人員使用相同工具進(jìn)行測試。

9月15日-18日為試行階段，App助教為筆者開通教師端管理賬號，同時(shí)聯(lián)合班主任組織家長下載App，通過平臺每日布置5～6組動作，以確保師生、家長初步掌握App使用方法。

2.實(shí)施階段

在行動研究計(jì)劃實(shí)施前，筆者就作業(yè)內(nèi)容的設(shè)置與區(qū)內(nèi)體育名師進(jìn)行反復(fù)溝通研討，結(jié)合水平三學(xué)生身心發(fā)展特征、體能發(fā)展敏感期、體測要求和校本體育特色，從作業(yè)庫中精選12項(xiàng)體能動作、2組球類技能、4款體感游戲、3組韻律操，涵蓋上下肢及核心力量、運(yùn)動技能、親子游戲，按照準(zhǔn)備部分、基本部分、放松部分三段式體育活動順序，設(shè)計(jì)三輪作業(yè)方案。行動共計(jì)6周，每周一至周五布置5天作業(yè)，每天布置5～6組動作，練習(xí)時(shí)長15～20分鐘。作業(yè)實(shí)施過程中，聯(lián)合班主任共同監(jiān)督，每日在班級釘釘群反饋?zhàn)鳂I(yè)情況。

（二）實(shí)施操作流程

通過對學(xué)校的實(shí)際教學(xué)及家校互動模式進(jìn)行整合加工，筆者將作業(yè)實(shí)施程序分為建立溝通機(jī)制、教師推送作業(yè)、家長接收信息、學(xué)生進(jìn)行鍛煉、家長輔助錄制進(jìn)行親子練習(xí)、教師監(jiān)督統(tǒng)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)平臺AI評價(jià)作業(yè)和學(xué)生、家長及教師評價(jià)八道流程，并結(jié)合本作業(yè)模式特點(diǎn)進(jìn)行分析（圖2）。

1.建立溝通機(jī)制

通過釘釘群建立溝通機(jī)制，教師發(fā)布作業(yè)后可通過釘釘群或App內(nèi)發(fā)布提醒，提示家長登錄App查收作業(yè)。筆者一般選擇早上8點(diǎn)左右發(fā)布提醒，確保大部分家長能夠接收到。家長接收消息后，與孩子協(xié)商并選擇合適時(shí)間完成作業(yè)。AI平臺通過建立教師、家長、學(xué)生、平臺“四位一體”的溝通反饋機(jī)制，提升作業(yè)實(shí)施效率。

2.教師推送作業(yè)

教師作為主導(dǎo)，首先明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，選擇資源庫中符合目標(biāo)要求的作業(yè)動作，并根據(jù)學(xué)生實(shí)際情況以及動作難度選擇適宜的活動次數(shù)，教師可布置給不同性別及班級的學(xué)生，學(xué)生點(diǎn)開作業(yè)之后就能清楚地知曉練習(xí)方法、目標(biāo)、時(shí)間、難度及作業(yè)截止時(shí)間等信息。

3.家長接收作業(yè)信息

家長查收作業(yè)信息并告知孩子，如遇特殊情況可在App發(fā)起請假，并向教師說明原因，教師做好記錄。

4.學(xué)生觀看學(xué)習(xí)并進(jìn)行鍛煉

學(xué)生登錄App，查看作業(yè)內(nèi)容，并觀看教學(xué)視頻，根據(jù)作業(yè)任務(wù)完成鍛煉。AI大數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)學(xué)生“打卡”次數(shù)、練習(xí)時(shí)長、動作質(zhì)量、生成歷史鍛煉視頻及鍛煉曲線，為學(xué)生建立個(gè)性化的體育作業(yè)檔案和成就系統(tǒng)，頒布鍛煉勛章，激勵(lì)學(xué)生“打卡”，讓學(xué)生收獲運(yùn)動的成就感。

5.家長輔助錄制、親子練習(xí)

借助AI平臺，家長不僅可以輔助錄制、監(jiān)督指導(dǎo)，更能通過雙人游戲參與家庭體育作業(yè)，進(jìn)行親子鍛煉，促進(jìn)親子溝通，進(jìn)一步提升學(xué)生參與體育家庭作業(yè)的積極性。

6.體育教師、班主任聯(lián)合監(jiān)督統(tǒng)計(jì)

教師通過后臺實(shí)時(shí)批閱學(xué)生作業(yè)情況，對未完成的學(xué)生再次發(fā)送作業(yè)提示。教師導(dǎo)出作業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以對學(xué)生課余鍛煉做出綜合評價(jià)，同時(shí)聯(lián)合班主任監(jiān)督“打卡”，安排各班體委進(jìn)行每日打卡統(tǒng)計(jì)，從制度上保證體育作業(yè)落地開展。

7.平臺AI評價(jià)

App運(yùn)用AI技術(shù)以“D、C、B、A、S”五種等級“優(yōu)秀程度依次遞增”對作業(yè)動作質(zhì)量進(jìn)行評定，運(yùn)動中AI能根據(jù)學(xué)生完成情況即刻給出指導(dǎo)以及鼓勵(lì)，實(shí)時(shí)提醒學(xué)生完成進(jìn)度，做到形成性與終結(jié)性評價(jià)相結(jié)合。教師可實(shí)時(shí)分享優(yōu)秀作業(yè)，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行自評、同學(xué)互評、家長點(diǎn)評。

8.學(xué)生、家長和教師評價(jià)

學(xué)生通過App查看作業(yè)評分，也可對比標(biāo)準(zhǔn)視頻進(jìn)行自我反思，查閱互評同伴作業(yè)。家長就學(xué)生練習(xí)態(tài)度、參與積極性及作業(yè)質(zhì)量變化以及軟件使用過程中遇到的問題及時(shí)與教師交流，以便更好地輔助作業(yè)。教師可在平臺實(shí)時(shí)了解作業(yè)完成情況，并查閱視頻進(jìn)行批改，聯(lián)合班主任就作業(yè)表現(xiàn)、進(jìn)步程度作及時(shí)反饋，優(yōu)秀作業(yè)可在體育課上進(jìn)行現(xiàn)場展示，激勵(lì)學(xué)生互相學(xué)習(xí)，共同進(jìn)步，以更好地開展下次體育家庭作業(yè)。體育教師要及時(shí)了解家長和學(xué)生對作業(yè)內(nèi)容形式和練習(xí)強(qiáng)度等方面的想法和建議，從而改進(jìn)教學(xué)策略。

二、基于“AI+體育”網(wǎng)絡(luò)平臺下的小學(xué)體育家庭作業(yè)模式實(shí)施效果

（一）線上體育家庭作業(yè)完成率

為更好地了解分析體育家庭作業(yè)的實(shí)際完成率，筆者導(dǎo)出行動研究期間共計(jì)6周的鍛煉數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。實(shí)驗(yàn)組三個(gè)班級114人作業(yè)布置共計(jì)13796次，平均完成率為78.36%，周平均作業(yè)完成率為79.32%，完成率的穩(wěn)步提升主要得益于“AI+體育”平臺、體育教師、班主任及家長“四位一體”的監(jiān)督機(jī)制。

（二）線上體育家庭作業(yè)時(shí)長

筆者通過后臺數(shù)據(jù)了解學(xué)生每日及每周的作業(yè)人均練習(xí)時(shí)長，以分析學(xué)生在“AI+體育”平臺的使用情況。學(xué)生每日人均運(yùn)動時(shí)長1226～1286秒（20～21分鐘），每周人均運(yùn)動時(shí)長基本維持在6258～6318秒（101～104分鐘），人均運(yùn)動時(shí)長基本與行動方案吻合。

（三）線上體育家庭作業(yè)優(yōu)秀率變化情況

為進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)組3個(gè)班級6周的作業(yè)質(zhì)量變化，了解線上體育作業(yè)模式的實(shí)效性，本研究調(diào)取了第一周及第六周作業(yè)評分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果顯示評分人數(shù)明顯提升，未完成人數(shù)明顯減少，說明學(xué)生作業(yè)動作質(zhì)量不斷提升。

（四）學(xué)生身體素質(zhì)對比分析

通過對行動研究前后對照組體質(zhì)以及技能測試成績配對樣本T檢驗(yàn)，結(jié)果顯示：行動研究后對照組1分鐘跳繩、1分鐘仰臥起坐、坐位體前屈、50米×8往返跑以及足球繞桿、排球墊球兩項(xiàng)運(yùn)動技能這7項(xiàng)成績較行動研究前均不具有顯著性差異（p>0.05），結(jié)果表明常規(guī)活動對對照組7項(xiàng)素質(zhì)發(fā)展不具有顯著提升效果（表1）。

通過對行動研究前后實(shí)驗(yàn)組及行動研究后實(shí)驗(yàn)組與對照組的體質(zhì)及技能測試成績進(jìn)行配對樣本T檢驗(yàn)，從表2、表3中可以看出：行動研究后實(shí)驗(yàn)組1分鐘跳繩、1分鐘仰臥起坐、坐位體前屈、50米×8往返跑以及足球繞桿、排球墊球兩項(xiàng)運(yùn)動技能這7項(xiàng)成績較行動研究前均具有顯著性差異（p<0.05），且實(shí)驗(yàn)組行動研究后成績均優(yōu)于研究前成績，說明基于“AI+體育”網(wǎng)絡(luò)平臺的體育作業(yè)模式對小學(xué)生的5項(xiàng)體測數(shù)據(jù)及2項(xiàng)運(yùn)動技能發(fā)展有顯著促進(jìn)作用。

本實(shí)踐研究將促進(jìn)身體素質(zhì)全面提升設(shè)為發(fā)展目標(biāo)。通過實(shí)踐與技術(shù)分析，跳繩、靈敏跨欄、跳跳袋鼠、障礙跳能有效提升學(xué)生靈敏及身體協(xié)調(diào)能力;仰臥起坐、仰臥舉腿、燕式平衡、蹲跳、高抬腿擊掌、奔跑小英雄能有效提升核心、下肢及耐力素質(zhì);側(cè)弓步和坐位體前屈能有效提升學(xué)生柔韌素質(zhì);波比跳可以提升綜合體能;足球和排球練習(xí)能較好地鞏固體育課上所學(xué)，增強(qiáng)球性;體感游戲和韻律操能起到較好的熱身及放松效果。本文體育作業(yè)方案符合小學(xué)生身心發(fā)展的特征激發(fā)學(xué)生鍛煉興趣，以上因素合力促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)組學(xué)生體質(zhì)及運(yùn)動技能水平，也使本作業(yè)模式能最大限度地實(shí)施開展。

三、小結(jié)

1.基于“AI+體育”網(wǎng)絡(luò)平臺下的小學(xué)生體育家庭作業(yè)模式具有數(shù)字化、便捷性、交互性三大特點(diǎn)，遵循易用性、針對性、全面性、科學(xué)性、交互性五大構(gòu)建原則。AI平臺涵蓋綜合體能、體感游戲、親子游戲等豐富形式提升學(xué)生綜合素質(zhì)和鍛煉興趣，作業(yè)中能有AI實(shí)時(shí)健身指導(dǎo)，提升了鍛煉科學(xué)性，運(yùn)用AI、AR技術(shù)解決了家庭場地小、體育設(shè)施缺乏等問題。

2.從作業(yè)完成率、練習(xí)時(shí)長、優(yōu)秀率及學(xué)生身體素質(zhì)比對四個(gè)方面分析本作業(yè)模式的實(shí)際效果，得出結(jié)論，本模式實(shí)現(xiàn)了學(xué)生家庭體育鍛煉次數(shù)從無到有的過程，增加了學(xué)生每日鍛煉時(shí)間，學(xué)生動作質(zhì)量提升較明顯，提升了小學(xué)生的身體素質(zhì)和運(yùn)動技能水平。

3.本模式在實(shí)施過程中存在的問題有：少數(shù)學(xué)生為提升鍛煉評分鉆AI系統(tǒng)的“空子”、個(gè)別復(fù)雜動作及親子練習(xí)的完成質(zhì)量和效果需進(jìn)一步提升。教師需加強(qiáng)對作業(yè)完成情況檢查，增強(qiáng)家長作業(yè)監(jiān)督管理力度，完善學(xué)校體育作業(yè)獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制，適當(dāng)調(diào)整練習(xí)組合和運(yùn)動負(fù)荷。AI系統(tǒng)部分功能亟待完善，教師需加強(qiáng)與平臺的反饋繼續(xù)完善平臺功能。