科技賦能：讓體育課堂“智慧”運轉(zhuǎn)

姜月帥 何曉雅

摘? 要：采用文獻資料法和邏輯分析法，對我國中小學(xué)體育課主要問題進行深入剖析，提出“科技賦能+體育教學(xué)”解決路徑，論述“智慧”體育課堂運轉(zhuǎn)場景。以科技賦能體育教學(xué)為邏輯起點，提出4條應(yīng)對策略：動作練習(xí)智能化，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣;體育教學(xué)效能化，提升教師教學(xué)效率;“智造”安全課堂環(huán)境，降低學(xué)生受傷概率;評價標準個性化，促進學(xué)生全面發(fā)展。“智慧”體育課堂運轉(zhuǎn)場景可通過信息化應(yīng)用系統(tǒng)、情景化集成系統(tǒng)與智能化操控系統(tǒng)協(xié)調(diào)運作。

關(guān)鍵詞：科技賦能;體育課堂;體育教學(xué)

中圖分類號：G633.96? ? ?文獻標識碼：A? ? ?文章編號：1005-2410（2022）04-0046-02

增強青少年體質(zhì)、促進青少年健康成長，是關(guān)系國家和民族未來的大事。《2014年中國學(xué)生體質(zhì)與健康調(diào)研報告》顯示學(xué)生體質(zhì)下降形勢依然嚴峻，提升學(xué)生體質(zhì)健康水平刻不容緩。由于青少年兒童多數(shù)時間在學(xué)校度過，學(xué)校體育成為了提升青少年兒童體質(zhì)健康的重要途徑。隨著科技的發(fā)展，“互聯(lián)網(wǎng)+”與“人工智能+”等技術(shù)的不斷涌現(xiàn)為傳統(tǒng)體育課堂“各類難題”提供了新的解決方案。科技賦能體育教學(xué)是以科技之器馭教學(xué)之利，將體育課堂打造成集智能化、情景化、信息化于一體的“智慧”體育課堂。本文通過辨析傳統(tǒng)體育課堂中存在的基本問題，梳理科技助力體育課堂的基本路徑，探討“智慧”體育課堂運轉(zhuǎn)場景，希冀為提升體育課堂質(zhì)量和促進青少年兒童體質(zhì)健康提供理論指導(dǎo)。

一、科技賦能體育課堂的路徑探討

（一）動作練習(xí)智能化，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

在教師的指導(dǎo)與監(jiān)督下，學(xué)生可利用VR（虛擬現(xiàn)實）技術(shù)學(xué)習(xí)運動技能。該技術(shù)能夠?qū)Ⅲw育項目可視化，營造不同運動環(huán)境，創(chuàng)造良好的運動氛圍，學(xué)生可以根據(jù)自身技能掌握程度調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)進度，利于提高學(xué)生練習(xí)動力。VR技術(shù)還能夠承載不同教師風(fēng)格的教學(xué)內(nèi)容，幫助學(xué)生實現(xiàn)個性化體育學(xué)習(xí)。學(xué)生可根據(jù)自身情況選擇不同教學(xué)方法進行動作學(xué)習(xí)，不僅能提高學(xué)生練習(xí)興趣，還利于提升學(xué)生練習(xí)效率。此外，智能可穿戴設(shè)備的使用也可以加深學(xué)生對運動的感性認知，改變學(xué)生對運動的單向理解。例如，體育教師可以將傳感設(shè)備（如心率腕帶）應(yīng)用到體育課堂中，讓學(xué)生了解自身運動狀態(tài)（如能量消耗、跑步速度等），利于滿足學(xué)生好奇心，專注于提高自己的運動成績。

（二）體育教學(xué)效能化，提升教師教學(xué)效率

針對課堂人數(shù)較多帶來的教學(xué)效率低下、學(xué)生學(xué)習(xí)速度慢等問題，AR（增強現(xiàn)實）技術(shù)是解決該問題的關(guān)鍵一環(huán)。AR技術(shù)能夠通過多媒體與三維建模形成虛擬現(xiàn)實圖像，智能展示體育教學(xué)內(nèi)容，幫助解決學(xué)生視覺受限、教師教學(xué)效率低等問題，利于提高學(xué)生的運動技能掌握速度。學(xué)生在使用AR設(shè)備學(xué)習(xí)的過程中，教師還可以針對練習(xí)問題進行動作指導(dǎo)，不僅可以增加教師指導(dǎo)時間，還能促進學(xué)生動作學(xué)習(xí)的精確化，進一步提升了教師的教學(xué)效率。

（三）“智造”安全課堂環(huán)境，降低學(xué)生受傷概率

面對技術(shù)動作不規(guī)范、準備活動不充分、課堂紀律渙散等問題。科技賦能體育課堂為這些問題帶來了解決方案。大數(shù)據(jù)分析能夠捕捉學(xué)生動作練習(xí)軌跡，實時分析動作，讓每一個學(xué)生在每一節(jié)體育課中都能清楚地了解自己的運動狀態(tài)，及時調(diào)整自身動作，降低受傷概率[1]。同時，通過智能可穿戴設(shè)備可以對學(xué)生練習(xí)動作的規(guī)范性和有效性作出準確評價，并實時地記錄學(xué)生在運動中的疲勞程度，建立積極的雙向溝通，防止因過度疲勞導(dǎo)致運動損傷。對于準備活動不充分導(dǎo)致受傷率高這一問題，振動泡沫軸為其提出了解決方案。在準備活動中安排泡沫軸滾動練習(xí)不僅能夠有效提升身體柔韌性，還能夠彌補傳統(tǒng)拉伸練習(xí)降低運動能力這一現(xiàn)象。此外，大數(shù)據(jù)監(jiān)控還能有效提升教師組織管理能力，增強對學(xué)生課上行為的監(jiān)控力度，有效規(guī)范課堂紀律，減少學(xué)生嬉笑打鬧次數(shù)，減少意外事故的發(fā)生。

（四）評價標準個性化，促進學(xué)生全面發(fā)展

科技賦能體育教學(xué)能夠以學(xué)生自身運動水平為評價標準，對學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果作出符合其身心特征的個性評價，實現(xiàn)對學(xué)生的個性化指導(dǎo)。通過智能終端設(shè)備的使用（例如手環(huán)、腳環(huán)等），學(xué)生課上的運動成績、運動負荷和運動習(xí)慣等數(shù)據(jù)能夠被高效收集并傳送給學(xué)生和教師。一方面，學(xué)生能及時了解自身身體情況，對運動負荷及時作出調(diào)節(jié)。另一方面，教師可以通過運動數(shù)據(jù)為學(xué)生們提供更科學(xué)、更高效的個性化指導(dǎo)。基于此，智能終端設(shè)備不僅能以數(shù)據(jù)為基準對學(xué)生課上練習(xí)作出符合學(xué)生個體差異的定性評價，助力教師有針對性地制定課程內(nèi)容，還能調(diào)動學(xué)生的練習(xí)興趣，提升學(xué)生的運動動力，有利于貫徹“以人為本”的教育理念，強化體育課的激勵發(fā)展功能，促進學(xué)生個體的全面發(fā)展。

二、“智慧”體育課堂運轉(zhuǎn)場景

（一）信息化應(yīng)用系統(tǒng)

5G技術(shù)的飛躍對體育教學(xué)的完善和深化產(chǎn)生了積極的作用，其低延遲性和可靠性為突破資源獲取限制、提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量提供了必要條件。信息化應(yīng)用系統(tǒng)包括學(xué)習(xí)分析技術(shù)、自適應(yīng)技術(shù)以及大數(shù)據(jù)技術(shù)等，其應(yīng)用價值在5G助力下得到了質(zhì)的提升，為提升學(xué)生上課體驗、實現(xiàn)“智慧”體育課堂提供了充要條件。學(xué)習(xí)分析技術(shù)能夠?qū)W(xué)生的體育課練習(xí)結(jié)果作出客觀評價，并將分析報告發(fā)送給教師和學(xué)生，實現(xiàn)對學(xué)生的個性化指導(dǎo)[2]。該技術(shù)利用攝像機和計算機對體育課上的學(xué)生進行捕捉、跟蹤、測量，通過人工智能算法進行動作自動識別[3]，根據(jù)視頻數(shù)據(jù)進行分析，得出結(jié)果并提供改進策略，助力體育教師實現(xiàn)個性化教學(xué)，給予學(xué)生個性化運動指導(dǎo)。

每堂體育課都會產(chǎn)生大量的體育數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的記錄可以作為本次體育課的反饋和下次教學(xué)的導(dǎo)向。在體育教學(xué)過程中，體育教師往往忽略了數(shù)據(jù)的記錄與分析，只是憑借以往的教學(xué)經(jīng)驗安排教學(xué)任務(wù)，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，缺少了數(shù)據(jù)的收集和分析。大數(shù)據(jù)分析技術(shù)能夠通過智能篩選與匹配對體育教學(xué)大數(shù)據(jù)進行匯總并自動分析教學(xué)效果，可視化呈現(xiàn)共性特征，豐富個性化屬性標簽，實現(xiàn)個性化體育教學(xué)[4]。與此同時，大數(shù)據(jù)分析技術(shù)驅(qū)動下的智能信息處理和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)能夠為體育教學(xué)發(fā)現(xiàn)更多潛在價值，讓教學(xué)過程變得更加科學(xué)合理。體育課教學(xué)大數(shù)據(jù)經(jīng)智能處理及科學(xué)分析后可以提高學(xué)生的運動安全系數(shù)、評價體育教師的教學(xué)質(zhì)量、反饋教學(xué)目標的完成情況。通過分析心率、血壓等身體指標，能夠有效監(jiān)控學(xué)生課上運動狀態(tài)，預(yù)防意外風(fēng)險;通過分析教學(xué)評價指標，可為教學(xué)內(nèi)容整改和教學(xué)方法改革提供有力依據(jù);通過分析學(xué)生個體的課堂表現(xiàn)，可為學(xué)生個性化成績評定提供有效指標。

自適應(yīng)技術(shù)通過結(jié)合學(xué)習(xí)分析技術(shù)以及大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對學(xué)生基本運動能力進行分析，通過學(xué)生以往體育課堂學(xué)習(xí)進度和運動技能掌握情況，自動推送符合學(xué)生運動能力和體育課學(xué)習(xí)目標的練習(xí)內(nèi)容[5]。這不僅可以最大限度地提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率，還能有效減輕體育教師的備課負擔(dān)，使其將更多精力放在體育課教學(xué)上。

（二）情景化集成系統(tǒng)

情境化集成系統(tǒng)可通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)與增強現(xiàn)實技術(shù)等手段模擬各種運動場景，突破場地和環(huán)境的限制，讓學(xué)生產(chǎn)生真實的感官體驗。該系統(tǒng)支持個性化組建， 學(xué)生可根據(jù)自己的喜好或需要搭建屬于自己的運動練習(xí)情境，利于激發(fā)學(xué)生運動興趣， 促進學(xué)生深度學(xué)習(xí)。同時，基于教學(xué)內(nèi)容的需要，學(xué)校體育場館可通過情景化集成系統(tǒng)進行改造，實現(xiàn)多種運動項目同時進行，滿足不同教學(xué)需求，有助于節(jié)省場地資源。

情景化集成系統(tǒng)還能通過VR技術(shù)與AR技術(shù)構(gòu)建“全景體育信息與決策體系”，從提升體育教師示范和學(xué)生的觀摩體驗服務(wù)視角入手，更為全面地提升課堂服務(wù)質(zhì)量，保障體育課的高效運行。基于Sport VU多鏡頭智慧追蹤系統(tǒng)，可實現(xiàn)對教師和學(xué)生上課過程中任意細節(jié)的捕捉、剪切和錄制，為體育課多元化評價提供依據(jù);基于人臉識別引擎、無人機視覺分析與視頻結(jié)構(gòu)化分析等技術(shù)，自動生成、剪輯和傳播體育課堂集錦等內(nèi)容，增強學(xué)生運動興趣，提高教師教學(xué)效率;基于360°全景視頻技術(shù)以及虛擬現(xiàn)實設(shè)備，可彌補賽場環(huán)境缺失等問題。例如，我國南方地區(qū)由于氣候問題，學(xué)生難以進入真正露天滑雪場練習(xí)冰雪項目，而全景視頻技術(shù)搭配虛擬現(xiàn)實設(shè)備可通過模擬學(xué)生在真實賽場中的滑降、轉(zhuǎn)彎、前傾等動作細節(jié)有效解決這一問題，利于提高學(xué)生課上練習(xí)效率和鍛煉積極性。

（三）智能化操控系統(tǒng)

智能化操控系統(tǒng)可有效推動體育教學(xué)模式創(chuàng)新。智能化操控系統(tǒng)中AI助教的使用將推動體育教學(xué)模式走入信息化、智能化時代。以乒乓球為例，乒乓球AI助教可通過球速、角度和旋轉(zhuǎn)等數(shù)據(jù)的分析，重現(xiàn)乒乓球的三維運動軌跡并予以回擊;通過與學(xué)生進行對練，分析學(xué)生錯誤動作，改進學(xué)生動作模式;通過對乒乓球運動中的動作進行比對、糾正、重建，總結(jié)科學(xué)的訓(xùn)練方法，提高學(xué)生練習(xí)效率。另一方面，智能化操控系統(tǒng)還可通過對學(xué)生的面部識別和實時監(jiān)控，對獲取數(shù)據(jù)進行分析，得出學(xué)生體重、身高及BMI（身體質(zhì)量指數(shù)）等數(shù)據(jù)，自動生成健康報告，予學(xué)生以健康指導(dǎo)，助力學(xué)校體育場館智能化發(fā)展。除此之外，智能化操控系統(tǒng)還能助力校內(nèi)體育賽事順利舉辦。以人工智能等新興技術(shù)賦能學(xué)校體育場館，幫助體育教師有序組織校內(nèi)體育賽事，避免出現(xiàn)安全問題。在比賽過程中，AI智能評分系統(tǒng)還可對評分類項目（例如，體操）予以客觀、準確的評價，對學(xué)生動作完成質(zhì)量給出客觀準確的分數(shù)，保障學(xué)校體育賽事的公平性。

三、結(jié)語

展望我國“十四五”規(guī)劃和2035年的發(fā)展藍圖，以人工智能為代表的智能技術(shù)體系將全面深入地融入到社會運行當(dāng)中。傳統(tǒng)體育課堂要以積極姿態(tài)擁抱人工智能，從而實現(xiàn)練習(xí)效率高效化、教學(xué)效率高能化、課堂環(huán)境安全化、教學(xué)評價個性化。科技賦能體育教學(xué)是一個時長且艱的過程，在積極推進科技賦能體育教學(xué)的同時，應(yīng)對該過程會出現(xiàn)的問題予以理性思考和準確判斷，及時提出應(yīng)對策略，切實推動體育教學(xué)走向科技賦能之路。

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