科技賦能:讓體育課堂“智慧”運轉

文/姜月帥 何曉雅

增強青少年體質、促進青少年健康成長，是關系國家和民族未來的大事。《2014年中國學生體質與健康調研報告》顯示學生體質下降形勢依然嚴峻，提升學生體質健康水平刻不容緩。由于青少年兒童多數時間在學校度過，學校體育成為了提升青少年兒童體質健康的重要途徑。隨著科技的發展，“互聯網+”與“人工智能+”等技術的不斷涌現為傳統體育課堂“各類難題”提供了新的解決方案。科技賦能體育教學是以科技之器馭教學之利，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”體育課堂運轉場景，希冀為提升體育課堂質量和促進青少年兒童體質健康提供理論指導。

一、科技賦能體育課堂的路徑探討

（一）動作練習智能化，提高學生學習興趣

在教師的指導與監督下，學生可利用VR（虛擬現實）技術學習運動技能。該技術能夠將體育項目可視化，營造不同運動環境，創造良好的運動氛圍，學生可以根據自身技能掌握程度調節學習進度，利于提高學生練習動力。VR技術還能夠承載不同教師風格的教學內容，幫助學生實現個性化體育學習。學生可根據自身情況選擇不同教學方法進行動作學習，不僅能提高學生練習興趣，還利于提升學生練習效率。此外，智能可穿戴設備的使用也可以加深學生對運動的感性認知，改變學生對運動的單向理解。例如，體育教師可以將傳感設備（如心率腕帶）應用到體育課堂中，讓學生了解自身運動狀態（如能量消耗、跑步速度等）,利于滿足學生好奇心，專注于提高自己的運動成績。

（二）體育教學效能化，提升教師教學效率

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

（三）“智造”安全課堂環境，降低學生受傷概率

面對技術動作不規范、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。大數據分析能夠捕捉學生動作練習軌跡，實時分析動作，讓每一個學生在每一節體育課中都能清楚地了解自己的運動狀態，及時調整自身動作，降低受傷概率。同時，通過智能可穿戴設備可以對學生練習動作的規范性和有效性作出準確評價，并實時地記錄學生在運動中的疲勞程度，建立積極的雙向溝通，防止因過度疲勞導致運動損傷。對于準備活動不充分導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不僅能夠有效提升身體柔韌性，還能夠彌補傳統拉伸練習降低運動能力這一現象。此外，大數據監控還能有效提升教師組織管理能力，增強對學生課上行為的監控力度，有效規范課堂紀律，減少學生嬉笑打鬧次數，減少意外事故的發生。

（四）評價標準個性化，促進學生全面發展

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

二、“智慧”體育課堂運轉場景

（一）信息化應用系統

5G技術的飛躍對體育教學的完善和深化產生了積極的作用，其低延遲性和可靠性為突破資源獲取限制、提升網絡質量提供了必要條件。信息化應用系統包括學習分析技術、自適應技術以及大數據技術等，其應用價值在5G助力下得到了質的提升，為提升學生上課體驗、實現“智慧”體育課堂提供了充要條件。學習分析技術能夠對學生的體育課練習結果作出客觀評價,并將分析報告發送給教師和學生,實現對學生的個性化指導。該技術利用攝像機和計算機對體育課上的學生進行捕捉、跟蹤、測量，通過人工智能算法進行動作自動識別，根據視頻數據進行分析，得出結果并提供改進策略，助力體育教師實現個性化教學，給予學生個性化運動指導。

每堂體育課都會產生大量的體育數據，數據的記錄可以作為本次體育課的反饋和下次教學的導向。在體育教學過程中，體育教師往往忽略了數據的記錄與分析，只是憑借以往的教學經驗安排教學任務，調整教學內容，缺少了數據的收集和分析。大數據分析技術能夠通過智能篩選與匹配對體育教學大數據進行匯總并自動分析教學效果，可視化呈現共性特征，豐富個性化屬性標簽，實現個性化體育教學。與此同時，大數據分析技術驅動下的智能信息處理和數據挖掘技術能夠為體育教學發現更多潛在價值，讓教學過程變得更加科學合理。體育課教學大數據經智能處理及科學分析后可以提高學生的運動安全系數、評價體育教師的教學質量、反饋教學目標的完成情況。通過分析心率、血壓等身體指標，能夠有效監控學生課上運動狀態，預防意外風險；通過分析教學評價指標，可為教學內容整改和教學方法改革提供有力依據；通過分析學生個體的課堂表現，可為學生個性化成績評定提供有效指標。

自適應技術通過結合學習分析技術以及大數據分析技術，對學生基本運動能力進行分析，通過學生以往體育課堂學習進度和運動技能掌握情況，自動推送符合學生運動能力和體育課學習目標的練習內容。這不僅可以最大限度地提高學生學習興趣和學習效率，還能有效減輕體育教師的備課負擔，使其將更多精力放在體育課教學上。

（二）情景化集成系統

情境化集成系統可通過虛擬現實技術與增強現實技術等手段模擬各種運動場景，突破場地和環境的限制，讓學生產生真實的感官體驗。該系統支持個性化組建, 學生可根據自己的喜好或需要搭建屬于自己的運動練習情境，利于激發學生運動興趣, 促進學生深度學習。同時，基于教學內容的需要，學校體育場館可通過情景化集成系統進行改造，實現多種運動項目同時進行,滿足不同教學需求，有助于節省場地資源。

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

（三）智能化操控系統

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

三、結語

展望我國“十四五”規劃和2035年的發展藍圖，以人工智能為代表的智能技術體系將全面深入地融入到社會運行當中。傳統體育課堂要以積極姿態擁抱人工智能，從而實現練習效率高效化、教學效率高能化、課堂環境安全化、教學評價個性化。科技賦能體育教學是一個時長且艱的過程，在積極推進科技賦能體育教學的同時，應對該過程會出現的問題予以理性思考和準確判斷，及時提出應對策略，切實推動體育教學走向科技賦能之路。